淺談皮下給藥制劑的關鍵輔料—透明質酸酶

很多抗腫瘤生物藥物首次上市的給藥途經是靜脈（IV）注射，為增加給藥便利性，降低成本，多個藥物后續均開發了皮下（SC）給藥途徑。考慮到皮下給藥注射體積有限，通常2mL以內。大多數治療性生物制品需要高給藥劑量，有時候濃度不夠，體積來湊，如果超過該體積，制劑處方中通常會加入一款關鍵的輔料——透明質酸酶（又叫玻璃酸酶）。玻璃酸酶能夠實現更大的皮下給藥體積，例如5-23毫升，并提高活性藥物成分的吸收。

透明質酸酶是一類主要通過不同機制降解透明質酸（HA）的酶，廣泛分布于多種生物體中，包括哺乳動物、無脊椎動物（如蛇、水蛭和昆蟲）、真菌、細菌和噬菌體。盡管它們被稱為“透明質酸酶”，但它們不僅降解透明質酸（HA），還能在一定程度上降解軟骨素和軟骨素硫酸酯。HA又叫玻尿酸，是一種廣泛存在于生物體內的糖胺聚糖，存在于動物結締組織中，如關節、軟骨、皮膚、玻璃體、臍帶、滑液、雞冠、華頓膠以及 A 族和 C族溶血性鏈球菌中，具有為動物機體提供韌性、作為軟組織支持結構以及調節細胞代謝等重要功能。早在20世紀30年代，人們就發現透明質酸酶可以降解透明質酸聚合物中的糖苷鍵，具有空間擴張作用。當作為佐劑使用時，透明質酸酶可以通過降解細胞外基質中的HA來提高共注射藥物的組織滲透性，從而實現注射藥物的快速吸收。在過去幾十年中，透明質酸酶已廣泛應用于眼科手術、醫療美容（緩解HA填充引起的并發癥），以及抗腫瘤治療。

在人類基因組中，已解碼出六個具有透明質酸酶活性的基因。這些基因分布在兩個不同的染色體上，其中HYAL1、HYAL2和HYAL3位于3號染色體的p21.3區，而HYAL4、HYAL6和PH20/SPAM1位于7號染色體的q31.3區。人類的HYAL6，以前被稱為人類HYALP1，是一個假基因，不表達蛋白質。對其他五個基因序列進行比較發現，它們之間的相似性在33.1%到41.2%之間。人類的HYAL1和HYAL2是存在于體細胞組織中的兩個主要亞型，它們都是酸性條件下活化，在生理條件下催化活性有限。人類HYAL3的催化特性目前仍不清楚，之前的研究表明它在透明質酸酶測定中沒有活性。對于人類的HYAL4，其主要底物被認為可能是軟骨素和軟骨素硫酸酯，而不是透明質酸。

重點說下PH20，也被稱為SPAM1（精子黏附分子1），是一種多功能蛋白，位于哺乳動物精子的膜上和溶菌酶衍生的頂體膜上。這種糖鞘磷脂酰肌醇（GPI）錨定蛋白通過有效水解卵丘細胞外基質中的透明質酸來促進受精。精子表面的PH20在中性pH下有效，而頂體膜上的PH20在酸性和中性pH下都表現出透明質酸酶活性。在所有天然存在的哺乳動物透明質酸酶中，PH20蛋白是在生理條件下活性最強的酶。目前市場上大多數PH20產品是從動物組織（如牛睪丸透明質酸酶）中提取的，由于純度較低，其酶活性通常僅約為700 U/mg，總蛋白中酶含量不到1%，其中的污染物如蛋白酶和免疫球蛋白可能導致IgE介導的過敏反應。相比之下，重組人透明質酸酶被認為是高純度且免疫原性低的。它是由人類主要的透明質酸酶PH20蛋白基因工程改造而成的，該蛋白在人體中自然表達，且在中性和酸性環境中均具有酶活性。

重組人PH20（rHuPH20）的作用機制是隨機催化HA中D-乙酰氨基葡萄糖和D-葡萄糖醛酸殘基之間1,4-β-D-糖苷鍵的水解。皮下注射時，rHuPH20能在幾分鐘內分解細胞外基質中的HA，從而降低皮下空間的HA屏障，增加組織通透性，進而可以促進大劑量溶液的快速皮下吸收。此外，rHuPH20還可以通過使更多的藥物滲透到循環系統來提高共給藥治療藥物的吸收，體現為更高的Cmax、更短的Tmax以及增強的生物利用度。由于rHuPH20的作用是短暫和局部的，且HA的代謝更新速度快，通常在rHuPH20注射后1-2天內可以恢復。商業化的rHuPH20酶活性一般在50,000-100,000 U/mg左右。即使在小鼠體內皮內注射5納克的rHuPH20，與對照組相比也能顯著增加示蹤染料的擴散面積。在嚙齒動物和豬模型中進行的大量研究表明，rHuPH20在增加注射量、縮短輸注速度（可達20倍）、降低組織壓力（近7倍）以及改善藥代動力學（PK）特征方面有著很大貢獻，且不會造成組織變形。大量的臨床數據進一步說明了rHuPH20對各種活性藥物成分（API）的皮下給藥有諸多益處，包括單克隆抗體、胰島素及其類似物、小分子藥物（如嗎啡、昂丹司瓊和頭孢曲松）、人血源性多克隆免疫球蛋白、人血漿源性C1酯酶抑制劑以及水化液等。與不含rHuPH20的皮下給藥組相比，rHuPH20的共給藥不僅能擴大皮下注射量，還可能實現更高的生物利用度、Cmax以及更快的Tmax。

安全性方面，rHuPH20皮下給藥時未產生明顯的全身暴露，可以在不超過10分鐘的半衰期內迅速從血漿中清除，且在靜脈給藥高達30,000 U時未觀察到不良事件。其血漿濃度在2小時內迅速下降至低于0.03 ng/mL。由于HA可以在短時間內（通常在1-2天內）恢復，rHuPH20被認為對注射部位不會造成實質性損害，甚至可以通過減少藥物在局部的滯留來緩解注射部位的不良反應。同時，與常規皮下注射相比，含有透明質酸酶的共配方產品也能夠減少給藥頻率，因為每次注射可以實現更大的皮下給藥體積。

另外，rHuPH20具有極小的免疫原性、過敏反應和生殖毒性。由于內源性PH20是由精子釋放并消化卵丘細胞外基質中的透明質酸以使精子能夠與卵子結合，所以重組人透明質酸酶的生殖毒性曾引起一些擔憂。然而，研究表明，不同來源的透明質酸酶，如牛睪丸透明質酸酶和重組DNA技術生產的透明質酸酶，在體外受精-單精子卵胞漿內注射過程中對人類卵子質量以及豬卵子質量均未產生不良影響。另一方面，由于rHuPH20是一種內源性人類酶，因此認為沒有遺傳毒性。此外，大量的臨床試驗還評估了rHuPH20作為單藥進行皮內注射以及與其他藥物皮下共給藥的安全性。與rHuPH20共給藥的藥物包括單克隆抗體、肽、抗體片段、小分子和水化液等。rHuPH20的安全性還在包括健康成年人、孕婦、兒童和老年人等不同患者群體中進行了評估。此外，內源性PH20蛋白的受限表達模式、rHuPH20引起的低CD4+T細胞激活以及B細胞交叉反應性表明其免疫原性或過敏風險較低。總體而言，rHuPH20表現出低免疫原性，并且沒有有害的不良事件發生。

rHuPH20注射產品首次獲批是在2005年，由FDA批準，商品名為HYLENEX?。它被用作佐劑，以增加其他注射藥物的分散和吸收。2013年，HYQVIA?獲EMA批準，用于治療原發性免疫缺陷。由于透明質酸酶對透明質酸水解的催化作用，HYQVIA?使得每月一次的皮下免疫球蛋白（IgG）輸注成為可能，而傳統的皮下IgG輸注通常是每周甚至每天進行。使用HYQVIA?時，人IgG的最大輸注量可達每部位600毫升，最高輸注速度為每小時300毫升。與需要在輸液中心由醫療專業人員（HCPs）進行的靜脈IgG輸注不同，HYQVIA?在經過HCPs適當培訓后，可以在家中進行自我給藥。如今，20% IgG與透明質酸酶的組合產品（TAK-881）正在進行Ⅲ期臨床試驗（NCT05755035），其IgG濃度是HYQVIA?的兩倍，使用TAK-881可以進一步減少輸注時間，從而降低醫療負擔和成本。同樣在2013年，首個透明質酸酶共配制產品HERCEPTIN? SC也獲得EMA批準，它將透明質酸酶與曲妥珠單抗結合，用于治療人表皮生長因子受體2蛋白（HER2）過表達的乳腺癌。根據FDA、EMA和NMPA的獲批藥物數據庫，截至2024年，已有八種透明質酸酶共配制生物制品獲批。如下表所示，它們的常見注射部位為腹部和/或大腿。皮下注射速度從每分鐘1至11.2毫升不等。主要用于治療癌癥和自身免疫疾病。共有四家制藥公司擁有商業產品，其中羅氏是最大的利益相關者，擁有五種獲批產品，其次是楊森、Argenx和百時美施貴寶，每家公司各有一種獲批產品。通過篩選FDA、EMA和NMPA的官方臨床試驗數據庫中的透明質酸酶皮下產品，發現了15種潛在的透明質酸酶共配制產品，其中兩種處于Ⅲ期試驗階段：一種針對PD-1受體，另一種是針對PD-1和LAG-3的單抗-單抗共配制。帕博利珠單抗有一種獲批的靜脈劑型，是廣泛用于多種癌癥的熱門免疫療法。還有另外兩種具有授權靜脈版本的試驗產品，分別是nivolumab和relatlimab共配制的OPDUALAG?，以及amivantamab，一種針對EGFR和METR的雙抗，商品名為RYBREVANT?。

下表是目前國內完成透明質酸酶原輔料登記的信息，一共9家，6家輔料，3家原料。目前輔料只有Halozyme的透明質酸酶審評結果是A，表示該輔料已通過與制劑共同審評審批。其它幾家輔料，國內的透明質酸酶的審批結果是I，意味著還尚未通過與制劑共同審評審批。3家國產透明質酸酶原料審批結果為A。