一、概述

胰島素類藥物包括人胰島素及胰島素類似物。根據作用時間的長短，胰島素類藥物通常分為速效胰島素、短效胰島素、中效胰島素以及長效胰島素，其中前兩類又稱為餐時胰島素，主要用于控制餐后血糖水平；后兩類稱為基礎胰島素，主要用于控制非進餐狀態的基礎血糖水平。上述胰島素類藥物在臨床上可單獨使用，也有用速效/短效胰島素和中效/長效胰島素（雙相）按照各種比例混合使用或者以預混制劑的形式使用。

隨著胰島素類藥物的廣泛應用，近年來新型胰島素制劑逐漸成為研發的熱點。不同胰島素類藥物的區別主要是藥代動力學（ Pharmacokinetics,PK ） 和 藥效動力學（Pharmacodynamics,PD）差異。正葡萄糖鉗夾試驗由于能很好地排除內源性胰島素的影響，客觀反映外源性胰島素類藥物的 PK 和 PD 特點，目前在胰島素類藥物的臨床評價中成為國際公認的可靠方法。

在國家藥品監督管理局 2022 年 1 月發布的《每日一次基礎胰島素生物類似藥臨床研究設計指導原則》和 2022年 2 月發布的《生物類似藥臨床藥理學研究技術指導原則》基礎上，結合胰島素類藥物的特點和國外相關指導原則的建議制定本指導原則。

本指導原則主要涉及采用正葡萄糖鉗夾試驗評價胰島素類藥物的 PK 和 PD 特征，適用于胰島素類藥物的臨床評價，對于每周一次的長效胰島素類藥物的 PK 和 PD 研究設計，可與藥審中心進行溝通交流。

本指導原則僅代表藥品監管部門當前的觀點和認識，隨著科學研究的進展，本指導原則中的相關內容將不斷完善與更新，應用本指導原則設計和實施研究時，還請同時參考藥物臨床試驗質量管理規范(Good Clinical Practice ,GCP)、人用藥品注冊技術要求國際協調會 (International Council for Harmonisation of Technical Requirements for Pharmaceuticalsfor Human Use ,ICH)和其他國內外已發布的相關指導原則。本指導原則未盡事宜，鼓勵申請人與監管機構進行溝通交流。

二、正葡萄糖鉗夾試驗的基本原理

根據研究目的的不同，葡萄糖鉗夾技術分為高葡萄糖鉗夾、正葡萄糖鉗夾、低葡萄糖鉗夾。其中正萄糖鉗夾試驗是目前公認的評估胰島素 PK 和 PD 特征的最好方法，被廣泛應用于胰島素類藥物的臨床評價。在正葡萄糖鉗夾試驗中，血中胰島素濃度升高（通過外源性給予受試或非受試胰島素制劑）所導致的降血糖作用被不斷調整的葡萄糖輸注速率所拮抗，從而使內源性胰島素分5泌被有效地抑制，同時血糖水平被 "鉗制 "在一個預先確定的目標范圍。給予受試胰島素藥物后，一方面可通過檢測血漿或血清中受試藥物濃度隨時間的變化描述其 PK 特征；另一方面可通過在鉗夾試驗中為保持血糖濃度穩定在目標范圍所需的葡萄糖輸注速率（GIR）變化描述其 PD 特征。正葡萄糖鉗夾試驗的實施方法有兩種，即全自動方法與人工方法。前者采用經驗證的自動正葡萄糖鉗夾儀通過閉環系統持續自動檢測血糖，并根據實測血糖值與目標血糖值的差距經電腦程序每分鐘自動調整 GIR 以維持血糖水平的穩定。后者一般根據預期 PK 和 PD 特征和胰島素的特性每 2.5分鐘~30 分鐘人工采血測定一次血糖，使用經驗證的儀器檢測血糖濃度，并根據血糖檢測值及研究者經驗調整 GIR，以盡可能維持血糖在目標血糖值附近。

三、正葡萄糖鉗夾試驗設計

（一）臨床試驗設計

根據不同的試驗目的，結合胰島素類藥物的作用特點，可采用單次皮下注射給藥后或多次皮下注射給藥達穩態后進行鉗夾試驗的研究設計，研究中盡可能采用盲法設計。對于生物等效性研究，建議采用交叉設計。最好在同一個鉗夾試驗中同時研究胰島素類藥物的 PK 特征和 PD 特征。

（二）研究人群

正葡萄糖鉗夾試驗中，可根據試驗目的不同，選擇對胰島素敏感的健康受試者或 1 型糖尿病（T1DM）患者等作為研究人群。受試者的年齡建議為 18~45 歲，體重男性≥50 kg，女性≥45 kg，身體質量指數(BMI) 19.0～26.0 kg/m2。

1、選擇健康受試者為研究對象：

優點：1）受試者招募難度以及管理難度較小；2）鉗夾試驗耗時較短，操作相對較簡單；3）健康受試者外周胰島素敏感性的差異較小。

缺點：內源性胰島素分泌不能完全被抑制。特別是在質量控制欠佳的鉗夾試驗中，如果血糖水平波動較大，則會導致受試者內源性胰島素分泌波動較大，影響受試胰島素類藥物的 PD 數據。當以健康人作為研究對象時，應盡可能減少內源性胰島素分泌及肝糖輸出對胰島素類藥物的PK 和PD數據的影響。

2、選擇 T1DM 患者為研究對象：

 優點：由于 T1DM 患者自身胰島b細胞功能嚴重受損，故受試者內源性胰島素分泌對胰島素類藥物的 PK 和 PD 數據影響較小。

 缺點：1）試驗前需根據胰島素類藥物的類型（如長效、速效）不同，更換或調整受試者原有胰島素治療方案。但這可能導致受試者空腹血糖顯著升高，且有可能增加夜間低血糖風險, 增加試驗過程中的風險；2）鉗夾試驗的操控難度較大且耗時；3）T1DM 受試者的胰島素敏感性個體間差異較大，有可能影響胰島素類藥物的 PD 數據；4）T1DM 受試者的招募難度大。綜上，可根據鉗夾試驗的目的以及所研究的胰島素類藥物的 PK 和 PD 特征合理選擇研究對象。

 （三）受試者的準備

在正葡萄糖鉗夾試驗開始前 1 日，受試者需避免劇烈運動，避免攝入可能影響研究藥物的食物（如酒精、含咖啡因的飲料等）及藥物，戒煙，保持良好的膳食及作息習慣，避免精神緊張及過度勞累。研究對象應禁食（至少 8 小時）后進行鉗夾試驗，并在整個鉗夾試驗過程中保持禁食，以避免對研究結果產生影響。在鉗夾試驗過程中，受試者應采用臥位或半臥位休息，保持情緒穩定。如果受試者為 T1DM 患者，在保障受試者安全的情況下應采取更換胰島素制劑等適宜的措施，以減少受試者在試驗前最后一次注射胰島素后的殘留效應。

（四）鉗夾試驗方法的選擇與實施

目前多采用無靜脈胰島素輸注的正葡萄糖鉗夾試驗或小劑量胰島素靜脈輸注的高胰島素-正葡萄糖鉗夾試驗來評價胰島素類藥物的 PK 和 PD 特征。

1、選擇健康受試者為研究對象：

當以健康人作為受試者研究速效/短效胰島素類藥物時，如果采用無靜脈胰島素輸注的正葡萄糖鉗夾試驗，其目標血糖值應嚴格控制在低于受試者自身空腹血糖水平以盡可能抑制內源性胰島素分泌。如果采用高胰島素-正葡萄糖鉗夾試驗，則在受試胰島素類藥物給藥前，需持續靜脈輸注小劑量速效或短效胰島素以抑制內源性胰島素分泌，并同時輸注葡萄糖液以維持血糖水平于預先設定的目標值（如 4.5-5.5mmol/L），待GIR穩定達平臺后再注射受試胰島素類藥物，并在其后的鉗夾試驗中繼續維持血糖于目標值附近。以健康人作為受試者研究中效/長效胰島素類藥物時，建議最好采用無靜脈胰島素輸注的正葡萄糖鉗夾試驗，因為在胰島素持續靜脈輸注的鉗夾試驗中，隨著靜脈輸注胰島素的時間延長，外周組織對胰島素的敏感性增加，這會導致GIR 增加，有可能改變中效/長效胰島素類藥物的后期 PD參數，高估受試胰島素類藥物的藥效學數據。盡管在鉗夾試驗中使用生長抑素能更好地抑制健康受試者內源性胰島素、胰高血糖素和生長激素分泌，但由于其耐受性問題以及鉗夾試驗結束后的低血糖問題，一般不推薦使用。此外，使用生長抑素后會使胰島素的清除率降低約20%，從而人為地延長了受試胰島素類藥物的作用時間。

2、選擇 T1DM 患者為研究對象：

如果以 T1DM 患者作為受試者，應根據患者原治療方案中胰島素的作用時間，在受試胰島素類藥物給藥前適時提前調整原胰島素治療方案，以避免對受試胰島素類藥物 PK 和PD 數據的影響（殘留效應）。在受試胰島素類藥物給藥前至少 4-6 小時即開始靜脈輸注短效或速效胰島素，必要時靜脈輸注葡萄糖液，以維持血糖水平在目標值（如 5.5 mmol/l）附近。在受試胰島素類藥物給藥前至少 1 小時鉗夾試驗應達到穩態，停止靜脈輸注胰島素后皮下注射受試胰島素類藥物。給藥后當血糖水平較目標值下降超過約 0.28mmol/L 時，開始正葡萄糖鉗夾試驗。

（五）胰島素的劑量選擇

鉗夾試驗中受試胰島素類藥物的劑量最好在臨床常規使用的合理范圍內。通常情況下，試驗中常用的胰島素類藥物的劑量為：速效/短效胰島素 0.2～0.3U/kg，中效胰島素0.3～0.4U/kg，長效胰島素（每日一次基礎胰島素）0.4～0.6U/kg。較高的胰島素劑量通常會獲得更可靠的 PD 參數，從而減少 PD 變異性。此外，較高劑量胰島素吸收入血后所產生的血胰島素水平預計位于胰島素劑量-反應曲線的陡峭部分，這有助于選擇合適的劑量進行后期劑量探索研究。但如果所選擇的受試胰島素類藥物的劑量超出了臨床上多數 1 型或 2型糖尿病常用的劑量范圍，則該試驗中所獲得的 PK 和 PD 參數外推至臨床糖尿病患者時需謹慎。

 （六）鉗夾試驗的目標血糖值

在健康受試者中進行的正葡萄糖鉗夾試驗，其目標血糖值通常應低于受試者空腹血糖值（如較空腹血糖值降低0.3mmol/L，或較空腹血糖降低 10%）。如果采用高胰島素 -正葡萄糖鉗夾試驗，其目標血糖值可選擇在 4.5-5.5mmol/L。在 T1DM 患者中進行的鉗夾試驗，血糖濃度通常維持在 5.5 mmol/L 左右。在鉗夾試驗中，應預先確定可接受的實際血糖水平與目標血糖值的偏差范圍（如±10%）。對于健康受試者，試驗中血糖水平不能低于 3.3 mmol/L，因為這可能導致腎上腺素、胰高血糖素、皮質醇、生長激素等升糖激素的分泌，使外周組織對胰島素敏感性迅速而顯著地降低，從而影響到所研究的胰島素類藥物的時間作用曲線。對于 T1DM 患者，試驗中血糖水平不能低于 3.9mmol/l。

 （七）鉗夾試驗的持續時間

應提供選擇鉗夾試驗持續時間的理由。鉗夾試驗的持續時間需要考慮到受試胰島素類藥物的已知作用時間及其劑量依賴性（胰島素類藥物的劑量對胰島素作用時間的影響）。對于健康受試者，在鉗夾試驗中受試胰島素類藥物作用時間可定義為從注射胰島素到 GIR 恢復到基線或預定值（如 0.5mg/kg/min）的時間且血糖穩定至少 30分鐘以上；對于糖尿病患者則可定義為無葡萄糖輸注的情況下血糖值超過預定閾值的時間（如 8.3-13.9mmol/L）且持續30 分鐘以上。一般而言，速效胰島素類藥物的鉗夾試驗時間是 8 到 10小時，短效胰島素類藥物的鉗夾試驗時間是 10 到 12 小時。對于中效和長效胰島素類藥物（每日一次基礎胰島素），建議鉗夾試驗的時間至少為 24 小時。

 （八）鉗夾試驗的質量評價

鉗夾試驗的質量直接關系到胰島素類藥物 PK 和 PD 數據的準確性。鉗夾試驗過程中的血糖水平是否穩定在靶目標附近以及血C肽水平是否被抑制到可接受的范圍是評估鉗夾試驗質量的兩項主要指標。對于 T1DM 患者，不涉及到血 C肽水平的評估。在正葡萄糖鉗夾試驗中應力求將血糖盡可能穩定在一個狹窄的正常范圍，以達到以下兩個目的：

1、避免血糖降低所導致的升糖激素分泌及由此引起的機體胰島素敏感性改變；

2、避免血糖升高所刺激的內源性胰島素分泌。由于血糖檢測的間隔時間不同、取樣測定血糖水平和調整 GIR 之間固有的時間延遲、以及受試者血糖水平對 GIR 變化所作出反應的延遲等因素的影響，鉗夾試驗中實際的血糖值通常不符合預先設定的目標血糖值，而是圍繞該目標值上下波動。鉗夾試驗可通過評估在試驗中實際血糖值距目標血糖值波動的大小以及持續時間的長短來判斷其質量。一般而言，在鉗夾試驗中，實際血糖值越接近目標血糖值，則鉗夾試驗的質量越高。鉗夾試驗中實際血糖值短時間小幅度偏離靶值不可避免，對受試胰島素類藥物的 PD 值影響不大。但長時間大幅度偏離血糖靶值的鉗夾試驗中所獲得的受試胰島素類藥物的 PD 數據可靠性較差。建議使用：

（1）血糖變異系數（CVBG）來評價鉗夾試驗的精確性，即每次鉗夾試驗中所測的全部血糖值的標準差與均數的比值，以反映鉗夾試驗中血糖的波動大小，其計算公式如下：血糖值標準差/血糖值均值×100%。一般而言，鉗夾試驗的 CVBG 最好不超過 5%。

（2）：血糖偏離靶值的幅度（如血糖距靶值的絕對偏移度均值，Mean absolute relative difference ，MARD）來評價鉗夾試驗的準確性，該指標可反映整個試驗過程中鉗夾血糖值距靶值的波動情況。MARD（%）的計算公式如下：其中 BGi 為鉗夾試驗中各點的實測血糖值，Target 代表本次鉗夾試驗設定的血糖靶值，n 代表本次鉗夾試驗中所檢測的血糖個數。鉗夾試驗中給藥后血清 C-肽水平較基線 C 肽水平的變化也是鉗夾試驗重要的質控指標。胰島 ? 細胞分泌囊泡中的胰島素原在蛋白水解酶的作用下分解為胰島素與 C 肽，C 肽與胰島素以等分子量釋放并進入門靜脈。在鉗夾試驗中通常使用血 C 肽水平評估受試者內源性胰島素分泌的抑制情況。理想情況下，給藥后的 C 肽水平應持續低于給藥前的基線水平（通常采用給藥前的 2-3 個不同時間點的 C 肽均值作為此次鉗夾試驗的 C 肽基線值）并達到穩態水平。生理狀態下內源性胰島素呈脈沖式分泌，給藥后 C 肽值可圍繞基線值小幅度波動，但上升幅度最高不應超過其基線值的 50%。如果出現給藥后 C 肽值超過基線值 50%的情況，此次鉗夾試驗所獲得的 PD 數據需慎重納入統計，建議進行敏感性分析。研究者在總結報告中應對反應鉗夾試驗質量的數據如CVBG、MARD、給藥后 C 肽水平較基線值的變化等進行評估和討論。

（九）研究終點及評價

1、藥代動力學（PK）特征，以胰島素類藥物的生物等效性試驗（BE）為例：速效和短效胰島素類藥物，應選擇 AUC(0-t)、AUC(0-∞)和Cmax作為主要終點，可選擇部分有意義時間段 AUC（對相應的胰島素有意義）及相應的到達時間、tmax和 t1/2作為次要終點。中效胰島素類藥物的主要終點可選擇 AUC(0-T)和 Cmax，次要終點可選擇 AUC(0-t)、AUC(0-∞)、部分有意義時間段 AUC及相應的到達時間、tmax和 t1/2。長效胰島素類藥物，如每日一次基礎胰島素類藥物，表現為較平坦的藥代動力學曲線，血藥濃度長時間穩定在相對較低的濃度。因此，確定 Cmax以及 tmax的可能性不大且無臨床意義。因此，應選擇 AUC（0-T）作為主要終點，而部分時間段 AUC 如 AUC（0-T50%）和 AUC（T50%- T）則作為次要終點。如有可能的話應確定 t1/2。PK 的等效性判定：等效標準推薦采用傳統的接受范圍，PK 的主要終點如 AUC 和 Cmax 受試制劑/參比制劑的 90%置信區間在 80%至 125%之間。生物等效性適用于主要的 PK 參數，當 tmax 與藥物的臨床療效密切相關時，可采用配對非參數方法對 tmax 進行差異性檢驗。如果預計有高的變異性，應考慮進行重復設計研究（如 3 期交叉設計并重復參比制劑），以證明擴大接受范圍的合理性。

2、藥效動力學（PD）特征，以胰島素類藥物的 BE 試驗為例：隨時間變化的葡萄糖輸注速率（GIR）反映了胰島素類藥物的時間作用曲線。從 GIR-時間曲線中獲取的 GIR 數據可作為評價胰島素類藥物的 PD 指標。速效和短效胰島素類藥物，可選擇GIR-AUC(0-t)和GIRmax作為主要終點；其他有意義的終點包括反映速效/短效胰島素類藥物早期作用的相關指標，如 GIR-AUC(0-2h)，tGIRmax，Tonset以及 tGIR 0-50%。GIR 相關的時間參數可從平滑后的 GIR時間曲線中獲得。

 中效胰島素類藥物，可選擇 GIR-AUC(0-T)和 GIRmax作為主要終點，其他有意義的終點包括 tGIRmax 以及 Tonset of action。長效胰島素類藥物，如每日一次基礎胰島素類藥物，可選擇 GIR-AUC(0-T)作為主要終點。其他有意義的終點包括反映胰島素作用平穩的相關指標，如 GIR-AUC0-6h, GIR-AUC6-12h, GIR-AUC12-18h, 以及 GIR-AUC18-24h（一般按照每間隔 25%時間段進行分析）的變化，或者每小時 GIR-AUC 的波動AUC-FGIR,τ （ τ= [AUC above GIRmean + AUC below GIRmean]/24 [以 24 小時為時間間隔] ）。PD 的等效性判定：等效標準推薦采用傳統的接受范圍，PD 的主要終點指標 GIR 受試制劑/參比制劑的 90%置信區間在 80%至 125%之間。如果進行重復設計研究，應記錄PD 終點的個體內變異性。

四、安全性評價

在胰島素類藥物臨床試驗中，除了常規的安全性評價指標外，重點應關注低血糖事件、注射部位局部反應以及免疫原性問題。鑒于評價胰島素類藥物 PK 和 PD 特征的正葡萄糖鉗夾試驗多采用單次給藥的臨床方案，在單次給藥后的數天內檢測胰島素類藥物的抗體發生率和滴度其結果不太可靠。建議將免疫原性的檢測放在 III 期臨床試驗中進行。

五、小結

在胰島素類藥物的臨床研發中，正葡萄糖鉗夾試驗常用來評價胰島素類藥物的 PK 和 PD 特征，本指導原則對正葡萄糖鉗夾試驗的原理、試驗設計、試驗實施和質量評價進行了闡述，僅代表了當前審評的認識，誠摯期盼業界提出寶貴意見和建議，以便后續完善。對于每周一次的長效胰島素類藥物的 PK 和 PD 研究設計，可與藥審中心進行溝通交流。

六、名詞解釋

（一）藥代動力學參數（Pharmacokinetic parameters）AUC 指血藥濃度曲線對時間軸所包圍的面積。該參數是評價藥物吸收程度的重要指標，反映藥物在體內的暴露特性。由于藥動學研究中血藥濃度只能觀察至某時間點 t，因此 AUC有兩種表示方式: AUC(0-t)和 AUC(0-∞)，前者根據梯形面積法得到，后者計算式: AUC(0-∞) = AUC(0-t) +末端點濃度/末端消除速率。AUC(0-t) : Area under the plasma concentration curve from administration to end of clamp at time t; 從給藥到鉗夾試驗結束的時間 t 的血漿濃度曲線下的面積。AUC(0-∞) : Area under the plasma concentration curve extrapolated to infinite time; 血漿濃度曲線下的面積外推至無限長的時間。AUC(0-T) : AUC for the time of a dosing interval; 一個給藥間隔時間的 AUC（從給藥后到某個時間段的 AUC）。AUC(0-T50%) : AUC during the first half of a dosing interval; 在一個給藥間隔的前半段的 AUC（從給藥后到血藥濃度接近這個階段中前半段的 AUC）。AUC(T50%-T) : AUC during the second half of a dosing interval; 用藥間隔的后半段的 AUC（從給藥后到血藥濃度接近 0 這個18階段中后半段的 AUC）。Cmax : Maximum plasma concentration; 最大血藥濃度（血藥濃度峰值），給藥后出現的血藥濃度最高值。該參數是反映藥物在體內吸收速率和吸收程度的重要指標。tmax : Time until Cmax is reached; 血藥濃度達到峰值的時間（給藥后達到藥峰濃度所需的時間）。該參數反映藥物進入體內的速度，吸收速度快則達峰時間短。t1/2 : Plasma concentration half-life; 血藥濃度半衰期（藥物在血漿中的濃度從最高值下降到一半的時間。

（二）藥效動力學參數（Pharmacodynamic parameters）GIR-AUC(0-t) : Area under the glucose infusion rate curve from administration to end of clamp at time t; 從給藥到鉗夾試驗結束的時間 t 的葡萄糖輸注速率曲線下的面積。GIR-AUC(0-T) : AUC for the time of a dosing interval; 一個給藥間隔時間的 AUC（從給藥后到給藥后某個時間段的葡萄糖輸注速率曲線下的面積）。GIRmax : Maximum glucose infusion rate; 最大葡萄糖輸注速率。tGIRmax : Time until maximum glucose infusion rate is reached; 達到最大葡萄糖輸注速率的時間。

來源：CDE

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