頑健性（ロバストネス）とは？分析法が条件のゆらぎに耐えるかを確かめる

ここで言う「ゆらぎ」は、事故や誤操作ではありません。日常の運用で必ず起きる程度の変動——調製したバッファーのpHが狙いから少しずれた、室温が数度違った、カラムのロットが変わった——を指します。⁠これらは避けられないので、あらかじめ耐えられることを確かめておくという考え方です。

頑健性が守っているもの

分析法バリデーション試験法が目的に合う性能を持つことを立証する妥当性確認。正確さ・精度などを評価する。では、真度・精度・特異性・直線性・範囲・検出限界検出できる最小量。分析法の性能を示すバリデーション項目の一つ。・定量限界十分な精度で定量できる最小量。分析法の性能を示すバリデーション項目の一つ。といった性能特性を確認します。これらは通常、⁠規定した条件どおりに実施したときの性能です。

しかし実際の試験室では、条件は完全には一定になりません。そこで問われるのが「規定した条件のまわりで多少ずれても、確認した性能は保たれるか」です。

頑健性培養時間や試薬ロットなど条件を少し振っても、アッセイの値が耐えて安定する性質。が低い分析法は、書かれた手順どおりに動いているつもりでも結果が動きます。原因の特定が難しく、試験のやり直しが増え、OOS（規格外）の調査に時間を取られます。⁠頑健性の評価は、将来の調査コストを前払いする作業という見方ができます。

前提として、特異性が確認されていることが必要です。測っている対象が曖昧なままでは、条件を振って値が動いても、その原因を分離の崩れに帰属させられません。

頑健性（robustness）と堅牢性（ruggedness）

近い言葉に堅牢性（ruggedness）があります。区別の目安は、⁠何を変えるかです。

堅牢性にあたる要素は、精度の枠組みの中で室内再現精度（intermediate precision）として評価されるのが一般的です。実務では両方が問われますが、頑健性は「手順のパラメータをわざと振る」評価だと押さえておけば整理できます。

何を、どれだけ振るか

評価の設計で最初に決めるのが、対象パラメータと振り幅です。

対象は、結果に影響しそうな手順上の変数から選びます。液体クロマトグラフィー固定相と移動相の間での物質の相互作用（分配・吸着・イオン交換など）の差を利用して、混合物中の成分を分離・精製する操作の総称。であれば次のようなものです。

• 移動相のpH、緩衝液溶液のpHを一定範囲に保つために使用される弱酸と共役塩基の混合溶液。の濃度、有機溶媒の比率
• 流速、カラム温度
• グラジエント塩濃度やpHを段階的・連続的に変化させ、担体に結合したタンパク質を順に溶出させる操作。の傾き、初期組成
• 検出波長
• 試料調製での抽出時間、待ち時間
• カラムのロット・製造番号

振り幅は、日常運用で実際に起こりうる範囲に取ります。手順書作業の手順を定めた文書。品質システムの要素を具体化し、査察でも運用が確認される。に「pH 6.0」と書いてあり、調製の精度から ±0.1 の範囲に収まるなら、その程度を振ります。ここを大きく振りすぎると、現実に起きない条件で「頑健でない」と結論することになり、実務上の意味が薄れます。

移動相クロマトグラフィーにおいて試料を運ぶ液体（または気体）で、組成や流量が分離性能に大きく影響する。のイオン強度のように、値そのものではなく導電率液のイオン強度の目安となる電気の通りやすさ。バッファ調製やクロマト制御で監視する。で管理している変数もあります。この場合は、実際に振っている量が何かを整理してから幅を決めます。

実験計画法（DoE）で効率よく見る

パラメータを一つずつ振る方法（OFAT一度に一つのパラメータだけ動かす従来の実験の進め方。相互作用を捉えにくい弱点があります。：one factor at a time）は分かりやすい反面、二つの問題があります。

ひとつは試験数です。パラメータが7つあれば、各2水準でも14回では足りません。もうひとつは相互作用⁠——pHだけを振っても、温度だけを振っても影響が小さいのに、両方が同時にずれると大きく動く、という組み合わせを見逃します。

実験計画法（DoE）複数の因子を計画的に振って影響を効率よく調べる手法。パラメータの許容幅の把握などに使う。は、複数のパラメータを計画的に同時に振ることで、少ない試験数で主効果と相互作用を評価する方法です。頑健性の評価では、多数の因子を少ない回数でふるいにかける設計がよく用いられます。

得られるのは、どのパラメータが結果を大きく動かすかという序列です。影響の大きい因子が分かれば、手順書での指定を厳しくする、システム適合性試験系がきちんと動いていることを確認するための基準や試験。判定の信頼性を支える。で監視する、といった対処につなげられます。

ICH Q14分析法の開発を扱うガイドライン。方法のライフサイクル全体と、科学・リスクに基づく変更管理を扱う。 は分析手順の開発を体系化したガイドラインで、頑健性の評価とパラメータ範囲の設定を、分析手順のライフサイクルの中に位置づけています。開発段階で得た知見を、そのまま管理戦略工程を管理された状態に保つための管理の束。工程条件や試験、規格などを組み合わせて設計する。の設計に使うという流れです。

システム適合性試験との関係

頑健性の評価で「この条件が効く」と分かったとき、その知見の受け皿になるのがシステム適合性試験（SST）⁠です。

SSTは、試験を実施するその日その装置で、系が意図どおり動いているかを確認する手続きです。USP <621> は、分離度、理論段数、テーリングクロマトのピークが後ろに尾を引く歪み。非対称性係数が1より大きくなり、床のチャネリングなどが疑われる。係数、繰り返しの再現性といった項目を挙げています。

頑健性の評価で分離が崩れやすい条件が特定されていれば、SSTでその崩れを検出できる項目を設定できます。たとえば、ある条件のずれで分離度クロマトグラフィーにおいて、隣り合う二つのピークが互いにどれだけ明確に分かれているかを示す無次元数値。が低下することが分かっていれば、分離度の下限をSSTの合格基準に置く——この設計により、条件がずれた日に結果を出してしまうことを防げます。

分析法の技術移転でも頑健性は効いてきます。移管先では装置も試薬も試験者も変わります。頑健性が確認されていない分析法は、移管先で再現できない可能性が高くなります。CQAに対する分析法の選択の段階から、移管を見越して頑健性を確認しておく意味があります。

まとめ

頑健性は、分析法が日常運用で必ず起きる程度の条件変動に耐えるかを見る評価です。手順どおりに実施しても条件は完全に一定にならないため、そのゆらぎの範囲で結果が保たれることを確かめておきます。

対象は手順上のパラメータ——pH、温度、流速、組成、待ち時間、カラムロットなど。振り幅は実際に起こりうる範囲に取り、大きく振りすぎないのが原則です。手順のパラメータを振る頑健性と、試験者・日・装置を変える堅牢性は、評価の枠組みが異なります。

複数パラメータを一つずつ振る方法では試験数が増え、相互作用も見逃します。実験計画法パラメータを変えたときCQAがどう応答するかを効率よく調べる実験計画法。（DoEパラメータを変えたときCQAがどう応答するかを効率よく調べる実験計画法。）を使えば、少ない試験数で影響の大きい因子を特定できます。

得られた知見の受け皿になるのがシステム適合性試験です。崩れやすい条件が分かっていれば、その崩れを検出できる項目を合格基準に置けます。頑健性の評価は、将来の逸脱承認された手順や規格から外れた事象。GMPでは発見したら記録し、製品品質への影響を評価してロットの可否を判断します。詳しく →調査と技術移転の負担を前もって減らす作業だと捉えると、投じる労力の意味が見えてきます。

参考文献

• ICH医薬品規制の国際調和を目的として、日米欧の規制当局と製薬業界が参加する国際的なガイドライン策定機関。, Q2(R2): Validation of Analytical Procedures
• ICH, Q14: Analytical Procedure Development（Step 4 プレゼンテーション資料）
• ICH, Q2(R2)/Q14 Training Material — Module 5（頑健性とパラメータ範囲の評価を含む）
• EMA, ICH Q2(R2) Validation of analytical procedures — Scientific guideline
• USP米国で医薬品・原料・試験法の公式基準を定める公定書で、製薬用水に関する規格も収載されている。, General Chapter <621> Chromatography（システム適合性）
• FDA, Analytical Procedures and Methods Validation for Drugs and Biologics（Guidance for Industry）
• ICH, Q8(R2): Pharmaceutical Development（実験計画法の位置づけ）