新藥研發成功離不開毒理學保駕護航

曾有調查顯示，候選藥物在臨床前階段，毒性問題是開發失敗的主要原因，大約占全部開發失敗的40%。可見，在開發早期階段，盡早發現潛在的毒性問題，盡量確定其安全性，可以大幅度提高開發效率、降低失敗風險。且更為全麵、深入的毒理學研究，不僅可以為藥物的前期開發起到預警作用，更可以映射到上市後潛在的“撤市”風險。故新藥研發的成功，絕對離不開毒理學的保駕護航！

曆史與背景

1.重大藥害的過後，是毒理學的快速進步
在新藥發展空前迅速的20世紀前葉，由於某些臨床前及臨床試驗過於倉促，毒理學缺乏係統的研究，很多新藥的安全性問題不斷地在臨床應用時表現出來，導致世界範圍出現了許多嚴重的重大藥害事件。如30年代美國的“磺胺酏劑”，50年代法國的“有機錫中毒”，60年代德國的“沙利度胺”，70年代日本的“氯碘喹啉”等等...這些重大藥害事件引起了國際對治療藥物安全性評價問題的廣泛重視。
針對這些重大臨床藥害事件，一些國家和地區將藥物毒性研究的重點放在了臨床前研究上，以期避免因科學研究不夠而導致的臨床群體藥害事件。1972年，新西蘭在其《實驗室注冊法》(Testing Laboratory Registration Act)中第一次正式提出了GLP的概念，為藥物開發前期非臨床研究的質量控製與管理提供了新的思路。
1978年，美國FDA推出了《藥物非臨床研究質量管理規範》(GLP)，規範了毒理學試驗的標準，使毒性試驗結果更具說服力與可比性、可評價性，並列入聯邦法規，這標誌著GLP法規的真正誕生。1993年底，我國也發布了《藥品非臨床研究質量管理規範(試行)》，並於2003年正式頒布並實施《藥物非臨床研究質量管理規範》，逐步要求為藥品申報注冊而進行的藥物非臨床安全性評價研究必須在符合GLP要求的機構中進行。
到了2004年，FDA下屬的醫學研究所發布了1份題目為“Innovation/Stagnation：Challenge and Opportunity on the Critical Path to New Medical Products”的報告，基於這一報告，FDA當年即製訂“關鍵路線計劃(Critical Path Initiative，CPI)”。報告指出：盡管當時在生物醫學領域取得了重大進展，新技術、新方法廣泛應用於新藥研發過程中，每個新藥研發投入達到10億美元左右，但是新藥研發的效率仍然呈現逐年下滑的趨勢，在進人I期臨床試驗的IND中，僅8%可通過最終審批；同時，有4%已獲批的新藥上市後因各種原因(主要為毒性)而被迫撤市，市售藥物中有約30%標注黑框警示。

2007年，歐盟也製訂了類似的“創新藥物計劃(Innovation Medicines Initiative，IMI)，計劃設立“歐洲藥物安全研究中心”，試圖從整個歐盟層麵解決因安全性原因所導致的新藥研發失敗。同年，美國EPA下屬的“環境化合物毒性試驗與評價委員會”正式發表21世紀的毒性試驗“願景與策略”報告，呼籲實施以“化合物鑒定、毒性途徑、靶向測試以及劑量反應與外推建模”為模塊、新的毒性試驗範式的變革。

2.毒理問題沒搞清，撤市藥物一大堆
自上世紀90年代，通過藥代動力學和藥物代謝，優化改進藥物的吸收和生物利用度之後，藥物的毒性因素已成為新藥研發失敗或撤市的主要原因之一，從下表1亦不難看出，大部分退市藥物都是伴隨著嚴重的毒副作用，而不得不忍痛退市。
3. 不甘於後，我國GLP發展迅速
2003年9月，我國正式實施藥物GLP法規，伴隨著的藥物毒理學學科無論從法規毒理學研究層麵，抑或基礎研究和應用基礎研究領域均取得了長足的進步。據統計，截止2012年底全國已有50餘家GLP機構通過CFDA認證中心的檢查，並有5家單位通過OECD成員國的GLP檢查，通過美國病理家學會(CAP)認證的非臨床安全性評價研究機構僅有1家；而截至2016年底，全國已有19家試驗機構相繼取得OECD成員國GLP認證並公布，其中，荷蘭8家、比利時9家、德國2家。隨著國際藥物安全性評價研究的外包組織(CRO)紛紛成立，臨床前藥物安全性評價標準趨於全球化、一體化，評價結果的國際互認成為大趨勢，我國在GLP法規、國際化人才、毒理技術、儀器設備、實驗動物等方麵都將快速與國際接軌。
4. 藥物毒理專業委員會~穿針引線、帶頭學習
藥物毒理專業委員會，是中國藥理學會下屬的二級學會，成立於1984年，全名為中國藥理學會藥物毒理專業委員會，其掛靠單位是軍事醫學科學院毒物藥物研究所、國家上海新藥安全評價研究中心。中國藥理學會-藥物毒理專業委員會成立之後，就開始在國內宣傳藥物審評辦法的實施；1989年首次在國內提出“GLP”的概念以及製定和實施我國GLP；1990年開始參與1985年所製定藥物安全性評價指導原則的修訂和參與國家藥物毒性試驗技術指導原則的製定，特別值得一提的是，負責我國最早的GLP的起草和實施工作。近年來，我國藥物毒理學研究取得豐碩的研究成果，特別在藥物毒理學學科建設與人才培養、GLP規範的製定與實施和創新藥物臨床前安全性評價、政府決策谘詢、新藥審評和風險評估、傳播藥物毒理學科學知識，保障人們用藥安全服務等方麵發揮了不可替代的作用。

幹貨+技術

1.藥物毒理學基本內容
藥物毒理學，作為研究藥物對機體有害作用的一門學科，一方麵探討藥物對機體的損傷作用，闡明藥物分子結構與其毒性作用之間的關係；另一方麵，它研究藥物在體內的吸收、分布、代謝、排泄的過程和規律，闡述機體防禦體係對藥物毒性作用的影響。通常情況，新藥研發的臨床前和臨床階段都需進行藥物毒理學研究，其研究範疇屬於藥物描述毒理學，主要是觀察和研究藥物對人體和環境的作用和影響，包括臨床前毒理學研究和臨床毒理學研究。
藥物臨床前描述毒理學的研究內容為各種臨床前安全性評價試驗，包括急性毒性、重複給藥毒性、安全性藥理、特殊毒性(遺傳毒性、生殖毒性、致癌性)、毒代動力學、其他毒性(刺激性、過敏性、溶血性)，以及免疫毒性和依賴性等。其研究目的是發現藥物的毒性反應的症狀、出現持續和結束的時間、無毒性反應的劑量水平、毒性反應的劑量與藥效劑量的間距(即治療窗或安全範圍)有多大、毒性反應的性質與可逆性等。
而藥物臨床描述毒理學的研究內容，則包括I~III期臨床試驗中的安全性評價，藥物上市後的不良反應監測，主要采用醫學統計學和流行病學調查為研究手段。其研究目的是觀察人使用藥物後產生的毒副作用，追蹤不同性別、年齡、層次的患者長期服藥後可能產生的不良反應以及對下一代的潛在影響。
2. 藥物毒性作用機製都有哪些？
了解毒性產生的機製，才能真正從根源處解決問題，而從藥物發現和開發角度看，研究藥物的毒作用機製可提高和改進藥物安全性評價的相關性。一般而言，毒理學家常通過分析以下基本問題來研究毒物作用的分子機製，如毒物如何進入機體或細胞？在體內如何分布和代謝？如何與靶分子相互作用？如何在分子水平上發揮其毒性效應？有機體又是如何應對毒物的攻擊？毒物攻擊的下遊生物學後果又會如何？等等等等....而通過多年的積累、總結，當前藥物的毒性作用機製可大體分為以下3大類：
☆主要藥理學
是指藥物直接作用靶標所導致的擴大的藥理效應，與化合物本身的理化性質如pH值、雙親性等無關。如ACEI所引起的發育毒性，由於該類化合物結構繁雜，但均可引起人類及實驗動物的出生前發育毒性作用，提示該效應可能與ACE的抑製有關。事實上，ACE基因敲除小鼠所表現的發育異常與ACE抑製劑的發育毒性表現很相似。由於擴大的藥理作用所引起的不良反應大多僅發生於超過藥效劑量的水平下，因此臨床使用中密切關注用藥劑量即可避免。
☆次要藥理學
是對主要藥效靶標之外的其他靶標所介導的效應也可導致毒性。如氟苯丙胺是一種2C型血清素受體激動劑，臨床上用於減肥治療，但該藥對2B型血清素受體也同樣具有激動作用，並導致心髒瓣膜疾病和肺動脈高壓。另外，非甾體類抗炎藥的主要藥效作用為抑製COX-2，而誘發胃腸道潰瘍的毒性作用則與對COX-1的抑製作用有關，新型非甾體類抗炎藥如塞來昔布等為COX-2選擇性抑製劑，無由次要藥理作用所介導的胃腸道副作用。
☆化學介導性毒性
此類毒性的發生與某一個(類)特定化合物的理化性質密切相關，但與藥物作用的靶標無關，如氧化應激反應、磷脂病或溶血等。具有雙親性的化合物可插入細胞膜並幹擾磷脂代謝，因而易導致磷脂病，如各種雙親性的胺類藥物具有不同的藥理活性，結構也各不相同，但均可誘發磷脂病。化學介導性毒性常與特殊的化學基團和代謝活化過程有關，如末端乙炔基易導致藥物代謝酶的抑製，多環芳烴易嵌入DNA雙鏈並引起基因突變等。
3. 毒性作用機製研究技術
針對藥物毒性作用機製，當前已有許多成熟的研究技術應用其中，主要包括兩方麵的內容，即毒理基因組學技術、基因敲除和RNA幹擾技術。
☆毒理基因組學技術
即功能基因組學和常規毒理學方法的有機結合，目前應用最為廣泛的功能基因組學技術包括基因組學、轉錄組學、蛋白質組學和代謝組學等四種。基因組學通過分析核苷酸序列、基因組結構和組成來研究生物的基因組，後三種組學技術則分別測定生物體基因轉錄體、蛋白質及內源性代謝物的表達水平。
☆基因敲除和RNA幹擾技術
基因敲除，是針對某個序列已知但功能未知的序列，改變生物的遺傳基因，令特定的基因功能喪失作用，從而使部分功能被屏蔽，並可進一步對生物體造成影響，進而推測出該基因的生物學功能，即knock out。而RNA幹擾，則是外源和內源性雙鏈RNA在生物體內誘導同源靶基因的RNA特異性降解,導致轉錄後基因沉默的現象，即knock down。

筆者感觸

新藥在開發過程中，最先攻克的是藥效，之後才會進行毒性方麵的安全性評價，而許多候選藥物在開發過程中，由於缺乏某一領域某一係列藥物的藥理-毒理數據基礎，或是負責人對一些結構片段的預測能力不夠，當投入大量的人力、物力、財力，且項目逐步進行到大動物之後，有時會出現讓人“痛不欲生”的毒性問題，而此時，對於團隊來說，是極其尷尬的。因為，倘若硬著頭皮繼續開發，那未來的風險可想而知；倘若因此而項目擱淺，那前期的付出又會讓你老淚縱橫。所以，一些即將進入開發期的候選藥物，對於未來可能產生的毒性問題，必須具有一定的預見性，否則，從候選藥物到新藥上市的這條道路，必將充滿驚險與刺激！

參考：

1. 第六版《毒物的基礎科學-毒理學》.卡薩瑞特-道爾.
2. 藥渡網站數據
3. CNKI信息
4. 中國藥理學會官網
5. 維基百科