新药安全药理学研究及进展

1、 内 容 cfda安全药理研究要求 ich安全药理研究要求 安全药理研究趋势展望 安全药理学：研究药物治疗范围内或治疗范围 以上的剂量时，潜在不期望出现的对生理功能 的不良影响 次要药效学：主要研究药物非期望的、与治疗 目的不相关的效应和作用机制 概 念 cfda要求 核心组合试验(core battery) 中枢神经系统、心血管系统和呼吸系统研究 追加的安全药理学研究（follow-up） 对中枢神经系统、心血管系统和呼吸系统进行 深入的研究 补充的安全药理学研究（supplemental） 研究药物对三大系统以外器官(如泌尿系统、 自主神经系统、胃肠道系统和其它器官组织) 功能的影响 概

2、念 cfda要求 确定药物可能存在的非期望药效作用 评价药物在毒理学和/或临床研究中所观 察到的药物不良反应和/或病理生理作用 研究所观察到的和/或推测的药物不良反 应机制 目 的 cfda要求 有助于了解新药的药理作用特点和机制 有助于发现新药理作用，一药多用，药 尽其用 为毒理学研究打下基础，是各种毒性实 验的必要补充 目 的 cfda要求 贯穿在新药研究全过程中，可分阶段进行 在药物进入临床试验前，应完成core battery studies 追加和/或补充的安全药理学研究可在申 报生产前进行 阶段性 cfda要求 内容要求 cfda要求 神经系统 运动功能、行为改变、协调功能、感觉运

3、动 反射和体温等的变化(小鼠) 心血管系统 给药前后血压（包括收缩压、舒张压和平均 压）、心电图（包括qt间期、pr间期、st段 和qrs波等）和心率等变化(beagle犬) 呼吸系统 呼吸频率和呼吸幅度(beagle犬) 根据情况增加其它系统或指标 1.动物选择 可采用不同类型动物(正常或模型，清醒或 麻醉)。一般多用正常动物 2.剂量途径 产生主要药效作用及以上的3个剂量，临床 给药途径 3.观察时间 药效学和药代动力学特性、受试动物、临床 研究方案等因素选择观察时间点和观察时间 cfda要求 有关问题 4.系统指标 中枢神经系统 心血管系统 呼吸系统 根据情况增加其它系统或指标 5.体外

4、研究 应确定受试物的浓度-效应关系。无明显影响 作用时，应说明浓度选择范围 cfda要求 有关问题 中枢神经系统：对行为、学习记忆、神经生化、 视觉、听觉和电生理等的影响 心血管系统：对心输出量、心肌收缩作用、血 管阻力等指标的检测 呼吸系统：对气道阻力、肺动脉压力、血气分 析等指标的检测 cfda要求 追加安全药理学 泌尿系统：对肾功能的影响，如对尿量、比重、 渗透压、ph、电解质平衡、蛋白质、细胞和血 生化（如尿素氮、肌酐、蛋白质）等指标的检 测 自主神经系统：有关受体的结合、体内或体外 对激动剂或拮抗剂的功能反应、对自主神经的 直接刺激作用和对心血管反应、压力反射和心 率等指标的检测 c

5、fda要求 补充安全药理学 胃肠系统：观察药物对胃肠系统的影响，如胃 液分泌量和ph、胃肠损伤、胆汁分泌、离体回 肠收缩、胃液ph等指标的测定 其它研究：潜在的依赖性、骨骼肌、免疫和内 分泌功能等的影响 cfda要求 补充安全药理学 p体内血药浓度低，或其它组织器官分布很少的 局部用药（如皮肤、眼科用药） p只用于治疗晚期癌症病人的细胞毒类药物，在 首次用于临床前可不做一般药理学研究，但不 包括具有新作用机制的此类药物 cfda要求 免做安全药理学 内 容 cfda安全药理研究要求 ich安全药理研究要求 安全药理研究趋势展望 “safety pharmacology includes the

6、 assessment of effects on vital functions, such as cardiovascular, central nervous system and respiratory systems, and these should be evaluated prior to human exposure.” ich m3: nonclinical safety studies for the conduct of human clinical trials for pharmaceuticals. (july 1997) value of safety phar

7、macology acknowledged by regulators and sponsors ich要求 ich guideline m3, 1997 “safety pharmacology studies . investigate the potential for undesirable pharmacological activity in appropriate animal models and, where necessary, to incorporate particular monitoring for these activities in the toxicity

8、 studies and/or clinical studies.” “. these studies may allow for a mechanistically-based explanation of specific organ toxicities, which should be considered carefully with respect to human use and indication(s).” ich s6 “preclinical safety evaluation of biotechnology-derived pharmaceuticals” (july

9、 1997) pharmacological activity in animals should be considered in toxicology and clinical studies mechanism-based understanding of toxicities (or pharmacological activities) should be carefully considered in the risk assessment ich要求 ich guideline s6, 1997 “this guidance was developed to help prote

10、ct clinical trial participants and patients receiving marketed products from potential adverse effects of pharmaceuticals, while avoiding unnecessary use of animals and other resources.” ich s7a “safety pharmacology studies for human pharmaceuticals” (july 2001) safety pharmacology studies have the

11、potential to reduce use of animals and other resources ich要求 ich guideline s7a, 2001 清醒动物-遥测系统 检测清醒状态下、自由活动 动物的安全药理学指标 节省动物 符合动物福利要求 适合不同给药方式 连续动态、长时间检测指标 ich要求 animal id compound/dose period dose period 1 day 1 dose period 2 day 4 dose period 3 day 8 dose period 4 day 11 lhcm hmlc clmh mchl 4 x 4拉丁

12、方实验设计 ich要求 animal id compound/dose period dose period 1 day 1 dose period 2 day 4 dose period 3 day 8 dose period 4 day 11 lhcm hmlc clmh mchl lhcm hmlc clmh mchl 4 x 8拉丁方实验设计 ich要求 drug to increase gastrointestinal (gi) motility over 5.4 million prescriptions in 1996 (us) 34 patients tdp, 23 long

13、qt (1993-1996) cardiotoxicity reported when used with ketoconazole and/or erythromycin case report of 8-year old girlintensive care ich要求 cisapride story ich要求 drug interactions leading to qt drug to increase gastrointestinal (gi) motility over 5.4 million prescriptions in 1996 (us) 34 patients tdp,

14、 23 long qt 1993-1996 cardiotoxicity reported when used with ketoconazole and/or erythromycin case report of 8-year old girlintensive care 4 deaths and 16 resuscitated from 1993 to 1996 drug withdrawn from us market july, 2000 ich要求 cisapride story fda recommended removal of terfenadine containing p

15、roducts from the market in 01/1997 fda issued warning letter to doctors about cardiac safety of cisapride post-marketing surveillance became more important medwatch reporting system safety pharmacology guidances were approved to look at cardiovascular, respiratory and cns side-effects of drug candid

16、ates ich s7a and s7b screening for qt prolongation is now an integral part of drug development (lead optimization to clinical) ich要求 regulatory response “the study results can be used to elucidate the mechanism of action and, when considered with other information, estimate risk for delayed ventricu

17、lar repolarization and qt interval prolongation in humans.” ich s7b: nonclinical evaluation of the potential for delayed ventricular repolarization (qt interval prolongation) by human pharmaceuticals (october 2005) mechanism of action can be a goal of studies use data with other data to estimate ris

18、k for qt prolongation in humans ich要求 ich guideline s7b, 2005 qtc (msec) malefemale normal430450 470 bazett: qtc = qt / rr 0.5 fridericia: qtc = qt / rr 0.33 ich要求 qtc interval ich要求 qtc interval u心率 u年龄 u性别 u种属 hr/rr公式 心肌动作电位时的离子通道 ich要求 ikr: 快速延迟整流k+电流 心肌动作电位时的离子通道 ich要求 herg (人类ether-a-go-go 相关基因

19、) (kcnh2) 编码kv11.1 钾离子通道，使心脏动作电位ikr流复极化 qt/qtc prolongation ikr inhibition delayed ventricular repolarization arrhythmia additional risk factors ich要求 ikr &tdp ich要求 early after-depolarization（早后去极化） tdp drug class date withdrawn terfenadineantihistaminefeb 1998 astemizoleantihistaminejun 1999 grepa

20、floxacin antibioticnov 1999 cisapridegi prokineticjuly 2000 ich要求 drugs withdrawn for tdp risk 采用离体动物或人体心脏细胞、培养心脏细胞系 或克隆人离子通道的异种表达体系测定离子流 在离体心脏标本进行动作电位参数测定，或在麻 醉动物中进行能体现动作电位周期的特异性电生 理参数检测 测定清醒或麻醉动物的ecg参数 在离体心脏标本或动物进行致心律失常作用测定 qt间期延长非临床研究方法 ich要求 qt间期延长非临床研究方法 ich要求 langendorff系统 qt间期延长非临床研究方法 ich要求

21、ecg pr 间期, qrs 时间, qt 间期等 心脏功能 左心室压 变力性, 松弛性, 变时性 变更神经传导性 a-v 传导 单级动作电位 apd30 apd50 apd90 qt间期延长非临床研究方法 ich要求 qt间期延长非临床研究方法 ich要求 一般来说，临床上易诱发tdp的药物的herg ic50和有效游 离治疗血浆浓度etpc unbound 之间的比值大多小于30， 因此药物对herg作用的ic50是cmax的30倍时，认为是可以 接受的安全程度，出现假阳性结果的可能性也很低 安全窗应该考虑疾病的严重性和治疗的需要 对于如果不给予治疗就会死亡的疾病，如肿瘤，aids，一些感

22、染 性疾病等，ic50是cmax的10倍可认为是安全的 对于较为严重的疾病，如中风、帕金森病、精神分裂症、癫痫症、 哮喘症、关节炎等，30倍可以认为是安全的 对于较轻的疾病，如雷诺病、季节性鼻炎、湿疹等，100倍甚至更 高的倍数才可认为是安全的 内 容 cfda安全药理研究要求 ich安全药理研究要求 安全药理研究趋势展望 20092009 趋势展望 安全药理学政策法规不断完善 趋势展望 qt间期研究策略 体外电生理ikr研究 采用原代或表达的ikr通道蛋白(如由herg编码 的蛋白)评价药物对离子电流的影响 体内对qt的研究 从体内测定心室复极化，如qt间期检测结果进 行评价 化学/药理的分

23、类 可诱导人qt间期延长作用的药物如抗精神病类 药物，组胺h1受体拮抗剂、氟喹酮类 qt间期研究策略 趋势展望 p追加试验 离体心脏 麻醉动物 重复给药试验 动物种属和性别的选择 用代谢性诱导剂或用拮抗剂 用阳性药和参比化合物 其他通道的抑制作用 在多个时间点测定电生理参数 模拟病理状况和心律失常 p综合风险评估 qt间期研究策略 趋势展望 qt间期延长的问题在很大程度上已得到解决 药物对血压的影响非常重要 药物对心脏功能（收缩能力）的影响非常重要 很多化合物，通过重复给药的毒理实验来获得心血管系统的 安全药理实验数据，而不需要再单独进行安全药理实验 特别是生物类药品如单克隆抗体等大多采用此法

24、 通过设计周全的安全药理实验和毒理实验，大大提高了整体 动物模型的心血管系统药理实验的研究水平和数据质量 qt间期研究策略 为什么血压检测很重要？ 降低高血压患者的血压可以降低死亡率 微小血压的变化的重要性：“哪怕只是降低2 mmhg的系统 血压，中风死亡率就会降低10%，中年ihd患者和其他血管 疾病患者的死亡率会减少7% 为什么心肌耗氧很重要？ 心肌全靠有氧代谢，不能生成乳酸，不能负担超氧负荷 因此，心肌细胞耗氧量能提供非常准确的，实时的能量消 耗状况 心肌耗氧量也是判断冠状血流的一个重要指标 心肌耗氧的三大决定因素 心脏收缩期室壁张力（压力） 心率 收缩力 心肌收缩 vs 心肌变力状态

25、正性肌力类药物可以增加心肌收缩 负性肌力作用类药物则可以降低心肌收缩 改变心肌收缩力的结果 心肌收缩减弱意味着心脏做功能力降低 心肌收缩力的显著降低，临床体现可为急性或慢性心衰 心肌收缩力增强可增加心脏的做功量，通常来说是在身体 需求增加时的正常生理反应 但是心肌收缩力增强的同时会急剧增加心肌耗氧量 心肌耗氧升高三大因素 收缩期室壁张力（血压） 哪怕平均血压只是微小地缓慢上升都会引起死亡 率的明显升高 心率 心率的微小缓慢上升也会引起死亡率明显升高 心肌收缩 心肌收缩力的长期缓慢增强会导致什么结果呢？ hesi心肌收缩力评价项目 综合策略： 收集实验数据和提出建议，以改善非临床心血管数据 的预

26、提示能力（从动物到人类，从短期到长期用药） 心肌收缩力被选定为一个重点研究项目 目的： l用已知药效的药物，评估犬类和大鼠整体动物模型在 检测药物正性和负性肌力作用应用上的灵敏度 l该研究同时也对比了啮齿类模型和犬类模型在此类应 用中的相对灵敏度 l实验研究将由美国和欧洲的hesi成员来完成 健康和环境科学研究所（hesi） 心肌收缩能力实验设计 比格犬 双4x4拉丁方交叉设计 (n=8) 正性 & 负性肌力药物 空白溶剂 & 3 个剂量 测试药物和剂量选择 植入式遥测 dsi & its 系统 lvp, aop, ecg, temp dp/dtmax dp/dt40, dp/dt min,

27、qa sd或者wistar大鼠 双4x4拉丁方交叉设计 (n=8) 正性 & 负性肌力药物 空白溶剂 & 3 个剂量 测试药物和剂量选择 植入式遥测 dsi hd-s21 系统 lvp, aop, ecg, temp dp/dtmax dp/dt40, dp/dtmin, qa 安全药理学研究新技术新方法 趋势展望 安全药理学研究新技术新方法 趋势展望 part i mutagenesis and mutants highly efficient enu mutagenesis in zebrafish production of pseudotyped retrovirus and the

28、generation of proviral transgenic zebrafish undertaking a successful gynogenetic haploid screen in zebrafish cryopreservation and in vitro fertilization at the zebrafish international resource center 安全药理学研究新技术新方法 趋势展望 part ii transgenesis transient and stable transgenesis using tol2 transposon vect

29、ors analysis of genes and genome by the tol2-mediated gene and enhancer trap methods bacterial artificial chromosome transgenesis for zebrafish simple and efficient transgenesis with meganuclease constructs in zebrafish 安全药理学研究新技术新方法 趋势展望 part iii tissue-specific manipulations nitroreductase-mediate

30、d cell ablation in transgenic zebrafish embryos focal electroporation in zebrafish embryos and larvae tissue micromanipulation in zebrafish embryos 安全药理学研究新技术新方法 趋势展望 part iv analyzing gene expression zebrafish spotted-microarray for genome-wide expression profiling experiments. part i: array printing and hybridiza