兒童用藥物非臨床安全性評價

1、發(fā)布日期 20041214 欄目 化藥藥物評價>>非臨床安全性和有效性評價 標題 兒童用藥物非臨床安全性評價 作者 王慶利 彭健 胡曉敏 部門 正文內(nèi)容 審評二部 藥理毒理組 王慶利, 彭 健, 胡曉敏聲明 本文僅代表作者的學術(shù)觀點，不能被理解為藥品審批的管理要求。    目前，大多數(shù)藥物的說明書中缺少充分的兒童用藥信息，由美國兒科學會進行的調(diào)查顯示，醫(yī)師案頭手冊（Physicians Desk References, PDR）中的大部分藥物缺少兒童用藥的安全性和（或）有效性信息。到目前為止，主要是由成年動物和成人研究的安全性資料支持兒童用藥，但并不足

2、以能評估藥物對兒童人群特定發(fā)育過程中可能存在的影響，而且有些影響難以在臨床試驗中或通過常規(guī)的上市后監(jiān)督來發(fā)現(xiàn)，因而需要進行幼年動物的非臨床安全性評價。美國食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）已經(jīng)發(fā)布了供企業(yè)參考的兒童用藥物非臨床安全性評估企業(yè)指導原則草案（FDA. Guidance for Industry：Nonclinical safety evaluation of pediatric drug products (Draft). 2003），歐洲醫(yī)藥評價署（European Medicines Agency，EMEA）也開始重視該問題，

3、擬于近期發(fā)布相關(guān)考慮要點（見：EMEA. EMEA/CPMP/SWP/3404/01: Concept paper on the development of a committee for proprietary medicinal products (CPMP) note for guidance on the need for preclinical testing of human pharmaceuticals in juvenile animals. 2001）。本文參考FDA的指導原則草案，對幼年動物安全性評價的一般性考慮、與臨床研究對應(yīng)的幼年動物研究的時間安排、試驗設(shè)計和評價等

4、方面進行討論，以期為我國兒童用藥物非臨床安全性研究與評價提供參考，為將來制定我國的相關(guān)指導原則積累經(jīng)驗。    幼年動物非臨床安全性評價重要性的一般考慮 對于何種情況下需要進行幼年動物的非臨床安全性評價，國際上尚未達成科學共識。目前認為，對于已批準在成人中使用而擬用于兒童病人的“老藥”，或一開始即為兒童應(yīng)用開發(fā)的新藥，如果出現(xiàn)無法在兒童臨床試驗中充分、安全并合乎倫理學地進行評估的安全性問題，或已有的非臨床或臨床資料不足以支持兒童病人安全用藥時，進行幼年動物毒理學研究是重要的。1 兒童與成人間藥物安全性特征的差異 一些用于成人的藥物，在兒童中應(yīng)用時會顯示不同的安全性

5、特征。兒童和成人間內(nèi)在的差異，可能導致兒童中出現(xiàn)一些在成人中觀察不到的毒性或耐受力，這可能與多種因素有關(guān)。如出生后生長和發(fā)育，可影響藥物的處置和作用，相反，發(fā)育過程易于受到藥物的影響或破壞。對乙酰氨基酚和氯霉素是成人和兒童中出現(xiàn)藥物毒性差異的典型例子，由于兒童谷胱甘肽循環(huán)的速度較快，硫酸化作用較強，使得幼童對對乙酰氨基酚急性毒性的敏感性要遠低于成人。因此，兒童對過量對乙酰氨基酚代謝和解毒的能力較成人強。與此相反，由于新生兒中氯霉素的半衰期(t1/2 = 26 h) 長于成人(t1/2 = 4 h)，使得新生兒的暴露量增加而導致嬰兒死亡（見：Hardman J G, et al. Goodman

6、 & Gilmans The Phamacological Basis of Therapeutics, 9th Edition. New York: McGraw-Hill, 1996. 1124-1153.）。由于成人和兒童間存在的差異可能會影響到藥物安全性，因此用于評估藥物對兒童潛在毒性的動物資料具有重要價值。2 幼年動物研究的預(yù)測能力 幼年動物實驗是評估受試物對動物出生后生長和發(fā)育的影響，而非臨床發(fā)育毒性研究通常關(guān)注出生前發(fā)育，對出生后的影響僅進行有限的評估。一些幼年動物（如嚙齒類動物，家兔、犬、非人靈長類動物）的發(fā)育特征總體上與兒童相似，是評估藥物對兒童人群影響的合適模型。在

7、出生后發(fā)育明顯的器官系統(tǒng)，被認為是兒童中最易受藥物毒性影響的器官系統(tǒng)。因此，對出生后的發(fā)育毒性是主要的擔憂。兒童在生長和發(fā)育成熟過程中，許多器官系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能特征與成人明顯不同，這些器官系統(tǒng)包括：(1) 大腦，在青春期腦中神經(jīng)發(fā)育持續(xù)進行1; (2) 腎臟，大約在1 a時功能達到成人水平（見：Macleod S M, Radde I C. Textbook of Pediatric Clinical Pharmacology. Littleton: PSG Publishing Co., 1985. 17-43.）; (3) 肺臟，大多數(shù)肺泡在2 a前成熟（見：McNoald J A. Lu

8、ng Growth and Development. New York: Marcel Dekker, Inc., 1997. 1-35.）; (4)免疫系統(tǒng)，分別在5 a和12 a后IgG和IgA抗體反應(yīng)才達到成人水平（見：Miyawaki T, et al. Immunol Rev, 1981, 57:61-87.）; (5) 生殖系統(tǒng)，直到青春期后才發(fā)育成熟。    有證據(jù)表明幼年動物研究可用于預(yù)測兒童年齡相關(guān)的毒性。如：(1) 通過觀察苯巴比妥對幼年嚙齒類動物神經(jīng)系統(tǒng)的影響，可預(yù)測其對兒童認知功能的影響（見：Farwell JR, et al. N Eng

9、l J Med,1990, 322:364-369.）; (2) 未發(fā)育成熟的動物心臟對鈣通道阻滯劑敏感性增加，可預(yù)測嬰兒對維拉帕米誘導的心血管并發(fā)癥的易感性增加（見：Boucek JR RJ, et al. Pediat Res, 1984,18:948-952.）;（3）哌甲酯影響幼年大鼠生長和內(nèi)分泌功能（見：Mattes JA, et al. Arch Gen Psychiatry, 1983, 40:317-321； 見：Croche AF, et al. Pediatrics, 1979, 63(6): 847-850）；（4）未成年動物給予喹諾酮類藥物可導致軟骨毒性。雖然這些研究結(jié)

10、果對人意義尚不確定，但是有證據(jù)提示某些影響與兒童具有相關(guān)性，特別是哌甲酯（見：Boucek JR RJ, et al. Pediat Res, 1984,18:948-952.）和喹諾酮類藥物2，3。    幼年動物非臨床安全性研究的時間安排 非臨床安全性研究應(yīng)參考對應(yīng)的臨床研究的療程進行設(shè)計。由于兒童期不同階段的發(fā)育速率不同，因此不同年齡兒童群體療程的定義是不同的，應(yīng)根據(jù)兒童發(fā)育敏感期的持續(xù)時間來確定。如青春期前兒童的發(fā)育變化時間較長，而相對來說新生兒的發(fā)育時間明顯較短，因此，在青春期早期的幾周治療可能不認為是長期用藥，但對于新生兒來說可能就是長期用藥了。以下為

11、根據(jù)不同的情況，分述幼年動物非臨床安全性研究的階段性問題。1 長期給藥 幼年動物研究主要用于解決在發(fā)育關(guān)鍵時期長期給藥時的相關(guān)安全性問題。如果兒童臨床研究包括長期用藥，應(yīng)在長期臨床研究開始前完成對幼年動物的研究。如果適應(yīng)證需要長期用藥，而臨床試驗為短期試驗，在提交上市申請時應(yīng)完成對幼年動物的研究。2 短期給藥 如果兒童臨床研究不包括長期用藥，在開始兒童臨床研究前沒有必要先完成幼年動物研究。但由于幼年動物研究可能會發(fā)現(xiàn)潛在的毒性，對所發(fā)現(xiàn)的這些毒性進行臨床相關(guān)性評估，對于確定人體風險的程度可能是很重要的。較早地完成幼年動物研究，可將長期毒性的結(jié)果提供給臨床研究人員作為參考。3 啟動兒童研究所需的

12、臨床資料不足 通常，當有了相當?shù)某扇私?jīng)驗后，臨床試驗將開始入組兒童病人。已有的成人臨床資料或經(jīng)驗不足時，無論臨床試驗是否包括長期用藥，在兒童臨床試驗開始前應(yīng)完成對幼年動物的研究。當在兒童病人中用于未經(jīng)批準的適應(yīng)證，而出現(xiàn)了不良反應(yīng)報告，且無充分的資料用于評估藥物和該不良反應(yīng)間的關(guān)系時，應(yīng)在兒童臨床試驗開始前完成對幼年動物的研究。    試驗設(shè)計 在幼年動物中進行兒童用藥物的非臨床安全性評估，主要應(yīng)關(guān)注先前的非臨床和臨床研究中未研究或已發(fā)現(xiàn)的對生長和發(fā)育的影響。兒童用新藥的安全性評估應(yīng)集中于藥物活性部分的毒理學評估。但在一些情況下，特別是當無活性成分改變了活性藥物的

13、藥效動力學或分布時，采用臨床兒童用制劑等進行研究是很重要的。    幼年動物研究，可采用專門為幼年動物設(shè)計的試驗方案，也可采用對常規(guī)毒性試驗經(jīng)修改的試驗方案。專門針對幼年動物的的試驗方案主要是為解決基于已知的藥物特點、產(chǎn)品的種類或其他信息的擔憂而設(shè)計的。經(jīng)修改的重復(fù)給藥毒性試驗可以提供對潛在危害的更為廣泛的篩查，通常可修改試驗開始時動物的年齡，處理時間、評價終點等。這種情況下，除了確保藥物的充分暴露外，進行組織病理學檢查并研究對幼仔影響的特殊指標(如肺臟的發(fā)育)是十分重要的。在進行試驗設(shè)計時，應(yīng)重點考慮藥物在兒童中擬用或可能的用途、給藥時間相當于兒童人群和幼年動物

14、生長和發(fā)育的時期、成熟和未成熟體系間可能存在的藥理學和毒理學的差異。    在大多數(shù)情況下，不需要在幼年動物中測定藥物的代謝情況。當觀察到不良反應(yīng)可能與成年動物和幼年動物間代謝差異有關(guān)時，毒代動力學（Toxicokinetics）研究可能會對研究結(jié)果分析提供有用的信息。1 實驗動物1.1 種屬 幼年動物種屬應(yīng)適合于評價對兒童病人較為重要的毒性終點，在一個種屬幼年動物中的試驗應(yīng)能充分評價在成人和成年動物中已經(jīng)建立的毒理學終點。大鼠和犬是傳統(tǒng)上所選用的嚙齒類和非嚙齒類動物。然而在某些情況下，其他的種屬可能更為合適 (如，當擔心藥物的代謝特征可能與人類不同時)。在確定合

15、理的動物種屬時應(yīng)考慮某些特定的因素，如藥物的藥理學、藥動學、毒理學特征以及所關(guān)心的主要器官在幼年動物和兒童病人中相應(yīng)的發(fā)育階段。1.2 年齡 在開始給藥時動物的年齡，應(yīng)根據(jù)所關(guān)注的出生后發(fā)育指標來確定。動物的發(fā)育階段應(yīng)與擬用兒童人群相當。在非嚙齒類動物中，建議以幼年動物進行實驗，該實驗應(yīng)包括相應(yīng)的兒童人群的發(fā)育期?？蓞⒄崭奖磉M行選擇。1.3 性別和動物數(shù) 應(yīng)采用兩種性別的動物進行研究。動物的數(shù)量應(yīng)足以明確地分析有無影響。2 給藥2.1 給藥途徑 如果可行的話，應(yīng)采用臨床擬用的給藥途徑，但如果非臨床研究顯示其他給藥途徑與人類臨床應(yīng)用更相關(guān)時除外。如果臨床擬多途徑給藥，采用多途徑給藥進行毒理評價是

16、合理的。當不同的途徑可能產(chǎn)生不同的全身或局部暴露，而該暴露的程度可能會影響到出生后毒性的發(fā)生時，多途徑試驗可能會有所幫助。由于這些研究的主要目的是確定潛在的危害，因此通常可認為給藥途徑所帶來暴露量和分布的改變較小時并不重要。2.2 給藥頻率 給藥的頻率應(yīng)與藥物臨床擬用情況相關(guān)，但要根據(jù)藥物代謝和動力學等因素進行適當調(diào)整。在某些情況下，由于對所使用的動物模型技術(shù)方面的考慮，使用與臨床擬用頻率相似的給藥頻率可能并不可行。2.3 給藥持續(xù)時間 給藥的持續(xù)時間至少應(yīng)包括與所選擇種屬出生后發(fā)育明顯相關(guān)的時期。應(yīng)考慮設(shè)計恢復(fù)期，以評價不良反應(yīng)的可逆性。2.4 劑量選擇 如果可能的話，在幼年動物中所產(chǎn)生的不

17、良影響應(yīng)與所選擇的劑量間具有明顯的量效關(guān)系。高劑量能產(chǎn)生明顯的發(fā)育毒性或一般毒性，中劑量應(yīng)產(chǎn)生一些毒性，低劑量應(yīng)產(chǎn)生很少或沒有毒性，如可能，應(yīng)確定未觀察到毒性反應(yīng)的劑量?？筛鶕?jù)在受試動物中產(chǎn)生藥效的劑量來考慮和修改所用的中低劑量。3 觀察指標及監(jiān)測時間 毒理學評估應(yīng)包括對出生后生長與發(fā)育影響的分析，考慮預(yù)期兒童人群的發(fā)育狀態(tài)，預(yù)測相關(guān)的全身和局部毒性。建議根據(jù)已知的藥物藥理學和毒理學特征以及病人群體特征，在幼年動物研究或其他研究方法中考慮特殊的毒理學問題。如果成人中已經(jīng)確定的靶器官毒性，該器官在出生后發(fā)育顯著，這時進行幼年動物研究，設(shè)計具有針對性的觀察指標特別重要。  &#

18、160; 在幼年動物實驗中選擇作為監(jiān)測指標的毒理學終點，對評價藥物對發(fā)育和生長的影響是十分關(guān)鍵的。實驗應(yīng)檢測藥物對出生后器官系統(tǒng)的總體生長的影響 (如骨骼、腎臟、肺臟、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和生殖系統(tǒng))。實驗至少應(yīng)包括生長檢測 (如頂臀長度、脛骨長度、單位時間生長速度或其他適當?shù)闹笜?、體重、臨床觀察、器官重量、大體檢查和顯微鏡檢查。對于發(fā)育過程中的神經(jīng)毒性評價，應(yīng)采用成熟的方法監(jiān)測中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要功能區(qū)，包括對個體反射發(fā)育、感覺運動功能、運動能力、反應(yīng)性、學習和記憶功能的評價。    檢測毒理學終點和藥物暴露量間的關(guān)系是很有幫助的(如藥前、藥后、達到血藥濃度峰值時)

19、。每日藥后立即對某些終點指標進行測定，以區(qū)分對發(fā)育的長期影響和短期影響的差別。在實驗中加入附加實驗組，增加一段恢復(fù)期進行毒理學評價，有助于確定藥物引起的影響是否是可逆的。    幼年動物的安全性評價在新藥臨床研究和產(chǎn)品上市中的應(yīng)用1 在臨床試驗中的應(yīng)用 為支持兒童受試者臨床試驗的安全性而設(shè)計的非臨床毒理學研究，應(yīng)能確定對該特定人群的危害。這些試驗也應(yīng)為限制或監(jiān)測已確定的不良反應(yīng)提供有用的信息，如在非臨床研究中可以確定不良反應(yīng)的生物標志，可將其用于臨床試驗中監(jiān)測受試者。在非臨床毒理學研究出現(xiàn)不良反應(yīng)的劑量和暴露時間將有助于臨床試驗的設(shè)計和實施。在某些情況下，如果在幼

20、年動物實驗中觀察到明顯毒性，可能提示，與有效劑量相比較，不能提供兒童臨床試驗充分的安全范圍。在幼年動物中出現(xiàn)的毒性， (1)可能在兒童病人中出現(xiàn)，(2) 在臨床上無法監(jiān)測，(3) 治療的潛在后果不能接受，這時，進行兒童的臨床試驗可能不安全。如果證實在幼年動物中出現(xiàn)不可恢復(fù)的不良反應(yīng)，不應(yīng)在兒童受試者中進行臨床研究。2 在產(chǎn)品上市申請中的應(yīng)用 在幼年動物模型的非臨床毒理學研究中如出現(xiàn)了不良反應(yīng)，申辦者應(yīng)考慮上市后應(yīng)進行那些工作，兒童用藥說明書如何書寫，以及確定該藥物是否可批準用于兒童。兒童病人臨床試驗的周期可能不足以顯示在幼年動物中觀察到的不良反應(yīng)，因此，根據(jù)不良反應(yīng)的特點和嚴重程度以及效益/危

21、害的關(guān)系，通過長期的上市后隨訪進行人體安全性研究是十分重要的。根據(jù)非臨床研究的結(jié)果，可能將藥物限定用于嚴重的適應(yīng)證，即使已發(fā)現(xiàn)的不良影響在臨床試驗中未觀察到，說明書中也應(yīng)包括非臨床研究中觀察到的相關(guān)不良反應(yīng)。    人和動物器官系統(tǒng)發(fā)育階段的比較 以下有關(guān)發(fā)育時間的比較是FDA建立該指導原則草案時的內(nèi)容1，目前可能有所改變，應(yīng)以最新的進展為準。在設(shè)計合理的幼年動物實驗以了解有關(guān)兒童人群的潛在危害時，應(yīng)考慮這些信息，有的新信息也應(yīng)一并考慮。由于遺傳變異和檢驗終點的不同，人類和動物的數(shù)據(jù)均不能代表精確的發(fā)育時間。 表1 人和動物神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育階段比較 Tab 1 Com

22、parison of human to animal development stages of nervous system 發(fā)育事件 出生后發(fā)育的關(guān)鍵時間點 人/a大鼠/d  谷氨酸受體(最大結(jié)合)  12 皮層達最大; 216 逐漸降低到成人水平28 達最大; 28 后逐漸降低到成年水平  單胺系統(tǒng) 2 4 達最大受體密度21 30 達成年水平  視神經(jīng)  0 321 35  小腦永久性外向出芽層  0.6 2 0 21   髓鞘形成末快速相  2 25 30  表2 人和動物生

23、殖系統(tǒng)發(fā)育階段比較 Tab 2 Comparison of human to animal development stages of reproductive system 發(fā)育事件 出生后發(fā)育的關(guān)鍵時間點 人/a恒河猴/a小鼠/d犬/d大鼠/d 性成熟開始時間 12545315100 表3 人和動物骨骼系統(tǒng)發(fā)育階段比較 Tab 3 Comparison of human to animal development stages of skeletal system發(fā)育事件 出生后發(fā)育的關(guān)鍵時間點 人/a犬/a大鼠/a獼猴/a  骺鄂閉合  12 25 0.6 0.9 終

24、生融合5.5 6.5  表4 人和動物呼吸系統(tǒng)發(fā)育階段比較 Tab 4 Comparison of human to animal development stages of pulmonary system齒槽突起形成 出生后發(fā)育的關(guān)鍵時間點 人/d大鼠/d小鼠/d 開始時間 出生前1 41 2 完成時間   7302828 表5 人和動物免疫系統(tǒng)發(fā)育階段比較 Tab 5 Comparison of human to animal development stages of immune system發(fā)育事件 出生后發(fā)育的關(guān)鍵時間點  人/d小鼠/d

25、B-細胞形成  出生前出生前  T-細胞形成  出生前出生前  NK-細胞形成  出生前21  T-細胞依賴性抗體反應(yīng)  014; 41 56 達成年水平   T-細胞非依賴性抗體反應(yīng)  45 900; 14 21 達成年水平   成人水平的IgG   1,82542 56 表6 人和動物腎臟發(fā)育階段比較 Tab 5 Comparison of human to animal development stages of renal system發(fā)育事件  出生后發(fā)育的關(guān)鍵時間點     人/d大鼠/d   血管小球發(fā)生-/腎臟發(fā)生  出生前8 14   達成年腎小球濾過率和腎小管分泌  45 18015 21  表7 人和動物I相、II相代謝的發(fā)育調(diào)節(jié) Tab 7 Developmental modulation of phase I and II metabolism in human and animal     酶