15新藥安全藥理學研究及進展

1、內(nèi) 容CFDA安全藥理研究要求ICH安全藥理研究要求安全藥理研究趨勢展望 安全藥理學：研究藥物治療范圍內(nèi)或治療范圍以上的劑量時，潛在不期望出現(xiàn)的對生理功能的不良影響 次要藥效學：主要研究藥物非期望的、與治療目的不相關的效應和作用機制概 念CFDA要求 核心組合試驗(Core Battery) 中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)研究 追加的安全藥理學研究（Follow-up） 對中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)進行深入的研究 補充的安全藥理學研究（Supplemental） 研究藥物對三大系統(tǒng)以外器官(如泌尿系統(tǒng)、自主神經(jīng)系統(tǒng)、胃腸道系統(tǒng)和其它器官組織)功能的影響概 念CFDA要求 確定藥物可

2、能存在的非期望藥效作用 評價藥物在毒理學和/或臨床研究中所觀察到的藥物不良反應和/或病理生理作用 研究所觀察到的和/或推測的藥物不良反應機制目 的CFDA要求 有助于了解新藥的藥理作用特點和機制 有助于發(fā)現(xiàn)新藥理作用，一藥多用，藥盡其用 為毒理學研究打下基礎，是各種毒性實驗的必要補充目 的CFDA要求 貫穿在新藥研究全過程中，可分階段進行 在藥物進入臨床試驗前，應完成Core Battery Studies 追加和/或補充的安全藥理學研究可在申報生產(chǎn)前進行階段性CFDA要求內(nèi)容要求CFDA要求神經(jīng)系統(tǒng) 運動功能、行為改變、協(xié)調(diào)功能、感覺運動反射和體溫等的變化(小鼠)心血管系統(tǒng) 給藥前后血壓（包

3、括收縮壓、舒張壓和平均壓）、心電圖（包括QT間期、PR間期、ST段和QRS波等）和心率等變化(Beagle犬)呼吸系統(tǒng) 呼吸頻率和呼吸幅度(Beagle犬)根據(jù)情況增加其它系統(tǒng)或指標1.動物選擇 可采用不同類型動物(正?；蚰Ｐ停逍鸦蚵樽?。一般多用正常動物2.劑量途徑 產(chǎn)生主要藥效作用及以上的3個劑量，臨床給藥途徑3.觀察時間 藥效學和藥代動力學特性、受試動物、臨床研究方案等因素選擇觀察時間點和觀察時間CFDA要求有關問題4.系統(tǒng)指標中樞神經(jīng)系統(tǒng)心血管系統(tǒng)呼吸系統(tǒng)根據(jù)情況增加其它系統(tǒng)或指標5.體外研究 應確定受試物的濃度-效應關系。無明顯影響作用時，應說明濃度選擇范圍CFDA要求有關問題 中

4、樞神經(jīng)系統(tǒng)：對行為、學習記憶、神經(jīng)生化、視覺、聽覺和電生理等的影響 心血管系統(tǒng)：對心輸出量、心肌收縮作用、血管阻力等指標的檢測 呼吸系統(tǒng)：對氣道阻力、肺動脈壓力、血氣分析等指標的檢測CFDA要求追加安全藥理學 泌尿系統(tǒng)：對腎功能的影響，如對尿量、比重、滲透壓、pH、電解質(zhì)平衡、蛋白質(zhì)、細胞和血生化（如尿素氮、肌酐、蛋白質(zhì)）等指標的檢測 自主神經(jīng)系統(tǒng)：有關受體的結(jié)合、體內(nèi)或體外對激動劑或拮抗劑的功能反應、對自主神經(jīng)的直接刺激作用和對心血管反應、壓力反射和心率等指標的檢測CFDA要求補充安全藥理學 胃腸系統(tǒng)：觀察藥物對胃腸系統(tǒng)的影響，如胃液分泌量和pH、胃腸損傷、膽汁分泌、離體回腸收縮、胃液pH等

5、指標的測定 其它研究：潛在的依賴性、骨骼肌、免疫和內(nèi)分泌功能等的影響CFDA要求補充安全藥理學p體內(nèi)血藥濃度低，或其它組織器官分布很少的局部用藥（如皮膚、眼科用藥）p只用于治療晚期癌癥病人的細胞毒類藥物，在首次用于臨床前可不做一般藥理學研究，但不包括具有新作用機制的此類藥物CFDA要求免做安全藥理學內(nèi) 容CFDA安全藥理研究要求ICH安全藥理研究要求安全藥理研究趨勢展望“Safety pharmacology includes the assessment of effects on vital functions, such as cardiovascular, central nervou

6、s 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 pharmacology acknowledged by regulators and sponsorsICH要求ICH Guideline M3, 1997“Safet

7、y 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 studies and/or clinical studies.”“. these studies may allow for a mechanistically-b

8、ased 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 1997) Pharmacological activity in animals should be considered in toxicology and clin

9、ical studies Mechanism-based understanding of toxicities (or pharmacological activities) should be carefully considered in the risk assessmentICH要求ICH Guideline S6, 1997“This guidance was developed to help protect clinical trial participants and patients receiving marketed products from potential ad

10、verse 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 potential to reduce use of animals and other resourcesICH要求ICH Guideline S7A, 2001清醒動物-遙測系

11、統(tǒng) 檢測清醒狀態(tài)下、自由活動動物的安全藥理學指標 節(jié)省動物 符合動物福利要求 適合不同給藥方式 連續(xù)動態(tài)、長時間檢測指標ICH要求Animal IDCompound/Dose PeriodDose Period 1Day 1Dose Period 2Day 4Dose Period 3Day 8Dose Period 4Day 11LHCMHMLCCLMHMCHL4 x 4拉丁方實驗設計ICH要求Animal IDCompound/Dose PeriodDose Period 1Day 1Dose Period 2Day 4Dose Period 3Day 8Dose Period 4Day

12、11LHCMHMLCCLMHMCHLLHCMHMLCCLMHMCHL4 x 8拉丁方實驗設計ICH要求 Drug to increase gastrointestinal (GI) motility Over 5.4 million prescriptions in 1996 (US) 34 patients TdP, 23 long QT (1993-1996) Cardiotoxicity reported when used with Ketoconazole and/or Erythromycin Case report of 8-year old girlintensive care

13、ICH要求Cisapride StoryICH要求Drug Interactions Leading to QT Drug to increase gastrointestinal (GI) motility Over 5.4 million prescriptions in 1996 (US) 34 patients TdP, 23 long QT 1993-1996 Cardiotoxicity reported when used with Ketoconazole and/or Erythromycin Case report of 8-year old girlintensive c

14、are 4 deaths and 16 resuscitated from 1993 to 1996 Drug withdrawn from US market July, 2000ICH要求Cisapride Story FDA recommended removal of Terfenadine containing products from the market in 01/1997 FDA issued warning letter to Doctors about cardiac safety of Cisapride Post-marketing surveillance bec

15、ame more important Medwatch reporting system Safety pharmacology guidances were approved to look at cardiovascular, respiratory and CNS side-effects of drug candidates ICH S7A and S7B Screening for QT prolongation is now an integral part of drug development (lead optimization to clinical)ICH要求Regula

16、tory Response“The study results can be used to elucidate the mechanism of action and, when considered with other information, estimate risk for delayed ventricular repolarization and QT interval prolongation in humans.”ICH S7B: Nonclinical Evaluation of the Potential for Delayed Ventricular Repolari

17、zation (QT Interval Prolongation) by Human Pharmaceuticals (October 2005) Mechanism of action can be a goal of studies Use data with other data to estimate risk for QT prolongation in humansICH要求ICH Guideline S7B, 2005QTc (msec)MaleFemaleNormal430450470Bazett: QTc = QT / RR 0.5 Fridericia: QTc = QT

18、/ RR 0.33ICH要求QTc IntervalICH要求QTc Interval心率年齡 性別 種屬 HR/RR公式心肌動作電位時的離子通道ICH要求IKr: 快速延遲整流K+電流 心肌動作電位時的離子通道ICH要求 hERG (人類Ether-a-go-go 相關基因) (KCNH2) 編碼Kv11.1 鉀離子通道，使心臟動作電位Ikr流復極化QT/QTc Prolongation IKr InhibitionDelayed Ventricular RepolarizationArrhythmia ADDITIONAL RISK FACTORSICH要求 IKr &TdPICH

19、要求Early after-depolarization（早后去極化） TdP Drug Class Date WithdrawnTerfenadineAntihistamineFeb 1998AstemizoleAntihistamineJun 1999Grepafloxacin AntibioticNov 1999CisaprideGI ProkineticJuly 2000ICH要求Drugs Withdrawn for TdP risk采用離體動物或人體心臟細胞、培養(yǎng)心臟細胞系或克隆人離子通道的異種表達體系測定離子流在離體心臟標本進行動作電位參數(shù)測定，或在麻醉動物中進行能體現(xiàn)動作電位周

20、期的特異性電生理參數(shù)檢測測定清醒或麻醉動物的ECG參數(shù)在離體心臟標本或動物進行致心律失常作用測定QT間期延長非臨床研究方法ICH要求QT間期延長非臨床研究方法ICH要求Langendorff系統(tǒng)QT間期延長非臨床研究方法ICH要求 ECG PR 間期, QRS 時間, QT 間期等 心臟功能 左心室壓 變力性, 松弛性, 變時性 變更神經(jīng)傳導性 A-V 傳導 單級動作電位APD30 APD50 APD90QT間期延長非臨床研究方法ICH要求QT間期延長非臨床研究方法ICH要求 一般來說，臨床上易誘發(fā)Tdp的藥物的hERG IC50和有效游離治療血漿濃度ETPC unbound 之間的比值大多小

21、于30，因此藥物對hERG作用的IC50是Cmax的30倍時，認為是可以接受的安全程度，出現(xiàn)假陽性結(jié)果的可能性也很低 安全窗應該考慮疾病的嚴重性和治療的需要 對于如果不給予治療就會死亡的疾病，如腫瘤，AIDS，一些感染性疾病等，IC50是Cmax的10倍可認為是安全的 對于較為嚴重的疾病，如中風、帕金森病、精神分裂癥、癲癇癥、哮喘癥、關節(jié)炎等，30倍可以認為是安全的 對于較輕的疾病，如雷諾病、季節(jié)性鼻炎、濕疹等，100倍甚至更高的倍數(shù)才可認為是安全的內(nèi) 容CFDA安全藥理研究要求ICH安全藥理研究要求安全藥理研究趨勢展望20092009趨勢展望安全藥理學政策法規(guī)不斷完善趨勢展望QT間期研究策略

22、 體外電生理IKr研究采用原代或表達的IKr通道蛋白(如由hERG編碼的蛋白)評價藥物對離子電流的影響 體內(nèi)對QT的研究從體內(nèi)測定心室復極化，如QT間期檢測結(jié)果進行評價 化學/藥理的分類可誘導人QT間期延長作用的藥物如抗精神病類藥物，組胺H1受體拮抗劑、氟喹酮類QT間期研究策略趨勢展望p追加試驗離體心臟 麻醉動物 重復給藥試驗動物種屬和性別的選擇用代謝性誘導劑或用拮抗劑用陽性藥和參比化合物其他通道的抑制作用在多個時間點測定電生理參數(shù)模擬病理狀況和心律失常p綜合風險評估 QT間期研究策略趨勢展望 QT間期延長的問題在很大程度上已得到解決 藥物對血壓的影響非常重要 藥物對心臟功能（收縮能力）的影響

23、非常重要 很多化合物，通過重復給藥的毒理實驗來獲得心血管系統(tǒng)的安全藥理實驗數(shù)據(jù)，而不需要再單獨進行安全藥理實驗 特別是生物類藥品如單克隆抗體等大多采用此法 通過設計周全的安全藥理實驗和毒理實驗，大大提高了整體動物模型的心血管系統(tǒng)藥理實驗的研究水平和數(shù)據(jù)質(zhì)量QT間期研究策略為什么血壓檢測很重要？ 降低高血壓患者的血壓可以降低死亡率 微小血壓的變化的重要性：“哪怕只是降低2 mmHg的系統(tǒng)血壓，中風死亡率就會降低10%，中年IHD患者和其他血管疾病患者的死亡率會減少7%為什么心肌耗氧很重要？ 心肌全靠有氧代謝，不能生成乳酸，不能負擔超氧負荷 因此，心肌細胞耗氧量能提供非常準確的，實時的能量消耗狀況

24、 心肌耗氧量也是判斷冠狀血流的一個重要指標心肌耗氧的三大決定因素 心臟收縮期室壁張力（壓力） 心率 收縮力心肌收縮 VS 心肌變力狀態(tài) 正性肌力類藥物可以增加心肌收縮 負性肌力作用類藥物則可以降低心肌收縮改變心肌收縮力的結(jié)果 心肌收縮減弱意味著心臟做功能力降低 心肌收縮力的顯著降低，臨床體現(xiàn)可為急性或慢性心衰 心肌收縮力增強可增加心臟的做功量，通常來說是在身體需求增加時的正常生理反應 但是心肌收縮力增強的同時會急劇增加心肌耗氧量心肌耗氧升高三大因素收縮期室壁張力（血壓）哪怕平均血壓只是微小地緩慢上升都會引起死亡率的明顯升高心率心率的微小緩慢上升也會引起死亡率明顯升高心肌收縮心肌收縮力的長期緩慢

25、增強會導致什么結(jié)果呢？HESI心肌收縮力評價項目綜合策略： 收集實驗數(shù)據(jù)和提出建議，以改善非臨床心血管數(shù)據(jù)的預提示能力（從動物到人類，從短期到長期用藥） 心肌收縮力被選定為一個重點研究項目目的：l用已知藥效的藥物，評估犬類和大鼠整體動物模型在檢測藥物正性和負性肌力作用應用上的靈敏度l該研究同時也對比了嚙齒類模型和犬類模型在此類應用中的相對靈敏度l實驗研究將由美國和歐洲的HESI成員來完成健康和環(huán)境科學研究所（HESI）心肌收縮能力實驗設計 比格犬 雙4X4拉丁方交叉設計 (N=8) 正性 & 負性肌力藥物 空白溶劑 & 3 個劑量 測試藥物和劑量選擇 植入式遙測 DSI &am

26、p; ITS 系統(tǒng) LVP, AoP, ECG, Temp dP/dtmax dP/dt40, dP/dt min, QA SD或者Wistar大鼠 雙4X4拉丁方交叉設計 (N=8) 正性 & 負性肌力藥物 空白溶劑 & 3 個劑量測試藥物和劑量選擇 植入式遙測 DSI HD-S21 系統(tǒng) LVP, AoP, ECG, Temp dP/dtmax dP/dt40, dP/dtmin, QA 安全藥理學研究新技術(shù)新方法趨勢展望安全藥理學研究新技術(shù)新方法趨勢展望PART I MUTAGENESIS AND MUTANTSHighly Efficient ENU Mutagenes

27、is in ZebrafishProduction of Pseudotyped Retrovirus and the Generation of Proviral Transgenic ZebrafishUndertaking a Successful Gynogenetic Haploid Screen in ZebrafishCryopreservation and In Vitro Fertilization at the Zebrafish International Resource Center安全藥理學研究新技術(shù)新方法趨勢展望PART II TRANSGENESISTransi

28、ent and Stable Transgenesis Using Tol2 Transposon VectorsAnalysis of Genes and Genome by the Tol2-Mediated Gene and Enhancer Trap MethodsBacterial Artificial Chromosome Transgenesis for ZebrafishSimple and Efficient Transgenesis with Meganuclease Constructs in Zebrafish安全藥理學研究新技術(shù)新方法趨勢展望PART III TISS

29、UE-SPECIFIC MANIPULATIONSNitroreductase-Mediated Cell Ablation in Transgenic Zebrafish EmbryosFocal Electroporation in Zebrafish Embryos and LarvaeTissue Micromanipulation in Zebrafish Embryos安全藥理學研究新技術(shù)新方法趨勢展望PART IV ANALYZING GENE EXPRESSIONZebrafish Spotted-Microarray for Genome-Wide Expression Profiling Experiments. Part I: Array Printing and HybridizationPar