新藥藥效學(xué)研究方法和技術(shù)要求

1、新藥藥效學(xué)研究方法和技術(shù)要求內(nèi)容提綱一.藥效學(xué)基本概念二.新藥藥效學(xué)主要藥效學(xué)一般藥理學(xué)復(fù)方藥理學(xué)三.藥效學(xué)研究基本方法四.藥效學(xué)研究基本技術(shù)要求五.藥效學(xué)評(píng)價(jià)及統(tǒng)計(jì) 新藥定義未在中國市場(chǎng)銷售的藥品藥效學(xué)定義 研究藥物的生化, 生理效應(yīng)及其機(jī)制, 劑量與效應(yīng)之間的規(guī)律。藥效學(xué)研究目的(1)確定新藥預(yù)期用于臨床防、診、治目的的藥效(2) 確定新藥的作用強(qiáng)度和特點(diǎn)(3) 闡明新藥的作用部位和機(jī)理(4) 發(fā)現(xiàn)預(yù)期用于臨床以外的廣泛藥理作用一. 藥效學(xué)研究的基本概念1.藥物作用的基本類型和選擇性藥物通過影響機(jī)體固有的生理生化功能而產(chǎn)生作用(1)興奮: 增強(qiáng)原有功能。如腎上腺素使血壓升高, 速尿使尿量增

2、加。(2)抑制: 減弱原有功能。如胰島素降低血糖, 阿司匹林退熱作用。（3)選擇性:a.由于結(jié)構(gòu)的特殊性,只干擾某種器官和某種生化過程。如強(qiáng)心甙的心肌興奮作用，苯巴比妥抑制中樞作用，鏈霉素抑制結(jié)核桿菌等。b.與藥物劑量有關(guān)，如苯巴比妥隨劑量增加可呈鎮(zhèn)靜 催眠 呼吸抑制意義：藥物分類的基礎(chǔ)，臨床用藥選擇品種和劑量的依據(jù)。2藥物的量效關(guān)系量效關(guān)系：藥物效應(yīng)的強(qiáng)弱與劑量或濃度呈一定關(guān)系。（1）量反應(yīng): 效應(yīng)強(qiáng)度, 如血壓 mmHg(上升和下降）, 尿量 ml數(shù)（增加和減少）, 心率/min(加速或減慢)。最小效應(yīng)量：藥物效應(yīng)開始出現(xiàn)時(shí)的劑量或濃度效能： 產(chǎn)生最大效應(yīng)的劑量或濃度。（2）質(zhì)反應(yīng): 陽性

3、率或 %, 如死亡, 驚厥, 睡眠, 治愈等。ED50 = 50% effective dose, 半數(shù)有效量LD50 = 50% lethal dose 半數(shù)致死量TI = Therapeutic index, 治療指數(shù) LD50 和 ED50 的比值 （LD1/ED99, LD5/ED95）3藥物作用的機(jī)理藥物作用原理：研究藥物效應(yīng)的始初反應(yīng),及其中間環(huán)節(jié)。（Where and How）意義：1 闡明藥物治療作用和不良反應(yīng)的本質(zhì)，有助于提高療效，設(shè)計(jì)新藥，2 了解生命現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)非特異性藥物：取決于分子的理化性質(zhì)，如溶解度，滲透壓，表面活性，兩相分配性質(zhì)（吸入性麻醉藥，絡(luò)合劑等）結(jié)構(gòu)特異性藥

4、物：取決于化學(xué)結(jié)構(gòu)的特異性，如反應(yīng)性，分子狀態(tài)，體積和表面積，立體化學(xué)，功能基配置， 電荷分布，受體結(jié)合模式等。（1）改變細(xì)胞周圍環(huán)境的理化性質(zhì)：中和胃酸，利尿（高滲iv）（2）干擾和參與代謝過程：磺胺競爭二氫葉酸合成酶，Vit補(bǔ)充。（3）對(duì)生物膜的影響：抗心律失常影響Na+, Ca+,K+ 離子轉(zhuǎn)運(yùn)，多粘菌素B,E損傷細(xì)菌的胞漿膜，通透性增加，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外漏而殺菌。（4）對(duì)生理遞質(zhì)或激素的影響：影響生理遞質(zhì)的合成，攝取，釋放， 滅活，（5）與受體的相互作用藥物與受體的相互作用受體是能特異性地識(shí)別和結(jié)合配基(Ligind), 并通過相應(yīng)的信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制，產(chǎn)生最終生物效應(yīng)的分子。藥物與受體的相

5、互作用可用下列方式表達(dá)：K1D + R DR EK2信號(hào)傳導(dǎo)藥物與受體的結(jié)合取決于對(duì)受體的親和力(Affinity)，結(jié)合后產(chǎn)生的復(fù)合物仍可解離。 藥物與受體的相互作用1. 占領(lǐng)學(xué)說（Occupatin theory）Clark提出 2. 速率學(xué)說（Rate theory） Stephenson 和Paton等提出3. 變構(gòu)學(xué)說（Allosteric theory）Monod和Koshland等提出以占領(lǐng)學(xué)說最為重要，后三種學(xué)說是占領(lǐng)學(xué)說的修正和補(bǔ)充。藥物與受體結(jié)合后產(chǎn)生效應(yīng)，不僅需要藥物具有親和力，同時(shí)需要具有內(nèi)在活性（Intrinsic activity）才能產(chǎn)生效應(yīng)。只有親和力而無內(nèi)在活

6、性的藥物雖可與受體結(jié)合，但不能激動(dòng)受體，不僅不產(chǎn)生效應(yīng)還可能影響能激動(dòng)受體的藥物與受體結(jié)合。 藥物與受體的相互作用激動(dòng)劑（Agonist）：既有親和力又有內(nèi)在活性完全激動(dòng)劑 高親和力和高內(nèi)在活性，如嗎啡 等。部分激動(dòng)劑 高親和力和低內(nèi)在活性，如鎮(zhèn)痛 新等）拮抗劑（Antagonist）：只有高親和力而無內(nèi)在活 性的藥物，如納洛酮等。藥物與受體的相互作用直接改變細(xì)胞膜的通透性和離子轉(zhuǎn)運(yùn)，導(dǎo)致膜電位和胞內(nèi)離子濃度的改變。通過細(xì)胞內(nèi)第二信使影響生理生化功能。調(diào)節(jié) DNA轉(zhuǎn)錄，改變蛋白質(zhì)合成。受體的數(shù)目和反應(yīng)性可因藥物的作用或濃度而改變。4.藥物的治療作用和不良反應(yīng)治療作用:通過影響機(jī)體生理、生化機(jī)能

7、或病變過程起到防病,治病的作用。不良反應(yīng): 藥物引起生理生化功能紊亂 給病人帶來痛苦的反應(yīng).“發(fā)揮治療作用, 避免和減少不良反應(yīng)”4.藥物的治療作用和不良反應(yīng)（1）副作用：（side reaction）藥物選擇性低，作用范圍大，在治療劑量出現(xiàn)與治療目的無關(guān)的作用，多為可恢復(fù)的功能性改變。 麻黃堿解除支氣管哮喘 中樞興奮，導(dǎo)致失眠（2)毒性反應(yīng)：(toxic reaction)用量過大，用藥過久或劑量不當(dāng)急性毒性，慢性毒性，高敏人群，代謝排泄功能不全（肝腎）洋地黃過量 心律失常 水楊酸 惡心，嘔吐，耳鳴 4.藥物的治療作用和不良反應(yīng)（3）后遺效應(yīng):（after effect）停藥后閾濃度以下 殘

8、存的生物效應(yīng)。巴比妥類藥 困倦 腎上腺皮質(zhì)激素 皮質(zhì)功能低下（4）繼發(fā)反應(yīng)：（secondary effect）藥物作用之后 的繼發(fā)反應(yīng) 抗菌素 菌落失調(diào)和繼發(fā)感染（5）變態(tài)反應(yīng)：（allergy）與藥物作用無關(guān)的不易 預(yù)知的不良反應(yīng)（免疫病理過程） 青霉素 過敏性休克氯霉素 再障 二. 新藥藥效學(xué)研究1.主要藥效學(xué)研究2.一般藥理學(xué)研究3.復(fù)方藥理學(xué)研究“藥理學(xué)家的工作是具有獨(dú)特性的,他們不愿完全重復(fù)別人的技術(shù), 而是在應(yīng)用過程中進(jìn)行改造。然而，在評(píng)價(jià)新藥的安全性時(shí)，必須遵循基本的原理和技術(shù)。（A.J. Lehman,1959, FDA）1主要藥效學(xué)研究定義: 與新藥防治作用有關(guān)的主要藥理作

9、用。(1)研究方法a.藥效應(yīng)在體內(nèi)外兩種以上實(shí)驗(yàn)方法獲得證明，其中一種必須是整體的正常動(dòng)物或動(dòng)物病理模型。“體外實(shí)驗(yàn)簡單,體內(nèi)實(shí)驗(yàn)確實(shí)”b.實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ捅仨毮芊从乘幬镒饔玫谋举|(zhì)。與治療指征的關(guān)聯(lián)性(2)觀察指標(biāo)：應(yīng)能反應(yīng)主要藥效作用的藥理本質(zhì)，應(yīng)客觀，定量或半定量。(3)劑量選擇：應(yīng)能反映量效關(guān)系，盡量求出ED50或有效劑量范圍。量效關(guān)系不明確的藥物應(yīng)說明原因。(4)給藥途徑：應(yīng)采用擬推薦臨床應(yīng)用的給藥方法，如該方法在動(dòng)物上無法實(shí)施時(shí)， 應(yīng)予說明，改用他法。(5)對(duì)照設(shè)置：應(yīng)有空白對(duì)照和已知標(biāo)準(zhǔn)陽性藥物或治療措施對(duì)照。2.一般藥理學(xué)研究 定義: 對(duì)新藥主要藥效作用以外廣泛藥理作用的研究。要求：(1

10、)動(dòng)物選擇：小鼠，大鼠，貓，狗等，循環(huán)和呼吸系統(tǒng)不宜用小鼠和兔， 應(yīng)盡量在清醒的動(dòng)物上進(jìn)行。(2)給藥途徑，劑量（2-3個(gè)，低劑量應(yīng)參照ED50）及耐受劑量應(yīng)與主要藥效學(xué)一致?？梢淮位蚨啻谓o藥。 觀察指標(biāo)應(yīng)廣泛。 a. 神經(jīng)系統(tǒng)：一般行為：外表，毛發(fā)，姿勢(shì)，步態(tài)特殊反應(yīng)：麻醉，催眠，鎮(zhèn)靜，體位變化，痛覺，對(duì)光反射異常，肌顫，流涎，眼球震顫，瞳孔變化等。對(duì)用藥后動(dòng)物的行為進(jìn)行定性和定量的評(píng)價(jià)，判斷有無興奮和抑制作用。如有興奮和抑制作用，可進(jìn)行對(duì)小鼠或大鼠自發(fā)活動(dòng)的影響。b. 心血管系統(tǒng)：心率，心律，血壓的變化。EKG的QRS, ST, T波。如在治療有效劑量出現(xiàn)血壓和EKG的改變，應(yīng)進(jìn)行整體和離

11、體分析實(shí)驗(yàn)，如血流動(dòng)力學(xué)，離體心臟等以確定對(duì)主要治療作用的影響。C. 呼吸系統(tǒng)：呼吸頻率和幅度的變化。如在治療有效劑量出現(xiàn)明顯的呼吸興奮和抑制，應(yīng)進(jìn)行整體和離體分析實(shí)驗(yàn)，如呼吸中樞抑制的實(shí)驗(yàn)法，肺流溢法，隔肌隔神經(jīng)法，判斷藥物對(duì)呼吸系統(tǒng)的影響.3.復(fù)方藥理學(xué)的研究 (1)復(fù)方組成的依據(jù)和合理性(2)各組分在復(fù)方中的相互關(guān)系(3)各組分對(duì)主要藥效或毒副作用的影響, 確定 組分間的拮抗和協(xié)同,(4)證明復(fù)方在藥效和毒副作用方面的優(yōu)點(diǎn)。 三藥效學(xué)研究基本方法 1 分類: 1002 方法(1) 生理, 生化, 微生物, 免疫, 病理(2) 體內(nèi): 正常動(dòng)物, 病理模型 (遺傳性高血壓模型, 化學(xué)和物理

12、性損傷模型, 轉(zhuǎn)基因模型） 體外: 器官, 組織, 細(xì)胞, (亞細(xì)胞組分), 受體, 酶, 離子通道, 基因等相關(guān)程度依下列順序增加: 分子模型 細(xì)胞器 器官 整體清醒動(dòng)物 例1. 鎮(zhèn)痛藥1. 熱刺激法(1)輻射熱: 小型聚光燈照射大,小鼠的尾巴或家兔的鼻部, 以甩頭和甩尾為指標(biāo).實(shí)驗(yàn)潛伏期 - 對(duì)照潛伏期 反應(yīng)% =x100% 中斷照射時(shí)間(2)小鼠熱板法: 55度的金屬熱板上, 以踢腿, 舔后足, 跳躍作為指標(biāo),例1. 鎮(zhèn)痛藥2. 電刺激法(1)齒髓刺激法: 麻醉下用電鉆在牙髓上打孔, 慢性埋藏電極, 不同強(qiáng)度電刺激, 以咀嚼,舔舌, 抬高鼻子,頭前伸, 擺頭等為指標(biāo)(2)小鼠足跖刺激法(

13、3)小鼠尾刺激法 例1. 鎮(zhèn)痛藥3. 機(jī)械刺激法(1)大鼠尾尖部壓痛法(2)小鼠尾根部壓痛法4. 化學(xué)刺激法(1)鉀離子透入: KCl 皮下注射，直流電透入，以縮腿，掙扎，揚(yáng)爪為指標(biāo)(2)醋酸扭體: 0.3%, 腹腔注射, 以腹部內(nèi)凹, 軀干后腿伸張等為指標(biāo).例1. 鎮(zhèn)痛藥藥效評(píng)價(jià)1量效關(guān)系, ED 50 和ED 952呼吸抑制的劑量和LD503依賴性實(shí)驗(yàn), 判斷麻醉還是非麻醉性鎮(zhèn)痛藥4非麻醉性鎮(zhèn)痛藥應(yīng)作解熱實(shí)驗(yàn), 判斷是否解熱鎮(zhèn)痛藥5非麻醉性鎮(zhèn)痛藥的陽性對(duì)照藥為嗎啡, 哌替啶等6麻醉性鎮(zhèn)痛藥的陽性對(duì)照藥為阿司匹林或撲熱息痛例2 抗肝炎藥 1.急性肝損傷模型（GPT和GOT升高，病理形態(tài)改變)

14、 (1) 四氯化碳模型: CCl4 代謝生成 CCl3自由基, 引起膜脂質(zhì)過氧化并和生物大分子進(jìn)行共價(jià)結(jié)合, 引起肝細(xì)胞損傷.(2)D-半乳糖胺模型: D-半乳糖胺與肝細(xì)胞內(nèi)UDP結(jié)合, 形成UDP-半乳糖胺復(fù)合物, 引起UTP 耗竭, 導(dǎo)致RNA和蛋白質(zhì)合成受阻, 糖和磷脂代謝障礙, Ca+ 內(nèi)流增加, 最后引起細(xì)胞死亡。(3)撲熱息痛模型：過量撲熱息痛經(jīng)P450代謝成半醌類毒性代謝產(chǎn)物，與生物大分子進(jìn)行共價(jià)結(jié)合, 引起肝細(xì)胞損傷.例2 抗肝炎藥2.慢性肝損傷模型 （1）慢性四氯化碳肝損傷模型： 肝損傷和肝纖維化并存。（2）免疫性肝損傷模型：丙酸桿菌加脂多糖可導(dǎo)致單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞在致炎因子

15、的作用下致敏，釋放毒性介質(zhì)（TNF, IL-1等）造成細(xì)胞損傷。四. 藥效學(xué)研究基本技術(shù)要求 1.實(shí)驗(yàn)者: 專門培訓(xùn), 技術(shù)熟練, 操作準(zhǔn)確, 結(jié)果可靠。2.藥物: 制備工藝及質(zhì)量規(guī)格穩(wěn)定, 試劑標(biāo)明廠家 規(guī)格并符合等級(jí)要求。3.實(shí)驗(yàn)動(dòng)物: 正常成年動(dòng)物, 必要時(shí)可用特定年齡, 性 別, 和特定模型。4.實(shí)驗(yàn)儀器: 專人效驗(yàn), 誤差在允許范圍之內(nèi)。 5.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì): 隨機(jī), 對(duì)照和重復(fù)的原則。6.實(shí)驗(yàn)記錄: 客觀儀器記錄, 表格化, 指標(biāo)和評(píng)判標(biāo)準(zhǔn) 要事先指定, 多人實(shí)驗(yàn)要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。7.記錄未預(yù)見現(xiàn)象, 差錯(cuò)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并注明, 記錄保存到上市后兩年。 五. 新藥藥效評(píng)價(jià)與分析 1基本要求（1）實(shí)驗(yàn)

16、設(shè)計(jì)：隨機(jī)分組，組間可控條件均衡，必須設(shè)陰性對(duì)照，陽性對(duì)照和新藥三個(gè)劑量組，各組例數(shù)基本相同，數(shù)量不可過少，應(yīng)同步進(jìn)行。（2）數(shù)據(jù)表達(dá)：提供原始數(shù)據(jù)，均數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)差，例數(shù)，P值，數(shù)據(jù)至少有3位有效數(shù)字，標(biāo)準(zhǔn)差有2位有效數(shù)字，均數(shù)的小數(shù)數(shù)位與標(biāo)準(zhǔn)差相同。（3）圖表表達(dá)：以數(shù)據(jù)表格為主，同時(shí)用直觀圖，圖表用三星法（4）統(tǒng)計(jì)表達(dá)：寫出統(tǒng)計(jì)方法（X2, t值，方差分析）作出專業(yè)結(jié)論。單側(cè)檢驗(yàn)要作出說明。2.計(jì)數(shù)資料統(tǒng)計(jì)分析原則：常用X2, 有配對(duì)關(guān)系用配對(duì)X2, 樣本小或數(shù)據(jù)有0或1用確切概率法, 有等級(jí)關(guān)系用Ridit或等級(jí)序值法。新藥藥效學(xué)研究進(jìn)展一.抗腫瘤藥物死亡人數(shù)：全世界500萬/年，中國12

17、0萬/年治療關(guān)鍵：降低死亡率和發(fā)病率 藥物治療：癌細(xì)胞的分化誘導(dǎo)及癌的分化治療單克隆抗體及癌的導(dǎo)向治療細(xì)胞因子及免疫治療、癌基因治療DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(Toposisomerase ,TOPO )為靶點(diǎn)的藥物 DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶：控制和改變DNA拓?fù)洚悩?gòu)狀態(tài)（三 維結(jié)構(gòu)）的酶系TOPO I: DNA單鏈斷裂TOPO DNA雙鏈切斷參與DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、重組、染色體的組織腫瘤細(xì)胞具有快速增殖的特性，其TOPO 的含量及活性高于正常體細(xì)胞，抑制TOPO 活性可阻止腫瘤細(xì)胞快速增殖，進(jìn)而殺死腫瘤細(xì)胞。 DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(Toposisomerase ,TOPO )為靶點(diǎn)的藥物TOPO 毒劑（TOPO p

18、oison）：穩(wěn)定TOPO 介導(dǎo)的可切割復(fù)制物而殺死腫瘤細(xì)胞。如依托泊苷（Etoposide,VP16）和阿霉素、喹諾酮類如CP-115953、紫杉醇 TOPO 催化抑制劑（TOPO inhibition）：抑制TOPO 的催化活性而達(dá)到抑制腫瘤的作用。如新生霉素（Novobiocin）、美巴龍（Merbarone）、舒拉明（Suramin）、福絲曲星（Fostriecin）、氯喹（Chloroquine） 反義寡核苷酸藥物 反義藥物一般指以特定基因（如mRNA）為靶點(diǎn)，合成與之特異性互補(bǔ)結(jié)合的一段約由20個(gè)核苷酸組的人工合成寡核苷酸即反義核苷酸。（Antisenseoligonucleoti

19、de, ASON）。ASON可進(jìn)行人工大規(guī)模合成和化學(xué)修飾，具有特異、高效的藥理作用 反義寡核苷酸藥物已知與腫瘤相關(guān)的基因有500種之多。癌基因類，如c-myc,c-myb,bcl-2,N-Ras,K-Ras,H-Ras, c-jun,c-fos,cdc-2, c-mos 等。宿主基因類：如多藥耐藥基因、細(xì)胞周期（Cyclin）、前胸腺素、T細(xì)胞受體、表皮生長因子受體、蛋白激酶C等。細(xì)胞因子類：如IL-2, IL-1,IL-等。 研究思路1.細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)異常，導(dǎo)致惡性腫瘤快速增殖和無限生長。信號(hào)蛋白的構(gòu)象/配基受體結(jié)合蛋白以及細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中的關(guān)鍵蛋白因子（酶）等。蛋白酪氨酸

20、激酶（PKA）、法尼基轉(zhuǎn)移酶（Ftase）和絲裂原活化的蛋白激酶（Mitogen activated protein Kinase,MAPK）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路等。研究思路2.細(xì)胞周期及其調(diào)控腫瘤細(xì)胞增殖與細(xì)胞周期密切相關(guān)，并受細(xì)胞周期調(diào)節(jié)的關(guān)卡(Checkpoint,CHK)調(diào)控。如調(diào)節(jié)G2和S期CHK的重要基因CHK1和CHK2等。此外，細(xì)胞癌變與細(xì)胞周期依賴性激酶（CDK）過量表達(dá)有關(guān)。研究思路3.腫瘤血管生成過程VEGF及其受體、血管生成素（Angiogen）、基質(zhì)金屬蛋白（MMP）、尿激酶（uPA）、細(xì)胞黏附分子（整合素）等。4.細(xì)胞壽命端粒酶（telomerase）二.抗病毒藥1.抗 HBV藥20億人感染過乙型肝炎病毒（Hepatitis B varies, H