新藥藥效學研究方法和技術(shù)要求

1、新藥藥效學研究方法和技術(shù)要求內(nèi)容提綱一.藥效學基本概念二.新藥藥效學主要藥效學一般藥理學復方藥理學三.藥效學研究基本方法四.藥效學研究基本技術(shù)要求五.藥效學評價及統(tǒng)計 新藥定義未在中國市場銷售的藥品藥效學定義 研究藥物的生化, 生理效應(yīng)及其機制, 劑量與效應(yīng)之間的規(guī)律。藥效學研究目的(1)確定新藥預(yù)期用于臨床防、診、治目的的藥效(2) 確定新藥的作用強度和特點(3) 闡明新藥的作用部位和機理(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體固有的生理生化功能而產(chǎn)生作用(1)興奮: 增強原有功能。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)的強弱與劑量或濃度呈一定關(guān)系。（1）量反應(yīng): 效應(yīng)強度, 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，功能基配置， 電荷分布，受體結(jié)合模式等。（1）改變細胞周圍環(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補充。（3）對生物膜的影響：抗心律失常影響Na+, Ca+,K+ 離子轉(zhuǎn)運，多粘菌素B,E損傷細菌的胞漿膜，通透性增加，導致細胞內(nèi)物質(zhì)外漏而殺菌。（4）對生理遞質(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別和結(jié)合配基(Ligind), 并通過相應(yīng)的信號傳導機制，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：K1D + R DR EK2信號傳導藥物與受體的結(jié)合取決于對受體的親和力(Affinity)，結(jié)合后產(chǎn)生的復合物仍可解離。 藥物與受體的相互作用1. 占領(lǐng)學說（Occupatin theory）Clark提出 2. 速率學說（Rate theory） Stephenson 和Paton等提出3. 變構(gòu)學說（Allosteric theory）Monod和Koshland等提出以占領(lǐng)學說最為重要，后三種學說是占領(lǐng)學說的修正和補充。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，但不能激動受體，不僅不產(chǎn)生效應(yīng)還可能影響能激動受體的藥物與受體結(jié)合。 藥物與受體的相互作用激動劑（Agonist）：既有親和力又有內(nèi)在活性完全激動劑 高親和力和高內(nèi)在活性，如嗎啡 等。部分激動劑 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胞膜的通透性和離子轉(zhuǎn)運，導致膜電位和胞內(nèi)離子濃度的改變。通過細胞內(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:通過影響機體生理、生化機能

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，多為可恢復的功能性改變。 麻黃堿解除支氣管哮喘 中樞興奮，導致失眠（2)毒性反應(yīng)：(toxic reaction)用量過大，用藥過久或劑量不當急性毒性，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. 新藥藥效學研究1.主要藥效學研究2.一般藥理學研究3.復方藥理學研究“藥理學家的工作是具有獨特性的,他們不愿完全重復別人的技術(shù), 而是在應(yīng)用過程中進行改造。然而，在評價新藥的安全性時，必須遵循基本的原理和技術(shù)。（A.J. Lehman,1959, FDA）1主要藥效學研究定義: 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)外兩種以上實驗方法獲得證明，其中一種必須是整體的正常動物或動物病理模型?！绑w外實驗簡單,體內(nèi)實驗確實”b.實驗?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：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，如該方法在動物上無法實施時， 應(yīng)予說明，改用他法。(5)對照設(shè)置：應(yīng)有空白對照和已知標準陽性藥物或治療措施對照。2.一般藥理學研究 定義: 對新藥主要藥效作用以外廣泛藥理作用的研究。要求：(1

10、)動物選擇：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)盡量在清醒的動物上進行。(2)給藥途徑，劑量（2-3個，低劑量應(yīng)參照ED50）及耐受劑量應(yīng)與主要藥效學一致?？梢淮位蚨啻谓o藥。 觀察指標應(yīng)廣泛。 a. 神經(jīng)系統(tǒng)：一般行為：外表，毛發(fā)，姿勢，步態(tài)特殊反應(yīng)：麻醉，催眠，鎮(zhèn)靜，體位變化，痛覺，對光反射異常，肌顫，流涎，眼球震顫，瞳孔變化等。對用藥后動物的行為進行定性和定量的評價，判斷有無興奮和抑制作用。如有興奮和抑制作用，可進行對小鼠或大鼠自發(fā)活動的影響。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)進行整體和離

11、體分析實驗，如血流動力學，離體心臟等以確定對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)進行整體和離體分析實驗，如呼吸中樞抑制的實驗法，肺流溢法，隔肌隔神經(jīng)法，判斷藥物對呼吸系統(tǒng)的影響.3.復方藥理學的研究 (1)復方組成的依據(jù)和合理性(2)各組分在復方中的相互關(guān)系(3)各組分對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)證明復方在藥效和毒副作用方面的優(yōu)點。 三藥效學研究基本方法 1 分類: 1002 方法(1) 生理, 生化, 微生物, 免疫, 病理(2) 體內(nèi): 正常動物, 病理模型 (遺傳性高血壓模型, 化學和物理

12、性損傷模型, 轉(zhuǎn)基因模型） 體外: 器官, 組織, 細胞, (亞細胞組分), 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 細胞器 器官 整體清醒動物 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.實驗潛伏期 - 對照潛伏期 反應(yīng)% =x100% 中斷照射時間(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,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, 不同強度電刺激, 以咀嚼,舔舌, 抬高鼻子,頭前伸, 擺頭等為指標(2)小鼠足跖刺激法(

13、3)小鼠尾刺激法 例1. 鎮(zhèn)痛藥3. 機械刺激法(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，揚爪為指標(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.例1. 鎮(zhèn)痛藥藥效評價1量效關(guān)系, ED 50 和ED 952呼吸抑制的劑量和LD503依賴性實驗, 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)作解熱實驗, 判斷是否解熱鎮(zhèn)痛藥5非麻醉性鎮(zhèn)痛藥的陽性對照藥為嗎啡, 哌替啶等6麻醉性鎮(zhèn)痛藥的陽性對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行共價結(jié)合, 引起肝細胞損傷.(2)D-半乳糖胺模型: D-半乳糖胺與肝細胞內(nèi)UDP結(jié)合, 形成UDP-半乳糖胺復合物, 引起UTP 耗竭, 導致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，與生物大分子進行共價結(jié)合, 引起肝細胞損傷.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致單核細胞和巨噬細胞在致炎因子

15、的作用下致敏，釋放毒性介質(zhì)（TNF, IL-1等）造成細胞損傷。四. 藥效學研究基本技術(shù)要求 1.實驗者: 專門培訓, 技術(shù)熟練, 操作準確, 結(jié)果可靠。2.藥物: 制備工藝及質(zhì)量規(guī)格穩(wěn)定, 試劑標明廠家 規(guī)格并符合等級要求。3.實驗動物: 正常成年動物, 必要時可用特定年齡, 性 別, 和特定模型。4.實驗儀器: 專人效驗, 誤差在允許范圍之內(nèi)。 5.實驗設(shè)計: 隨機, 對照和重復的原則。6.實驗記錄: 客觀儀器記錄, 表格化, 指標和評判標準 要事先指定, 多人實驗要統(tǒng)一標準。7.記錄未預(yù)見現(xiàn)象, 差錯及時發(fā)現(xiàn)并注明, 記錄保存到上市后兩年。 五. 新藥藥效評價與分析 1基本要求（1）實驗

16、設(shè)計：隨機分組，組間可控條件均衡，必須設(shè)陰性對照，陽性對照和新藥三個劑量組，各組例數(shù)基本相同，數(shù)量不可過少，應(yīng)同步進行。（2）數(shù)據(jù)表達：提供原始數(shù)據(jù)，均數(shù)，標準差，例數(shù)，P值，數(shù)據(jù)至少有3位有效數(shù)字，標準差有2位有效數(shù)字，均數(shù)的小數(shù)數(shù)位與標準差相同。（3）圖表表達：以數(shù)據(jù)表格為主，同時用直觀圖，圖表用三星法（4）統(tǒng)計表達：寫出統(tǒng)計方法（X2, t值，方差分析）作出專業(yè)結(jié)論。單側(cè)檢驗要作出說明。2.計數(shù)資料統(tǒng)計分析原則：常用X2, 有配對關(guān)系用配對X2, 樣本小或數(shù)據(jù)有0或1用確切概率法, 有等級關(guān)系用Ridit或等級序值法。新藥藥效學研究進展一.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：癌細胞的分化誘導及癌的分化治療單克隆抗體及癌的導向治療細胞因子及免疫治療、癌基因治療DNA拓撲異構(gòu)酶(Toposisomerase ,TOPO )為靶點的藥物 DNA拓撲異構(gòu)酶：控制和改變DNA拓撲異構(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復制、轉(zhuǎn)錄、重組、染色體的組織腫瘤細胞具有快速增殖的特性，其TOPO 的含量及活性高于正常體細胞，抑制TOPO 活性可阻止腫瘤細胞快速增殖，進而殺死腫瘤細胞。 DNA拓撲異構(gòu)酶(Toposisomerase ,TOPO )為靶點的藥物TOPO 毒劑（TOPO p

18、oison）：穩(wěn)定TOPO 介導的可切割復制物而殺死腫瘤細胞。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，合成與之特異性互補結(jié)合的一段約由20個核苷酸組的人工合成寡核苷酸即反義核苷酸。（Antisenseoligonucleoti

19、de, ASON）。ASON可進行人工大規(guī)模合成和化學修飾，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、細胞周期（Cyclin）、前胸腺素、T細胞受體、表皮生長因子受體、蛋白激酶C等。細胞因子類：如IL-2, IL-1,IL-等。 研究思路1.細胞信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)細胞信號轉(zhuǎn)導異常，導致惡性腫瘤快速增殖和無限生長。信號蛋白的構(gòu)象/配基受體結(jié)合蛋白以及細胞信號轉(zhuǎn)導過程中的關(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）信號轉(zhuǎn)導通路等。研究思路2.細胞周期及其調(diào)控腫瘤細胞增殖與細胞周期密切相關(guān)，并受細胞周期調(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，細胞癌變與細胞周期依賴性激酶（CDK）過量表達有關(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）、細胞黏附分子（整合素）等。4.細胞壽命端粒酶（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