新藥安全藥理學(xué)研究及進展課件

新藥安全藥理學(xué)研究與進展第二軍醫(yī)大學(xué)藥物安全性評價中心陸國才袁伯俊新藥安全藥理學(xué)研究與進展第二軍醫(yī)大學(xué)藥物安全性評價中心內(nèi)容CFDA安全藥理研究要求1ICH安全藥理研究要求2安全藥理研究趨勢展望3內(nèi)容CFDA安全藥理研究要求1ICH安全藥理研究要求安全藥理學(xué)：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(xué)：主要研究藥物非期望的、與治療目的不相關(guān)的效應(yīng)和作用機制概念CFDA要求安全藥理學(xué)：研究藥物治療范圍內(nèi)或治療范圍以上的劑量時，潛在不核心組合試驗(CoreBattery)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(xué)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(xué)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要求核心組合試驗(CoreBattery)概念CFDA要確定藥物可能存在的非期望藥效作用評價藥物在毒理學(xué)和/或臨床研究中所觀察到的藥物不良反應(yīng)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(yīng)機制目的CFDA要求確定藥物可能存在的非期望藥效作用目的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(xué)研究打下基礎(chǔ)，是各種毒性實驗的必要補充目的CFDA要求有助于了解新藥的藥理作用特點和機制目的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(yīng)完成CoreBatteryStudies追加和/或補充的安全藥理學(xué)研究可在申報生產(chǎn)前進行階段性CFDA要求貫穿在新藥研究全過程中，可分階段進行階段性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(biāo)內(nèi)容要求CFDA要求神經(jīng)系統(tǒng)1.動物選擇可采用不同類型動物(正?；蚰Ｐ?，清醒或麻醉)。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(xué)和藥代動力學(xué)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(guān)問題1.動物選擇CFDA要求有關(guān)問題4.系統(tǒng)指標(biāo)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(biāo)5.體外研究

應(yīng)確定受試物的濃度-效應(yīng)關(guān)系。無明顯影響作用時，應(yīng)說明濃度選擇范圍CFDA要求有關(guān)問題4.系統(tǒng)指標(biāo)CFDA要求有關(guān)問題中樞神經(jīng)系統(tǒng)：對行為、學(xué)習(xí)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(biāo)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(biāo)的檢測CFDA要求追加安全藥理學(xué)中樞神經(jīng)系統(tǒng)：對行為、學(xué)習(xí)記憶、神經(jīng)生化、視覺、聽覺和電生理泌尿系統(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(biāo)的檢測自主神經(jīng)系統(tǒng)：有關(guān)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(yīng)、對自主神經(jīng)的直接刺激作用和對心血管反應(yīng)、壓力反射和心率等指標(biāo)的檢測CFDA要求補充安全藥理學(xué)泌尿系統(tǒng)：對腎功能的影響，如對尿量、比重、滲透壓、pH、電解胃腸系統(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等指標(biāo)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(xué)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）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(xué)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(xué)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、眼內(nèi)容CFDA安全藥理研究要求1ICH安全藥理研究要求2安全藥理研究趨勢展望3內(nèi)容CFDA安全藥理研究要求1ICH安全藥理研究要求 “Safetypharmacologyincludestheassessmentofeffectsonvitalfunctions,suchascardiovascular,centralnervoussystemandrespiratorysystems,andtheseshouldbeevaluatedpriortohumanexposure.”

ICHM3:Nonclinicalsafetystudiesfortheconductofhuman

clinicaltrialsforpharmaceuticals.(July1997)

ValueofsafetypharmacologyacknowledgedbyregulatorsandsponsorsICH要求ICHGuidelineM3,1997 “Safetypharmacologyincludes “[Safetypharmacologystudies]..investigatethepotentialforundesirablepharmacologicalactivityinappropriateanimalmodelsand,wherenecessary,toincorporateparticularmonitoringfortheseactivitiesinthetoxicitystudiesand/orclinicalstudies.” “..thesestudiesmayallowforamechanistically-basedexplanationofspecificorgantoxicities,whichshouldbeconsideredcarefullywithrespecttohumanuseandindication(s).”

ICHS6“PreclinicalSafetyEvaluationofBiotechnology-Derived

Pharmaceuticals”(July1997)PharmacologicalactivityinanimalsshouldbeconsideredintoxicologyandclinicalstudiesMechanism-basedunderstandingoftoxicities(orpharmacologicalactivities)shouldbecarefullyconsideredintheriskassessmentICH要求ICHGuidelineS6,1997 “[Safetypharmacologystudies “Thisguidancewasdevelopedtohelpprotectclinicaltrialparticipantsandpatientsreceivingmarketedproductsfrompotentialadverseeffectsofpharmaceuticals,whileavoidingunnecessaryuseofanimalsandotherresources.”

ICHS7A“SafetyPharmacologyStudiesforHuman

Pharmaceuticals”(July2001)SafetypharmacologystudieshavethepotentialtoreduceuseofanimalsandotherresourcesICH要求ICHGuidelineS7A,2001 “Thisguidancewasdeveloped清醒動物----遙測系統(tǒng)檢測清醒狀態(tài)下、自由活動動物的安全藥理學(xué)指標(biāo)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(biāo)ICH要求清醒動物----遙測系統(tǒng)檢測清醒狀態(tài)下、自由活動動物的安全藥AnimalIDCompound/DosePeriodDosePeriod1Day1DosePeriod2Day4DosePeriod3Day8DosePeriod4Day11No.1LHCMNo.2HMLCNo.3CLMHNo.4MCHL4x4拉丁方實驗設(shè)計ICH要求AnimalIDCompound/DosePeriodDAnimalIDCompound/DosePeriodDosePeriod1Day1DosePeriod2Day4DosePeriod3Day8DosePeriod4Day11No.1LHCMNo.2HMLCNo.3CLMHNo.4MCHLNo.5LHCMNo.6HMLCNo.7CLMHNo.8MCHL4x8拉丁方實驗設(shè)計ICH要求AnimalIDCompound/DosePeriodDDrugtoincreasegastrointestinal(GI)motilityOver5.4millionprescriptionsin1996(US)34patientsTdP,23longQT(1993-1996)CardiotoxicityreportedwhenusedwithKetoconazoleand/orErythromycinCasereportof8-yearoldgirl–intensivecareICH要求CisaprideStoryDrugtoincreasegastrointestiICH要求DrugInteractionsLeadingtoQTICH要求DrugInteractionsLeadingDrugtoincreasegastrointestinal(GI)motilityOver5.4millionprescriptionsin1996(US)34patientsTdP,23longQT1993-1996CardiotoxicityreportedwhenusedwithKetoconazoleand/orErythromycinCasereportof8-yearoldgirl–intensivecare4deathsand16resuscitatedfrom1993to1996DrugwithdrawnfromUSmarket–July,2000ICH要求CisaprideStoryDrugtoincreasegastrointestiFDArecommendedremovalofTerfenadinecontainingproductsfromthemarketin01/1997FDAissuedwarninglettertoDoctorsaboutcardiacsafetyofCisapridePost-marketingsurveillancebecamemoreimportant–MedwatchreportingsystemSafetypharmacologyguidanceswereapprovedtolookatcardiovascular,respiratoryandCNSside-effectsofdrugcandidates–ICHS7AandS7BScreeningforQTprolongationisnowanintegralpartofdrugdevelopment(leadoptimizationtoclinical)ICH要求RegulatoryResponseFDArecommendedremovalofTer “Thestudyresultscanbeusedtoelucidatethemechanismofactionand,whenconsideredwithotherinformation,estimateriskfordelayedventricularrepolarizationandQTintervalprolongationinhumans.”

ICHS7B:NonclinicalEvaluationofthePotentialforDelayedVentricular

Repolarization(QTIntervalProlongation)byHumanPharmaceuticals

(October2005)MechanismofactioncanbeagoalofstudiesUsedatawithotherdatatoestimateriskforQTprolongationinhumansICH要求ICHGuidelineS7B,2005 “ThestudyresultscanbeuseQTc(msec)Male FemaleNormal<430<450Borderline 431-450451-470Prolonged>450>470Bazett:QTc=QT/RR0.5

Fridericia:QTc=QT/RR0.33ICH要求QTcIntervalQTc(msec)Male FemaleNormal<43ICH要求QTcInterval心率年齡性別種屬HR/RR公式ICH要求QTcInterval心率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IKr:快速延遲整流K+心肌動作電位時的離子通道ICH要求hERG(人類Ether-a-go-go相關(guān)基因)(KCNH2)編碼Kv11.1鉀離子通道，使心臟動作電位Ikr流復(fù)極化心肌動作電位時的離子通道ICH要求hERG(人類EtherQT/QTcProlongation

IKr

InhibitionDelayedVentricularRepolarizationArrhythmia

ADDITIONALRISKFACTORSIKrinhibitorypotency:canhelppredictriskofQT/QTcprolongationisabiomarkerforincreasedriskofVentricularArrhythmiasisnotabiomarkerforTorsadedePointesICH要求IKr&TdPQT/QTcProlongationIKrInhibiICH要求Earlyafter-depolarization（早后去極化）TdPICH要求Earlyafter-depolarizatio

Drug

Class

DateWithdrawn Terfenadine Antihistamine Feb

1998

Sertindole Antipsychotic Dec

1998 Astemizole Antihistamine Jun1999 Grepafloxacin

Antibiotic Nov1999 Cisapride GIProkinetic July2000ICH要求DrugsWithdrawnforTdPriskDrug Class DateWithd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(biāo)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(biāo)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Langendorff系QT間期延長非臨床研究方法ICH要求ECGPR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(dǎo)性A-V傳導(dǎo)單級動作電位APD30

APD50

APD90QT間期延長非臨床研究方法ICH要求ECGQT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hERGIC50和有效游離治療血漿濃度ETPCunbound之間的比值大多小于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(yīng)該考慮疾病的嚴(yán)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(yán)重的疾病，如中風(fēng)、帕金森病、精神分裂癥、癲癇癥、哮喘癥、關(guān)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)T內(nèi)容CFDA安全藥理研究要求1ICH安全藥理研究要求2安全藥理研究趨勢展望3內(nèi)容CFDA安全藥理研究要求1ICH安全藥理研究要求2009趨勢展望安全藥理學(xué)政策法規(guī)不斷完善2009趨勢展望安全藥理學(xué)政策法規(guī)不斷完善趨勢展望QT間期研究策略趨勢展望QT間期研究策略體外電生理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(fù)極化，如QT間期檢測結(jié)果進行評價化學(xué)/藥理的分類可誘導(dǎo)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體外電生理IKr研究QT間期研究策略趨勢展望追加試驗離體心臟麻醉動物重復(fù)給藥試驗動物種屬和性別的選擇用代謝性誘導(dǎo)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綜合風(fēng)險評估QT間期研究策略趨勢展望追加試驗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）的影響非常重要很多化合物，通過重復(fù)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(shè)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QT間期延長的問題在很大程度上已得到解決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2mmHg的系統(tǒng)血壓，中風(fēng)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%為什么血壓檢測很重要？降低高血壓患者的血壓可以降低死亡率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(dān)超氧負荷因此，心肌細胞耗氧量能提供非常準(zhǔn)確的，實時的能量消耗狀況心肌耗氧量也是判斷冠狀血流的一個重要指標(biāo)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心肌耗氧的三大決定因素心臟收縮期室壁張力（壓力）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(yīng)但是心肌收縮力增強的同時會急劇增加心肌耗氧量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增強會導(dǎo)致什么結(jié)果呢？心肌耗氧升高三大因素收縮期室壁張力（血壓）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(yù)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：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(yīng)用上的靈敏度該研究同時也對比了嚙齒類模型和犬類模型在此類應(yīng)用中的相對靈敏度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(xué)研究所（HESI）HESI心肌收縮力評價項目綜合策略：健康和環(huán)境科學(xué)研究所（H心肌收縮能力實驗設(shè)計比格犬雙4X4拉丁方交叉設(shè)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&ITS系統(tǒng)LVP,AoP,ECG,TempdP/dtmaxdP/dt40,dP/dtmin,QASD或者Wistar大鼠雙4X4拉丁方交叉設(shè)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DSIHD-S21系統(tǒng)LVP,AoP,ECG,TempdP/dtmaxdP/dt40,dP/dtmin,QA心肌收縮能力實驗設(shè)計比格犬SD或者Wistar大鼠計算機模擬(insilico)干細胞定向分化為心肌細胞下丘腦病理切片HERG通道體外篩選新方法熒光篩選(測量膜電位)結(jié)合試驗(標(biāo)記的HERG通道阻滯劑，HTS)斑馬魚HTS結(jié)合藥代/藥效，研究毒理學(xué)生物標(biāo)志，預(yù)測臨床安全藥理學(xué)研究新技術(shù)新方法趨勢展望計算機模擬(insilico)安全藥理學(xué)研究新技術(shù)新方法計算機模擬(insilico)干細胞定向分化為心肌細胞下丘腦病理切片HERG通道體外篩選新方法熒光篩選(測量膜電位)結(jié)合試驗(標(biāo)記的HERG通道阻滯劑，HTS)斑馬魚HTS結(jié)合藥代/藥效，研究毒理學(xué)生物標(biāo)志，預(yù)測臨床安全藥理學(xué)研究新技術(shù)新方法趨勢展望PARTIMUTAGENESISANDMUTANTSHighlyEfficientENUMutagenesisinZebrafishProductionofPseudotypedRetrovirusandtheGenerationofProviralTransgenicZebrafishUndertakingaSuccessfulGynogeneticHaploidScreeninZebrafishCryopreservationandInVitroFertilizationattheZebrafishInternationalResourceCenter計算機模擬(insilico)安全藥理學(xué)研究新技術(shù)新方法計算機模擬(insilico)干細胞定向分化為心肌細胞下丘腦病理切片HERG通道體外篩選新方法熒光篩選(測量膜電位)結(jié)合試驗(標(biāo)記的HERG通道阻滯劑，HTS)斑馬魚HTS結(jié)合藥代/藥效，研究毒理學(xué)生物標(biāo)志，預(yù)測臨床安全藥理學(xué)研究新技術(shù)新方法趨勢展望PARTIITRANSGENESISTransientandStableTransgenesisUsingTol2TransposonVectorsAnalysisofGenesandGenomebytheTol2-MediatedGeneandEnhancerTrapMethodsBacterialArtificialChromosomeTransgenesisforZebrafishSimpleandEfficientTransgenesiswithMeganucleaseConstructsinZebrafish計算機模擬(insilico)安全藥理學(xué)研究新技術(shù)新方法計算機模擬(insilico)干細胞定向分化為心肌細胞下丘腦病理切片HERG通道體外篩選新方法熒光篩選(測量膜電位)結(jié)合試驗(標(biāo)記的HERG通道阻滯劑，HTS)斑馬魚HTS結(jié)合藥代/藥效，研究毒理學(xué)生物標(biāo)志，預(yù)測臨床安全藥理學(xué)研究新技術(shù)新方法趨勢展望PARTIIITISSUE-SPECIFICMANIPULATIONSNitroreductase-MediatedCellAblationinTransgenicZebrafishEmbryosFocalElectroporationinZebrafishEmbryosandLarvaeTissueMicromanipulationinZebrafishEmbryos計算機模擬(insilico)安全藥理學(xué)研究新技術(shù)新方法計算機模擬(insilico)干細胞定向分化為心肌細胞下丘腦病理切片HERG通道體外篩選新方法熒光篩選(測量膜電位)結(jié)合試驗(標(biāo)記的HERG通道阻滯劑，HTS)斑馬魚HTS結(jié)合藥代/藥效，研究毒理學(xué)生物標(biāo)志，預(yù)測臨床安全藥理學(xué)研究新技術(shù)新方法趨勢展望PARTIVANALYZINGGENEEXPRESSIONZebrafishSpotted-MicroarrayforGenome-WideExpressionProfilingExperiments.PartI:ArrayPrintingandHybridizationPartII:DataAcquisitionandAnalysisValidatingmicroRNATargetTranscriptsUsingZebrafishAssays計算機模擬(insilico)安全藥理學(xué)研究新技術(shù)新方法計算機模擬(insilico)干細胞定向分化為心肌細胞下丘腦病理切片HERG通道體外篩選新方法熒光篩選(測量膜電位)結(jié)合試驗(標(biāo)記的HERG通道阻滯劑，HTS)斑馬魚HTS結(jié)合藥代/藥效，研究毒理學(xué)生物標(biāo)志，預(yù)測臨床安全藥理學(xué)研究新技術(shù)新方法趨勢展望PARTVIMAGINGMultipleEmbryoTime-LapseImagingofZebrafishDevelopmentLiveCellImagingofZebrafishLeukocytesImagingZebrafishEmbryosbyTwo-PhotonExcitationTime-LapseMicroscopyMorphologicalAnalysisoftheZebrafishDigestiveSystemInTotoImagingofEmbryogenesiswithConfocalTime-LapseMicroscopy計算機模擬(insilico)安全藥理學(xué)研究新技術(shù)新方法生物標(biāo)志（物）生物標(biāo)志的應(yīng)用可分為四大類篩查診斷監(jiān)測病情發(fā)展和指導(dǎo)治療病情預(yù)測生物標(biāo)志（物）生物標(biāo)志的應(yīng)用可分為四大類生物標(biāo)志特點----敏感性高靈敏度在組織中高度集中在早期可迅速釋放有合適的半衰期與損傷程度成正比生物標(biāo)志特點----敏感性高靈敏度生物標(biāo)志特點----特異性對組織有特異性對疾病有特異性對疾病各類型有特異性生物標(biāo)志特點----特異性對組織有特異性生物標(biāo)志特點----測定法準(zhǔn)確可重現(xiàn)實施簡單，操作性強報告時間迅速良好的成本效益比診斷臨界值明確清晰生物標(biāo)志特點----測定法準(zhǔn)確心臟損傷生物標(biāo)志心臟損傷進展可分為三個階段炎癥急性損傷心臟應(yīng)激這三個階段可能連續(xù)、也可能同時發(fā)生心臟損傷生物標(biāo)志心臟損傷進展可分為三個階段炎癥標(biāo)志CRP、IL、TNF-α&Fas、CD40Ligand、基質(zhì)金屬蛋白酶MMP、髓過氧化物酶MPO急性損傷標(biāo)志肌鈣蛋白cTn、髓過氧化物酶CK-MB、心臟型脂肪酸結(jié)合蛋白H-FABP心臟應(yīng)激標(biāo)志BNP&NT-proBNP、腎上腺髓質(zhì)素Adrenomedullin、ST2心臟損傷生物標(biāo)志炎癥標(biāo)志心臟損傷生物標(biāo)志LancetVol378July30,2011心臟損傷標(biāo)志LancetVol378July30,20安全藥理在生物學(xué)的發(fā)展單抗不要求進行單獨的安全藥理實驗(ICHS6)安全藥理CV整合到重復(fù)給藥的毒理學(xué)研究中呼吸系統(tǒng)整合到CV中遙測系統(tǒng)引進視頻記錄臨床試驗采用體內(nèi)體外仿真模型獲得安全藥理數(shù)據(jù)安全藥理其它新進展安全藥理在生物學(xué)的發(fā)展安全藥理其它新進展趨勢展望小結(jié)New,Robust,Reliable,Reproducible,Predictiveassay趨勢展望小結(jié)New,Robust,Reliabl新藥安全藥理學(xué)研究及進展課件放映結(jié)束！無悔無愧于昨天，豐碩殷實的今天，充滿希望的明天。放映結(jié)束！無悔無愧于昨天，豐碩殷實的今天，充滿希望的明天。新藥安全藥理學(xué)研究與進展第二軍醫(yī)大學(xué)藥物安全性評價中心陸國才袁伯俊新藥安全藥理學(xué)研究與進展第二軍醫(yī)大學(xué)藥物安全性評價中心內(nèi)容CFDA安全藥理研究要求1ICH安全藥理研究要求2安全藥理研究趨勢展望3內(nèi)容CFDA安全藥理研究要求1ICH安全藥理研究要求安全藥理學(xué)：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(xué)：主要研究藥物非期望的、與治療目的不相關(guān)的效應(yīng)和作用機制概念CFDA要求安全藥理學(xué)：研究藥物治療范圍內(nèi)或治療范圍以上的劑量時，潛在不核心組合試驗(CoreBattery)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(xué)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(xué)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要求核心組合試驗(CoreBattery)概念CFDA要確定藥物可能存在的非期望藥效作用評價藥物在毒理學(xué)和/或臨床研究中所觀察到的藥物不良反應(yīng)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(yīng)機制目的CFDA要求確定藥物可能存在的非期望藥效作用目的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(xué)研究打下基礎(chǔ)，是各種毒性實驗的必要補充目的CFDA要求有助于了解新藥的藥理作用特點和機制目的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(yīng)完成CoreBatteryStudies追加和/或補充的安全藥理學(xué)研究可在申報生產(chǎn)前進行階段性CFDA要求貫穿在新藥研究全過程中，可分階段進行階段性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(biāo)內(nèi)容要求CFDA要求神經(jīng)系統(tǒng)1.動物選擇可采用不同類型動物(正?；蚰Ｐ?，清醒或麻醉)。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(xué)和藥代動力學(xué)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(guān)問題1.動物選擇CFDA要求有關(guān)問題4.系統(tǒng)指標(biāo)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(biāo)5.體外研究

應(yīng)確定受試物的濃度-效應(yīng)關(guān)系。無明顯影響作用時，應(yīng)說明濃度選擇范圍CFDA要求有關(guān)問題4.系統(tǒng)指標(biāo)CFDA要求有關(guān)問題中樞神經(jīng)系統(tǒng)：對行為、學(xué)習(xí)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(biāo)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(biāo)的檢測CFDA要求追加安全藥理學(xué)中樞神經(jīng)系統(tǒng)：對行為、學(xué)習(xí)記憶、神經(jīng)生化、視覺、聽覺和電生理泌尿系統(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(biāo)的檢測自主神經(jīng)系統(tǒng)：有關(guān)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(yīng)、對自主神經(jīng)的直接刺激作用和對心血管反應(yīng)、壓力反射和心率等指標(biāo)的檢測CFDA要求補充安全藥理學(xué)泌尿系統(tǒng)：對腎功能的影響，如對尿量、比重、滲透壓、pH、電解胃腸系統(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等指標(biāo)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(xué)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）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(xué)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(xué)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、眼內(nèi)容CFDA安全藥理研究要求1ICH安全藥理研究要求2安全藥理研究趨勢展望3內(nèi)容CFDA安全藥理研究要求1ICH安全藥理研究要求 “Safetypharmacologyincludestheassessmentofeffectsonvitalfunctions,suchascardiovascular,centralnervoussystemandrespiratorysystems,andtheseshouldbeevaluatedpriortohumanexposure.”

ICHM3:Nonclinicalsafetystudiesfortheconductofhuman

clinicaltrialsforpharmaceuticals.(July1997)

ValueofsafetypharmacologyacknowledgedbyregulatorsandsponsorsICH要求ICHGuidelineM3,1997 “Safetypharmacologyincludes “[Safetypharmacologystudies]..investigatethepotentialforundesirablepharmacologicalactivityinappropriateanimalmodelsand,wherenecessary,toincorporateparticularmonitoringfortheseactivitiesinthetoxicitystudiesand/orclinicalstudies.” “..thesestudiesmayallowforamechanistically-basedexplanationofspecificorgantoxicities,whichshouldbeconsideredcarefullywithrespecttohumanuseandindication(s).”

ICHS6“PreclinicalSafetyEvaluationofBiotechnology-Derived

Pharmaceuticals”(July1997)PharmacologicalactivityinanimalsshouldbeconsideredintoxicologyandclinicalstudiesMechanism-basedunderstandingoftoxicities(orpharmacologicalactivities)shouldbecarefullyconsideredintheriskassessmentICH要求ICHGuidelineS6,1997 “[Safetypharmacologystudies “Thisguidancewasdevelopedtohelpprotectclinicaltrialparticipantsandpatientsreceivingmarketedproductsfrompotentialadverseeffectsofpharmaceuticals,whileavoidingunnecessaryuseofanimalsandotherresources.”

ICHS7A“SafetyPharmacologyStudiesforHuman

Pharmaceuticals”(July2001)SafetypharmacologystudieshavethepotentialtoreduceuseofanimalsandotherresourcesICH要求ICHGuidelineS7A,2001 “Thisguidancewasdeveloped清醒動物----遙測系統(tǒng)檢測清醒狀態(tài)下、自由活動動物的安全藥理學(xué)指標(biāo)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(biāo)ICH要求清醒動物----遙測系統(tǒng)檢測清醒狀態(tài)下、自由活動動物的安全藥AnimalIDCompound/DosePeriodDosePeriod1Day1DosePeriod2Day4DosePeriod3Day8DosePeriod4Day11No.1LHCMNo.2HMLCNo.3CLMHNo.4MCHL4x4拉丁方實驗設(shè)計ICH要求AnimalIDCompound/DosePeriodDAnimalIDCompound/DosePeriodDosePeriod1Day1DosePeriod2Day4DosePeriod3Day8DosePeriod4Day11No.1LHCMNo.2HMLCNo.3CLMHNo.4MCHLNo.5LHCMNo.6HMLCNo.7CLMHNo.8MCHL4x8拉丁方實驗設(shè)計ICH要求AnimalIDCompound/DosePeriodDDrugtoincreasegastrointestinal(GI)motilityOver5.4millionprescriptionsin1996(US)34patientsTdP,23longQT(1993-1996)CardiotoxicityreportedwhenusedwithKetoconazoleand/orErythromycinCasereportof8-yearoldgirl–intensivecareICH要求CisaprideStoryDrugtoincreasegastrointestiICH要求DrugInteractionsLeadingtoQTICH要求DrugInteractionsLeadingDrugtoincreasegastrointestinal(GI)motilityOver5.4millionprescriptionsin1996(US)34patientsTdP,23longQT1993-1996CardiotoxicityreportedwhenusedwithKetoconazoleand/orErythromycinCasereportof8-yearoldgirl–intensivecare4deathsand16resuscitatedfrom1993to1996DrugwithdrawnfromUSmarket–July,2000ICH要求CisaprideStoryDrugtoincreasegastrointestiFDArecommendedremovalofTerfenadinecontainingproductsfromthemarketin01/1997FDAissuedwarninglettertoDoctorsaboutcardiacsafetyofCisapridePost-marketingsurveillancebecamemoreimportant–MedwatchreportingsystemSafetypharmacologyguidanceswereapprovedtolookatcardiovascular,respiratoryandCNSside-effectsofdrugcandidates–ICHS7AandS7BScreeningforQTprolongationisnowanintegralpartofdrugdevelopment(leadoptimizationtoclinical)ICH要求RegulatoryResponseFDArecommendedremovalofTer “Thestudyresultscanbeusedtoelucidatethemechanismofactionand,whenconsideredwithotherinformation,estimateriskfordelayedventricularrepolarizationandQTintervalprolongationinhumans.”

ICHS7B:NonclinicalEvaluationofthePotentialforDelayedVentricular

Repolarization(QTIntervalProlongation)byHumanPharmaceuticals

(October2005)MechanismofactioncanbeagoalofstudiesUsedatawithotherdatatoestimateriskforQTprolongationinhumansICH要求ICHGuidelineS7B,2005 “ThestudyresultscanbeuseQTc(msec)Male FemaleNormal<430<450Borderline 431-450451-470Prolonged>450>470Bazett:QTc=QT/RR0.5

Fridericia:QTc=QT/RR0.33ICH要求QTcIntervalQTc(msec)Male FemaleNormal<43ICH要求QTcInterval心率年齡性別種屬HR/RR公式ICH要求QTcInterval心率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IKr:快速延遲整流K+心肌動作電位時的離子通道ICH要求hERG(人類Ether-a-go-go相關(guān)基因)(KCNH2)編碼Kv11.1鉀離子通道，使心臟動作電位Ikr流復(fù)極化心肌動作電位時的離子通道ICH要求hERG(人類EtherQT/QTcProlongation

IKr

InhibitionDelayedVentricularRepolarizationArrhythmia

ADDITIONALRISKFACTORSIKrinhibitorypotency:canhelppredictriskofQT/QTcprolongationisabiomarkerforincreasedriskofVentricularArrhythmiasisnotabiomarkerforTorsadedePointesICH要求IKr&TdPQT/QTcProlongationIKrInhibiICH要求Earlyafter-depolarization（早后去極化）TdPICH要求Earlyafter-depolarizatio

Drug

Class

DateWithdrawn Terfenadine Antihistamine Feb

1998

Sertindole Antipsychotic Dec

1998 Astemizole Antihistamine Jun1999 Grepafloxacin

Antibiotic Nov1999 Cisapride GIProkinetic July2000ICH要求DrugsWithdrawnforTdPriskDrug Class DateWithd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(biāo)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(biāo)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Langendorff系QT間期延長非臨床研究方法ICH要求ECGPR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(dǎo)性A-V傳導(dǎo)單級動作電位APD30

APD50

APD90QT間期延長非臨床研究方法ICH要求ECGQT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hERGIC50和有效游離治療血漿濃度ETPCunbound之間的比值大多小于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(yīng)該考慮疾病的嚴(yán)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(yán)重的疾病，如中風(fēng)、帕金森病、精神分裂癥、癲癇癥、哮喘癥、關(guān)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)T內(nèi)容CFDA安全藥理研究要求1ICH安全藥理研究要求2安全藥理研究趨勢展望3內(nèi)容CFDA安全藥理研究要求1ICH安全藥理研究要求2009趨勢展望安全藥理學(xué)政策法規(guī)不斷完善2009趨勢展望安全藥理學(xué)政策法規(guī)不斷完善趨勢展望QT間期研究策略趨勢展望QT間期研究策略體外電生理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(fù)極化，如QT間期檢測結(jié)果進行評價化學(xué)/藥理的分類可誘導(dǎo)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體外電生理IKr研究QT間期研究策略趨勢展望追加試驗離體心臟麻醉動物重復(fù)給藥試驗動物種屬和性別的選擇用代謝性誘導(dǎo)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綜合風(fēng)險評估QT間期研究策略趨勢展望追加試驗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）的影響非常重要很多化合物，通過重復(fù)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(shè)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QT間期延長的問題在很大程度上已得到解決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2mmHg的系統(tǒng)血壓，中風(fēng)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%為什么血壓檢測很重要？降低高血壓患者的血壓可以降低死亡率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(dān)超氧負荷因此，心肌細胞耗氧量能提供非常準(zhǔn)確的，實時的能量消耗狀況心肌耗氧量也是判斷冠狀血流的一個重要指標(biāo)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心肌耗氧的三大決定因素心臟收縮期室壁張力（壓力）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(yīng)但是心肌收縮力增強的同時會急劇增加心肌耗氧量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增強會導(dǎo)致什么結(jié)果呢？心肌耗氧升高三大因素收縮期室壁張力（血壓）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(yù)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：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(yīng)用上的靈敏度該研究同時也對比了嚙齒類模型和犬類模型在此類應(yīng)用中的相對靈敏度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(xué)研究所（HESI）HESI心肌收縮力評價項目綜合策略：健康和環(huán)境科學(xué)研究所（H心肌收縮能力實驗設(shè)計比格犬雙4X4拉丁方交叉設(shè)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&ITS系統(tǒng)LVP,AoP,ECG,TempdP/dtmaxdP/dt40,dP/dtmin,QASD或者Wistar大鼠雙4X4拉丁方交叉設(shè)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DSIHD-S21系統(tǒng)LVP,AoP,ECG,TempdP/dtmaxdP/dt40,dP/dtmin,QA心肌收縮能力實驗設(shè)計比格犬SD或者Wistar大鼠計算機模擬(insilico)干細胞定向分化為心肌細胞下丘腦病理切片HERG通道體外篩選新方法熒光篩選(測量膜電位)結(jié)合試驗(標(biāo)記的HERG通道阻滯劑，HTS)斑馬魚HTS結(jié)合藥代/藥效，研究毒理學(xué)生物標(biāo)志，預(yù)測臨床安全藥理學(xué)研究新技術(shù)新方法趨勢展望計算機模擬(insilico)安全藥理學(xué)研究新技術(shù)新方法計算機模擬(insilico)干細胞定向分化為心肌細胞下丘腦病理切片HERG通道體外篩選新方法熒光篩選(測量膜電位)結(jié)合試驗(標(biāo)記的HERG通道阻滯劑，HTS)斑馬魚HTS結(jié)合藥代/藥效，研究毒理學(xué)生物標(biāo)志，預(yù)測臨床安全藥理學(xué)研究新技術(shù)新方法趨勢展望PARTIMUTAGENESISANDMUTANTSHighlyEfficientENUMutagenesisinZebrafishProductionofPseudotypedRetrovirusandtheGenerationofProviralTransgenicZebrafishUndertakingaSuccessfulGynogeneticHaploidScreeninZebrafishCryopreservationandInVitroFertilizationattheZebrafishInternationalResourceCenter計算機模擬(insilico)安全藥理學(xué)研究新技術(shù)新方法計算機模擬(insilico)干細胞定向分化為心肌細胞下丘腦病理