刍议生物技术药物非临床安全性评价的特殊性
人们对机体认识的不断加深和现代生物学技术的飞速发展，为生物技术药物的开发创造了广阔的空间。近年来，生物技术药物的开发逐渐升温，日益显示出化学药物无法替代的优势，并为广大患者带来福音。然而对研发单位和毒理学家而言，如何做好生物技术药物的非临床安全性评价一直是一个令人困惑的问题。与化学药物相比，生物技术药物非临床安全性评价有哪些特点？在非临床安全性评价过程中需要注意什么？本版编发的这篇文章就详细解答了这些问题，并结合生物技术药物(本文主要指治疗用蛋白质、多肽及其衍生物)的特点，具体阐述了生物技术药物在非临床安全性评价方面的一些特殊之处。希望此文能对生物技术药物的开发和注册有所帮助。:, http://www.100md.com
——编者按:, http://www.100md.com
根据《药品注册管理办法》，生物技术药物非临床安全性评价的基本内容与化学药物的相同，包括安全性药理、单次给药毒性、重复给药毒性、遗传毒性、生殖毒性、致癌性、依赖性和特殊毒性(过敏性、局部刺激性、溶血性)试验。:, http://www.100md.com
但在进行生物技术药物的非临床安全性评价时，研发者必须考虑到由于生物技术药物的特点，上述常规的非临床评价试验方法不一定完全适用于生物技术药物。生物技术药物非临床安全性评价中试验项目的选择、试验设计和结果评价等都应该结合具体药物的特点来进行，具体应考虑的因素包括具体药物的生物活性、结构特点、临床适应症、用药人群、临床用药方案等。“以科学为基础”和“具体问题具体分析”是生物技术药物非临床安全性评价的灵魂。:, http://www.100md.com
■一、生物技术药物安全性问题:, http://www.100md.com
生物技术药物的安全性问题可能主要来自以下三方面：(1)药理作用的放大或延伸；(2)免疫毒性，包括免疫原性、免疫抑制和刺激反应及过敏反应；(3)杂质或污染物引起的毒性。对药物安全性问题的具体分析有助于研发者确定非临床安全性芯康氖匝橄钅亢途咛迳杓疲佣畲笙薅鹊匚俅惭芯刻峁┯?br>价值的安全性信息。:, http://www.100md.com
■二、受试物的质量:, http://www.100md.com
表达蛋白宿主细胞(如细菌、酵母、昆虫、植物和哺乳动物细胞)的污染可能会导致潜在的危险，但这些由杂质或污染物引起的安全性问题应尽可能地通过纯化等质量控制手段来解决。:, http://www.100md.com
一般来说，用于毒理试验的产品应与拟用于临床试验的产品具有可比性。当在药物的开发过程中为提高产品的质量或产量进行工艺改进时，研发者应考虑到生产工艺的改变对动物试验结果(外推至人体)可能产生的影响。
■三、相关动物的选择9m11-v2, 百拇医药
非临床安全性评价的意义很大程度上取决于动物毒性反应和人体不良反应之间的相关性，因此选择一种与人体相关的动物对于非临床安全性评价至关重要。由于大分子蛋白质很难发生变形扭曲，生物技术药物大多仅作用于特定的受体产生药效或毒性作用，很难与其它受体发生作用。化学药物以代谢过程的差异来判断相关动物，通常使用大鼠和犬进行安全性评价，但对生物技术药物而言，除非其在大鼠或犬体内具有生物活性，否则使用这两种动物进行非临床安全性评价是不合适的。9m11-v2, 百拇医药
那么该如何选择生物技术药物非临床安全性评价的相关动物呢？国外在非临床评价之前，一般通过体外试验来筛选相关动物。传统的竞争结合试验或BIAcore结合试验常用来考察受试物与人体靶组织和不同试验动物靶组织的结合情况。当某种动物的靶组织结合试验结果呈阳性时，研发者还可以针对不同受试物的特点，进行体外的细胞功能试验，考察动物和人体生物功能的一致性。这些研究工作通常需要对生物技术药物在人体和试验动物的作用靶点进行克隆、表达和纯化。9m11-v2, 百拇医药
通常认为动物蛋白质和人体蛋白质氨基酸序列的同源性越高，人体蛋白质越容易与动物受体发生交叉反应，因此人源性重组蛋白与动物同类蛋白氨基酸序列的一致性往往被当作筛选相关动物的一种手段。然而，事实却往往与设想不一致，例如，IL-2和IL-6在动物和人体内的同源性很差，但重组人IL-2和IL-6却在很多种试验动物中显示出药理活性。事实告诉我们，蛋白质的同源性是筛选相关动物的起点，但不能作为确定相关动物的手段。9m11-v2, 百拇医药
传统的化学药物需要使用两种试验动物(啮齿类和非啮齿类)来进行安全性评价，但对生物技术药物而言，如果能够找到相关动物且对其生物学活性已充分了解，一种动物就已足够。不相关动物的毒性试验结果只会对预测人体可能的毒性反应产生误导。如果确实无法找到相关动物,表达人源受体的转基因动物或使用同系蛋白进行安全性研究也是一种选择。9m11-v2, 百拇医药
■四、给药剂量的选择9m11-v2, 百拇医药
确定试验动物给药剂量的主要依据是临床给药剂量，同时也需考虑容量、浓度、制剂和给药部位的影响。如果活性成分清除较快或溶解度低，可适当增加实验动物的给药次数或给药容量。9m11-v2, 百拇医药
动物给药剂量应包括中毒剂量和未观察到不良反应的剂量(NOAEL)，以反映剂量反应关系。对某些毒性很小或无毒的生物技术药物，研发者需根据药物预期的药理或生理作用、受试物的易得程度以及临床适应症选择合理的给药剂量。由于安全范围与每一类药物及其临床适应症的特点密切相关，因此硬性地规定具体给药剂量或安全范围往往是不合适的。例如，某些药物对动物细胞的亲和力和作用强度明显低于人体细胞，此时选择较高的给药剂量进行动物试验就很重要。
■五、免疫原性#}^-g2], 百拇医药
一般化学药品在动物体内很少具有免疫原性。但生物技术药物由于分子量较高，往往在动物体内具有免疫原性。因此，在重复给药毒性试验期间，研发者应注意检测抗体滴度、出现抗体的动物数及中和抗体等。#}^-g2], 百拇医药
人体也可能产生抗人源蛋白的血清抗体，但往往在抗体出现后仍存在治疗作用。在很多情况下，如果生物技术药物的免疫原性不干扰研发者对安全评价数据的解释，就可以认为抗体的产生并无特殊意义。除非大部分动物的抗体中和或削弱了生物技术药物的毒性作用，否则抗体(即使是中和抗体)的检出不宜单独作为提前终止临床前安全性评价或改变试验设定的观察时间的标准。#}^-g2], 百拇医药
由于免疫原性的存在，在生物技术药物非临床安全性评价中，研发者应考虑到抗体形成对不良反应的范围和程度的影响，补体活化等引起的毒性的干扰，以及与免疫复合物形成和沉积有关的病理变化。#}^-g2], 百拇医药
■六、遗传毒性和致癌性#}^-g2], 百拇医药
由于生物技术药物很难与DNA或其他染色体物质发生直接作用，因此研发者通常不需要进行常规的遗传毒性试验。自发突变细胞的累积(如通过促进增殖的选择优势)可能致癌，但常规的遗传毒性试验并不能检测这类情况。针对这些问题,研发者可以采用其它体内或体外试验方法进行研究和评价。标准致癌试验一般对生物技术药物并不合适，若从其生物活性角度考虑存在潜在致癌性担忧时，研发者应结合其有效性、适应症性质等进行利弊权衡。#}^-g2], 百拇医药
■七、药代动力学#}^-g2], 百拇医药
在相关动物中进行的生物技术药物的药代动力学和组织分布试验对于辅助说明药物安全性具有重要的价值，但由于蛋白质在生物体内会很快降解为小肽和氨基酸，因此其药代动力学研究具有相当的难度。#}^-g2], 百拇医药
研发者在进行方法学研究时，应根据具体药物的特点选择至少一种经过确证的测定方法。放射性标记是生物技术药物药代动力学研究中经常使用的方法，使用这种方法时，重要的是要保证放射标记的受试物质仍保持了与非标记物质相当的生物学活性。由于放射性标记联接不稳定，或标记的氨基酸进入与药物无关的蛋白质循环，使用放射性标记蛋白得到的组织放射活度和(或)放射自显影数据有时会很难解释。由免疫介导的清除机制也可能影响生物技术药物在动物体内的药代动力学行为。#}^-g2], 百拇医药
总之，由于生物技术药物的物质基础与化学药物的不同，研发者只有结合生物技术药物的自身特点，将“以科学为基础”和“具体问题具体分析”的理念贯穿于研究当中，才能真正把非临床安全性评价做好。#}^-g2], 百拇医药
□国家食品药品监管局药品审评中心审评二部药理毒理组#}^-g2], 百拇医药
■相关链接#}^-g2], 百拇医药
▲生物技术药物的特点#}^-g2], 百拇医药
一、结构确证不完全#}^-g2], 百拇医药
生物技术药物的活性主要取决于其氨基酸序列和空间结构。但由于其一般分子量较大，空间结构复杂，因此现有的分析方法和手段并不能完全确认其化学结构。#}^-g2], 百拇医药
二、种属特异性#}^-g2], 百拇医药
生物技术药物的作用靶点主要是受体或抗原表位。由于不同种属的动物的同类受体在结构或功能上可能存在差异，因此一个生物技术药物可能在恒河猴体内具有生物活性，而在大鼠体内没有活性。另外，不同种属的动物对同一生物技术药物也可能表现出不同的反应。这些都是生物技术药物需要采用相关动物来进行安全性评价的主要原因。#}^-g2], 百拇医药
三、多功能性在同一生物体内，生物技术药物的受体可能广泛分布，从而产生广泛的药理活性和毒性作用，这也是生物技术药物临床前安全性评价关注的重点内容之一。#}^-g2], 百拇医药
四、免疫原性#}^-g2], 百拇医药
对试验动物而言，许多生物技术药物都是异源大分子，具有免疫原性，其诱生的免疫反应可能会对安全性评价的结果产生影响。
——编者按:, http://www.100md.com
根据《药品注册管理办法》，生物技术药物非临床安全性评价的基本内容与化学药物的相同，包括安全性药理、单次给药毒性、重复给药毒性、遗传毒性、生殖毒性、致癌性、依赖性和特殊毒性(过敏性、局部刺激性、溶血性)试验。:, http://www.100md.com
但在进行生物技术药物的非临床安全性评价时，研发者必须考虑到由于生物技术药物的特点，上述常规的非临床评价试验方法不一定完全适用于生物技术药物。生物技术药物非临床安全性评价中试验项目的选择、试验设计和结果评价等都应该结合具体药物的特点来进行，具体应考虑的因素包括具体药物的生物活性、结构特点、临床适应症、用药人群、临床用药方案等。“以科学为基础”和“具体问题具体分析”是生物技术药物非临床安全性评价的灵魂。:, http://www.100md.com
■一、生物技术药物安全性问题:, http://www.100md.com
生物技术药物的安全性问题可能主要来自以下三方面：(1)药理作用的放大或延伸；(2)免疫毒性，包括免疫原性、免疫抑制和刺激反应及过敏反应；(3)杂质或污染物引起的毒性。对药物安全性问题的具体分析有助于研发者确定非临床安全性芯康氖匝橄钅亢途咛迳杓疲佣畲笙薅鹊匚俅惭芯刻峁┯?br>价值的安全性信息。:, http://www.100md.com
■二、受试物的质量:, http://www.100md.com
表达蛋白宿主细胞(如细菌、酵母、昆虫、植物和哺乳动物细胞)的污染可能会导致潜在的危险，但这些由杂质或污染物引起的安全性问题应尽可能地通过纯化等质量控制手段来解决。:, http://www.100md.com
一般来说，用于毒理试验的产品应与拟用于临床试验的产品具有可比性。当在药物的开发过程中为提高产品的质量或产量进行工艺改进时，研发者应考虑到生产工艺的改变对动物试验结果(外推至人体)可能产生的影响。
■三、相关动物的选择9m11-v2, 百拇医药
非临床安全性评价的意义很大程度上取决于动物毒性反应和人体不良反应之间的相关性，因此选择一种与人体相关的动物对于非临床安全性评价至关重要。由于大分子蛋白质很难发生变形扭曲，生物技术药物大多仅作用于特定的受体产生药效或毒性作用，很难与其它受体发生作用。化学药物以代谢过程的差异来判断相关动物，通常使用大鼠和犬进行安全性评价，但对生物技术药物而言，除非其在大鼠或犬体内具有生物活性，否则使用这两种动物进行非临床安全性评价是不合适的。9m11-v2, 百拇医药
那么该如何选择生物技术药物非临床安全性评价的相关动物呢？国外在非临床评价之前，一般通过体外试验来筛选相关动物。传统的竞争结合试验或BIAcore结合试验常用来考察受试物与人体靶组织和不同试验动物靶组织的结合情况。当某种动物的靶组织结合试验结果呈阳性时，研发者还可以针对不同受试物的特点，进行体外的细胞功能试验，考察动物和人体生物功能的一致性。这些研究工作通常需要对生物技术药物在人体和试验动物的作用靶点进行克隆、表达和纯化。9m11-v2, 百拇医药
通常认为动物蛋白质和人体蛋白质氨基酸序列的同源性越高，人体蛋白质越容易与动物受体发生交叉反应，因此人源性重组蛋白与动物同类蛋白氨基酸序列的一致性往往被当作筛选相关动物的一种手段。然而，事实却往往与设想不一致，例如，IL-2和IL-6在动物和人体内的同源性很差，但重组人IL-2和IL-6却在很多种试验动物中显示出药理活性。事实告诉我们，蛋白质的同源性是筛选相关动物的起点，但不能作为确定相关动物的手段。9m11-v2, 百拇医药
传统的化学药物需要使用两种试验动物(啮齿类和非啮齿类)来进行安全性评价，但对生物技术药物而言，如果能够找到相关动物且对其生物学活性已充分了解，一种动物就已足够。不相关动物的毒性试验结果只会对预测人体可能的毒性反应产生误导。如果确实无法找到相关动物,表达人源受体的转基因动物或使用同系蛋白进行安全性研究也是一种选择。9m11-v2, 百拇医药
■四、给药剂量的选择9m11-v2, 百拇医药
确定试验动物给药剂量的主要依据是临床给药剂量，同时也需考虑容量、浓度、制剂和给药部位的影响。如果活性成分清除较快或溶解度低，可适当增加实验动物的给药次数或给药容量。9m11-v2, 百拇医药
动物给药剂量应包括中毒剂量和未观察到不良反应的剂量(NOAEL)，以反映剂量反应关系。对某些毒性很小或无毒的生物技术药物，研发者需根据药物预期的药理或生理作用、受试物的易得程度以及临床适应症选择合理的给药剂量。由于安全范围与每一类药物及其临床适应症的特点密切相关，因此硬性地规定具体给药剂量或安全范围往往是不合适的。例如，某些药物对动物细胞的亲和力和作用强度明显低于人体细胞，此时选择较高的给药剂量进行动物试验就很重要。
■五、免疫原性#}^-g2], 百拇医药
一般化学药品在动物体内很少具有免疫原性。但生物技术药物由于分子量较高，往往在动物体内具有免疫原性。因此，在重复给药毒性试验期间，研发者应注意检测抗体滴度、出现抗体的动物数及中和抗体等。#}^-g2], 百拇医药
人体也可能产生抗人源蛋白的血清抗体，但往往在抗体出现后仍存在治疗作用。在很多情况下，如果生物技术药物的免疫原性不干扰研发者对安全评价数据的解释，就可以认为抗体的产生并无特殊意义。除非大部分动物的抗体中和或削弱了生物技术药物的毒性作用，否则抗体(即使是中和抗体)的检出不宜单独作为提前终止临床前安全性评价或改变试验设定的观察时间的标准。#}^-g2], 百拇医药
由于免疫原性的存在，在生物技术药物非临床安全性评价中，研发者应考虑到抗体形成对不良反应的范围和程度的影响，补体活化等引起的毒性的干扰，以及与免疫复合物形成和沉积有关的病理变化。#}^-g2], 百拇医药
■六、遗传毒性和致癌性#}^-g2], 百拇医药
由于生物技术药物很难与DNA或其他染色体物质发生直接作用，因此研发者通常不需要进行常规的遗传毒性试验。自发突变细胞的累积(如通过促进增殖的选择优势)可能致癌，但常规的遗传毒性试验并不能检测这类情况。针对这些问题,研发者可以采用其它体内或体外试验方法进行研究和评价。标准致癌试验一般对生物技术药物并不合适，若从其生物活性角度考虑存在潜在致癌性担忧时，研发者应结合其有效性、适应症性质等进行利弊权衡。#}^-g2], 百拇医药
■七、药代动力学#}^-g2], 百拇医药
在相关动物中进行的生物技术药物的药代动力学和组织分布试验对于辅助说明药物安全性具有重要的价值，但由于蛋白质在生物体内会很快降解为小肽和氨基酸，因此其药代动力学研究具有相当的难度。#}^-g2], 百拇医药
研发者在进行方法学研究时，应根据具体药物的特点选择至少一种经过确证的测定方法。放射性标记是生物技术药物药代动力学研究中经常使用的方法，使用这种方法时，重要的是要保证放射标记的受试物质仍保持了与非标记物质相当的生物学活性。由于放射性标记联接不稳定，或标记的氨基酸进入与药物无关的蛋白质循环，使用放射性标记蛋白得到的组织放射活度和(或)放射自显影数据有时会很难解释。由免疫介导的清除机制也可能影响生物技术药物在动物体内的药代动力学行为。#}^-g2], 百拇医药
总之，由于生物技术药物的物质基础与化学药物的不同，研发者只有结合生物技术药物的自身特点，将“以科学为基础”和“具体问题具体分析”的理念贯穿于研究当中，才能真正把非临床安全性评价做好。#}^-g2], 百拇医药
□国家食品药品监管局药品审评中心审评二部药理毒理组#}^-g2], 百拇医药
■相关链接#}^-g2], 百拇医药
▲生物技术药物的特点#}^-g2], 百拇医药
一、结构确证不完全#}^-g2], 百拇医药
生物技术药物的活性主要取决于其氨基酸序列和空间结构。但由于其一般分子量较大，空间结构复杂，因此现有的分析方法和手段并不能完全确认其化学结构。#}^-g2], 百拇医药
二、种属特异性#}^-g2], 百拇医药
生物技术药物的作用靶点主要是受体或抗原表位。由于不同种属的动物的同类受体在结构或功能上可能存在差异，因此一个生物技术药物可能在恒河猴体内具有生物活性，而在大鼠体内没有活性。另外，不同种属的动物对同一生物技术药物也可能表现出不同的反应。这些都是生物技术药物需要采用相关动物来进行安全性评价的主要原因。#}^-g2], 百拇医药
三、多功能性在同一生物体内，生物技术药物的受体可能广泛分布，从而产生广泛的药理活性和毒性作用，这也是生物技术药物临床前安全性评价关注的重点内容之一。#}^-g2], 百拇医药
四、免疫原性#}^-g2], 百拇医药
对试验动物而言，许多生物技术药物都是异源大分子，具有免疫原性，其诱生的免疫反应可能会对安全性评价的结果产生影响。