《新药研究开发》PPT课件.ppt
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1、新药研究与开发概况,制药企业的生命周期,制药企业越来越迫切需要通过提高自身的开发效率和利润来维持企业的增长。保持技术开发的快速、高质量和连续性,对企业的生存是非常重要的。,然而,药物的研究与开发(research and development,R&D)是一个复杂的,高成本,高风险和漫长的过程。一种新药从开发到最终应用到患者,需要大量的人力和财政资源。平均而言,这个过程需要10-15年,开发一种新药的平均费用超过8亿美元。在研发过程中,8000多个化合物中仅有一个能开发成为安全、有效的药物。,Eslicarbazepine acetate(BIA 2-093)is an antiepilept
2、ic drug.It is a prodrug which is activated to eslicarbazepine(S-licarbazepine),an active metabolite of oxcarbazepin.,抗癫痫药物商品名:Zebinix,在生产车间批量生产,候选药物的期临床研究,健康志愿者(期),(概念),(上市),新药创制是一项系统工程,在研究与开发过程中,涉及到多种学科与领域。这些环节的有机配合,可以促进新药研制的质量与速度,使创制的新药更具有安全性,有效性和可控性。,以创新药物为主要任务的药物化学学科,虽然,有机化学和有机合成仍占重要地位,但在策略、原理、途
3、径和手段上已经远远不局限于有机化学的范畴了。药物化学与其他基础学科的关系日益密切,使得学科之间的界限“淡化”了;另一方面,药物化学与药理学(药效学和药动学)毒理学和医学的关系也在新药的研究中不断的循环反馈,形成了相互影响不能分割的整体。,安全、可靠和可控性是药物的基本属性。在一定意义上,这些属性是由药物的化学结构所决定的。显然,构建药物的化学结构是创新药物的新起点和主要组成部分,药物分子设计则是实现新药创制的主要途径和手段。所谓药物分子设计是指通过科学的构思和理性的策略,构建具有预期药理活性的新化学实体(new chemical entities,NCE)的分子操作。,药物研发是一个包含多个步
4、骤的过程,一般可分为两个部分。首先是研究(research)阶段,在此阶段筛选出有活性的分子。第二是开发(development)阶段,将一个分子经过多项严格的测试开发成最终产品。在整个R&D过程中蕴含着一个重要的、非同一般的技能和能力。实际上只有制药企业能够完成R&D整个研发周期。这一事实使制药企业能够驾驭药品研发,并且是药品创新的重要组成部分。,药物的R&D过程中,公开研究(政府和学术界)的贡献,仅限于研究阶段的初期。“基本的或基础研究”能够为进一步“有针对性”的研究提供非常有价值的发现。但是,“应用性研究”是给患者带来新产品的关键步骤。开发仍然是R&D过程中最重要的组成部分,因为它占整个
5、R&D预算的70%。这一阶段包括了大规模的、多期临床试验。药物的R&D过程是动态的。为了获得成功,它需要制药公司连续的投资。他们的人力和财力,专业知识,专门知识和技术,保障了创新药物的研发过程和结果的持续性。,一、药物的发现(drug discovery)药物发现是新药的R&D过程:包括对某种疾病治疗靶点确定的基础研究和可行性分析;先导物体内外检测模型和方法的建立;药理、药代和安全性研究;制剂学研究;专利申请以及人体期、期、期临床研究和上市销售。,对于一个药物的认识,将伴随着药物发现的整个过程。先导化合物通常是通过高通量筛选(High throughput screening,HTS)或其他方
6、法(如文献检索)得到的。最初对其性质了解很少,主要是活性和选择性。之后药物体内动态的性质变得越来越重要,在对其活性进行优化的同时,也应对影响药物分布的性质进行优化。对药物开发成功至关重要的性质,其实在临床开发的早期阶段或临床研究与临床开发的过渡期即已确定。药物的发现可分成3个阶段:探索研究阶段;早期发现阶段;成熟开发阶段。,1.1 探索研究阶段(靶体的发现)探索研究阶段的目的是确定新的治疗靶体或作用机制。历史上,这一阶段主要是通过疾病的表现型与遗传型的比较以及生化过程的解析手段来进行的。而新的突破则往往来源于一些偶然的试验结果。现在随着分子遗传学和蛋白质工学的发展,出现了很多新技术,它对大量新
7、的有意靶体的确定很有帮助。,一旦确定了一个感兴趣的靶体,就需要对它的创药价值进行评价。换句话说,将这一新的概念(假说)转化成药物会有多大困难?许多因素影响靶体的药物价值:该靶体的结构信息有多少?需要开发一个激动剂还是一个拮抗剂?靶体存在于人体的什么部位(细胞内还是细 胞外,是游离的还是结合在细胞膜上的)?可预测临床药效的动物模型是否存在?相关的疾病是急性还是慢性?靶体与疾病的关系有多深?,另一个需要在创药初期就注意的问题是治疗方法的市场价值,是否是既存药物的改良?与既存治疗方法相比有什么潜在的优越性?是一个拯救生命的药物(如癌症)还是一个提高生活质量的药物(如肥胖)?相应疾病的发病率有多少?给
8、药途径是什么?大多数药物化学项目是从确定一种药物的靶点开始的。然后进入实验程序,寻找有设计活性的化合物-先导化合物。,1.2 早期发现阶段(先导化合物的发现)靶体一旦确定,就可以开始早期的研究。在这一阶段应设法证实假说(或靶体)的正确性,以便决定是否值得投入更多的人力和资金。为了达到这一目的,需要建立各种体外评价方法,合成对照化合物或竞争化合物,以及导入药理试验用的基本动物模型。需要指出的是,在这一阶段往往无法完善地去预测临床效果。其原因在于:动物的行为不同于人;动物模型永远只是病人的病理生理条件的简化体。,一旦有了评价方法,就可以着手从企业的化合物库筛选先导化合物。这时候化合物库的大小、质量
9、和化合物的结构多样性将发挥主要作用。高通量筛选中常见的问题是被筛选溶液的稳定性、纯度和化合物的溶解性。溶解性差的问题有时会对筛选结果产生严重影响,因为溶液的浓度比设定的低得多,一旦从高通量筛选得到了目标物质,就需要对其结构和作用加以鉴定和证实。用新配制的溶液进行重复试验,有时还需要进行重新合成,以确定其结构。,1.3 成熟开发阶段(先导化合物的优化)一旦利用对照化合物在适当的动物模型证实了某种治疗概念,就可以着手其他方面的开发工作。这一阶段的主要目的是对先导化合物的活性、选择性、药动学性质以及毒性进行优化。困难之处是很难同时优化上述所有性质,这是因为要找到各性质间的平衡并非易事。例如,活性与渗
10、透性通常是相互冲突的。这主要取决于以下化学限制:亲和性可通过氢键的给体或受体原子来增加,而这一化学修饰通常却限制了渗透性(包括口服吸收)。,另一例子是亲和性与溶解性之间的平衡,在先导化合物的优化过程中,增加化合物的亲脂性通常可提高亲和性,但同时又会降低化合物的溶解性,从而不利于药物的分布。,以前,研究的早期阶段主要集中在优化化合物的活性和选择性,而把药动学性质和毒性的优化放在研究的后期阶段。这种做法的主要缺点是当进行ADME(absorption,distribution,metabolism and excretion)性 质的优化时,通常会发现此时要对化合物结构进行改变已为时过晚。现在大家
11、都在设法同时优化化合物的ADME性质和活性。这种新的战略要求开发出新的研究方法,它既要考虑到利用高通量筛选,又要考虑到新药开发过程中对药物物质的性质的要求。,因此,最好制定出优化的顺序与决策的流程图(即那些筛选工作已经做了,下一步或同时要进行那些工作,什么时候开始等等)。由于大多数药物候补物的溶解性较差,所以即使在药物发现的早期阶段,往往已有必要进行初步的剂型研究,尤其当剂量比较大时(5mg/kg),这种研究对在动物模型得到良好的量效关系是非常重要的。理想的剂型是其赋形剂成分对动物模型本身不产生影响,并在反复给药时保持稳定。,人们通常在新药开发的这一阶段就申请了专利,保护其发明和/或用途,在什
12、么时候申请专利需要综合考虑,过早会使产品面市后保护期过短,过晚则面临竞争的危险。,1.4 临床前研究(临床开发的过渡阶段)最初只需合成数毫克化合物就进行体外实验,当发现了感兴趣的化合物,则需对其进行重新合成,合成较多的量(100mg500mg)用于动物实验;最后,只有极少数化合物被选择进一步开发,这时样品的需要量也更大(1100g)。当开始对药物的性质进行更详细的研究时,有时会出现一些令人失望的结果。例如,当对不同批号样品的结晶性和多晶型现象进行研究时,通常会发现不同批号间的某些物理化学性质,如溶解度,会发生巨大变化(如降低10倍)。,一种药物物质可能有多种晶型(或假多晶型),这就需要对它们的
13、物理化学性质(如溶解度、稳定性、吸湿性、溶解速度)进行分别研究。形成水合物或溶剂化物是开发早期阶段遇到的另一个问题。其他的在开发早期阶段并不重要,但后来变得越来越重要的性质,如化合物的粘着性,会导致化合物在各种管道壁的被动吸收中严重损失,特别是对高脂溶性化合物,会造成剂量的不稳定。,目前的难题是许多对药物开发很重要的药物物质性质,只有在快进入临床开发的阶段才被发现。这一阶段要对药物分子结构进行变换已为时过晚。将来,希望能在更早的阶段确定药物物质的这些性质,以便药物化学家可以对药物分子进行改造。一个有化学或药物化学硕士学位的毕业生在制药公司中应精通不同领域的技术,比如药物发现、药物设计、质量控制
14、、放射合成和工业生产。,1.5 实验剂型的决定(创造性阶段)1.5.1 对口服剂型的基本观点 许多重要和不重要因素决定了化合物的生物利用度,决定了药物物质在血液循环和靶组织中的浓度和停留时间。Pfizer(辉瑞)五原则,可帮助大致推测化合物在口服吸收中潜在问题。在这一阶段,还要确定什么剂型最适合将要处方的病人。logP3及0;在CaCo-2模型中的渗透性优于对照物甘露糖醇;化合物在室温条件下对水和氧具有稳定性;预测临床剂量少于500mg;剂量系数小于20。,CaCo-2细胞膜型是一种药物离体口服特性筛选模型,广泛用于药物在小肠吸收的评价和各种转运机制研究中。,1.5.2 制剂的目的是什么?制剂
15、的主要目的是为了给药准确、保持化合物的物理和化学性质的完整性。另外,还可以保持化合物的分散度或在赋形剂中的晶型,以确保药物所规定的溶解性。下图显示了一个从原药到实验室剂型,再到工业剂型所需要考虑的主要因素。在开发的早期阶段:主要是设法理解和掌握哪些基本因素,以便建立一个有效、通用和可靠的配方原则。在开发的后期阶段:主要是研究、掌握以及证实哪些相关因素,最好在决定了药物物质的质量的同时或稍后即着手这一研究。,与口服配方/剂型有关的主要因素,制剂的目的仅在很少情况下是为了改进药物的吸收(主要是与理化性质有关的被动扩散),尽管在很多的情况下人们试图用特定的配方去挽救或弥补化合物不利的理化性质。一个好
16、的制剂原则,应该始终立足于临床预想剂量,结合化合物的理化性质加以考虑。另外,还有其他生物因素,例如在肝脏、GIT-组织及皮肤中的代谢和在胃肠道、脑或癌组织中的主动转运系统,也会影响化合物的生物利用度,误导对剂量的预测。这种影响对吸收、溶解度、溶解速度、游离浓度和渗透性等理化参数值较低的化合物,必须予以特别注意。,可以通过预测剂量来选择给药途径,因为每种给药途径都有一个最大运转上限,从下表可以大致了解不同给药途径的剂量。,1.5.3 制药企业的药物开发,随着信息交流的自由化,科学技术的进步以及来自卫生管理部门的压力,药物的开发主要集中在以下三个方向:“基于证据的药物开发”、节约开发费用、提高开发
17、速度。下图是药物开发主要阶段的一般示意图,图中表明了新药开发过程中各开发阶段所需的平均时间以及成功的可能性。,由于期临床试验要花费大量资金,因此,最近很多制药企业在进行期临床试验之前,要进行严格的选择,只选择最适当和最有前景的项目进行期临床试验。下列表格中的内容反映了对研究、开发及市场/商业活动早期阶段的综合判断。,判断是继续还是停止决定的标准和数据,关键途径,药品研发各阶段的成本分配情况是,临床前试验占27.3%;临床试验占49.0%,其中期试验占7.4%,期试验占13.1%,期试验占28.5%;批准上市占5.1%;期临床占13.4%;其他占5.2%。,欧洲医药研发投资增长乏力 199020
18、08年仅增长3.5倍,19902008年,美国研发投资增长了5.6倍,但欧洲仅增长了3.5倍。,我国制药企业对新药研发也越来越重视,对新药研发的投资力度显著加大,这主要表现在申报项目的增加和新药种类的增多上。另外,生物技术的进步也带动着生物制药产业的快速发展,如基因重组细胞因子、单抗、基因治疗、疫苗等已经成为新药研发的重点。但是由于新药研发投入较大,项目的成败对企业的发展至关重要。国内企业在新药品种研发课题选择的科学性和合理性上同国外相比还有差距。但总体看来,我国新药投资的主体来源正在形成以企业为主导的新格局。广州药业集团“十五”头3年科技投入达7.73亿元,占销售收入的6.51%。,在国外,
19、10块钱的药,起码由药厂收回了8块钱或者9块钱,然后药厂再拿2块钱投到新药的研发中去。可是在国内,卖10块钱的药,药厂收回平均只有3元左右。在国内6000多家药厂中,大约1/3是亏损的,1/3是持平的,1/3是微利的。而在这3元当中能拿出5毛钱到一块钱投入到新药研发的只有2000多家能获取微利的药厂。若平均到全国新药研发投入里面,那只能占到销售额的12。,二、关注全球研发策略调整新动向,全球研发策略调整新动向由于R&D的低效率,使得不少跨国公司调整研发策略 有一个现象在强烈地提醒我们:跨国药企把研发中心移师中国,加速研发本土化进程。近年来,继诺和诺德第一家(2001年1月)在中国北京设立开发中
20、心后,阿斯利康、礼来、罗氏纷纷在上海浦东建立R&D机构,葛兰素史克在天津建立非处方药的研发中心、欧加农在南京建立各自的研发中心。2009年6月清华与拜尔联手成立创新药物研究中心。由清华大学医研院、生物系、医学院及化学系的相关研究人员联合组成。旨在整合研究力量,统筹资源条件,加强技术合作。,2005年10月31日,全球最大的制药商辉瑞公司宣布,该公司在中国南部的世界级研发中心正式落沪。目前拥有350名员工。为辉瑞全球的生物及化学制药研究与开发项目提供支持。2009年11月25日报道,辉瑞(中国)研发公司与武汉国家生物产业基地建设管理办公室于近日签署合作备忘录。将在武汉光谷生物城(武汉国家生物产业
21、基地)建立一家研发中心。,辉瑞在上海、武汉成立研发中心,2008年10月,世界著名制药企业美国礼来全球研发中国总部正式成立。设在上海的这个组织将成为一支科研管理和风险投资的团队,旨在寻找、促进和管理同国内公司和学术机构的合作,主要负责管理外包的和风险共享的研发项目,备选药物和研究技术的相互转让,以及整个中国医疗领域的风险投资。同年11月,礼来公司还与和记黄埔医药(上海)有限公司签署了一项合作协议,双方将共同开发新型癌症靶点新药。,礼来,瑞士诺华公司在上海建立新药研发中心 2009年11月3日报道,瑞士诺华公司将在未来五年投资十亿美元,在上海建立全球第三大研发中心,开展针对中国高发疾病治疗新药的
22、基础研发。诺华公司是全球最大的制药企业之一,去年净销售额达415亿美元。截止目前,该公司已在上海投资设立了四家企业。诺华全球第三大研发中心将在诺华(中国)生物医学研究有限公司的基础上扩建而成,建成后将成为上海最大的外资研发中心。,葛兰素史克研发中心2007年落户上海,该中心侧重于圣经退行性病变的研究,目标是多发性硬化并帕金森病和阿尔茨海默氏病等严重疾病的新药开发,承担着探索开发新型药物的重大责任。在全球12个国家设立了32家研发基地,拥有1.6万多名雇员,每年研发投入35亿英镑(相当于64亿美元)。在发现新药方面,葛兰素史克已在药物库140万种化合物中找到潜在药物;在药物研发方面葛兰素史克在临
23、床研究上有158个项目。,欧洲药业巨头葛兰素史克(GSK),赛诺菲-安万特公司在2006年10月在中国设立了研发中心。塞诺菲-安万特在积极地进行人员扩张,并即将在中国建立赛诺菲-安万特学院,对公司内部员工提供全面系统的技能培训。以快速提高员工的工作技能。赛诺菲-安万特2010年10月收购BMP太阳石,借助合并广泛进入中国三四线城市。11月与杭州民生健康药业有限公司合资,正式进军充满活力的中国非处方药市场,被认为是在中国市场发展的一个重要里程碑。,赛诺菲-安万特,2005年南京欧加农实现销售额1500万欧元,增幅是31%,这在全球欧加农生产基地中是增长最快的。欧加农的产品在中国市场潜力巨大,总部
24、已经计划给中国追加投资。同时欧加农每年销售额的20%会投入到研发当中,总部计划与中国的科研机构合作,筹备在中国建立研发中心。,国际欧加农,阿斯利康在华打造总部外最先进研发中心 2009年9月9日,集中国总部、药物研发、市场营销及部分亚太总部职能的阿斯利康(中国)张江园区在上海张江高科技园区奠基。阿斯利康张江园区耗资一亿美元,建成后将占地2.67万平方米。园区将分两期竣工,第一期包括中国区业务总部办公楼、培训中心及部分亚太、全球职能中心。第二期为阿斯利康中国创新研究中心新址,工程将于2012年底完工,该研发中心是阿斯利康在英国总部以外最先进的研发中心。阿斯利康公司与中国合作广泛。目前,阿斯利康已
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