新药发现毒理学研究策略与新技术新方法.ppt
《新药发现毒理学研究策略与新技术新方法.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《新药发现毒理学研究策略与新技术新方法.ppt(75页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、,军事医学科学院毒物药物研究所,2011年06月09日,新药发现毒理学研究策略与早期毒性筛选新技术新方法介绍,我国重大新药创制专项全面实施,现代生物医学技术的发展动态,Information,Communication,Biomedical,Environment,跨領域、多学科综合研究技术是未來研究的重要方向,当代的新药研究模式,创新药物研究模式转变,药物发现及研发的全过程,LO=先导化合物优化 CE=候选药物评价CS=候选药物选择 FHD=首次用于人PD=产品决策 Submission=申报,创新药物研发基本程序,新药候选化合物的淘汰率,第1阶段,第2阶段,第3阶段,第4阶段,发现药物,临
2、床前,临床试验,提交注册申请,1期,20100名志愿者,3期,10005000名志愿者,10,000,250种化合物,5种化合物,1个获得批准的药物,种化合物,2期,100500名志愿者,6.5年,7年,1.5年,36亿美元,5千万1亿美元,4.510亿美元,35万美元,新药的必要元素:安全,有效,新药研发中的毒理学问题,临床前阶段:毒性问题是新药开发失败的主要原因,约占全部开发失败的40;临床阶段:临床药效则成为开发失败的重要原因,约占期临床试验失败的75在一般动物毒性试验中只占左右;在期人体耐受试验中只有;在、期临床试验的出现率是;在期临床试验时出现;到市场销售时全部副作用才陆续出现。,药
3、物研发过程中面临的问题,药物发现阶段:上万种化合物,只有几种或十几种化合物通过实验室测试作为候选化合物,成功率低临床前研究阶段:试验过程的质量控制;临床前阶段从动物试验获得安全性信息的数量与质量有限临床、药物上市研究阶段:临床研究病例少,低概率的毒副作用 动物与人的种属差异 临床前为正常动物模型与临床多种疾病病人 临床中用药的相互作用问题,20世纪重大药害事件,甘 汞:汞中毒,死亡585人醋 酸 铊:铊中毒,死亡1万人氨基比林:粒细胞缺乏症,死亡2082人磺 胺 酏:肝肾损害,死亡107人非那西丁:肾损害、溶血,死亡500人碘二乙基锡:神经毒性、脑炎、失明,死亡110人反 应 停:海豹样畸形儿
4、10000多,死亡5000人异丙肾气雾剂:严重心律失常、心衰,死亡3500人氯碘喹啉:骨髓变性、失明、受害7856人,死亡5%心 得 宁:眼-皮肤-粘膜综合征,受害2257人,21世纪(07年)10大药物不良反应事件,头孢曲松钠的安全使用问题(与钙使用,婴儿死亡)静脉输注人免疫球蛋白引起丙肝抗体阳性率增加甲磺酸培高利特撤市(心脏瓣膜病)马来酸替加色罗撤市(心肌梗死、脑卒中)含钆造影剂的安全问题(肾源性纤维化病)罗格列酮的安全性受质疑(心梗和心源性死亡)注射用甲氨蝶呤、阿糖胞苷中混入长春新碱(N受损)感冒药禁用于2岁或以下儿童(死亡)哺乳妇女服用可待因可能导致婴儿发生严重不良反应硫酸普罗宁与胸腺
5、肽注射剂可引起严重不良反应,我国药品风险大事记,2006-05 齐二药事件亮菌甲素注射剂,2006-06 鱼腥草事件鱼腥草有关的注射剂,2008-06 博雅事件免疫球蛋白注射剂,2006-07 欣弗事件克林霉素磷酸酯注射剂,2007-03 佰易事件血液制品(白蛋白)注射剂,2007-07 华联事件甲氨蝶呤注射剂(阿糖胞苷),2008-10 完达山事件刺五加注射液,沙利度胺事件震惊世界,抗生素类药物性致耳聋,“千手观音”21位演员中18人因药致聋,21世纪毒性试验发展愿景,毒性通路,针对性测试,毒性试验,化学品鉴定,剂量反应建模与外推建模,风险背景,人群数据和暴露数据,毒性通路,21世纪毒性实验
6、分类,针对性测试,评价毒性通路的紊乱,而非顶端终点;强调采用细胞或细胞系,尤其是人源 细胞的高通量试验方法;采用中通量实验法评价细胞的整体反应,开展相关的实验,以评价代谢物、评估 靶组织或者在基因组水平上进一步了解 受影响的细胞过程;限制体内研究的种类和期限,重点关注 暴露时间不超出14天的研究;依据最新的化学品分类法,对代表性的 受试物作更为详尽的测试,新范式:激活毒性通路,现行范式:暴露量-反应关系连续统,内源性激素(Endogenous hormones)DNA损伤(DNA damage)抗氧化剂反应(Antioxidant Response Pathway)PXR、CAR、PPAR和A
7、hR受体(PXR,CAR,PPAR and AhR receptors)低渗(Hypo-osmolarity)Nrf2 氧化应激(Nrf2 oxidative stress)热休克蛋白(Heat-shock proteins)P38MAPK(P38 MAPK),已知的主要的毒性通路,抗氧化剂反应通路,活化状态的核因子相关因子2(Nuclear factor-E2 related factor 2,Nrf2)通过与核内的抗氧化反应元件(antioxidant response element,ARE)相结合,启动下游一系列分子的表达,如相解毒酶、抗氧化酶等;正常情况下,Nrf2 与细胞质蛋白Ke
8、ap1结合;氧化应激激发后,释放Nrf2,再转位至胞核内,以指导抗氧化应激基因的表达。,未来毒理学实验策略的选项,由低通量测试 高通量测试发展,采用体外实验建立了急性毒性、致畸性的胚胎毒性、遗传毒性等高通量筛选系统;采用生物芯片技术建立了高通量的毒性评价和研究芯片。如英国研制的 Toxiblot芯片中专门设计了机制性毒理学、安全性评价等专用芯片。一些研究致力于发展主要器官毒性评价基因芯片和检测肝脏毒性、肾脏毒性、心脏毒性、致癌性的蛋白质组技术平台。,实验动物由单一性模型 特征性模型,致癌试验评价模型,rasH2 转基因小鼠模型TgAC 转基因小鼠模型p53+/-基因敲除小鼠模型XPA+/-基因
9、敲除小鼠模型XPA+/-/p53+/-基因敲除小鼠模型新生小鼠试验(CD-1 或B6C3F1小鼠),遵循“4R”原则,更多地采用替代动物和替代试验,替代(replacement)减少(reduction)优化(refinement)责任心(responsibility),替代法(alterative methods)in vitro and computer technologies use nonmammalian organisms transgenic cell and animals,基因组转录谱 蛋白质组表达谱 代 谢 组 谱,由高剂量测试 低剂量测试,分子病理学,组织芯片细胞芯片,
10、分子标志物,替代或部分替代以死亡、组织病理学为主的传统毒性指标体系;阐明和评价更接近实际条件下暴露剂量对人体的毒性效应,解决从高剂量向低剂量外推时的误差。,单一用途逐步向多用途、多领域发展,药物发现阶段的毒理学研究,新药发现阶段毒性研究 基于阶段的策略,靶标确认阶段的毒性筛选按基因功能推测药物靶标:500010000个;与人疾病关联,易成药靶标:30005000个。策略:重点关注毒性来源一定数量的“dirty”靶标,抑制其功能可能引起毒性药物靶标基因敲除小鼠的行为、体征及其它异常推测可能出现的毒性问题尽可能达到“clean敲除”,药物的其他毒性表现即为离靶效应(off-target effec
11、ts)。,新药发现阶段的毒性筛选策略:采用临床前先导化合物毒性优化筛选系统(Preclinical Lead Optimization Technologies,PLOTs)能同时进行系列化合物的毒性比较具有快速短期、动态、灵活、样品消耗量小、成本低等特点毒性筛选的结果通过定量结构活性分析可指导系列化合物的结构改造,新药发现阶段毒性研究 基于阶段的策略,主要药理学所引起的毒性是指药物直接作用靶标所导致的扩大药理效应。策略:可先评估此种毒性的种属特性及与人的相关性,在通过结构改造和优化选出具有最佳药代特征的化合物,以尽可能地降低与给药剂量密切相关的毒性。,新药发现阶段毒性研究 基于机制的策略,基
12、于主要药理学所引起的毒性,药物的次要药理效应,即对主要药效靶标之外的其它靶标所介导的效应可导致的毒性策略:可通过结构活性关系建模确定某类化合物对主要及次要药理靶标的药效,以便找出保留主要药理活性、但无次要药理活性,从而发现无毒性的化合物。,基于次要药理学所引发毒性研究,新药发现阶段毒性研究 基于机制的策略,化学介导性毒性的发生与某一个(类)特定化学物的理化性质密切相关,但与药物作用的靶标无关,如氧化应激反应、磷脂病或溶血等策略:可采用体外筛选模型确定毒性与化合物的理化性质、结构、代谢物及药效之间的关系,并在此基础上进行结构的优化与筛选.关注化学介导的毒性常与特殊的化学基团和代谢活化过程有关。,
13、基于化学介导性的毒性研究,新药发现阶段毒性研究 基于机制的策略,高通量毒性筛选技术,计算毒理学虚拟筛选技术,根据化合物的毒性和结构特征,建立定量结构活性关系(QSAR)计算机模型来对化学物的各种毒性终点进行预测和筛选基于知识的专家系统(Knowledge-based system)软件:DEREK(急性毒性、致癌、致畸、致突变、刺激性、皮肤敏感性、神经毒性)基于知识的专家系统(Knowledge-based system)软件:Harzard Expert(化合物名称、给药途径、剂量和用药时程,程序给出结果)CYP抑制:Cerius ADME;hERG:同源性模型;遗传毒性和致癌性:TOPKA
14、T,CASE,EREK 等;安全性药理:BioPrint,药物早期虚拟筛选程序,用计算机筛选的方法称为虚拟筛选,或称in silico筛选,成为in silico-in vitro-in vivo模式。用一系列“基于知识的滤片”对虚拟库“筛选”,以“浓缩”出能够满足预定标准的化合物。这些滤片包括类药性(drug like),药代动力学性质,毒性,知识产权问题以及与受体的互补性或与配体的相似性等,是通过数据库搜寻和计算化学实现的。,早期基本毒性实验技术,体外技术及人类模型的应用不依赖于完整动物,如原代培养的细胞、组织和器官人类组织库、捐献器官、尸检材料等人类胚胎干细胞低等物种的利用植物、细菌、真
15、菌、昆虫或软体动物等秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)斑马鱼(Danio rerio,Zebrafish)物理化学方法与计算机的使用QSAR模型,早期基本毒性试验常用方法,急性毒性固定剂量法 上下法 等QSAR模型和体外细胞毒性数据进行预测体外技术及人类模型不依赖于完整动物,如原代培养的细胞、组织和器官人类组织库、捐献器官等人类胚胎干细胞 代谢模型:METEOR、MetabolExpert、COMPACT 和 META等计算机模型 CYPs体外模型靶器官和靶系统毒性研究:心、肝、肾脏和神经毒性,急性毒性检测方法的选用,急性毒性,上下法,固定剂量法,经典LD50法,标准方法
16、,实验动物数量过多,减少实验动物使用,但不能求得具体的LD50值,减少实验动物及受试物的消耗,能测得具体的LD50值,发现毒理学:,应用于药物研究早期发现阶段,通过毒理学筛 选和评价,及早地发现和淘汰有严重毒性问题不适合开发的化合物,指导合成更安全有效的化合物。主要包括:短期毒性筛选系统;结构-活性关系研究;各种新技术(特别是组学技术)的应用。,药物发现阶段-毒性评价,在合成出一系列新化学物后,药理和毒理学家同时采用快速、低耗、高通量筛选系统进行药效和毒性的同步筛选,找出真正有苗头的候选化合物;在此基础上,确定NCEs的临床前毒性作用机制和定量构效关系,指导合成毒性较低的系列化合物;最后毒理学
17、家再按照该类化合物的毒性机制选出合适的体内动物实验模型,对有苗头的化合物做体内毒性评价;按照上述药物开发模式可尽快得到药物的安全性资料,这样使药物研发的费用降低,周期缩短,动物减少,成功率提高。,药物发现毒理学研究研究程序,根据化合物的毒性和结构特征,建立定量结构活性关系(QSAR)计算机模型来对化学物的各种毒性终点进行预测和筛选 预测生物学终点:急性毒性、致癌、致畸、致突变、刺激性、皮肤敏感性、神经毒性基于知识的专家预测系统(Knowledge-based system)软件:DEREK、Oncologic、HazardExpert(化合物名称、给药途径、剂量和用药时程,程序给出预测)基于数
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 新药 发现 毒理学 研究 策略 新技术 新方法
链接地址:https://www.31ppt.com/p-6419709.html