1、新药临床前药效学评价新药临床前药效学评价(下下) -体内药效研究体内药效研究 樊后兴樊后兴2016年年9月月 目录目录一一 实验动物模型概述实验动物模型概述二二 实验动物的选择实验动物的选择三三 试验动物模型的建立试验动物模型的建立四四 给药途径及计量给药途径及计量五五 结语结语 动物模型一般分为自发性动物模型（动物模型一般分为自发性动物模型（难得难得）及诱）及诱发性或实验性动物模型（发性或实验性动物模型（常见常见）两大类。）两大类。模型选择模型选择考虑与临床的相关性：考虑与临床的相关性： 敏感动物敏感动物 发病机制发病机制 致伤因素致伤因素 损伤程度损伤程度其他考虑：模型的可获得性、成熟度及
2、公认性其他考虑：模型的可获得性、成熟度及公认性一一 实验动物模型概述实验动物模型概述4 自发性动物模型：突变系的遗传疾病和近交系的肿瘤模型，如高血糖小鼠、肥胖症小鼠、高血压大鼠等。 实验性动物模型：通过化学、物理、生物等因素，人工诱发器官、组织或全身性损害，如动物发热模型、动物佐剂性关节炎模型、四氧嘧啶所致糖尿病大鼠等。动物模型的意义动物模型的意义u1、避免了人体实验造成的风险和伦理问题、避免了人体实验造成的风险和伦理问题u2、利于研究发病率低，病程长的疾病、利于研究发病率低，病程长的疾病u3、可严格控制实验条件，排除复杂因素、可严格控制实验条件，排除复杂因素u4、样品收集方便，结果分析容易、
3、样品收集方便，结果分析容易6v 实验动物的三个特殊要求实验动物的三个特殊要求 人工培育，遗传背景清楚人工培育，遗传背景清楚 生活环境设施应达国标中的等级标准生活环境设施应达国标中的等级标准 专门用于科研、教学、生产、检定、实验等专门用于科研、教学、生产、检定、实验等v 常用实验动物常用实验动物 小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠（仓鼠）、小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠（仓鼠）、 兔、犬、猴、猫、小型猪、鸡等。兔、犬、猴、猫、小型猪、鸡等。7实验动物的一般选择原则实验动物的一般选择原则1.选用与实验动物模型要求相适应的实验动物规格（选用与实验动物模型要求相适应的实验动物规格（年龄、年龄、体重、性别等体重、性别等）2
4、.2.无特殊要求的，选成年健康动物，无特殊要求的，选成年健康动物，各种动物体重为：小鼠，各种动物体重为：小鼠，181822g22g；大鼠，；大鼠，150g150g250g250g；家兔，；家兔，1.51.52.5kg2.5kg；比格犬，；比格犬，8 810kg10kg；每一批动物体重相差不超过；每一批动物体重相差不超过20%20%。3.3.选用解剖、生理特点符合实验目的要求的实验动物。同品选用解剖、生理特点符合实验目的要求的实验动物。同品种不同品系的动物存在特殊的反应，应注意选择应用。如种不同品系的动物存在特殊的反应，应注意选择应用。如WistarWistar大鼠、大鼠、SDSD大鼠等。大鼠等
5、。84. 选用与人的机能、代谢、机构和疾病特点相似的动物。选用与人的机能、代谢、机构和疾病特点相似的动物。（猕猴、犬、猫、猪等猕猴、犬、猫、猪等）5.5.选用人兽共患疾病的实验动物和传统应用的实验动物选用人兽共患疾病的实验动物和传统应用的实验动物（SARS:SARS:果子狸果子狸, ,禽流感：鸡禽流感：鸡）6.6.实验动物的选择和应用需注意符合相应的国际规范（实验动物的选择和应用需注意符合相应的国际规范（GLPGLP、3R3R原则原则）9动物实验应注意的问题动物实验应注意的问题u遵循国际遵循国际“”原则原则替代（替代（replacementreplacement）减少（减少（reduction
6、reduction） 优化（优化（refinementrefinement） u善待动物善待动物u自我保护自我保护二二 实验动物的选择实验动物的选择动物选择依据v符合要求，品系清楚v成年健康，雌雄各半v特定模型，特定动物 昆明种：白化小鼠封闭群 主要生物学特征： 繁殖率和存活率高 抗病率和适应性强 广泛用于药理学和毒理学研究，如镇痛抗炎、学习记忆、神经系统等实验1. 常用实验动物介绍常用实验动物介绍C57BL：黑色小鼠近交系 主要生物学特性：乳腺癌自然发病率低对放射线中度抵抗对结核杆菌敏感遗传背景清楚，基因组测序完成常用于转基因小鼠的制备,肿瘤学和遗传学的研究。裸小鼠突变系主要生物学特性：先天
7、性胸腺发育缺陷无被毛T细胞功能缺失主要用于免疫学、肿瘤学研究和单克隆抗体的制备。SD：白化大鼠封闭群主要生物学特性：对疾病抵抗力较强自发性肿瘤的发病率较低对性激素敏感性高广泛用于药理学和毒理学研究，如高血压、镇痛抗炎、内分泌、药物依赖性等实验短毛豚鼠主要生物学特性豚鼠嗅觉、听觉较发达不能合成维生素C豚鼠易引发速发性变态反应呼吸系统和消化系统抗病能力较差应用于过敏反应、皮肤刺激试验、平喘、镇咳、局部麻醉药等研究新西兰兔生物学特性听觉和嗅觉灵敏性成熟期因品种而异对致热物质敏感主要用于心血管病、热源、消化道炎症等实验比格犬 国际上标准实验用犬。 性情温顺、易于驯服和抓捕 抗病能力强 遗传性能稳定，对
8、实验反应一致。常用于高血压、条件反射、消化系统、脑血管病等实验猕猴生物学特性大脑发达生理生殖与人非常接近易感某些人类传染病 常用于药物依赖性、疫苗、行为科学和神经生理等实验2. 动物的预筛动物的预筛u大部分动物只要选用符合实验动物管理要求的动物就行。但有些药理实验还必须首先将这些动物进行过筛，即预筛。选择在一定药理反应指标内的动物，以免因个体差异太大而影响结果的评判，然后进行随机分组试验。u如观察药物对小鼠游泳、学习记忆和抗癫痫药的转棒试验等，都应先进行预筛。类似的还有镇痛试验用小鼠；镇咳试验用豚鼠进行电刺激嗽时约有5的豚鼠可对刺激无反应或不能发生复制反应，这些动物也应弃去；利尿药与抗慢性肾衰
9、药试验用大鼠也需预筛，测定无蛋白尿者方可入选使用。3. 年龄的选择年龄的选择u一般选用成年动物。但有些实验要选用年龄不同的动物。u如观察药物对生长、发育、内分泌等作用时，以幼年动物为好；而观察抗衰老作用时，则宜用老年动物或衰老过程较快的模型动物。病毒性心肌炎体外模型的心肌细胞需用新生34 天SD大鼠的心脏所得的细胞悬液，病毒性心肌炎在体模型宜用34周龄BABLC 雄性小鼠，ip柯萨奇B3病毒感染而成；豚鼠致喘不仅要用纯种，而且体重宜小于200g的豚鼠引喘较敏感；抗肿瘤的药物中细胞毒类药物药敏试验用大鼠宜用34周龄，约5070g较宜；鸭乙型肝炎病毒试验需用1日龄北京雏鸭；减肥药试验用刚断乳的SD
10、大鼠，约50g，用于营养性肥胖模型。若是下丘脑性肥胖模型则用新生乳鼠，自出生头一天起sc l5谷氨酸钠造模。4. 性别的选择性别的选择 u临床前药效学试验通常用雌雄各半动物。u但不少药效学试验需用雄性动物:如抗癫痫药的癫痫模型动物；抗动脉粥样硬化药和调血脂药的实验动物；精神药药效试验的动物；抗血小板聚集药常用雄性兔和大鼠，以避免雌性动物的性周期对实验结果的影响；抗凝血药最好用雄性动物；中毒性心肌炎在体模型用Wistar雄性大鼠。u观察药物对呼吸道分泌的影响一般用雄性小鼠；利尿药及抗利尿药实验用 大鼠；抗肾病药造模用雄性大鼠、兔或犬；抗结石药、抗前列腺增生药和肾上腺皮质激素类药物的有关代谢试验等
11、均用雄性动物；抗痛风关节药动物模型用雄性大鼠和兔；抗风湿性关节炎药和抗炎免疫药的药效学实验也用雄性动物；抗梅毒螺旋体药用新西兰含兔；抗神经毒药药效学试验一般也用雄性动物。 u有些药效学试验宜用雌性动物。如药物对雌性动物内分泌及生殖系统的作用当然用雌性动物。此外，镇痛药试验的热板法和足跖刺激法，由于阴囊部位对热较敏感，不用雄鼠而用雌性鼠。 5. 种属异同性种属异同性u动物和人、不同动物之间、同一动物不同品系之间对药物的反应均有相似性的一面和差异性的另一面。正确认识这种异同性，对正确评估药效学评价的结果意义重大。u既不因相似性而一味迷信实验药效学结果好坏就决定临床疗效的优劣；也不因差异性就忽视认真
12、完成药效学试验，错误地强调最终的判断；岂不知，一般来讲，动物身上做不出药效学结果是不能批准上临床的。u新药评价发展到今天，临床前评价是上临 床的基础和依据，必须严肃认真去完成。 5.1 人与动物的差异人与动物的差异u回顾新药评价历史，就发现不少药物在动物实验无效，而临床应用不差。如环丝氨酸对动物感染结核无效，但对结核病人却肯定有效；保泰松在动物实验中未见有消炎作用，但对人却有肯定疗效。当然也有相反的例子，动物实验有效，临床应用无效。如苄基青霉素对动物感染有效，对人却很差。还有对动物疗效较差，而对人却较好。如丁二醇二甲烷磺酸酯(马利兰、白消安)对动物白血病疗效较差，但对人的慢性髓性白血病的疗效却
13、较好。u 鲁卡因局部应用，对人是局麻作用，对马却是中枢兴奋作用；u 肌松剂琥珀酰胆碱和十烃季铵对人呈去极化型阻断作用，而对大鼠、兔和豚鼠却表现为双相阻断作用；u 肾上腺素能诱导人的血小板聚集，但对大鼠无此作用；丙咪嗪对人有抗抑郁作用，对小鼠和兔无此作用；u 杜冷丁对人比吗啡安全，但动物却不如吗啡安全；u 人注射组胺引起血压升高，而大鼠和猫则血压下降；人对催吐药敏感，但鼠类和兔不引起呕吐；抗5-HT药溴麦角酰胺对大鼠的足趾浮肿有抗炎消肿作用，但对人却无此作用；u 别嘌呤醇治疗人的痛风、高尿酸血症效果很好，因它能抑制黄嘌呤氧化酶，但在批准上临床时费了很长时间，因对动物无效，究其原因是人对嘌呤代谢的
14、最终产物排泄的是尿酸，而其它哺乳动物是将嘌呤分解成尿囊素后排泄。 5.2 动物之间的差异动物之间的差异u吗啡对狗和猴引起抑制，但对老虎和猫却引起兴奋；啮齿类动物(大鼠、家兔、豚鼠和小鼠)不引起呕吐，但鸽子、狗和猫则对呕吐敏感；u家兔注射组织胺后引起血压升高，而猫和大鼠则血压降低；猫对司可林和十烃季铵呈去极化型阻断作用，而兔、豚鼠和大白鼠则常表现为双相阻断作用；u治疗心功能不全的药物不宜用大鼠作药效学试验，因为它对强心甙和磷酸二酯酶抑制的强心反应不敏感，而二者又常作为阳性对照药，前者如地高辛，后者如甲腈吡啶，此外，有些新药本身也可能属于这二类； u 肾上腺素能诱导兔血小板聚集但不能诱导大鼠血小板
15、聚集，因为大鼠血小板无PAF受体；u 狗无论清醒或麻醉状态，对各种刺激(化学、机械、电、迷走神经)均敏感，可引起咳嗽反应，而豚鼠仅对化学和机械刺激敏感，大、小鼠则因变异太大而不宜采用；u 利尿药和抗利尿药实验宜选择大鼠或犬，不宜用小鼠或兔；u 抗血吸虫药常用小鼠、兔或犬，不宜用大鼠；解热药实验宜首选兔等等。u 正是由于动物种属差异性很大，因而目前趋向于采用反应比较特异的多种所谓“专家式”动物，而不是用一两种“全能”动物。u 如豚鼠常用作过敏试验及维生素C缺乏症试验；家兔用于皮肤及眼的刺激试验；鸭用于引起白内障的药物及病毒性肝炎治疗的模型。 5.3 品系之间的差异品系之间的差异u不同种属动物对药
16、物反应有差异性，就是同一种动物的不同品系有时也有药物反应的不同。这种反应的差异是由遗传因素决定的。u如黑色家兔多数都有抗阿托品作用，白色家兔无此作用，因前者有控制阿托品酯酶的基因；KL系小白鼠对胰岛素的耐药性比其它系列的小白鼠高l0倍；大鼠Sprague-Dawley、Wistar、Holtzman和Long-Evans等系列，研究发现酶诱导剂苯巴比妥的作用在Long-Evans大鼠中最强；而丙咪嗪的抗利血平作用则以Long-Evans最低。 u克服动物品系差异的办法是采用同一品系的动物。现在国际上公认的小鼠近交系约有252个品系，大鼠也有200多个品系，豚鼠和家兔也有10多个品系。如有些动物
17、有自发疾病，这种疾病与人体疾病也有某些相同之处，可以用这些自发疾病的模型动物来评价药物。如有多种特殊疾病的小鼠，如高癌鼠、低癌鼠、糖尿鼠、自发性高血压大鼠(SHR)、先天性肌萎缩病鼠等，可进行特殊药效学评价。 三三 种种 情情 况况u有合适的动物模型，如抗感染、镇痛、移植性肿瘤等u无较好的动物模型，如银屑病、晕动病、药物依赖等u无恰当的动物模型，如精神病、神经官能症、头痛等三三 实验动物模型的建立实验动物模型的建立 所谓合适就是指能反映临床疾病的病理生理过程，能反应药理作用的本质。模型动物一般要选用与人体解剖、生理反应和机能类似的动物，不同动物模型选择不同的动物。1. 药效学实验动物模型药效学
18、实验动物模型(一一)u动物模型的治疗结果与人体试用结果基本相同。这占大多数，否则也就失去了制造动物模型的意义了。u如抗感染动物模型(家兔的梅毒病和结核性脑膜炎，豚鼠的真菌感染模型等)；可移植性肿瘤动物模型(B16黑色素瘤，Lewis肺癌等)；小鼠镇痛模型(热板法和扭体法等)；豚鼠过敏性气喘模型；大鼠高血压模型(SHR自发性高血压大鼠、肾动脉结扎型模型和Doca模型等)；寄生虫感染模型(鼠疟原虫及猴疟原虫模型)；各种心律失常模型；糖尿病模型和胃溃疡模型；类风湿性关节炎模型等等。 2. 药效学实验动物模型药效学实验动物模型(二二)u无合适的模型或不大好建立，前者如银屑病、秃发、颈椎病、骨质增生、痔
19、疮、红斑性狼疮和视网膜炎等，可采用一些间接指标，如改善皮肤微循环，测量毛发生长速度、数量与弹性，测定皮肤胶原蛋白含量及观察眼结膜的微循环等；后者如冠心病、癫痫、慢性萎缩性胃炎等，虽然也评选了一些药物，但与人体相比，在病原及病理上总还有相当差距，更要经过多种方法验证，特别是临床验证后才能肯定。 3. 药效学实验动物模型药效学实验动物模型(三三)u第三种情况是有些疾病在动物迄今无法建立，如神经官能症、精神病、眩晕症、四肢麻木、夜尿和幻觉等。总之对药理作用要具体分析，大量查阅文献，结合客观实际进行药效学动物模型的试验设计。4. 药效学动物模型的注意事项药效学动物模型的注意事项u药效学动物模型，一般来
20、说，以整体动物为好，我国药效学指导原则也指出，至少有一种整体动物模型。但也并非不能用离体实验模型，只要特异性好，能反映药理作用的本质就行。如青蛙坐骨神经腓肠肌标本可用作横纹肌松弛药的药效学评选； u离体器官可以作为药效学评选模型，在试管内也可评选药物的药理作用。如抗寄生虫药和抗微生物药物大部分先在试管内看药效。很多作用于酶的药物(单胺氧化酶抑制剂、碳酸酐酶抑制剂、胆碱酯酶抑制剂及其重活化剂)都可先在试管内观察它们对酶的作用强度和形式。 u要注意整体动物模型和各种体外模型的药理反应之间的差别。u如很多简单的酚化物和芳香胺在体外百分之几的浓度就能抑制结核杆菌的生长，而在体内无效。如果Domark不
21、是及早在感染小鼠上做实验，那么磺胺药也不会被他发现，因后者在体外作用极弱。u疟原虫虽有体外(恶性疟原虫体外培养成功)和体内二种方法，但主要是靠体内；u对病毒，体外过筛有效药很多，而体内无效。体外试验受pH、渗透压等因素的影响较多较大。 u为此药理工作者对模型本身必须进行认真的研究，应选择与人体反应比较接近的动物模型。建立模型应根据人体发病机制来建立。如果模型本身成问题，然后对着这个错误的靶子去用药，当然得不出正确的结果来。u一般来讲，更强调整体模型。在利用体外模型评选时，需反复探讨模型本身的基础。一定要在体内和体外，动物和人体的各方面效应之间不断验证。发现矛盾时再深入分析原因，从中找出比较能代
22、表人体反应情况的模型进行试验。u所以，一个药效评价往往需要用几个模型，而且在评价工作的不同阶段反复进行。切忌单凭个别动物指标就作出是与否的结论。要知道无效药物用于临床同样是害人害己，浪费有限的资金。灌胃 ig (po) 静脉内 iv 皮下注射 sc腹腔内注射 ip侧脑室内注射 icv局部用(皮肤；鼻内；直肠内)动物试验须与临床上拟采用的一致！实际操作中如何固定如何给药1.1.给药途径给药途径 四四 给药途径及计量给药途径及计量不同动物不同给药途径常用容量和最大容量不同动物不同给药途径常用容量和最大容量(mL)给药途径给药途径小鼠小鼠大鼠大鼠豚鼠豚鼠家兔家兔犬犬平均体重平均体重20g200g40
23、0g1.5kg12kgig 灌胃灌胃0.2-1.01.0-4.01.0-5.05-1050-100ip腹腔内注射腹腔内注射0.2-1.01.0-3.02.0-5.05-105-15im肌内注射肌内注射0.1-0.20.2-0.50.2-0.50.5-12-5iv静脉内注射静脉内注射0.2-0.51.0-2.01.0-5.03-1035-50sc皮下注射皮下注射0.1-0.50.5-1.00.5-2.01-33-10可参考：可参考：体外试验结果体外试验结果 同类药物的有效剂量同类药物的有效剂量 急性毒性试验结果急性毒性试验结果 预试验结果预试验结果剂量设置合理与否的标准：剂量设置合理与否的标准：
24、 能否得到有效剂量范围，包括起效剂量、最佳有效剂能否得到有效剂量范围，包括起效剂量、最佳有效剂量和量效关系。量和量效关系。 开始给药时间、给药持续时间和给药间隔非常重要。开始给药时间、给药持续时间和给药间隔非常重要。2. 2. 剂量设置剂量设置40如何确定药效学试验的剂量？如何确定药效学试验的剂量？ 临床等效剂量：根据体表面积折算法在同等体表面积单位时的剂量。（适用于安全系数小的药物如抗癌药等） 根据临床用量的体重计算（常用）：根据人用剂量按体重计算。 根据半数致死量（LD50）计算：可用其1/201/10做为有效剂量的预摸。(具有合理的安全窗) 根据文献估计剂量41 考虑长毒剂量设计：药效试
25、验高剂量组应低于长毒试验的中剂量组或低剂量组，为此药效试验的高剂量组，不宜超过人用量的20倍(指大鼠试验)。 根据预试验测定剂量：通过预试验找出最小有效量，再做正式试验。预试验应以等效剂量为标准进行预摸。正式实验时常常以等效剂量作为中剂量，大、中、小剂量差为23的等比级数为宜。如0.1,0.3和1 mg/kg；1, 3和10 mg/kg；10, 30和100 mg/kg；42不同种属动物和人用剂量之间如何换算？不同种属动物和人用剂量之间如何换算？方法方法1 1 按公斤体重换算按公斤体重换算 B B种动物剂量（种动物剂量（mg/kg)=mg/kg)=w wA A种动物剂量种动物剂量（mg/kg)
26、mg/kg) 例：已知小鼠对某药的最大耐受量为例：已知小鼠对某药的最大耐受量为20 mg/kg20 mg/kg，计算家兔的给，计算家兔的给药剂量。药剂量。 查表查表1 1，A A种动物为小鼠，种动物为小鼠，B B种动物为家兔，交叉点为种动物为家兔，交叉点为折算系数折算系数w=0.37w=0.37，故家兔给药剂量为，故家兔给药剂量为 0.370.3720mg/kg=7.4mg/kg20mg/kg=7.4mg/kg 1.5kg 1.5kg家兔用药量为家兔用药量为11.1mg11.1mg。43表动物与人体的每公斤体重等效剂量折算系数表表动物与人体的每公斤体重等效剂量折算系数表44表表2 2不同动物剂
27、量折算系数不同动物剂量折算系数注：不同种类动物等效剂量分别相当于人临床剂量的注：不同种类动物等效剂量分别相当于人临床剂量的2 9倍倍。误差允许范围为。误差允许范围为0.5 1倍。倍。五五 结语结语进行新药非临床药效学研究前应综合考虑：u 立题依据u 品种特点u 适应症特点u 目前临床治疗现状u 同类品种情况Case by Case 在药效学研究过程中应注意：u 试验方法和模型可靠u 试验设计合理u 观察指标与临床相关性好u 有效性判断标准明确、准确u 对照药选择恰当 对试验结果综合分析与评价的重点在于：u 明确试验结果与临床的相关性u 综合药代、毒理结果阐述药物作用特点u 提供对临床拟定适应症及给药方案的支持u以以SFDA、FDA相关指导原则为参考；相关指导原则为参考；u以相关文献和申报资料为参考；以相关文献和申报资料为参考；u加强和药申部门和相关专家的沟通；加强和药申部门和相关专家的沟通；u考虑问题要全面和系统，做好顶层设计；考虑问题要全面和系统，做好顶层设计；u具体问题具体分析。具体问题具体分析。结束语结束语
