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新藥研發(fā)的技術(shù)變革

新藥研發(fā)的歷史也是一部新藥研發(fā)技術(shù)變革的歷史，新的技術(shù)手段的出現(xiàn)不斷帶動(dòng)著新藥研發(fā)行業(yè)的發(fā)展，新藥研發(fā)技術(shù)的歷史變革大致可以分為以下幾個(gè)階段。

19世紀(jì)以前，藥物多來(lái)自于自然界的天然產(chǎn)物

在早期，人們主要根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)利用天然植物、動(dòng)物、礦物直接用于部分疾病的治療，如毒性、催吐、止瀉、止痛等效應(yīng)。18世紀(jì)后，化學(xué)工業(yè)得到發(fā)展，人們開(kāi)始分離、提取、純化天然動(dòng)植物的有效成份作為藥物：1804年左右，F(xiàn)riedrich從罌粟中分離出嗎啡，發(fā)現(xiàn)可以用于鎮(zhèn)痛；1820年，Joseph和Pierre從金雞納樹(shù)皮中分離得到了奎寧，可用于治療瘧疾；1831年，Heinrich從顛茄類(lèi)植物中分離出了阿托品，具有散瞳效應(yīng)；1885年，Nagai從蛇麻黃中分離出麻黃素，當(dāng)時(shí)主要用于擴(kuò)瞳。

20世紀(jì)前20年，合成藥物開(kāi)始出現(xiàn)

隨著藥理學(xué)和有機(jī)化學(xué)等科學(xué)的發(fā)現(xiàn)，人們可以在實(shí)驗(yàn)室里人工合成一些既有的藥物，并合成一些自然界不存在的全新化合物。1859年，Gilm合成了純的乙酰水楊酸（阿司匹林），但當(dāng)時(shí)其藥理作用并未被發(fā)現(xiàn)，1897年拜耳在實(shí)驗(yàn)室中合成了乙酰水楊酸，1899年作為解熱鎮(zhèn)痛藥進(jìn)行推廣；1903年，Hermann和Joseph人工合成了巴比妥，拜耳將其作為鎮(zhèn)靜催眠藥推向市場(chǎng)；1905年，Alfred 合成了普魯卡因，其安全性高于可卡因，并且沒(méi)有成癮性，很快被推向市場(chǎng)；1906年，Ehrlich帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)合成了大量有機(jī)砷化合物，經(jīng)過(guò)篩選之后發(fā)現(xiàn)其中砷凡納明（606）可以選擇性殺死梅毒螺旋桿菌。

20世紀(jì)30至50年代，大量新藥涌現(xiàn)

早期藥理學(xué)主要以動(dòng)物為研究對(duì)象，20世紀(jì)初期之后，以人體為研究對(duì)象，研究藥物在體內(nèi)的代謝、作用機(jī)制的現(xiàn)代藥理學(xué)逐漸發(fā)展完善，加快了藥物療效確證和篩選的速度，新藥研發(fā)行業(yè)也取得了很快的進(jìn)展。抗生素、維生素、磺胺類(lèi)藥物、精神病藥物、麻醉鎮(zhèn)痛、疫苗等領(lǐng)域都出現(xiàn)了很多新藥。

? 抗生素：1928年，F(xiàn)leming發(fā)現(xiàn)了青霉菌分泌的青霉素具有很強(qiáng)的殺菌作用，但當(dāng)時(shí)由于提取的青霉素不純，臨床應(yīng)用有限，1941年生產(chǎn)工藝和提取方法的改進(jìn)以及二戰(zhàn)的需求，使得青霉素得到了廣泛應(yīng)用。此后人們又從成千上萬(wàn)的土壤樣本中尋找到了鏈霉素、金霉素、土霉素、四環(huán)素、氯霉素、頭孢菌素、萬(wàn)古霉素等抗生素。

? 維生素：1914年美國(guó)公共衛(wèi)生部門(mén)開(kāi)始研究糙皮病的病因，其發(fā)現(xiàn)攝入雞蛋和牛奶后發(fā)病會(huì)減少，后來(lái)在志愿者和患者的飲食試驗(yàn)中都證明了本病與飲食有關(guān)，1935年這種物質(zhì)被提純出來(lái)，即維生素B3（煙酸）。人和大鼠缺乏維生素A時(shí)，眼球容易干燥，1914年Elmer和Marguerite通過(guò)把黃油皂化得到了脂溶性物質(zhì)命名為“因子A”，1947年兩位荷蘭化學(xué)家合成了維生素A。1907年，為了研究腳氣病的病因，Axel用豚鼠建立了動(dòng)物模型，豚鼠發(fā)生了壞血病的癥狀，而引用新鮮蔬菜和水果后癥狀會(huì)消失，命名為“水溶性因子C”，1930年Norman分析出了這一物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而可以合成維生素C。同期其他維生素也陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)和合成。

? 磺胺類(lèi)藥物：1932年，拜耳希望以606（砷凡納明）的原理為基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)能夠殺死細(xì)菌的化合物，其合成了數(shù)多種化合物，用從患者身上得到的細(xì)菌建立了小白鼠的疾病模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)百浪多息對(duì)鏈球菌感染非常有效，并申報(bào)了專(zhuān)利；1956年巴斯德研究所發(fā)現(xiàn)百浪多息的作用原理是其能在體內(nèi)分解出磺胺，而磺胺的結(jié)構(gòu)在1909年就被公開(kāi)了，于是大家紛紛開(kāi)發(fā)磺胺相關(guān)的衍生化合物，眾多磺胺類(lèi)藥物被迅速開(kāi)發(fā)出來(lái)推向市場(chǎng)。

? 精神病藥物：1947年普朗克實(shí)驗(yàn)室在研究抗組胺藥時(shí)發(fā)現(xiàn)了異丙嗪具有鎮(zhèn)靜和抗組胺作用，當(dāng)時(shí)被用于手術(shù)合并用藥以減少麻醉劑的使用，1952年異丙嗪被探索用于精神分裂癥的臨床試驗(yàn)，對(duì)躁狂患者有很好的效果，1954年其被FDA批準(zhǔn)上市。1949年，CIBA公司發(fā)現(xiàn)了利血平具有降血壓的效果，但同時(shí)具有抑郁的副作用，1952年，Nathan經(jīng)過(guò)臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)利血平對(duì)緩解精神分裂癥患者的癥狀非常有效，1954年利血平作為精神分裂藥開(kāi)始推廣使用。1954年，羅氏開(kāi)始進(jìn)行對(duì)氯丙嗪的me-too藥物研究，其合成了幾十個(gè)化合物，后發(fā)現(xiàn)苯氮卓有鎮(zhèn)靜、抗焦慮作用，但催眠作用較弱，1966年上市后迅速成為重磅炸彈品種。

? 麻醉鎮(zhèn)痛藥物：1937年，Etto合成了哌替啶（杜冷丁），比嗎啡有更強(qiáng)的鎮(zhèn)痛作用。1938年Max和Gustav合成了美沙酮，具有鎮(zhèn)痛和鎮(zhèn)靜作用，且成癮性小。1943年，Nils等合成了利多卡因有很好的麻醉效果，由于其起效迅速、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，很快獲得了成功。

? 降糖藥：1929年，Karl通過(guò)兔子模型研究縮二胍類(lèi)化合物的降糖作用，發(fā)現(xiàn)二甲雙胍作用最強(qiáng)，但當(dāng)時(shí)很快被胰島素的研究熱潮所淹沒(méi)，1957年Sterne開(kāi)始從事雙胍類(lèi)化合物降血糖的研究，證實(shí)了二甲雙胍具有優(yōu)異的降血糖效果。1958年苯乙雙胍在臨床試驗(yàn)中也顯示了較好的降糖效果，但有乳酸中毒的不良反應(yīng)。臨床實(shí)踐中，患者在服用磺胺藥氨磺丁脲后出現(xiàn)血糖降低，1954年這種現(xiàn)象在動(dòng)物試驗(yàn)和糖尿病患者中都得到了證實(shí)，1955-1966年眾多第一代磺脲類(lèi)降糖藥被用于臨床。

? 此外，1954年抗凝血藥華法林上市；1960年第一個(gè)口服避孕藥異炔諾酮上市；也都是這個(gè)時(shí)期的重要成果。

20世紀(jì)60-80年代，藥物分子理性設(shè)計(jì)時(shí)期

隨著生理、生化等醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展，一些與疾病相關(guān)的酶、激素、神經(jīng)遞質(zhì)的受體和底物等被發(fā)現(xiàn)；物質(zhì)分析檢測(cè)技術(shù)如液相色譜、核磁共振譜等得到應(yīng)用；以及計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用；開(kāi)始出現(xiàn)了基于結(jié)構(gòu)的理性分子設(shè)計(jì)，新藥發(fā)現(xiàn)從以前的隨機(jī)篩選發(fā)展為結(jié)構(gòu)修飾，以及根據(jù)受體結(jié)構(gòu)進(jìn)行QSAR（定量構(gòu)效關(guān)系）設(shè)計(jì)，新藥研發(fā)的效率得到提高（但仍有一些新藥是通過(guò)隨機(jī)篩選或偶然發(fā)現(xiàn)的）。此階段發(fā)現(xiàn)了β受體阻斷劑、抗組胺藥、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑、抗病毒等領(lǐng)域的新藥。

? β受體阻斷劑：1958年ICI開(kāi)始基于藥效結(jié)構(gòu)研究藥物，其發(fā)現(xiàn)如果可以找到可以與腎上腺素競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合心臟的受體，那么就可以緩解心絞痛的癥狀，1965年第一個(gè)明確的受體拮抗劑普萘洛爾上市，用于心絞痛、高血壓的治療，由于其發(fā)現(xiàn)過(guò)程應(yīng)用了藥物受體構(gòu)效設(shè)計(jì)的理念，被認(rèn)為是新藥發(fā)現(xiàn)的革命性概念之一。此后阿替洛爾、普拉洛芬、美托洛爾等β受體阻斷劑相繼上市。

? 抗組胺藥：1964年人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到組胺可以刺激分泌胃酸，但是傳統(tǒng)的抗組胺藥對(duì)胃酸分泌影響不大，這使人們意識(shí)到組胺受體可能存在不同的分型，而SK&F公司的研究證實(shí)了2型組胺受體的的存在。基于組胺的結(jié)構(gòu)，SK&F公司設(shè)計(jì)合成了數(shù)百種2型組胺受體的拮抗劑，而后經(jīng)過(guò)優(yōu)化，不斷改善活性和安全性得到西咪替丁，西咪替丁于1976年在英國(guó)上市，是第一個(gè)年銷(xiāo)售額達(dá)到10億美元的藥物。西咪替丁的研發(fā)過(guò)程將藥物發(fā)現(xiàn)方法從搜索藥物變?yōu)樵O(shè)計(jì)藥物，也是新藥研發(fā)的重大里程碑。

? 抗病毒藥：1950s晚期William合成了一個(gè)嘧啶類(lèi)似物（碘脫氧尿苷），該化合物可以與尿嘧啶競(jìng)爭(zhēng)參與遺傳物質(zhì)的合成，從而抑制腫瘤的生長(zhǎng)，但結(jié)果顯示其抗腫瘤作用并不明顯，而有抗病毒活性，其于1962年上市是第一個(gè)抗病毒藥物。1964年Jerome在胸腺嘧啶的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)得到齊多夫定，可以與胸腺嘧啶競(jìng)爭(zhēng)抑制核酸的合成，阻斷病毒復(fù)制，成為第一個(gè)被批準(zhǔn)治療艾滋病的藥物。1979年，Burroughs Wellcome合成了環(huán)磷酸腺苷類(lèi)似物，經(jīng)過(guò)優(yōu)化后得到阿昔洛韋，對(duì)皰疹類(lèi)病毒有較好的效果。此后利巴韋林等抗病毒藥也逐漸被發(fā)現(xiàn)。

? 血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑（ACEI）：60年代，腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)的作用逐漸被研究清楚，于是眾多公司開(kāi)始尋找這一系統(tǒng)中的靶點(diǎn)進(jìn)行降壓藥的研究，Squibb公司開(kāi)始尋找ACE的抑制劑，1973年其發(fā)現(xiàn)與ACE底物類(lèi)似的化合物也可以與ACE活性部位結(jié)合但不會(huì)激活酶，可以取得較好的抑制效果，后經(jīng)過(guò)優(yōu)化得到了卡托普利，此后又有依那普利等數(shù)十個(gè)普利類(lèi)藥物上市。

20世紀(jì)80年代后，基于靶點(diǎn)的新藥發(fā)現(xiàn)逐漸展開(kāi)

基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、生物信息學(xué)等現(xiàn)代分子生物學(xué)科得到發(fā)展，人們對(duì)生命和生理、病理的認(rèn)知得到進(jìn)一步加深；也出現(xiàn)了生物芯片、組合化學(xué)、虛擬設(shè)計(jì)、高通量高內(nèi)涵篩選等新技術(shù)；以靶點(diǎn)為基礎(chǔ)的新藥研發(fā)模式得到應(yīng)用，其不僅加快了對(duì)化學(xué)藥物研發(fā)的進(jìn)程，也開(kāi)發(fā)出了單抗、基因治療藥物及基因治療藥物等。

? 神經(jīng)氨酸酶抑制劑：神經(jīng)氨酸酶位于病毒顆粒表面，對(duì)病毒從宿主細(xì)胞的釋放必不可少。1987年CSIRO確證了流感病毒神經(jīng)氨酸酶的三維結(jié)構(gòu)，1989年Biota公司通過(guò)合理藥物設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了神經(jīng)氨酸酶抑制劑DANA，以此為基礎(chǔ)通過(guò)對(duì)比神經(jīng)氨酸酶的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行特定結(jié)構(gòu)修飾，得到了扎那米韋（吸入劑）。1992年Gilead嘗試口服神經(jīng)氨酸酶抑制劑的開(kāi)發(fā)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，得到了一個(gè)活性很高的化合物，但同樣無(wú)法通過(guò)胃腸道吸收；后續(xù)經(jīng)過(guò)修飾，降低極性，得到新的化合物，其容易通過(guò)消化道吸收，而后在體內(nèi)代謝為前述化合物而發(fā)揮作用，此新化合物即為奧司他韋。

? 伊馬替尼：1960年人們發(fā)現(xiàn)慢性粒細(xì)胞白血病（CML）患者白細(xì)胞有一種短小的染色體（染色體易位造成），稱(chēng)之為費(fèi)城染色體，1985年人們又發(fā)現(xiàn)費(fèi)城染色體易位生成的高活性絡(luò)氨酸激酶（BCR-ABL）是引起CML的原因，CIBA公司和Oregon健康與科學(xué)大學(xué)合作通過(guò)高通量篩選技術(shù)尋找絡(luò)氨酸激酶的抑制劑，最終經(jīng)過(guò)修飾改造得到了伊馬替尼。

? 瑞林類(lèi)藥物：1971年Andrzej分離了促性腺激素釋放激素（GnRH），以其結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)合成其類(lèi)似物，也可以與垂體上的受體結(jié)合，當(dāng)以非生理性頻率長(zhǎng)期大劑量使用時(shí)，垂體敏感性下降GnRH受體表達(dá)下降，導(dǎo)致促黃體生成素（FSH）、促卵泡生成素分泌下降，因此可以用于對(duì)性激素反應(yīng)的癌癥，如前列腺癌、乳腺癌、子宮內(nèi)膜異位癥瘤以及性早熟等。80年代早期，各制藥公司開(kāi)始對(duì)GnRH進(jìn)行修飾改造，1985年Takeda與Abbott合作研發(fā)的亮丙瑞林在美國(guó)上市，此后Sanofi研發(fā)出布舍瑞林、阿斯利康研發(fā)出戈舍瑞林、Debiopharm研發(fā)出曲普瑞林等，以及瑞林類(lèi)藥物的緩釋制劑逐漸被開(kāi)發(fā)上市。

? DPP-4類(lèi)降糖藥：胰高血糖素（GLP-1）是一種腸促胰島素，可以促進(jìn)體內(nèi)胰島素的分泌，但是GLP-1很快會(huì)被體內(nèi)的二肽酶講解，于是研發(fā)二肽酶抑制劑是降糖藥的一個(gè)研發(fā)方向。1967年人們發(fā)現(xiàn)抑制二肽酶-4（DPP-4）后可以促進(jìn)腸促胰素的分泌，于是相應(yīng)的DPP-4抑制劑在80年代被發(fā)現(xiàn)，1995年諾華公司應(yīng)用虛擬篩選技術(shù)得到了維格列汀，MSD通過(guò)篩選技術(shù)得到了西格列汀，BMS開(kāi)發(fā)出了沙格列汀。

? 生物藥：此階段生物藥的開(kāi)發(fā)也得到快速發(fā)展，1988年諾和諾德推出了重組人胰島素，大約同期重組人干擾素也得以上市。單抗技術(shù)也日臻完善，1998年開(kāi)發(fā)出了以TNF-α為靶點(diǎn)的英夫利昔單抗和依那西普（融合蛋白），同年以HER2為靶點(diǎn)的曲妥珠單抗也得以上市，2004年以EGFR為靶點(diǎn)的西妥昔單抗上市，同年以VEGFR為靶點(diǎn)的貝伐珠單抗上市等。2017年兩款CAR-T藥物被FDA批準(zhǔn)用于血液腫瘤的治療，同年FDA批準(zhǔn)基因治療藥物L(fēng)uxturna用于RPE65突變的視網(wǎng)膜疾病的治療。此外RNA藥物和基因編輯等技術(shù)也到了快速發(fā)展。

新藥研發(fā)過(guò)程[1]

新藥研發(fā)過(guò)程是指從實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)活性化合物后不斷優(yōu)化改進(jìn)和評(píng)價(jià)直至發(fā)展成為安全有效的藥物的系統(tǒng)工程，其包含了發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)兩大階段。發(fā)現(xiàn)階段主要包括作用機(jī)理的研究、大量化合物合成、活性化合物篩選、化合物優(yōu)化到候選藥物的過(guò)程，發(fā)現(xiàn)活性化合物的方法可以是理性設(shè)計(jì)（rational molecular design）、隨機(jī)篩選，也可以是偶然發(fā)現(xiàn)。開(kāi)發(fā)階段是對(duì)候選藥物進(jìn)行臨床前評(píng)價(jià)和臨床試驗(yàn)評(píng)價(jià)的過(guò)程，需要對(duì)候選藥物的藥學(xué)、藥理、毒理、安全性、有效性進(jìn)行系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。

圖表:新藥研發(fā)過(guò)程

注：上述為現(xiàn)在常用的基于靶點(diǎn)的新藥研發(fā)過(guò)程，除此外隨機(jī)篩選、偶然發(fā)現(xiàn)等也是重要的藥物發(fā)現(xiàn)途徑

資料來(lái)源：Nature Reviews，中金公司研究部

靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)

藥物作用的靶點(diǎn)是指能與藥物結(jié)合并產(chǎn)生藥理效應(yīng)的生物大分子，機(jī)體的病理發(fā)生過(guò)程是由多個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成的，當(dāng)某個(gè)環(huán)節(jié)或靶點(diǎn)被抑制或激活，則可以達(dá)到治療疾病的目的。靶點(diǎn)的類(lèi)型主要有受體、酶、離子通道、核酸等。目前已上市藥物的靶點(diǎn)仍以蛋白類(lèi)靶點(diǎn)為主，其中受體占多數(shù)，且大多數(shù)分布在細(xì)胞膜上。

圖表:藥物作用靶點(diǎn)分布

資料來(lái)源：Nature reviews， Nature biotechnology，中金公司研究部

80年代以后，隨著基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、等分子生物學(xué)科的完善，以靶點(diǎn)為核心的藥物研發(fā)模式逐漸建立。當(dāng)新的基因或蛋白質(zhì)的功能被揭示之后，其分子生物學(xué)機(jī)制得到明確，就可以尋找該生物效應(yīng)傳導(dǎo)機(jī)制上的相關(guān)環(huán)節(jié)作為靶點(diǎn)，如受體常在生理效應(yīng)中發(fā)揮信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用，針對(duì)其可以研發(fā)激動(dòng)劑或拮抗劑，以激活或抑制相應(yīng)的生理活動(dòng)。

基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)研究成為靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的重要途徑。

? 在基因水平上：通過(guò)尋找正常狀態(tài)和病理狀態(tài)下的基因表達(dá)和基因序列差異的分析，可以找到疾病相關(guān)的基因；通過(guò)疾病相關(guān)基因的功能分析，包括基因敲除、過(guò)量表達(dá)、RNA干擾、反義mRNA技術(shù)等可以對(duì)該靶點(diǎn)進(jìn)行確證。

? 在蛋白質(zhì)水平上：通過(guò)比較正常狀態(tài)和病理狀態(tài)下蛋白表達(dá)的差異，可以找到相關(guān)疾病的靶點(diǎn)，常用的技術(shù)包括凝膠電泳、質(zhì)譜分析、蛋白質(zhì)芯片、同位素親和標(biāo)簽等；此外通過(guò)蛋白質(zhì)相互作用也可以為新藥研發(fā)提供靶點(diǎn)，常用的方法有酵母雙雜交、噬菌體展示、雙分子熒光互補(bǔ)等。

靶點(diǎn)評(píng)價(jià)。不是所有的靶點(diǎn)都會(huì)被應(yīng)用，因?yàn)椴糠职悬c(diǎn)可能位于細(xì)胞內(nèi)甚至細(xì)胞器內(nèi)導(dǎo)致藥物難以到達(dá)，或者其所關(guān)聯(lián)的疾病已經(jīng)有了更好的治療靶點(diǎn)，再或者它們對(duì)應(yīng)市場(chǎng)難以激發(fā)商業(yè)上的開(kāi)發(fā)興趣。對(duì)靶點(diǎn)的評(píng)價(jià)通常從以下幾方面進(jìn)行：

? 靶點(diǎn)確證：是否有遺傳和化學(xué)證據(jù)表明靶點(diǎn)對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、存活有重要意義；

? 可藥性：是否對(duì)對(duì)靶標(biāo)體系的機(jī)制有較為清晰的理解，相關(guān)抑制劑/激活劑的結(jié)構(gòu)是否具有類(lèi)似藥物的物化特性；

? 檢測(cè)技術(shù)：是否已有較為成熟的分析檢測(cè)手段；

? 結(jié)構(gòu)信息：是否已有高解析度的蛋白-配基復(fù)合體結(jié)構(gòu)信息。

模型建立

選定靶點(diǎn)之后，需要建立生物學(xué)模型以篩選和評(píng)價(jià)化合物的活性。建立模型可以在不同層次，如體外分子（受體、酶等）水平、組織細(xì)胞水平、離體器官、動(dòng)物模型體內(nèi)試驗(yàn)等。

? 動(dòng)物模型：1980年以前多數(shù)藥物的評(píng)價(jià)都建立在動(dòng)物模型之上，這類(lèi)方法首先在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物上建造一種模型，模擬人體的疾病，并且用臨床有效的藥物證明該模型是有效，進(jìn)而用來(lái)評(píng)價(jià)化合物的活性。這種評(píng)價(jià)體系雖然耗費(fèi)的時(shí)間和費(fèi)用都比較大、且速度較慢，但是整體動(dòng)物試驗(yàn)可以評(píng)價(jià)的內(nèi)容豐富，除了化合物活性外，對(duì)藥效學(xué)、藥代動(dòng)力學(xué)、和安全性都有一定程度的評(píng)價(jià)，因此得到的化合物結(jié)構(gòu)可靠，成功概率高。至今，這種方式仍在應(yīng)用。

? 離體靶點(diǎn)分子模型：在以靶點(diǎn)為核心的藥物發(fā)現(xiàn)模式中，由于已經(jīng)證實(shí)某些蛋白質(zhì)與疾病相關(guān)聯(lián)，因此可以用基因工程的方法克隆、分離和純化得到相應(yīng)的離體靶點(diǎn)蛋白，在體外評(píng)價(jià)化合物對(duì)該靶點(diǎn)蛋白的作用。伴隨著基因組學(xué)、高通量篩選、組合化學(xué)等技術(shù)的發(fā)展，這種方法得到了廣泛應(yīng)用，因?yàn)槠渚哂锌焖佟⒖梢酝瑫r(shí)對(duì)大量化合物進(jìn)行評(píng)價(jià)的優(yōu)點(diǎn)。但實(shí)際中也有人認(rèn)為，用靶點(diǎn)分子來(lái)表征復(fù)雜的疾病系統(tǒng)過(guò)于簡(jiǎn)單化，一些疾病的發(fā)生是多因素導(dǎo)致的，由于化合物對(duì)離體分子發(fā)揮作用從而期待其可以治療相應(yīng)疾病的過(guò)程顯得過(guò)于跳躍。

? 組織細(xì)胞模型：該方法是將病理狀態(tài)下的組織或細(xì)胞與正常組織或細(xì)胞相比較，證實(shí)該功能的缺陷對(duì)疾病的發(fā)生具有特異性，然后建立細(xì)胞或者組織模型評(píng)價(jià)化合物對(duì)生物功能的影響。近年發(fā)展起來(lái)的高內(nèi)涵篩選（high-content screening）、細(xì)胞系統(tǒng)生物學(xué)等技術(shù)是與此類(lèi)模型相契合的。其并非針對(duì)單一靶點(diǎn)的篩選方法，但也并沒(méi)有使用整體動(dòng)物，而是將生物學(xué)過(guò)程綜合到細(xì)胞內(nèi)，可以在單一試驗(yàn)中對(duì)同時(shí)檢測(cè)化合物對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、凋亡、代謝途徑以及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的影響，從而確定化合物的生物活性和潛在毒性。

苗頭化合物[2]

苗頭化合物是對(duì)特定靶點(diǎn)具有初步活性的化合物，苗頭化合物是新藥研發(fā)的物質(zhì)準(zhǔn)備的起點(diǎn)。其可以通過(guò)多種途徑得到，如化合物庫(kù)的隨機(jī)篩選、天然活性物質(zhì)的篩選，以及基于靶點(diǎn)結(jié)構(gòu)的理性藥物分子設(shè)計(jì)、虛擬篩選等。

? 隨機(jī)篩選：該方法是發(fā)現(xiàn)苗頭化合物最常用的方法，是從化合物庫(kù)中對(duì)所有化合物的作用進(jìn)行評(píng)價(jià)以篩選出有活性的化合物。為了保證苗頭化合物的質(zhì)量和入選率，化合物庫(kù)的結(jié)構(gòu)應(yīng)該多樣化、數(shù)量較大、具有良好的類(lèi)藥性。目前大型制藥企業(yè)均建立了自己的化合物庫(kù)。

? 天然活性物質(zhì)篩選：天然活性物質(zhì)通常是根據(jù)傳統(tǒng)醫(yī)藥或民間用藥的經(jīng)驗(yàn)有目的的篩選得到的，天然藥物在新藥研發(fā)中也占有非常重要的地位，臨床應(yīng)用藥物的40%是天然產(chǎn)物或半合成的天然產(chǎn)物。動(dòng)物、植物、微生物和海洋生物的物種多樣性和生存環(huán)境的多樣性決定了其代謝產(chǎn)物具有多樣性，其可以視為天然的化合物庫(kù)。

? 合理藥物設(shè)計(jì)：合理藥物設(shè)計(jì)是根據(jù)靶點(diǎn)的三維空間構(gòu)型，并參考內(nèi)原活性分子和外源活性分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出針對(duì)該靶點(diǎn)的化合物。合理藥物設(shè)計(jì)具有目的明確、設(shè)計(jì)出的分子質(zhì)量更具有合理性、減少所篩選的化合物數(shù)量以及縮短研究開(kāi)發(fā)周期等優(yōu)點(diǎn)。

? 虛擬篩選：虛擬篩選是借助計(jì)算機(jī)和專(zhuān)業(yè)軟件的從大量化合物中挑選出一些苗頭化合物，進(jìn)行活性評(píng)價(jià)。實(shí)體的藥物篩選需要建立大規(guī)模的化合物庫(kù)，并提取或培養(yǎng)出大量的靶點(diǎn)蛋白或者細(xì)胞，因此需要的投入較大。而虛擬篩選是講篩選過(guò)程在計(jì)算機(jī)上模擬，可以節(jié)約經(jīng)費(fèi)開(kāi)支，常用的方式有基于分子對(duì)接的虛擬篩選、基于藥效團(tuán)的虛擬篩選、基于定量構(gòu)效關(guān)系的虛擬篩選、基于藥代動(dòng)力學(xué)的虛擬篩選。

? 基于片段的藥物發(fā)現(xiàn)（Fragment-based lead discovery，F(xiàn)BDD）：高通量篩選雖然能夠獲得高活性的化合物，但是其往往忽略分子的成藥性，使得其可能因?yàn)樗幋再|(zhì)等缺陷而無(wú)法成藥。而化合物與靶點(diǎn)的結(jié)合可以看作其分子部分片段與靶點(diǎn)的結(jié)合，基于片段的篩選方法是通過(guò)對(duì)片段化合物庫(kù)的篩選發(fā)現(xiàn)活性片段，由于片段的分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，1）片段化合物庫(kù)的數(shù)量較小，F(xiàn)BDD可以通過(guò)篩選較少數(shù)量的片段化合物探索更大的化學(xué)空間；2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單使得片段分子更易與靶點(diǎn)結(jié)合，發(fā)現(xiàn)苗頭分子的幾率更高；3）片段分子通常擁有更高的配體效率（結(jié)合自由能與分子中重原子數(shù)比值），后續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)更加容易。2011年FDA批準(zhǔn)了首個(gè)FBDD的藥物，Vemurafenib用于晚期黑色素瘤的治療。

目前，如核磁共振、X射線衍射、質(zhì)譜等等都已應(yīng)用到FBDD當(dāng)中。核磁共振可以測(cè)定片段分子與靶標(biāo)蛋白的結(jié)合強(qiáng)度以及結(jié)合位點(diǎn)，通過(guò)結(jié)合強(qiáng)度歸納片段分子的構(gòu)效關(guān)系，通過(guò)結(jié)合位點(diǎn)分析能夠指導(dǎo)片段分子進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。在設(shè)計(jì)片段化合物庫(kù)的時(shí)候，Congreve在Lipinski的“5原則”基礎(chǔ)上提出了片段分子的“3原則”：1）片段分子的相對(duì)分子質(zhì)量小于300；2）脂水分配系數(shù)小于3；3）氫鍵的給體和受體數(shù)量均小于3。

圖表:基于片段的藥物發(fā)現(xiàn)的原理

資料來(lái)源：Springer，中金公司研究部

苗頭化合物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。以上方法篩選出的化合物并不一定都適合作為苗頭化合物，苗頭化合物應(yīng)基本滿足如下的標(biāo)準(zhǔn)：1）與靶標(biāo)的結(jié)合強(qiáng)度不低于10μmol/L；2）有一定水溶性，溶解度不低于10μg/mL；3）可穿越細(xì)胞膜；4）細(xì)胞水平顯示生物活性；5）無(wú)細(xì)胞毒作用；6）具有化學(xué)穩(wěn)定性；7）可以制備獲得；8）具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)[3]。此外Lipinski也根據(jù)大量臨床口服藥物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，歸納出一些經(jīng)驗(yàn)性特征成為遴選苗頭化合物、先導(dǎo)化合物和構(gòu)建化合物庫(kù)的重要參考標(biāo)準(zhǔn)，即口服藥物的類(lèi)藥5原則：1）相對(duì)分子質(zhì)量低于500；2）氫鍵給體低于5；3）氫鍵接受體低于10；4）clogP（脂水分配系數(shù)）低于5。

先導(dǎo)化合物

苗頭化合物是對(duì)特定靶點(diǎn)具有初步活性的化合物，與先導(dǎo)物還有一定差距。先導(dǎo)化合物是具有特定生物活性的化學(xué)結(jié)構(gòu)，其或許存在活性不強(qiáng)、選擇性較低、吸收性較差、毒性較大等缺陷，但通過(guò)對(duì)其進(jìn)行修飾改造，可能得到具有良好藥理作用的候選藥物。

苗頭化合物向先導(dǎo)化合物過(guò)渡。苗頭化合物向先導(dǎo)化合物演化沒(méi)有固定的程式，主要取決于苗頭化合物的質(zhì)量和對(duì)靶點(diǎn)信息的認(rèn)知。如果已知靶點(diǎn)的三維結(jié)構(gòu)，以及與配體形成復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，則可基于靶點(diǎn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子模擬，從微觀結(jié)構(gòu)上優(yōu)化苗頭化合物。如果沒(méi)有靶點(diǎn)和配體的結(jié)構(gòu)信息，可用苗頭化合物的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，例如將線性化合物逐段進(jìn)行變化，將環(huán)狀化合物分區(qū)進(jìn)行變換，以探索不同結(jié)構(gòu)變換對(duì)活性的影響。常用的方法有骨架的優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)變換、骨架遷越、建立構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行藥效團(tuán)的探索、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)或者調(diào)整極性等。

發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物的途徑。先導(dǎo)化合物與苗頭化合物并沒(méi)有絕對(duì)的界限，以上用來(lái)發(fā)現(xiàn)苗頭化合物的方法也都可以用來(lái)發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物，除以上方式外，先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)還有以下途徑：

? 組合化學(xué)與高通量篩選：傳統(tǒng)化學(xué)合成的方式是一次合成一個(gè)化合物進(jìn)行評(píng)價(jià)，而組合化學(xué)則可以在短時(shí)間內(nèi)合成大量的化合物形成化合物庫(kù)，其具體做法為將一系列結(jié)構(gòu)、反應(yīng)性能接近的化合物構(gòu)成一個(gè)模塊（假設(shè)其中含有n種化合物），與另一構(gòu)建模塊的m種化合物進(jìn)行反應(yīng)即可得到n×m種化合物，再將之與另一構(gòu)建模塊的p種化合物反應(yīng)即可得到n×m×p種化合物，隨著反應(yīng)步數(shù)的增加，化合物數(shù)量將以幾何級(jí)數(shù)增加。因此組合化學(xué)方法可以同時(shí)制備含大量分子的化合物庫(kù)，而將之與高通量篩選技術(shù)結(jié)合，可極大的加快先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化的速度。

圖表:組合化學(xué)原理

資料來(lái)源：University of Zurich，中金公司研究部

? DNA編碼化合物庫(kù)（DNA-Encoded Compound Libraries，DEL）：DEL技術(shù)的建庫(kù)原理也是基于組合化學(xué)技術(shù)，但在建庫(kù)的過(guò)程中每個(gè)分子結(jié)構(gòu)都對(duì)應(yīng)一段DNA序列，最終合成的每個(gè)化合物都有一段獨(dú)特的DNA序列與之相鏈接， 化合物的合成完成后將所有化合物與靶點(diǎn)蛋白進(jìn)行相互作用，去除與靶點(diǎn)不結(jié)合或結(jié)合力較弱的化合物，將結(jié)合力強(qiáng)的化合物所帶的DNA序列進(jìn)行PCR擴(kuò)增和測(cè)序即可知道相應(yīng)化合物的結(jié)構(gòu)，從而篩選出先導(dǎo)化合物。與高通量篩選相比，DEL在化合物數(shù)量、篩選周期及成本方面擁有較大的優(yōu)勢(shì)，DEL技術(shù)下幾十億化合物庫(kù)已經(jīng)司空見(jiàn)慣，最新的DEL庫(kù)化合物數(shù)量可達(dá)40萬(wàn)億。

圖表:DNA編碼化合物庫(kù)的構(gòu)建過(guò)程

資料來(lái)源：成都先導(dǎo)招股書(shū)，中金公司研究部

圖表:DNA編碼化合物庫(kù)的篩選過(guò)程

資料來(lái)源：成都先導(dǎo)招股書(shū)，中金公司研究部

? 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是在靶點(diǎn)功能、靶點(diǎn)空間結(jié)構(gòu)、內(nèi)源性配基的化學(xué)結(jié)構(gòu)、靶點(diǎn)受點(diǎn)與配基的結(jié)合性質(zhì)等信息的基礎(chǔ)上，借助計(jì)算機(jī)自動(dòng)構(gòu)造出結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與受點(diǎn)互補(bǔ)的配基分子的三維結(jié)構(gòu)，通常按照空間互補(bǔ)和靜電互補(bǔ)作用相互關(guān)系等來(lái)設(shè)計(jì)分子。其可以在既有的三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)中，逐一的尋找符合特定性質(zhì)的結(jié)構(gòu)；也可以設(shè)計(jì)全新的藥物分子，根據(jù)受點(diǎn)的形狀和性質(zhì)，利用計(jì)算機(jī)程序直接設(shè)計(jì)新的配基分子三維結(jié)構(gòu)。[4]

? 基于配體或底物的分子設(shè)計(jì)：在靶點(diǎn)三維結(jié)構(gòu)未知的情況下，也可以通過(guò)分析對(duì)同一靶點(diǎn)具有活性的生物活性分子的結(jié)構(gòu)，得到三維構(gòu)效關(guān)系模型，通過(guò)計(jì)算機(jī)推測(cè)靶點(diǎn)的空間構(gòu)型，以此虛擬靶點(diǎn)的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)。稱(chēng)之為基于配體/底物結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)，具體方法包括3D-QSAR、藥效團(tuán)模型法等。[5]

? 基于代謝作用：藥物進(jìn)入體內(nèi)后，會(huì)在肝臟內(nèi)經(jīng)過(guò)I相、II相代謝反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成有利于排出體外的水溶性代謝產(chǎn)物，藥物經(jīng)過(guò)代謝之后一般會(huì)失去或降低活性，但也有部分藥物經(jīng)過(guò)代謝之后活性反而提高，這類(lèi)代謝物也可以作為先導(dǎo)化合物。如解熱鎮(zhèn)痛藥非那西丁在體內(nèi)經(jīng)過(guò)代謝后會(huì)轉(zhuǎn)化為對(duì)乙酰氨基酚，對(duì)乙酰氨基酚的解熱陣痛強(qiáng)度強(qiáng)于非那西丁，現(xiàn)在已經(jīng)作為常用的解熱陣痛藥物。

? 基于藥物的副作用：理想的藥物是只對(duì)特定靶點(diǎn)發(fā)揮作用，這是藥物的特異性，但是人體內(nèi)存在大量的具有多種生理功能的生物大分子，如受體和酶，藥物很難只對(duì)唯一的靶點(diǎn)發(fā)揮作用（藥物的雜泛性），因此藥物會(huì)在臨床上產(chǎn)生不良反應(yīng)。但有時(shí)觀察臨床副作用，研究其作用機(jī)制，也是發(fā)現(xiàn)新藥的線索，通過(guò)將副作用發(fā)展成主要作用，摒棄原有的主要藥理作用，也是發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物的重要途徑，即為“老藥新用”，如黃酰脲類(lèi)的降血糖作用被開(kāi)發(fā)為降糖藥、西地那非在心血管疾病的臨床試驗(yàn)中副作用被開(kāi)發(fā)為治療ED的藥物。

? 偶然發(fā)現(xiàn)：以上討論的方法多數(shù)是有目的的合成和篩選，但生物體是非常復(fù)雜的體系，而自然界物質(zhì)的多樣性有時(shí)候?yàn)榘l(fā)現(xiàn)藥物提供了偶然的機(jī)會(huì)，如青霉素的發(fā)現(xiàn)、苯二氮?類(lèi)抗焦慮藥等。

活性不是苗頭、先導(dǎo)化合物的唯一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。篩選苗頭化合物、先導(dǎo)化合物不能僅以活性強(qiáng)度作為單一指標(biāo)而忽視其他因素。但相對(duì)分子質(zhì)量、親脂性、水溶解性等是影響藥物藥代的重要因素，忽視這些因素易導(dǎo)致后續(xù)開(kāi)發(fā)遇到難題，例如在苗頭化合物的后續(xù)優(yōu)化中人們往往加入基團(tuán)或者片段，以增加與靶點(diǎn)結(jié)合的機(jī)會(huì)，提高活性強(qiáng)度，但相對(duì)分子質(zhì)量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致藥物不易吸收、過(guò)膜性差、部分基團(tuán)容易被代謝等。Wenlock對(duì)不同研發(fā)階段藥物的相對(duì)分子質(zhì)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，上市藥物的相對(duì)分子質(zhì)量要明顯低于在研藥物，氫鍵接受體也有類(lèi)似的現(xiàn)象。

圖表:不同研發(fā)階段藥物相對(duì)分子質(zhì)量

資料來(lái)源：American Chemical   Society，中金公司研究部

圖表:不同研發(fā)階段藥物氫鍵接受體數(shù)量

資料來(lái)源：American Chemical   Society，中金公司研究部

先導(dǎo)化合物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。先導(dǎo)化合物的質(zhì)量直接影響新藥研發(fā)的速度和成敗。先導(dǎo)化合物也沒(méi)有統(tǒng)一的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，且不同類(lèi)別的藥物評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)不盡相同。但從經(jīng)驗(yàn)來(lái)看其在藥效、藥代動(dòng)力學(xué)、理化性質(zhì)方面應(yīng)達(dá)到一定要求，而且能夠獲得專(zhuān)利以保護(hù)研發(fā)藥物的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

圖表:先導(dǎo)化合物的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

資料來(lái)源：藥物設(shè)計(jì)策略，中金公司研究部

候選藥物[6]

先導(dǎo)化合物往往存在一定的缺陷，如活性強(qiáng)度不夠、選擇性不高、藥代動(dòng)力學(xué)不合理、理化性質(zhì)不適宜等，因此不能直接作為藥物，需要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行變換和修飾，進(jìn)一步優(yōu)化后才能成為候選藥物。優(yōu)化先導(dǎo)化合物的方法通常有剖裂和剪切、拼合、局部修飾、生物電子等排、立體異構(gòu)及外消旋轉(zhuǎn)換等。

? 剖裂和剪切（Dissection & Shearing）：剖裂和剪切是對(duì)比較復(fù)雜的先導(dǎo)化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的操作，一般將先導(dǎo)化合物剖析成兩個(gè)或數(shù)個(gè)片段，再將簡(jiǎn)化的片段進(jìn)行活性評(píng)價(jià)和構(gòu)效關(guān)系分析，提取出決定活性的基本結(jié)構(gòu)和特征。例如對(duì)嗎啡進(jìn)行剖裂和剪切得到了右丙氧芬和美沙酮等副作用更低的阿片受體激動(dòng)劑。

? 拼合（Association）：與剖裂相反，拼合是將兩個(gè)藥物或其藥效團(tuán)經(jīng)共價(jià)鍵結(jié)合成單一分子的操作，品和得到的藥物成為欒藥，拼合的目的是提高藥物的作用強(qiáng)度，或同時(shí)作用于與疾病相關(guān)的兩個(gè)不同靶點(diǎn)而提高療效。

? 局部修飾（Local manipulation）：局部修飾是先導(dǎo)化合物優(yōu)化更常用的方法，局部修飾遵循了優(yōu)化中“結(jié)構(gòu)改變最小原則”，以漸進(jìn)的方式避免活性的突然消失。局部修飾的內(nèi)容包括：增加或減少飽和碳原子的同系化合物、鏈狀化合物閉環(huán)或環(huán)狀化合物開(kāi)環(huán)、引入雙鍵或手性中心、引入或除去或取代有空間障礙的大體積基團(tuán)、改變基團(tuán)的電性等。

? 生物電子等排（isosterism）：電子等排是指具有相同數(shù)目的原子數(shù)和電子，且電子排列狀況也相同的分子、原子、或基團(tuán)具有相似的性質(zhì)；生物電子等排是指分子或基團(tuán)的外層電子相似、或電子密度有相似的分布、且分子形狀和大小相似的結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生大致相似或相關(guān)或相反的生物活性。通過(guò)生物電子等排基團(tuán)的置換可實(shí)現(xiàn)對(duì)先導(dǎo)化合物的優(yōu)化。

? 骨架結(jié)構(gòu)變換（scaffold modification）：骨架結(jié)構(gòu)變換是基于藥效團(tuán)理論，其認(rèn)為藥物于靶標(biāo)發(fā)揮作用并非整個(gè)分子都直接參與復(fù)合物的結(jié)合，而是少數(shù)原子或基團(tuán)起主要作用，這些與靶點(diǎn)結(jié)合部分發(fā)生互補(bǔ)性結(jié)合的關(guān)鍵性原子和基團(tuán)被稱(chēng)為藥效團(tuán)。藥效團(tuán)的特征可以分為正電中心、負(fù)電中心、氫鍵給予體、氫鍵接受體、疏水中心和芳環(huán)質(zhì)心，不同藥效團(tuán)特征的組合和距離形成特定的藥效團(tuán)。而藥效團(tuán)是附著在化學(xué)骨架之上，通過(guò)化學(xué)骨架的變換可以保持藥效團(tuán)特征不變，但可以改善藥物的藥代性質(zhì)。常用的方法有上述的電子等排，也有優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)（優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)是指可以衍生出對(duì)多種受體具有高親和作用的分子骨架，是已有藥物中常見(jiàn)的分子結(jié)構(gòu)片段），以及骨架遷越等。

? 前藥修飾（prodrug）：部分通過(guò)體外篩選得到的化合物其生物利用度可能較低，或者由于其官能團(tuán)的極性使之吸收性較差或者在體內(nèi)分布不當(dāng)，或者其存在首過(guò)效應(yīng)導(dǎo)致在體內(nèi)被過(guò)早代謝，需要對(duì)其進(jìn)行修飾以改善其藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。前藥是一類(lèi)在體外活性較小而在體內(nèi)經(jīng)酶或非酶作用后釋放出生物活性物質(zhì)，從而發(fā)揮藥理作用。利用前藥設(shè)計(jì)原理可以改善藥物在體內(nèi)的吸收、分布、轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝等藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。例如依那普利拉立體活性較強(qiáng)但消化道吸收較差，而制成的前藥依那普利在人體胃腸道吸收較好，吸收后在肝臟被酯酶水解以原藥形式發(fā)揮作用。

? 旋光異構(gòu)體及外消旋轉(zhuǎn)換（stereomeric drug）：若先導(dǎo)化合物中含有一個(gè)以上的手性中心，則其會(huì)存在對(duì)映異構(gòu)體；而由于體內(nèi)靶點(diǎn)結(jié)合或代謝的選擇性，有時(shí)一種對(duì)映體具有藥理活性而另一種藥理活性較弱、或沒(méi)有藥理活性、甚至有毒性。例如左旋氨氯地平具有較好的降壓效果，而右旋氨氯地平幾乎沒(méi)有降壓效果；沙利度胺左旋和右旋異構(gòu)體都有鎮(zhèn)靜作用，但是左旋異構(gòu)體會(huì)干擾孕婦的胎兒發(fā)育，導(dǎo)致了著名的“反應(yīng)停”事件。

圖表: 丙氨酸的旋光異構(gòu)體

資料來(lái)源：chemguide，中金公司研究部

候選藥物的確定。候選藥物的確定標(biāo)志著分子設(shè)計(jì)、化學(xué)合成、生物評(píng)價(jià)循環(huán)反饋的完成，達(dá)到了新藥開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)。候選藥物的確定也沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)項(xiàng)目選擇的候選藥物數(shù)量也不盡相同，總的趨勢(shì)是要求候選藥物具有較好的成藥性，為了降低研發(fā)失敗的概率、縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，候選藥物的選定一般要遵循以下原則。

圖表: 候選藥物的確定遵循的一般原則

資料來(lái)源：藥物化學(xué)總論，中金公司研究部

新的藥物研發(fā)路線。除以上經(jīng)典的藥物研發(fā)技術(shù)路線之外，近期也出現(xiàn)一些更加創(chuàng)新性的新藥研發(fā)路線，如PROTAC、RNA藥物、基因編輯等。

臨床前開(kāi)發(fā)[7]

確定了候選藥物之后，即可開(kāi)展新藥開(kāi)發(fā)研究，對(duì)候選藥物進(jìn)行規(guī)范、系統(tǒng)的評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)過(guò)程必須符合GLP、GCP、GMP的規(guī)范。新藥開(kāi)發(fā)可分為臨床前和臨床研究?jī)蓚€(gè)階段，臨床前開(kāi)發(fā)主要對(duì)候選藥物進(jìn)行人體外或動(dòng)物體內(nèi)安全、有效性評(píng)價(jià)以及工藝質(zhì)量研究，從而為臨床研究提供臨床候選藥物，是藥物進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段不可或缺的一步。

圖表: 新藥臨床開(kāi)發(fā)過(guò)程

資料來(lái)源：CNKI，中金公司研究部

藥學(xué)評(píng)價(jià)

藥學(xué)評(píng)價(jià)是新藥評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，與新藥的臨床療效和安全性密切相關(guān)，且貫穿了新藥評(píng)價(jià)的全過(guò)程。主要評(píng)價(jià)內(nèi)容有藥物名稱(chēng)、結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、合成路線和工藝、制劑處方和制備工藝、定性鑒別、含量測(cè)定、穩(wěn)定性試驗(yàn)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的研究以及為臨床前評(píng)價(jià)和臨床試驗(yàn)提供所需的藥品等。按評(píng)價(jià)對(duì)象可以分為對(duì)原料藥的藥學(xué)評(píng)價(jià)、對(duì)制劑的藥學(xué)評(píng)價(jià)、及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定等。

原料藥的藥學(xué)研究：原料藥的藥學(xué)研究包括制備工藝研究、結(jié)構(gòu)確證、命名、理化性質(zhì)研究等。

? 制備工藝研究：包括試制路線、反應(yīng)條件、合成工藝、原料來(lái)源和質(zhì)量、中間體來(lái)源和質(zhì)量、產(chǎn)品精制過(guò)程和工藝條件等。首先對(duì)擬合成的化合物進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，了解該化合物國(guó)內(nèi)外研究情況、知識(shí)產(chǎn)權(quán)狀況等，設(shè)計(jì)幾條合理的合成路線，其中應(yīng)該考慮起始原料獲得的難易程度、合成步驟的長(zhǎng)短、收率的高低、反應(yīng)條件是否符合工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)保要求等。起始原料藥的選擇應(yīng)該質(zhì)量穩(wěn)定、可控，對(duì)起始原料引入的雜質(zhì)應(yīng)有一定的了解，必要時(shí)根據(jù)合成工藝的要求建立內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。在合成過(guò)程中對(duì)每一步工藝操作都應(yīng)該有詳細(xì)的描述，對(duì)工藝條件如反應(yīng)裝置、溫度、壓力、時(shí)間、溶劑、pH、光照等均應(yīng)嚴(yán)格控制。

? 工藝優(yōu)化與中試放大：原料藥的制備工藝研究是在藥物研發(fā)過(guò)程中不斷優(yōu)化的過(guò)程，通過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)，結(jié)合原材料獲得的難易程度、工藝路線的反應(yīng)條件、環(huán)保和安全、產(chǎn)品的純化等對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，以獲得可行、穩(wěn)定、收率較高、成本合理且是和工業(yè)化生產(chǎn)的工藝。在工藝優(yōu)化過(guò)程中，應(yīng)對(duì)重要的變化，如起始原料、試劑的種類(lèi)或規(guī)格、重要的反應(yīng)條件、產(chǎn)品的精制方法等發(fā)生改變前后對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，以及可能引入新的雜質(zhì)情況進(jìn)行研究。臨床研究中應(yīng)對(duì)中試或工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的多批樣品進(jìn)行質(zhì)量研究工作。

? 結(jié)構(gòu)確證：原料藥的結(jié)構(gòu)確證是藥物研發(fā)的基礎(chǔ)，主要任務(wù)是確認(rèn)所制備的原料藥的結(jié)構(gòu)是否正確，證明評(píng)價(jià)的新藥是所預(yù)測(cè)的結(jié)構(gòu)。同時(shí)需要對(duì)原料藥的純度也要進(jìn)行一定的控制，供試樣品的純度應(yīng)該大于99.0%。

? 命名：藥品命名按照國(guó)家藥典委員會(huì)的《中國(guó)藥品通用名稱(chēng)命名原則》進(jìn)行確定和申報(bào)，原料藥的英文名應(yīng)盡量采用WHO的International Nonproprietary Names for  Pharmaceutical Substances（INN），中文通用名盡量與英文名相對(duì)應(yīng)，一般以音譯為主，也可以采取意譯或意合譯。藥品制劑的命名，一般原料藥名稱(chēng)列前，劑型名列后。

? 理化性質(zhì)：對(duì)原料藥的性狀（外觀、色澤、嗅、味、結(jié)晶形狀、粒度、吸濕性、揮發(fā)性）通過(guò)觀察和相應(yīng)的方法測(cè)定，對(duì)其物理常數(shù)（溶解度、熔點(diǎn)、凝點(diǎn)、餾程、相對(duì)密度）按照藥典規(guī)定的方法測(cè)定，對(duì)其油水分配系數(shù)、解離度（pKa）、晶型、立體異構(gòu)現(xiàn)象也都要進(jìn)行研究。

制劑的藥學(xué)研究：藥物必須制成適宜的劑型才能用于臨床，藥物劑型和制劑的設(shè)計(jì)需要遵循最大限度地發(fā)揮藥效和降低不良反應(yīng)的基本原則。制劑研究的目的是保證劑型選擇的依據(jù)充分、處方合理、工藝穩(wěn)定、生產(chǎn)過(guò)程能得到有效控制、適合工業(yè)化生產(chǎn)等。

? 劑型選擇：結(jié)合臨床用藥目的和藥物的理化性質(zhì)確定藥物適合的劑型，用于出血、休克等急救治療的藥物應(yīng)選擇注射劑型，用于呼吸道疾病急性發(fā)作應(yīng)選擇吸入劑；在胃液中不穩(wěn)定的藥物不宜開(kāi)發(fā)為胃溶制劑，存在明顯首過(guò)效應(yīng)的藥物一般考慮非口服給藥途徑的劑型。

? 處方研究：輔料的理化性質(zhì)（性狀、粒度、黏度、水分、pH值等）的變化會(huì)影響制劑的質(zhì)量，處方研究應(yīng)根據(jù)藥物的理化性質(zhì)、穩(wěn)定性試驗(yàn)、藥物吸收情況，結(jié)合所選劑型的特點(diǎn)選擇適宜的輔料（輔料的選擇應(yīng)不與主要發(fā)生不良相互作用，不影響制劑的含量測(cè)定等）初步制定幾種處方，再根據(jù)制劑基本性能評(píng)價(jià)（如溶出度、含量均勻度、pH值等）和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)篩選出初步確定的處方，但制劑處方的合理性最終還需要根據(jù)臨床研究的結(jié)果進(jìn)行判定，而在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)對(duì)制劑質(zhì)量、穩(wěn)定性有影響的因素需要進(jìn)行控制。

? 制劑工藝研究：根據(jù)劑型特點(diǎn)、藥物理化性質(zhì)等，設(shè)計(jì)幾種基本合理的制劑工藝；分析并確定生產(chǎn)工藝過(guò)程中影響制劑質(zhì)量的關(guān)鍵工藝、輔料和工藝參數(shù)，確立能夠保證制劑產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵輔料用量和工藝參數(shù)范圍。工藝過(guò)程需保證可重復(fù)，一般需要至少連續(xù)生產(chǎn)三批合格制劑產(chǎn)品。工藝放大是實(shí)驗(yàn)室制備技術(shù)向工業(yè)化生產(chǎn)轉(zhuǎn)移的必要階段，需要根據(jù)二者生產(chǎn)條件的差異，進(jìn)一步優(yōu)化工藝條件，確定適合工業(yè)化生產(chǎn)的設(shè)備和生產(chǎn)方法。

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定：質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)先確定質(zhì)量研究的內(nèi)容，然后進(jìn)行方法學(xué)研究，最后確定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目及限度。質(zhì)量研究的內(nèi)容應(yīng)盡可能全面，根據(jù)原料藥和制劑的特性、所采用的制備工藝、結(jié)合穩(wěn)定性研究結(jié)果等制定，需要包含藥品的結(jié)構(gòu)、含量、理化性質(zhì)、鑒別、純度、雜質(zhì)檢查及限度控制、是否有多晶性、是否有旋光異構(gòu)體，以及制劑的含量均勻度、溶出度、釋放度、脆碎度、pH值等。

藥理學(xué)評(píng)價(jià)

臨床前藥理學(xué)評(píng)價(jià)包括藥效學(xué)、藥代動(dòng)力學(xué)和作用機(jī)制研究等。對(duì)該藥物是否有效、量效關(guān)系、時(shí)效關(guān)系以及在生物體內(nèi)的代謝變化規(guī)律進(jìn)行研究，一方面為臨床用藥方案提供參考，也為新藥申報(bào)臨床提供依據(jù)。

藥效學(xué)研究：臨床前藥效學(xué)應(yīng)在理解疾病的發(fā)病機(jī)理和治療措施的基礎(chǔ)上，選擇合適的體外和體內(nèi)動(dòng)物模型，合理的設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，以反映出藥物是否有效、量效關(guān)系等。

? 試驗(yàn)對(duì)象：新藥的主要藥效作用應(yīng)在用體內(nèi)和體外兩種以上試驗(yàn)方法進(jìn)行證明，其中至少一種是整體的正常動(dòng)物或模型動(dòng)物。動(dòng)物的選擇應(yīng)盡可能與人在生物學(xué)上接近、相應(yīng)功能發(fā)達(dá)或敏感性高的動(dòng)物。

? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)：試驗(yàn)應(yīng)設(shè)置空白對(duì)照和標(biāo)準(zhǔn)陽(yáng)性物質(zhì)對(duì)照，分組應(yīng)隨機(jī)進(jìn)行。

? 觀測(cè)指標(biāo)：藥物的療效應(yīng)靠客觀的指標(biāo)反映，能反映藥效學(xué)的作用，如生理生化的化驗(yàn)指標(biāo)、病理切片、X射線檢查等，能半定量或定量。

? 劑量選擇：應(yīng)反映出量效關(guān)系，盡量求出半數(shù)有有效量（ED50）或有效劑量范圍。

藥代動(dòng)力學(xué)研究：臨床前藥代動(dòng)力學(xué)研究是通過(guò)人體外或動(dòng)物體內(nèi)試驗(yàn)獲得藥物的藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)，了解其在體內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，闡明ADME過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律和特點(diǎn)，從而為藥效、毒理、臨床研究提供參考資料。

? 試驗(yàn)對(duì)象：一般選取健康和成年的動(dòng)物，常用的動(dòng)物有小鼠、大鼠、兔、豚鼠、犬、小型豬和猴等，首選與藥效學(xué)和毒理學(xué)研究一致的動(dòng)物。對(duì)于創(chuàng)新性藥物應(yīng)選取至少兩種動(dòng)物，其中一種為嚙齒類(lèi)動(dòng)物，另一種為非嚙齒類(lèi)動(dòng)物；其它藥物可選用一種動(dòng)物，首選非嚙齒類(lèi)動(dòng)物。

? 劑量選擇：應(yīng)至少設(shè)置3個(gè)劑量組，劑量的選擇可參考藥效學(xué)和毒理學(xué)研究所使用的劑量，最高劑量最好接近最小中毒劑量，中、小劑量根據(jù)動(dòng)物有效劑量的上下限范圍選取。

? 樣品分析方法：常用的樣品分析方法有色譜（氣相色譜、高效液相色譜、色譜質(zhì)譜聯(lián)用等）、放射免疫分析、酶免疫分析、放射性核素標(biāo)記法等。

? 藥-時(shí)曲線：1）動(dòng)物數(shù)量的確定：以繪制藥-時(shí)曲線時(shí)每個(gè)時(shí)間點(diǎn)不少于5個(gè)數(shù)據(jù)為限計(jì)算所需的動(dòng)物數(shù)量，盡量同一動(dòng)物多次取樣，一般雌雄各半。2）采樣點(diǎn)：給藥前需要采血作為空白對(duì)照，采樣點(diǎn)的設(shè)計(jì)應(yīng)兼顧藥物的吸收相、平衡相、和消除相，以得到完整的藥-時(shí)曲線，一般吸收相需要至少2-3個(gè)采樣點(diǎn)，平衡相需要至少3個(gè)采樣點(diǎn)，消除相需要至少4-6個(gè)采樣點(diǎn)。整個(gè)采樣時(shí)間應(yīng)至少持續(xù)到3-5個(gè)半衰期或持續(xù)到血藥峰濃度的1/20-1/10。為保證最佳采樣點(diǎn)，可以在正試驗(yàn)之前進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)。3）根據(jù)測(cè)得的血藥濃度隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)（包括單次給藥和多次給藥）繪制藥-時(shí)曲線，采用房室模型或非房室模型故斷藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)，對(duì)于靜脈給藥應(yīng)取得消除半衰期t1/2、表觀分布容積Vd、血藥濃度-時(shí)間曲線下面積（AUC）、清除率（CL）等；對(duì)于血管外給藥，除上述參數(shù)外，還應(yīng)取得峰濃度（Cmax）、達(dá)峰時(shí)間（Tmax）等。

? 藥物吸收：對(duì)于經(jīng)口給藥，應(yīng)盡可能同時(shí)進(jìn)行血管內(nèi)給藥，提供絕對(duì)生物利用度。

? 藥物分布：一般采用小鼠和大鼠，選擇一個(gè)劑量（一般為有效劑量）給藥后，以藥-時(shí)曲線為參考，至少選擇3個(gè)時(shí)間點(diǎn)（分別于吸收相、平衡相、消除相，每個(gè)點(diǎn)至少應(yīng)有5個(gè)動(dòng)物數(shù)據(jù)）測(cè)定藥物在心、肝、脾、肺、腎、胃、腸道、生殖腺、腦、體脂、骨骼肌等組織的濃度。

? 代謝：藥物在體內(nèi)的代謝研究一般選用至少兩種動(dòng)物，一種嚙齒類(lèi)（一般選大鼠），一種非嚙齒類(lèi)（一般選犬）。在給藥后分別采集血樣、尿樣和糞便，采用色譜方法分析其中可能存在的代謝產(chǎn)物，并確定代謝物的結(jié)構(gòu)，研究藥物在體內(nèi)的轉(zhuǎn)化類(lèi)型、主要轉(zhuǎn)化途徑和可能設(shè)計(jì)的代謝酶等。

? 排泄：一般采用小鼠或大鼠，給藥后按照一定的時(shí)間間隔分段收集尿、糞和膽汁的全部樣品，每個(gè)時(shí)間點(diǎn)應(yīng)至少有5個(gè)動(dòng)物的數(shù)據(jù)，直至收集的樣品測(cè)不到藥物為止。測(cè)定收集樣品中藥物的濃度，記錄藥物排出的速度和排出量。

毒理學(xué)評(píng)價(jià)

臨床前毒理學(xué)評(píng)價(jià)是通過(guò)各項(xiàng)毒理試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)藥物的毒性及其性質(zhì)、中毒時(shí)間、靶器官、危害程度、解救措施等，同時(shí)推算臨床試驗(yàn)的安全參考計(jì)量和安全范圍的條件（中毒劑量、安全劑量范圍），從而決定藥物能否進(jìn)入臨床或確定臨床中安全使用的條件等。主要包括急性毒性、長(zhǎng)期毒性、特殊毒性等。

急性毒性試驗(yàn)：急性毒性試驗(yàn)是指動(dòng)物單次或24h內(nèi)多次給藥后，一定時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的毒性反應(yīng)。以了解新藥急性毒性的強(qiáng)度，為長(zhǎng)期毒性試驗(yàn)、特殊毒性試驗(yàn)、I期臨床試驗(yàn)的劑量選擇提供依據(jù)，同時(shí)也可以為臨床毒副反應(yīng)的監(jiān)護(hù)提供參考。

? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)：需符合一般動(dòng)物試驗(yàn)的基本原則：隨機(jī)、對(duì)照、重復(fù)。

? 試驗(yàn)對(duì)象：一般選用一種嚙齒類(lèi)動(dòng)物和一種非嚙齒類(lèi)動(dòng)物，需選擇健康成年的動(dòng)物，一般雌雄各半，動(dòng)物數(shù)量根據(jù)動(dòng)物種屬和試驗(yàn)?zāi)康拇_定。

? 給藥途徑：一般至少包括臨床擬用途徑和一種能使藥物較完全的進(jìn)入循環(huán)的途徑（如靜脈注射）。

? 給藥劑量：急性毒性試驗(yàn)重點(diǎn)在于觀察動(dòng)物出現(xiàn)的毒性反應(yīng)，給藥劑量應(yīng)包括未見(jiàn)毒性反應(yīng)到出現(xiàn)嚴(yán)重毒性反應(yīng)的劑量，同時(shí)設(shè)置空白或溶劑（輔料）對(duì)照組。

? 觀察時(shí)間和指標(biāo)：給藥后幾小時(shí)內(nèi)應(yīng)嚴(yán)密觀察，之后連續(xù)觀察至少14天，觀察的間隔和頻率應(yīng)適當(dāng)以便觀察毒性反應(yīng)的出現(xiàn)時(shí)間、恢復(fù)時(shí)間和死亡時(shí)間等。觀察指標(biāo)包括動(dòng)物外觀、行為、分泌物、排泄物、死亡情況、體重變化等。

? 結(jié)果分析：分析不同劑量下藥物產(chǎn)生的毒性、發(fā)生率、嚴(yán)重程度，判斷每種反應(yīng)的劑量-反應(yīng)、時(shí)間-反應(yīng)關(guān)系，可能涉及的組織、器官等。確定藥物的無(wú)毒性反應(yīng)劑量、嚴(yán)重毒性反應(yīng)劑量，采用試驗(yàn)方法測(cè)定最大無(wú)毒性反應(yīng)劑量（NOAEL）、最大耐受量（MTD）、最小致死劑量（MLD）等。也可以測(cè)定藥物的半數(shù)致死劑量（LD50）。

長(zhǎng)期毒性試驗(yàn)：長(zhǎng)期毒性試驗(yàn)是反復(fù)多次給藥與動(dòng)物，觀察藥物產(chǎn)生的毒性反應(yīng)。一般需連續(xù)給藥14d以上，長(zhǎng)期毒性試驗(yàn)可預(yù)測(cè)藥物引起的不良反應(yīng)的性質(zhì)、程度、劑量-反應(yīng)關(guān)系、時(shí)間-反應(yīng)關(guān)系、可逆性、毒性靶器官等，其目的也是為臨床試驗(yàn)給藥劑量提供依據(jù)，降低臨床試驗(yàn)受試者和上市后使用人群的用藥風(fēng)險(xiǎn)。

? 試驗(yàn)對(duì)象：要求同急性毒性試驗(yàn)，通常選用大鼠和Beagle犬或猴，大鼠一般雌雄各10-30只，Beagle犬或猴為雌雄各3-6只。

? 給藥方案：一般至少設(shè)置低、中、高三個(gè)劑量組和溶劑（輔料）對(duì)照組，其中高劑量組應(yīng)使動(dòng)物產(chǎn)生明顯的毒性反應(yīng)甚至出現(xiàn)個(gè)別動(dòng)物死亡，低劑量應(yīng)高于藥效學(xué)試驗(yàn)的等效劑量并不使動(dòng)物出現(xiàn)毒性反應(yīng)。給藥途徑應(yīng)與臨床用藥途徑一致。一般應(yīng)每天給藥。

? 觀察指標(biāo)：長(zhǎng)期毒性試驗(yàn)必須檢測(cè)的指標(biāo)有血液學(xué)指標(biāo)（紅細(xì)胞計(jì)數(shù)、血紅蛋白等）、血液生化學(xué)指標(biāo)（天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)換酶、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)換酶等）、尿液分析指標(biāo)（外觀、密度、pH值等）、臟器組織的病理學(xué)檢查，此外也要根據(jù)藥物的特點(diǎn)有針對(duì)性的增加相應(yīng)的檢測(cè)指標(biāo)。

除上述毒性試驗(yàn)外，毒理評(píng)價(jià)還要考慮生殖毒性試驗(yàn)、遺傳毒性試驗(yàn)、致癌試驗(yàn)等。

臨床研究

由于人和動(dòng)物的種屬差異，候選藥物在人體外或動(dòng)物體內(nèi)的療效和毒性不能等同于在人體內(nèi)的效應(yīng)，甚至可能會(huì)因?yàn)轶w內(nèi)過(guò)程差別而迥異；因此在臨床前評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，還需要對(duì)候選藥物在人體內(nèi)的安全性和有效性做出評(píng)價(jià)，臨床研究過(guò)程需要符合GCP的規(guī)范，確保研究結(jié)果準(zhǔn)確可靠。根據(jù)其內(nèi)容和目的可以分為I-IV期臨床、生物等效性臨床、橋接臨床等。

生物等效性試驗(yàn)：是指用生物利用度研究的方法，一般以藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)為指標(biāo)，比較同一種藥物的相同或者不同劑型的制劑，在相同的試驗(yàn)條件下，其活性成份吸收程度和速度有無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的人體試驗(yàn)。

橋接試驗(yàn)：研究是指為原地域上市的藥品能在新地域上市所開(kāi)展的一系列研究，以評(píng)價(jià)該藥物的種族敏感性，其可能是一項(xiàng)PK/PD試驗(yàn)，也可能是一項(xiàng)有效性試驗(yàn)，其目的在于利用已有的外部臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)，外推該藥品在新地域的相應(yīng)適應(yīng)癥的有效性和安全性，縮短開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本，加速新藥在新地域獲準(zhǔn)上市。

傘式研究vs籃式研究：傘式研究和籃式研究都是現(xiàn)代化臨床設(shè)計(jì)的應(yīng)用，二者均屬于采用主方案的臨床試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以加速腫瘤藥物和生物制品開(kāi)發(fā)。籃式設(shè)計(jì)是指在同一個(gè)試驗(yàn)中，對(duì)不同的腫瘤病人采用同一種藥物或藥物組合進(jìn)行治療。傘式設(shè)計(jì)指在同一個(gè)試驗(yàn)中，對(duì)于同一種腫瘤的不同基因型采用不同的藥物進(jìn)行治療。

非劣效vs優(yōu)效臨床試驗(yàn)：非劣和優(yōu)效臨床試驗(yàn)常用于陽(yáng)性對(duì)照試驗(yàn)，評(píng)估試驗(yàn)藥相對(duì)陽(yáng)性對(duì)照藥物的效果；一項(xiàng)臨床試驗(yàn)在設(shè)計(jì)時(shí)即需明確是非劣/優(yōu)效臨床試驗(yàn)，并確定評(píng)價(jià)的界值和需要的樣本量。在非劣效的臨床設(shè)計(jì)中，得到非劣結(jié)果后，可以繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)效性檢驗(yàn)，即非劣轉(zhuǎn)優(yōu)；但是優(yōu)效性設(shè)計(jì)的試驗(yàn)沒(méi)有得出優(yōu)效性結(jié)論后不能接著進(jìn)行非劣效檢驗(yàn)。同理也有等效性試驗(yàn)。

I-IV期臨床試驗(yàn)：對(duì)于創(chuàng)新藥，要按照循序漸進(jìn)的原則，從I期到IV期臨床對(duì)其在人體內(nèi)的安全性、有效性和藥代動(dòng)力學(xué)等進(jìn)行系統(tǒng)的評(píng)價(jià)，這是新藥研發(fā)過(guò)程最常見(jiàn)的臨床試驗(yàn)。

圖表:常見(jiàn)臨床試驗(yàn)類(lèi)型總結(jié)

資料來(lái)源：藥品注冊(cè)管理辦法，中金公司研究部

? 目標(biāo)人群和患者選擇：臨床試驗(yàn)的主要目的之一是對(duì)藥物用于患有特定疾病的人群中的療效和安全性進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，而臨床試驗(yàn)的結(jié)果分析和推斷都是在通過(guò)目標(biāo)人群中選擇一個(gè)代表性的樣本進(jìn)行的，因此患者的選擇對(duì)該臨床試驗(yàn)是否能達(dá)到試驗(yàn)的目的起著重要作用。目標(biāo)患者人群通常是多樣化的，因此需要設(shè)立一定的標(biāo)準(zhǔn)以降低其他因素（年齡、性別、機(jī)體功能狀態(tài)、疾病嚴(yán)重程度等）對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，通常需要設(shè)立入選標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)，入選標(biāo)準(zhǔn)用來(lái)概括納入研究的合適的目標(biāo)患者人群，排除標(biāo)準(zhǔn)用來(lái)去除預(yù)期可對(duì)結(jié)果產(chǎn)生混雜影響的因素。

? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)：在評(píng)價(jià)藥物的安全性和有效性的臨床試驗(yàn)中，平行分組設(shè)計(jì)是最常見(jiàn)的臨床試驗(yàn)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)中每個(gè)受試者入組時(shí)隨機(jī)接受一種治療，直至臨床試驗(yàn)結(jié)束。而在生物等效性試驗(yàn)中，常采用交叉設(shè)計(jì)，交叉設(shè)計(jì)是指每個(gè)受試者在不同階段接受不同的治療，每組患者按照不同的順序接受不同的治療，常見(jiàn)的有2×2交叉設(shè)計(jì)。在臨床I期試驗(yàn)中，為了解藥物的安全性和耐受性，通常采用劑量遞增設(shè)計(jì)。

? 對(duì)照：臨床試驗(yàn)中，多種因素會(huì)對(duì)試驗(yàn)產(chǎn)生偏移和變異，因此需要有良好的對(duì)照以為藥物提供一個(gè)無(wú)偏、有效的安全性和有效性評(píng)價(jià)。對(duì)照組和試驗(yàn)組在人口學(xué)、臨床等基線特征，以及治療的評(píng)價(jià)、試驗(yàn)中變異可能產(chǎn)生的影響等方面都應(yīng)該相似；基于此，才能認(rèn)為試驗(yàn)組和對(duì)照組之間的臨床結(jié)果差異是由于患者接收了不同的治療這一單一因素產(chǎn)生的。按對(duì)照組接受的治療可分為安慰劑、陽(yáng)性（標(biāo)準(zhǔn)治療）藥物，也有不同劑量藥物作為對(duì)照等。

? 隨機(jī)化：在比較性臨床試驗(yàn)中，通常使用隨機(jī)化的方法將患者分配至各組，使每一個(gè)受試者都有同等的機(jī)會(huì)被分配到不同的組中，其目的不僅僅是確保不同組間具有可比性（除處理因素外其他基線特征一致），也是為臨床試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)估提供可靠的統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)方法。出于倫理學(xué)考慮，為了減少分入安慰劑組的患者比例，可以將不同數(shù)量的患者分配到治療組和安慰劑組，如2:1等。有時(shí)為避免不同組的受試者的基線特征存在不均衡，也會(huì)采用分層隨機(jī)的辦法，先把樣本按照某些影響結(jié)局的因素（年齡、性別、地理位置等）分層，在每一層中再進(jìn)行隨機(jī)化分配。為避免不同組之間受試者分配數(shù)量不均衡，也可以采用區(qū)組隨機(jī)化方法。

? 設(shè)盲：在臨床試驗(yàn)中，若受試者知道自己是在試驗(yàn)組或?qū)φ战M，可能會(huì)刻意改變自己的行為或者尋求其他治療。同樣試驗(yàn)的研究人員如果知曉受試者的分組，可能也無(wú)法對(duì)試驗(yàn)組和對(duì)照組的研究對(duì)象做到“一視同仁”；為避免這些主觀因素給試驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)偏倚，臨床實(shí)踐中通常采取設(shè)盲，單受試者不知道自己的分組情況為單盲，受試者和研究人員均不知道分組情況為雙盲，受試者、研究人員、資料分析人員均不知道分組情況為三盲。

? 樣本量：樣本量的計(jì)算首先應(yīng)考慮試驗(yàn)設(shè)計(jì)，包括對(duì)照的選擇（安慰劑對(duì)照、陽(yáng)性對(duì)照）、試驗(yàn)類(lèi)型（優(yōu)效性試驗(yàn)、非劣性試驗(yàn)、等效性試驗(yàn)等）、設(shè)計(jì)類(lèi)型（平行設(shè)計(jì)、交叉設(shè)計(jì)等）、主要評(píng)價(jià)指標(biāo)（定性、定量、生存時(shí)間等），其次明確統(tǒng)計(jì)分析方法做出效應(yīng)量假定，然后根據(jù)試驗(yàn)要求的檢驗(yàn)水準(zhǔn)（α）、檢驗(yàn)效能（1-β）、單雙側(cè)和試驗(yàn)組對(duì)照組分配比例；再根據(jù)相應(yīng)的樣本量估計(jì)方法計(jì)算所需樣本量，最后根據(jù)試驗(yàn)脫落率、剔除率、依從性等做適當(dāng)調(diào)整。

以常見(jiàn)的平行分組、安慰劑對(duì)照、有效性臨床試驗(yàn)為例，假定評(píng)價(jià)指標(biāo)是定量的，做均值t檢驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)差為σ，試驗(yàn)組和對(duì)照組的指標(biāo)均值差異要達(dá)到Δ，試驗(yàn)組和對(duì)照組按照1:1分配，則每組所需樣本量如下：

? 結(jié)果分析：臨床過(guò)程中常常會(huì)發(fā)生預(yù)期之外的事情，如受試者可能因?yàn)楦鞣N原因在臨床試驗(yàn)結(jié)束前退出試驗(yàn)，有的受試者甚至在隨機(jī)化后沒(méi)有任何資料，也有受試者中途轉(zhuǎn)為其他的治療方案等。因此哪些受試者納入分析會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。ICH的指導(dǎo)原則中ITT原則（Intention to treat，意向治療原則）是指根據(jù)受試者的意向治療（即計(jì)劃的治療方案）可以比根據(jù)實(shí)際接受的治療方案更好地評(píng)價(jià)療效，即隨機(jī)化后即納入分析；但在實(shí)際中往往難以達(dá)到，因此常采用FAS（Full analysis set，全分析集），F(xiàn)AS是指由所有隨機(jī)化的受試者中以最小的和合理的方法剔除受試者得出，未完成的數(shù)據(jù)觀測(cè)值以最后一次觀測(cè)值轉(zhuǎn)接到最后的觀測(cè)值（LOCF）。

? 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇：臨床試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)要結(jié)合臨床試驗(yàn)?zāi)康模鶕?jù)指標(biāo)是否容易量化、是否客觀、是否可重復(fù)性等來(lái)做選擇，通常包括主要臨床終點(diǎn)和次要臨床終點(diǎn)。在II/III期臨床試驗(yàn)中通常用有效性指標(biāo)作為主要臨床終點(diǎn)，有效性指標(biāo)通常應(yīng)選取能夠直接反映臨床獲益的指標(biāo)，如腫瘤臨床試驗(yàn)中通常選取總生存期作為主要臨床終點(diǎn)。但有時(shí)反映臨床獲益的直接評(píng)價(jià)指標(biāo)并不可行，如降壓、降脂、降糖藥物的臨床獲益通常是降低或延遲心腦血管事件的發(fā)生，但是其需要很長(zhǎng)時(shí)間的觀察，因此有時(shí)采用替代指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)藥物的有效性，如血壓降低值、血脂、血脂達(dá)標(biāo)水平等；在腫瘤臨床試驗(yàn)中，為了縮短觀察時(shí)間，現(xiàn)也常用基于腫瘤評(píng)價(jià)的指標(biāo)（如PFS、ORR等）作為主要臨床終點(diǎn)。各個(gè)指標(biāo)的含義在此不再贅述。

在生物等效性試驗(yàn)中，評(píng)價(jià)指標(biāo)通常選取AUC和Cmax，一般要求AUC和Cmax的幾何均值比的范圍均在80-125%之間。

風(fēng)險(xiǎn)

新藥研發(fā)失敗，放量不及預(yù)期。

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[1]此章節(jié)主要針對(duì)小分子化藥的研發(fā)而言，部分內(nèi)容不適合生物藥等大分子藥物

[2]本部分內(nèi)容根據(jù)《藥物設(shè)計(jì)策略》、《藥物化學(xué)》等內(nèi)容進(jìn)行整理

[3]據(jù)《藥物設(shè)計(jì)策略》的內(nèi)容整理

[4]根據(jù)《計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)》整理

[5]根據(jù)《計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)》整理

[6]整理自《新藥發(fā)現(xiàn)與開(kāi)

[7]臨床前開(kāi)發(fā)部分內(nèi)容根據(jù)《化學(xué)藥物原料藥制備和結(jié)構(gòu)確發(fā)》證研究的技術(shù)指導(dǎo)原則》、《化學(xué)藥物制劑研究基本技術(shù)指導(dǎo)原則》、《化學(xué)制劑臨床前藥效學(xué)與安全性研究技術(shù)指導(dǎo)原則》、《化學(xué)藥物非臨床藥代動(dòng)力學(xué)研究技術(shù)指導(dǎo)原則》、《化學(xué)藥物急性毒性試驗(yàn)技術(shù)指導(dǎo)原則》、《化學(xué)藥物長(zhǎng)期毒性試驗(yàn)技術(shù)指導(dǎo)原則》等資料整理

文章來(lái)源

本文摘自：2020年7月14日已經(jīng)發(fā)布的《新藥研發(fā)過(guò)程經(jīng)歷了什么？》

鄒   朋 SAC 執(zhí)業(yè)證書(shū)編號(hào)：S0080513090001 SFC CE Ref：BCC313

趙利建 SAC 執(zhí)業(yè)證書(shū)編號(hào)：S0080118090075                          

何子瑜 SAC 執(zhí)業(yè)證書(shū)編號(hào)：S0080116050011 SFC CE Ref：BNF440

參考資料：

【1】微信公眾號(hào)：中金點(diǎn)睛（ID：CICC_Perspective），中金：新藥研發(fā)過(guò)程經(jīng)歷了什么？