2007-2008生物制药学讲稿-第2章

第二章生物技术药物的研究与开发2007年8月[目的要求]课时:4学时1．了解药物的研究与开发程序2．了解药品专利的申请与保护3．掌握生物技术药物的临床前研究及临床试验研究过程第一节药物的研究与开发生物系统生物、生化和生物物理性质药效毒理代谢相互作用信息定性、定量构效关系化合物化学、物化和物理性质一、药物的发现与研究开发1药物研究中各学科和各环节相互关系2有效化合物（先导化合物）发现发现有效化合物是研究新药的基础。开发新药的物质来源可以是天然资源或合成的化合物。从众多候选化合物发现具有进一步研究和开发意义的物质（即先导化合物的发现），是研究新药的开始。新药研究工作是药物设计、药物发现、生物系统试验和药效关系三者的循环过程，它包括了有关学科的相互配合。3新药的发现和研究过程化合物发现基本特性研究临床前研究申报临床试验临床试验（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ期）申报试生产申报生产证书产品投放市场后市场跟踪分析4药物的研究和开发内容（1）研究阶段，主要强调学术性与技术性。（2）开发阶段，强调市场价值和经济价值。5药物研究和开发的4个阶段（1）制订研究计划和制备新化合物阶段主要进行调查研究、收集资料、整理文献、制定计划、进行实验和制备化合物。（2）筛选和临床前研究阶段首先进行药效学的药理筛选，然后进行药效学实验和毒理学研究，再设计合适的剂型、制定质量标准，进行少数人体试验，进一步完善质量标准和剂型，经国家新药审评委员会审核，国家药品监督管理局批准，进入临床试验。（3）临床试验阶段临床试验是评价新药的关键阶段，一般分为3期。Ⅰ期临床试验Ⅱ期临床试验Ⅲ期临床试验Ⅰ期临床试验是新药在健康人身上进行新药研究的起始期，是研究人对新药的耐受程序，通过研究提出新药安全有效的给药方案。一般选择正常成年人及少数适宜的病人10-30例进行试验。Ⅱ期临床试验即对照治疗试验期及扩大的对照试验期。这是新药临床评价最重要的一期，可分为两个阶段进行。第一阶段，是在有对照组的条件下详细考察新药的疗效、适应症和不良反应。研究计划包括病例选择标准，对照组的设置、各项检查指标、剂量、疗程、给药方法、疗效标准和统计处理方法等。进行临床试验观察时应尽量采取双盲法，对照组有已知药物对照组和安慰剂对照组两种。第二阶段，是第一阶段的继续，目的是在较大范围内对新药进行评价，除进一步扩大病例数外，还应扩大临床试验研究单位，一般不少于3个临床单位。所需病例数一般不应少于300例（其主要病种不少于100例）。对那些可能在临床长期使用的新药，应在Ⅱ期临床试验时，积累0.5-1年的病例50-100例。Ⅲ期临床试验目的:是对新药进行社会性考察与评价，重点了解长期使用后出现的不良反应及继续考察新药的疗效。通过临床试验肯定新药的疗效、疗程、用法、用量、剂型、适应症及毒副作用等。然后汇集、整理各项资料，向国家新药审评委员会（国家药品监督管理局），申报生产批文，取得新药证书及批件后，即可进行试生产。通常在进行Ⅲ期临床的同时就可进行开发性研究，及时投产，成为商品上市。（4）新药上市后，继续收集有关疗效和毒副作用情况阶段新药大面积使用时，常会出现在研究或临床阶段不易发现的一些不良反应，故应收集这方面的资料和注意市场信息反馈，建立新药情报档案，为以后制定计划、研究和发展新品种提供参考。药品检验部门还需随时抽查监控新药质量，以确保批量投产后的新药能按所制定的质量标准进行生产。5我国新药筛选的主要研究方向充分利用我国天然资源优势，努力扩大筛选样品的来源，建立全国性规范的药用样品库与化合物库，使高通量筛选有样品可筛，并进一步扩展新药筛选的治疗对象，除肿瘤、心脑血管病外，老年退行性疾病，代谢障碍性疾病更引起人们的重视，寻找防治老年痴呆、糖尿病、高血脂和骨质疏松等药物已成为我国新药筛选研究的重要方向。二、合理药物设计1．合理药物设计（rationdrugdesign）：是以某一疾病发生的分子机制为基础，进一步确定药物作用的靶物质并尽可能阐明靶分子的结构与功能，再以靶分子为对象设计药物分子，使其能专一结合于靶分子的活性部位（如酶的活性中心），从而能改变靶分子的活性以发挥药物分子的治疗作用。2．常见的靶物质有酶、受体、离子通道和核酸。（1）酶凡能与关键性酶作用的化学物质，常具有特定的药理活性，有可能成为治疗药物。例如，借助羧肽酶A为结构模型，发现了血管紧张素转换酶抑制剂，从而开发成功一系列降压药如卡托普利，依那普利及赖诺普利等。以嘌呤核苷磷酸化酶（PNP）为结构模型，人工合成的嘌呤核苷类似物具有抗肿瘤抗病毒作用，如2’，3’-2-脱氧次黄苷用于治疗艾滋病。（2）受体受体是神经递质、激素、生长因子、药物分子发挥生物效应的作用部位，受体的结构研究与受体亚型的发现为设计选择性好的药物提供了依据。如β和α-肾上腺素受体阻断剂是治疗心血管疾病的常见药物；组胺H2受体阻断剂西米替丁、雷尼替丁等能治疗胃及十二指肠溃疡；5-HT受体亚型5-HT3阻断剂，奥坦西隆是良好止吐药。（3）离子通道离子通道类似于活化酶，对离子通过细胞膜具有高度选择性，参与调节多种生理功能。如利多卡因类局麻药和抗心律失常作用是由于阻滞了钠通道所致；钙通道阻滞剂如硝苯啶维拉帕米及地尔硫卓是治疗高血压、心律失常或心绞痛的有效药物；钾通道阻断剂索他络尔OK-68798等具有Ⅲ类抗心律失常作用。（4）核酸通过阻断DNA复制、转录和翻译的不同水平，可以设计抗肿瘤、抗病毒和抗菌药，尤其在抗肿瘤和抗艾滋病药物研究中更为常见。反义药物（antisenedrugs）是以核酸为作用靶标，直接阻断蛋白质的合成，从而成功地用于治疗爱滋病与肿瘤。3．合理药物设计的方式有直接设计与间接设计两类方法。（1）直接设计方法：根据已知靶物质的三维结构，利用计算机图形技术设计尽可能符合靶物质结构要求的新化合物。（2）间接设计方法：在未知靶物质结构的情况下，搜索一系列药物或药物三维定量构效关系（3DQSAR），反推靶物质的结构与性质，在此基础上再利用包括三维结构搜索（3D-structuralsearch）在内的方法进行新化合物的设计。也称为模拟设计。三、组合化学与药物设计1．组合化学：就是利用不同结构的构建块以共价键系统反复进行联结，从而产生大量不同分子实体的方法。2．组合化学的目的：获取大量的供筛选的化合物分子。3．组合化学的基础：在自然界利用为数不多的小分子（核苷酸、氨基酸和单糖分子等），经高效组合生成数目巨大的核苷酸、核酸、多肽、蛋白质、寡聚糖和多糖等，从而构成色彩斑斓的大自然，这种组合原则就成为组合化学的基础。4．组合化学的技术关键建立具有分子多样性的化学库是组合化学的技术关键。建库的方法：即生物途径和化学合成法。（1）生物途径：利用生物系统产生多样性库。即先得到各类核苷酸混合物，产生简并序列，再插入到合适的遗传位点，表达各种多肽。（2）化学合成法：将一些小分子（也称为构建块，如氨基酸、单糖以及各种化学小分子）通过合成程序将这些构建块系统地装配成不同的组合，以获得大量多样性的化合物，从而建立化合物库。通过组合化学技术可以合成各种小肽和多肽，建立多肽组合库，在得到各类组合库后，就可以通过自动筛选方法进行筛选。20世纪90年代后，用组合化学技术获得的化合物数量已超过人类有史以来所发现的全部化合物的总和，因此，有人称其为新药发现的高速公路。5．建立多肽组合库的方法分离合成法（splitsynthesis）和茶袋合成法（T-bagsynthesis）。分离合成法：在一个小球上合成多种多肽以构建大量的多肽化合物库，其原理是通过固相合成技术，使氨基酸偶联在小球上的另一个氨基酸，生成多肽键。茶袋法合成法：带有小孔的聚乙烯袋,与实际的茶袋非常相似,里面填充树脂珠且每个袋子置于不同的反应器皿中以完成氨基酸偶联反应.反应后,收集所有的袋子一齐做去保护基反应并洗去树脂珠以节省时间.在本方法中,袋子起到了滤纸的作用并防止了不同反应间树脂珠的混和,而且通过标记袋子,合成的肽结构可被识别.大约有500mmol的100种不同的肽可用此法合成,这是平行合成的实际方法证明,尽管合成的肽种类不是很多.第二节药品专利的申请与保护专利：是专利权的简称，它是指一项发明创造成果的专有权。是以发明、实用新型或外观设计向国家专利局提出专利申请，经依法审查合格后，向专利申请人授予在规定时间内对该项发明创造成果享有的专有权。根据《中华任命共和国专利实施细则》规定：专利法所称发明是指对产品、方法或者其改进所提出的新的技术方案。专利的含义：一是指专利权，就是指某发明人要申请得到专利法保护的权利；二是指受专利法保护的一项发明创造，是指发明人有一项发明创造已获得专利法的保护；三是专利说明书是指受保护的发明创造的详细内容，是受专利法保护的技术范围的法律文件。药品专利：在新药研究中，任何具有开发成功为临床应用的有效药用物质的发现与特性都可能获得专利权。有关药物的理化性质、结构与功能及其合成方法、提取纯化工艺和鉴定分析方法以及新剂型研究等均可能获得专利保护。一、专利保护的主体与客体（一）专利保护的主体专利保护的主体是指有权获得专利保护的个人和单位。它可以是专利的发明人或设计人以及他们的合法继受人和工作单位，也可以是向中国专利局申请专利的外国人。1．发明人或者设计人非职务发明的发明人或者设计人，同时又是专利的申请人和专利人。我国专利法规定：“专利法所称的发明人或者设计人，是指对发明创造的实质性特点作出创造性贡献的人。在完成发明创造过程中，只负责组织工作的人，为物质条件的利用提供方便的人或者从事其辅助工作的人，不应当被认为是发明人或者设计人”。也就是说，发明人是指那些提出该发明思想、并在技术上将其具体化的人。发明创造如是多人共同完成的，则做出贡献的全体人员应都是该发明的共同发明人或者设计人，申请专利时，应由全体申请人共同提出，专利批准后，全体专利权人共同享有专利权。2．发明人或者设计人的工作单位我国专利法规定：“执行本单位的任务或者主要是利用本单位的物质条件所完成的职务发现创造，申请专利的权利属于单位。”也就是说职务发明创造的申请人是发明人或者设计人的工作单位。由于发明人或者设计人执行本单位的任务时，同时主要利用本单位的物质条件，特别是利用了本单位多年积累的经验和技术资料，其中包括尚未公开的技术秘密，此外，工作单位对发明人或者设计者的培养教育，使其有可能获得知识更新，为其发明创造的完成提供了条件和基础。因此，在此特定条件下完成的发明创造的专利申请权当然归单位。因而专利法规定：“申请被批准后，全民所有制单位申请的，申请权归单位持有；集体所有制单位或者个人申请的，专利权归该单位或者个人所有。（二）专利保护的客体专利保护的客体是指专利保护的对象，也就是可取得专利保护的发明创造。我国专利法所指的发明创造是指发明、实用新型、外观设计。发现：是揭露自然界原来存在，尚未被人们认识的规律。我国专利法对科学发现不授予专利权。对药品和用化学法获得的物质授予专利权。“专利法所称的发明，是指对产品、方法或者其改进所提出的新的技术方案。”可分为产品发明和方法发明两类。产品发明：是指人工制造的各种产品，如机器、仪器、设备、生活用品等。方法发明：是指把一种对象或物质改变成另一种状态或者改变成另一种对象或物质所利用的手段，如制造工艺、加工方法等，也包括测试方法与检验方法等。二、授予专利的条件专利法规定：“授予专利权的发明或者实用新型，应当具备新颖性、创造性和实用性。”（一）新颖性新颖性是发明专利取得保护权的首要条件。新颖性：是指所申请的发明是前所未有的，未被公知公用的。专利法规定：“新颖性是指所在申请日以前没有同样的发明或者使用新型在国内外出版物上公开发表过，在国内公开使用过或者以其他方式为公众所知，也没有同样的发明或者实用新型由他人向专利局提出过申请并且记载在申请日之前的专利申请文件中。”新颖性的3种类型：绝对新颖、相对新颖、混合新颖。绝对新颖性绝对新颖性又称世界新颖性，是指该专利在世界范围内没有公知公用，即一次发明成果必须在世界任何地方都没有公开过，才能认为是绝