新药药效学研究

新药药效学研究中国医学科学院中国协和医科大学药物研究所李燕内容提纲一.药效学基本概念二.新药药效学主要药效学一般药理学复方药理学三.药效学研究基本方法四.药效学研究基本技术要求五.药效学评价及统计新药定义未在中国市场销售的药品药效学定义研究药物的生化,生理效应及其机制,剂量与效应之间的规律。药效学研究目的(1)确定新药预期用于临床防、诊、治目的的药效(2)确定新药的作用强度和特点(3)阐明新药的作用部位和机理(4)发现预期用于临床以外的广泛药理作用一.药效学研究的基本概念1.药物作用的基本类型和选择性药物通过影响机体固有的生理生化功能而产生作用(1)兴奋:增强原有功能。如肾上腺素使血压升高,速尿使尿量增加。(2)抑制:减弱原有功能。如胰岛素降低血糖,阿司匹林退热作用。（3)选择性:a.由于结构的特殊性,只干扰某种器官和某种生化过程。如强心甙的心肌兴奋作用，苯巴比妥抑制中枢作用，链霉素抑制结核杆菌等。b.与药物剂量有关，如苯巴比妥随剂量增加可呈镇静催眠呼吸抑制意义：药物分类的基础，临床用药选择品种和剂量的依据。2．药物的量效关系量效关系：药物效应的强弱与剂量或浓度呈一定关系。（1）量反应:效应强度,如血压mmHg(上升和下降）,尿量ml数（增加和减少）,心率/min(加速或减慢)。最小效应量：药物效应开始出现时的剂量或浓度效能：产生最大效应的剂量或浓度。（2）质反应:阳性率或%,如死亡,惊厥,睡眠,治愈等。ED50=50%effectivedose,半数有效量LD50=50%lethaldose半数致死量TI=Therapeuticindex,治疗指数LD50和ED50的比值（LD1/ED99,LD5/ED95）3．药物作用的机理药物作用原理：研究药物效应的始初反应,及其中间环节。（WhereandHow）意义：1阐明药物治疗作用和不良反应的本质，有助于提高疗效，设计新药，2了解生命现象。结构非特异性药物：取决于分子的理化性质，如溶解度，渗透压，表面活性，两相分配性质（吸入性麻醉药，络合剂等）结构特异性药物：取决于化学结构的特异性，如反应性，分子状态，体积和表面积，立体化学，功能基配置，电荷分布，受体结合模式等。（1）改变细胞周围环境的理化性质：中和胃酸，利尿（高渗iv）（2）干扰和参与代谢过程：磺胺竞争二氢叶酸合成酶，Vit补充。（3）对生物膜的影响：抗心律失常影响Na+,Ca++,K+离子转运，多粘菌素B,E损伤细菌的胞浆膜，通透性增加，导致细胞内物质外漏而杀菌。（4）对生理递质或激素的影响：影响生理递质的合成，摄取，释放，灭活，（5）与受体的相互作用药物与受体的相互作用受体是能特异性地识别和结合配基(Ligind),并通过相应的信号传导机制，产生最终生物效应的分子。药物与受体的相互作用可用下列方式表达：K1D+RDREK2信号传导药物与受体的结合取决于对受体的亲和力(Affinity)，结合后产生的复合物仍可解离。药物与受体的相互作用1.占领学说（Occupatintheory）Clark提出2.速率学说（Ratetheory）Stephenson和Paton等提出3.变构学说（Allosterictheory）Monod和Koshland等提出以占领学说最为重要，后三种学说是占领学说的修正和补充。药物与受体结合后产生效应，不仅需要药物具有亲和力，同时需要具有内在活性（Intrinsicactivity）才能产生效应。只有亲和力而无内在活性的药物虽可与受体结合，但不能激动受体，不仅不产生效应还可能影响能激动受体的药物与受体结合。药物与受体的相互作用激动剂（Agonist）：既有亲和力又有内在活性完全激动剂高亲和力和高内在活性，如吗啡等。部分激动剂高亲和力和低内在活性，如镇痛新等）拮抗剂（Antagonist）：只有高亲和力而无内在活性的药物，如纳洛酮等。药物与受体的相互作用①直接改变细胞膜的通透性和离子转运，导致膜电位和胞内离子浓度的改变。②通过细胞内第二信使影响生理生化功能。③调节DNA转录，改变蛋白质合成。受体的数目和反应性可因药物的作用或浓度而改变。4.药物的治疗作用和不良反应治疗作用:通过影响机体生理、生化机能或病变过程起到防病,治病的作用。不良反应:药物引起生理生化功能紊乱给病人带来痛苦的反应.“发挥治疗作用,避免和减少不良反应”4.药物的治疗作用和不良反应（1）副作用：（sidereaction）药物选择性低，作用范围大，在治疗剂量出现与治疗目的无关的作用，多为可恢复的功能性改变。麻黄碱解除支气管哮喘中枢兴奋，导致失眠（2)毒性反应：(toxicreaction)用量过大，用药过久或剂量不当急性毒性，慢性毒性，高敏人群，代谢排泄功能不全（肝肾）洋地黄过量心律失常水杨酸恶心，呕吐，耳鸣4.药物的治疗作用和不良反应（3）后遗效应:（aftereffect）停药后阈浓度以下残存的生物效应。巴比妥类药困倦肾上腺皮质激素皮质功能低下（4）继发反应：（secondaryeffect）药物作用之后的继发反应抗菌素菌落失调和继发感染（5）变态反应：（allergy）与药物作用无关的不易预知的不良反应（免疫病理过程）青霉素过敏性休克氯霉素再障二.新药药效学研究1.主要药效学研究2.一般药理学研究3.复方药理学研究“药理学家的工作是具有独特性的,他们不愿完全重复别人的技术,而是在应用过程中进行改造。然而，在评价新药的安全性时，必须遵循基本的原理和技术。（A.J.Lehman,1959,FDA）1．主要药效学研究定义:与新药防治作用有关的主要药理作用。(1)研究方法a.药效应在体内外两种以上实验方法获得证明，其中一种必须是整体的正常动物或动物病理模型。“体外实验简单,体内实验确实”b.实验模型必须能反映药物作用的本质。与治疗指征的关联性(2)观察指标：应能反应主要药效作用的药理本质，应客观，定量或半定量。(3)剂量选择：应能反映量效关系，尽量求出ED50或有效剂量范围。量效关系不明确的药物应说明原因。(4)给药途径：应采用拟推荐临床应用的给药方法，如该方法在动物上无法实施时，应予说明，改用他法。(5)对照设置：应有空白对照和已知标准阳性药物或治疗措施对照。2.一般药理学研究定义:对新药主要药效作用以外广泛药理作用的研究。要求：(1)动物选择：小鼠，大鼠，猫，狗等，循环和呼吸系统不宜用小鼠和兔，应尽量在清醒的动物上进行。(2)给药途径，剂量（2-3个，低剂量应参照ED50）及耐受剂量应与主要药效学一致。可一次或多次给药。观察指标应广泛。a.神经系统：一般行为：外表，毛发，姿势，步态特殊反应：麻醉，催眠，镇静，体位变化，痛觉，对光反射异常，肌颤，流涎，眼球震颤，瞳孔变化等。对用药后动物的行为进行定性和定量的评价，判断有无兴奋和抑制作用。如有兴奋和抑制作用，可进行对小鼠或大鼠自发活动的影响。b.心血管系统：心率，心律，血压的变化。EKG的QRS,ST,T波。如在治疗有效剂量出现血压和EKG的改变，应进行整体和离体分析实验，如血流动力学，离体心脏等以确定对主要治疗作用的影响。C.呼吸系统：呼吸频率和幅度的变化。如在治疗有效剂量出现明显的呼吸兴奋和抑制，应进行整体和离体分析实验，如呼吸中枢抑制的实验法，肺流溢法，隔肌隔神经法，判断药物对呼吸系统的影响.3.复方药理学的研究(1)复方组成的依据和合理性(2)各组分在复方中的相互关系(3)各组分对主要药效或毒副作用的影响,确定组分间的拮抗和协同,(4)证明复方在药效和毒副作用方面的优点。三．药效学研究基本方法1．分类:1002．方法(1)生理,生化,微生物,免疫,病理(2)体内:正常动物,病理模型(遗传性高血压模型,化学和物理性损伤模型,转基因模型）体外:器官,组织,细胞,(亚细胞组分),受体,酶,离子通道,基因等相关程度依下列顺序增加:分子模型细胞器器官整体清醒动物例1.镇痛药1.热刺激法(1)辐射热:小型聚光灯照射大,小鼠的尾巴或家兔的鼻部,以甩头和甩尾为指标.实验潜伏期-对照潜伏期反应%=x100%中断照射时间(2)小鼠热板法:55度的金属热板上,以踢腿,舔后足,跳跃作为指标,例1.镇痛药2.电刺激法(1)齿髓刺激法:麻醉下用电钻在牙髓上打孔,慢性埋藏电极,不同强度电刺激,以咀嚼,舔舌,抬高鼻子,头前伸,摆头等为指标(2)小鼠足跖刺激法(3)小鼠尾刺激法例1.镇痛药3.机械刺激法(1)大鼠尾尖部压痛法(2)小鼠尾根部压痛法4.化学刺激法(1)钾离子透入:KCl皮下注射，直流电透入，以缩腿，挣扎，扬爪为指标(2)醋酸扭体:0.3%,腹腔注射,以腹部内凹,躯干后腿伸张等为指标.例1.镇痛药药效评价1．量效关系,ED50和ED952．呼吸抑制的剂量和LD503．依赖性实验,判断麻醉还是非麻醉性镇痛药4．非麻醉性镇痛药应作解热实验,判断是否解热镇痛药5．非麻醉性镇痛药的阳性对照药为吗啡,哌替啶等6．麻醉性镇痛药的阳性对照药为阿司匹林或扑热息痛例2抗肝炎药1.急性肝损伤模型（GPT和GOT升高，病理形态改变)(1)四氯化碳模型:CCl4代谢生成CCl3自由基,引起膜脂质过氧化并和生物大分子进行共价结合,引起肝细胞损伤.(2)D-半乳糖胺模型:D-半乳糖胺与肝细胞内UDP结合,形成UDP-半乳糖胺复合物,引起UTP耗竭,导致RNA和蛋白质合成受阻,糖和磷脂代谢障碍,Ca++内流增加,最后引起细胞死亡。(3)扑热息痛模型：过量扑热息痛经P450代谢成半醌类毒性代谢产物，与生物大分子进行共价结合,引起肝细胞损伤.例2抗肝炎药2.慢性肝损伤模型（1）慢性四氯化碳肝损伤模型：肝损伤和肝纤维化并存。（2）免疫性肝损伤模型：丙酸杆菌加脂多糖可导致单核细胞和巨噬细胞在致炎因子的作用下致敏，释放毒性介质（TNF,IL-1等）造成细胞损伤。四.药效学研究基本技术要求1.实验者:专门培训,技术熟练,操作准确,结果可靠。2.药物:制备工艺及质量规格稳定,试剂－标明厂家规格并符合等级要求。3.实验动物:正常成年动物,必要时可用特定年龄,性别,和特定模型。4.实验仪器:专人效验,误差在允许范围之内。5.实验设计:随机,对照和重复的原则。6.实验记录:客观仪器记录,表格化,指标和评判标准要事先指定,多人实验要统一标准。7.记录未预见现象,差错及时发现并注明,记录保存到上市后两年。五.新药药效评价与分析1．基本要求（1）实验设计：随机分组，组间可控条件均衡，必须设阴性对照，阳性对照和新药三个剂量组，各组例数基本相同，数量不可过少，应同步进行。（2）数据表达：提供原始数据，均数，标准差，例数，P值，数据至少有3位有效数字，标准差有2位有效数字，均数的小数数位与标准差相同。（3）图表表达：以数据表格为主，同时用直观图，图表用‘三星法’（4）统计表达：写出统计方法（X2,t值，方差分析）作出专业结论。单侧检验要作出说明。2.计数资料统计分析原则：常用X2,有配对关系用配对X2,样本小或数据有0或1用确切概率法,有等级关系用Ridit或等级序值法。新药药效学研究进展一.抗肿瘤药物死亡人数：全世界500万/年，中国120万/年治疗关键：降低死亡率和发病率药物治疗：癌细胞的分化诱导及癌的分化治疗单克隆抗体及癌的导向治疗细胞因子及免疫治疗、癌基因治疗DNA拓扑异构酶Ⅱ(ToposisomeraseⅡ,TOPOⅡ)为靶点的药物DNA拓扑异构酶：控制和改变DNA拓扑异构状态（三维结构）的酶系TOPOI:DNA单链断裂TOPOⅡDNA双链切断参与DNA复制、转录、重组、染色体的组织肿瘤细胞具有快速增殖的特性，其TOPOⅡ的含量及活性高于正常体细胞，抑制TOPOⅡ活性可阻止肿瘤细胞快速增殖，进而杀死肿瘤细胞。DNA拓扑异构酶Ⅱ(ToposisomeraseⅡ,TOPOⅡ)为靶点的药物TOPOⅡ毒剂（TOPOⅡpoison）：稳定TOPOⅡ介导的可切割复制物而杀死肿瘤细胞。如依托泊苷（Etoposide,VP16）和阿霉素、喹诺酮类如CP-115953、紫杉醇TOPOⅡ催化抑制剂（TOPOⅡinhibition）：抑制TOPO