方法创新 降低研发风险——10种检测方案提高临床试验成功率(上)
1999年万络(Vioxx，罗非昔布)获正式批准后很快成为畅销药。据估计，此药在美国仅2004年8月就开出了1.05亿张处方。2003年，万络替默克公司挣了15亿美元。但默克最终从市场上撤回了万络。因为研究表明，服用此药超过18个月后，患心血管疾病的概率是服用安慰剂的对照组的两倍。
在1994年4月～2004年4月期间，在美国食品和药物管理局(FDA)批准的303个分子药物中，有7个由于安全性考虑从市场上撤回了。尽管药品撤回的比率只占批准药物数量的2.3%，但是给病人造成的伤害却是无法估量的，制药公司还投入了巨额的研发和上市费用。
这些事实表明，尽管公众没有太多感觉，尽管风险是如此的小，但实际上药物带来的益处和风险总是共存的。FDA执行部门的珍妮特·伍德科克博士说：“估计每年会有10万人死于药物的副作用，还有数以亿计的美元被花费掉。我们知道，虽然药物对维护人们的健康有很大帮助，挽救了成千上万人的性命，但眼下我们还是付出了代价的。我们的目标就是将这个代价降到最低限度。”
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一直以来，制药业和生物技术产业的研究者在努力提高药物疗效的同时，致力于降低它们的副作用，这些研究带来了不少成果。10年前，有40%以上的药物由于达不到药代动力学指标而通不过临床前检验，但是改进的体外模型和动物模型测试将这个比例降到约10%。尽管如此，由于检测出副作用而被放弃的药物比例仍然达到30%~40%，成为临床前试验消耗的首要原因。两者的差异可能是由过时的工具所造成的。FDA去年公布的一本白皮书上这样写道：“创新还是停滞，这是开发新药这个关键途径上的机遇和挑战。尽管开发出了一些好方法，但测试毒性和保证安全性的工具还停滞在几十年之前。传统上在动物身上进行的毒性测试是一个很好的实验记录，为临床志愿受试者的安全提供了借鉴，但它较复杂、费时，需要的样品量大，而且无法预测特例，显示不出影响药品安全性的真正问题所在。”这本白皮书还记录了据某家制药公司的估计，在过去10年间，由于药品通不过临床对肝脏的副作用化验而宣告失败，由此造成的损耗在20亿美元之上。
百时美施贵宝医药品研究所在改进研发能力的过程中，成立了一个毒性检查小组。这个小组分析了过去12年间研发中失败的约100种化合物。这有助于他们在药物研发的早期阶段就决定采用哪项技术，因此降低了损耗。他们发现将各种工具结合起来取长补短是最有效的途径。许多公司采用更新版本的体外、体内、计算机三合一的工具，另一些则决定尝试应用如药效基因组学、毒理基因组学等新开发领域中的技术。
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“尽管这些新工具看起来很有希望，但我们不必强求它们在早期临床前阶段就提供终极答案”，雅培公司细胞和分子毒理学项目的领导人埃里克.布洛姆博士如是说，“最后的答案只有在临床试验结束时才能知道。我们在早期试验阶段能做的只是对候选药物进行一次排名，在可以接受的范围内挑选出一些候选药物来进行临床前的安全检验。”下面是制药公司为降低失败比例而采用的10项检测方案。
■智能化学
千禧制药公司成立于10年前，药物研发及临床试验部门的高级副部长彼得·斯密斯博士介绍说，该公司有能力建立研发模型，而不受行业偏见的左右，“在决定是否进行某个药物的开发之前，我们会掂一掂这个分子的价值，这方面我们做得相当好。”他们和化学家、生物学家合作，确定分子的内在问题，重新回到实验室设计新的分子，然后再进行测试。“这是一项重复的工作，不求数量，但求质量。当我们决定进行某个分子的开发工作之时，该分子的成功几率较高。”
方法的关键是被称做DABS的方案，即阶段性检查测试。在分子设计的每个阶段，研究者们都会进行一系列的试验，对先导化合物的ADME-Tox(吸收、分布、新陈代谢、排泄和毒理)性质进行测试，以帮助他们决定是否对此分子进行下一步研究。例如，在先导化合物阶段，他们会进行早期的动物药代动力学实验、筛选对hERG离子通道有干涉的药物、进行早期的基因副作用测试以及在动物模型中检测血液中的药物含量来研究其药理性质等等。史密斯评价说：“对我们来说，加速精确地决定分子的可研究性将会是一个巨大的帮助，因为这将告诉我们是否需要加速研究，并投入更多资金来启动项目，或者是干脆放弃。”
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■早期计算机检验
史密斯介绍了千禧公司在早期阶段对分子进行体外筛选，以避免不良候选药物进入动物实验阶段。他们用分离出的肝细胞进行实验，观察它们的表达情况并建立一个数据库。“当我们参考那些已确定有副作用或性能不好的化合物分子的表达情况时，我们就能避免重蹈覆辙，可以确定是否继续研究那些分子。”但尽管体外试验技术的发展比体内技术快很多，体外试验毕竟有诸多限制，它无法精确模拟有机体内的复杂环境，因此其预测能力也会随之大打折扣。
加州的Hurel公司提供了一种微流体生物芯片技术，用一个个分离的但却可以靠液体的流动相互联系的小间来模拟动物的“器官”或“组织”。每个小间内都注入活细胞生长所需的培养液；培养液或是直接从动物器官组织中提取，或是在成分和功能上模拟相应组织器官中的组织液；小间之间有类似血管的小液流管，提供培养液的循环流通。这个设备又被称做是Hurel。把药品加到流动的培养液中，把它带到各个“器官”的小间中，被细胞吸收；然后对细胞死亡、分化、免疫反应、新陈代谢紊乱或信号传导途径受阻等生理效应进行检测和监控，来观察此化合物的药效。
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其他一些公司并不只局限于芯片层次上，他们设想的更大。今年早些时候，马萨诸塞州沃尔瑟姆市的热电子公司引进了LeadStream系统——一个检测新药ADME-Tox的完整解决方案。该系统包括三大独立模块：进行ADME-Tox阵列测试的全自动模块化平台WorkCell、为WorkCell提供在线样品准备的Reformatter及一套液相色谱/质谱系统。LeadStream还包括采集实验室中流动样品数据的软件Orchestrator。
国立医学研究所(NIGMS)是美国国立卫生研究院的一部分，它资助的一个项目的部分资金就用来发展新的ADME-Tox筛选技术，以方便进行体外检测。今年，此研究所将打算用200万美元对4~7个项目进行为期4年的研究。“我们真诚地希望我们的研究团体会考虑开辟新领域，使得我们预测
ADME性质和药物副作用的水平更上一个台阶。”NIGMS药物学、生理学和生物化学部门的项目领导理查德·冲田博士如是说。
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■体内实验模型创新
哺乳动物实验模型是预测ADME-Tox性质的关键，但是它们花费高、工作量大、样品需求量多，而且也不总是精确可靠。“动物模型所预测很好，但不完美。我们必须记住这一点。”史密斯告诫道。传统的细胞试验能检测药物对培养细胞的效应，但它们不能衡量新陈代谢的复杂性对药效造成的影响，药物的副作用或许只有在体内环境中才显示出来。在过去的几年间，研究者们致力于克服这些缺点，他们发展了许多新的体内模型。
比起哺乳动物来，模式生物如斑马鱼、线虫和果蝇相对简单一些，易于操作且花费也不高，马萨诸塞公众医院心血管疾病研究中心的兰德尔·彼得斯博士介绍说：“它们比较廉价，易于繁殖，对它们可以进行另一种类型的试验。它们被用来在早期试验中检测药物的毒性。”彼得斯实槭以?84孔平板上对斑马鱼的心率进行全自动测试，以观察心电图QT间期的延长情况，这种方法被证明是相当精确的。
康涅狄格州的Hepaticus公司开发了新的体内检测工具，他们以人功能性肝细胞为模型，在有免疫活性的大鼠身上进行检测。尽管这项技术的精确性尚未被证实，这家公司相信它可被用于临床前实验中，检测对人肝脏的毒害作用，这在大鼠模型中通常被忽略。Hepaticus公司目前正在寻求更多的风险投资来进一步改进这项技术。
编译/陈文倩, 百拇医药
在1994年4月～2004年4月期间，在美国食品和药物管理局(FDA)批准的303个分子药物中，有7个由于安全性考虑从市场上撤回了。尽管药品撤回的比率只占批准药物数量的2.3%，但是给病人造成的伤害却是无法估量的，制药公司还投入了巨额的研发和上市费用。
这些事实表明，尽管公众没有太多感觉，尽管风险是如此的小，但实际上药物带来的益处和风险总是共存的。FDA执行部门的珍妮特·伍德科克博士说：“估计每年会有10万人死于药物的副作用，还有数以亿计的美元被花费掉。我们知道，虽然药物对维护人们的健康有很大帮助，挽救了成千上万人的性命，但眼下我们还是付出了代价的。我们的目标就是将这个代价降到最低限度。”
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一直以来，制药业和生物技术产业的研究者在努力提高药物疗效的同时，致力于降低它们的副作用，这些研究带来了不少成果。10年前，有40%以上的药物由于达不到药代动力学指标而通不过临床前检验，但是改进的体外模型和动物模型测试将这个比例降到约10%。尽管如此，由于检测出副作用而被放弃的药物比例仍然达到30%~40%，成为临床前试验消耗的首要原因。两者的差异可能是由过时的工具所造成的。FDA去年公布的一本白皮书上这样写道：“创新还是停滞，这是开发新药这个关键途径上的机遇和挑战。尽管开发出了一些好方法，但测试毒性和保证安全性的工具还停滞在几十年之前。传统上在动物身上进行的毒性测试是一个很好的实验记录，为临床志愿受试者的安全提供了借鉴，但它较复杂、费时，需要的样品量大，而且无法预测特例，显示不出影响药品安全性的真正问题所在。”这本白皮书还记录了据某家制药公司的估计，在过去10年间，由于药品通不过临床对肝脏的副作用化验而宣告失败，由此造成的损耗在20亿美元之上。
百时美施贵宝医药品研究所在改进研发能力的过程中，成立了一个毒性检查小组。这个小组分析了过去12年间研发中失败的约100种化合物。这有助于他们在药物研发的早期阶段就决定采用哪项技术，因此降低了损耗。他们发现将各种工具结合起来取长补短是最有效的途径。许多公司采用更新版本的体外、体内、计算机三合一的工具，另一些则决定尝试应用如药效基因组学、毒理基因组学等新开发领域中的技术。
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“尽管这些新工具看起来很有希望，但我们不必强求它们在早期临床前阶段就提供终极答案”，雅培公司细胞和分子毒理学项目的领导人埃里克.布洛姆博士如是说，“最后的答案只有在临床试验结束时才能知道。我们在早期试验阶段能做的只是对候选药物进行一次排名，在可以接受的范围内挑选出一些候选药物来进行临床前的安全检验。”下面是制药公司为降低失败比例而采用的10项检测方案。
■智能化学
千禧制药公司成立于10年前，药物研发及临床试验部门的高级副部长彼得·斯密斯博士介绍说，该公司有能力建立研发模型，而不受行业偏见的左右，“在决定是否进行某个药物的开发之前，我们会掂一掂这个分子的价值，这方面我们做得相当好。”他们和化学家、生物学家合作，确定分子的内在问题，重新回到实验室设计新的分子，然后再进行测试。“这是一项重复的工作，不求数量，但求质量。当我们决定进行某个分子的开发工作之时，该分子的成功几率较高。”
方法的关键是被称做DABS的方案，即阶段性检查测试。在分子设计的每个阶段，研究者们都会进行一系列的试验，对先导化合物的ADME-Tox(吸收、分布、新陈代谢、排泄和毒理)性质进行测试，以帮助他们决定是否对此分子进行下一步研究。例如，在先导化合物阶段，他们会进行早期的动物药代动力学实验、筛选对hERG离子通道有干涉的药物、进行早期的基因副作用测试以及在动物模型中检测血液中的药物含量来研究其药理性质等等。史密斯评价说：“对我们来说，加速精确地决定分子的可研究性将会是一个巨大的帮助，因为这将告诉我们是否需要加速研究，并投入更多资金来启动项目，或者是干脆放弃。”
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■早期计算机检验
史密斯介绍了千禧公司在早期阶段对分子进行体外筛选，以避免不良候选药物进入动物实验阶段。他们用分离出的肝细胞进行实验，观察它们的表达情况并建立一个数据库。“当我们参考那些已确定有副作用或性能不好的化合物分子的表达情况时，我们就能避免重蹈覆辙，可以确定是否继续研究那些分子。”但尽管体外试验技术的发展比体内技术快很多，体外试验毕竟有诸多限制，它无法精确模拟有机体内的复杂环境，因此其预测能力也会随之大打折扣。
加州的Hurel公司提供了一种微流体生物芯片技术，用一个个分离的但却可以靠液体的流动相互联系的小间来模拟动物的“器官”或“组织”。每个小间内都注入活细胞生长所需的培养液；培养液或是直接从动物器官组织中提取，或是在成分和功能上模拟相应组织器官中的组织液；小间之间有类似血管的小液流管，提供培养液的循环流通。这个设备又被称做是Hurel。把药品加到流动的培养液中，把它带到各个“器官”的小间中，被细胞吸收；然后对细胞死亡、分化、免疫反应、新陈代谢紊乱或信号传导途径受阻等生理效应进行检测和监控，来观察此化合物的药效。
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其他一些公司并不只局限于芯片层次上，他们设想的更大。今年早些时候，马萨诸塞州沃尔瑟姆市的热电子公司引进了LeadStream系统——一个检测新药ADME-Tox的完整解决方案。该系统包括三大独立模块：进行ADME-Tox阵列测试的全自动模块化平台WorkCell、为WorkCell提供在线样品准备的Reformatter及一套液相色谱/质谱系统。LeadStream还包括采集实验室中流动样品数据的软件Orchestrator。
国立医学研究所(NIGMS)是美国国立卫生研究院的一部分，它资助的一个项目的部分资金就用来发展新的ADME-Tox筛选技术，以方便进行体外检测。今年，此研究所将打算用200万美元对4~7个项目进行为期4年的研究。“我们真诚地希望我们的研究团体会考虑开辟新领域，使得我们预测
ADME性质和药物副作用的水平更上一个台阶。”NIGMS药物学、生理学和生物化学部门的项目领导理查德·冲田博士如是说。
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■体内实验模型创新
哺乳动物实验模型是预测ADME-Tox性质的关键，但是它们花费高、工作量大、样品需求量多，而且也不总是精确可靠。“动物模型所预测很好，但不完美。我们必须记住这一点。”史密斯告诫道。传统的细胞试验能检测药物对培养细胞的效应，但它们不能衡量新陈代谢的复杂性对药效造成的影响，药物的副作用或许只有在体内环境中才显示出来。在过去的几年间，研究者们致力于克服这些缺点，他们发展了许多新的体内模型。
比起哺乳动物来，模式生物如斑马鱼、线虫和果蝇相对简单一些，易于操作且花费也不高，马萨诸塞公众医院心血管疾病研究中心的兰德尔·彼得斯博士介绍说：“它们比较廉价，易于繁殖，对它们可以进行另一种类型的试验。它们被用来在早期试验中检测药物的毒性。”彼得斯实槭以?84孔平板上对斑马鱼的心率进行全自动测试，以观察心电图QT间期的延长情况，这种方法被证明是相当精确的。
康涅狄格州的Hepaticus公司开发了新的体内检测工具，他们以人功能性肝细胞为模型，在有免疫活性的大鼠身上进行检测。尽管这项技术的精确性尚未被证实，这家公司相信它可被用于临床前实验中，检测对人肝脏的毒害作用，这在大鼠模型中通常被忽略。Hepaticus公司目前正在寻求更多的风险投资来进一步改进这项技术。
编译/陈文倩, 百拇医药