疾病模型動物在非臨床安全性評價中應用的探討

寧可永，楊 威

（1.國家食品藥品監督管理總局藥品審評中心，北京 100038，2.廣東萊恩醫藥研究院有限公司，廣東 廣州 510000）

近些年來，隨著科學技術的發展和藥物研究評價水平的提高，當前藥物非臨床安全性評價已經高度系統化和標準化，企業界和監管部門對相關問題的認識和研究水平也在逐漸提高。但是，標準毒理學模型還存在一定的不足之處，有時需要考慮采用其他模型進行安全性評價。

1 標準毒理學模型的不足以及采用疾病模型動物進行安全性評價的必要性

1.1 理論探討 眾所周知，藥物通常用于臨床疾病的診斷、預防和治療。也就是說，大多數用藥對象（人體）機體功能的一個或多個方面處于非健康狀態。但與之形成鮮明對比的是，藥物非臨床安全性評價中所用的，卻基本都是健康狀態動物。雖然，對于絕大多數藥物研發所采用的標準毒理學模型來說，有著試驗設計難度較小、歷史背景數據豐富、對實驗數據的解釋較為容易等優點，但用來自標準毒理學模型中健康動物的安全性數據，來預測復雜多變病情的患者的安全性，可能會存在局限性。當然，藥代動力學中藥物暴露量的變化，一定程度上來說可以預測一部分毒性的變化，但是在相同暴露量下，不同健康狀態的機體的毒性反應也可能會存在很大程度上的差異。這種機體反應性的差異可能是由于健康人和患者的靶器官功能差異、受體系統表達的差異等因素帶來的。因此，在非臨床研究過程中，能否采用相應疾病模型動物來評價藥物的非臨床安全性，以提高預測藥物臨床安全性風險的準確性，盡可能降低人體的用藥風險，同時降低藥物研發失敗的風險。

在中國傳統醫學理論中，也早有關于人體疾病狀態和非疾病狀態下，對毒性藥物的安全性擔憂程度不同的論述。在2000多年前的《素問·六元正紀大論》中說“有故無殞，亦無殞也”。意思就是，用在健康人身上有毒性的藥物，如果用于治療相應的疾病，卻可能不會表現出毒性或毒性降低。如一般來說活血藥可引起流產，但對于血瘀證孕婦來說，此風險就會小得多。

1.2 數據支持 通過對非臨床安全性試驗數據和臨床試驗數據的對比分析，也支持了這一觀點：基于正常動物的非臨床安全性評價所得到的數據，往往不能很好地預測藥物的臨床風險。Olson等［1］通過多國制藥企業數據調查，發現在非臨床安全性試驗中，嚙齒類和非嚙齒類動物都出現的毒性與臨床的相關性為71%；僅在非嚙齒動物出現的毒性相關性為63%；僅在嚙齒動物出現的相關性為43%；血液、胃腸、心血管系統的相關性最好，皮膚、肝膽系統的相關性最差。推測其原因，除了動物和人之間的種屬差異等原因以外，可能還有部分因素是病人都處于不同的病理狀態，有些身體機能可能處于非正常狀態，此時機體對藥物的毒性反應可能會發生改變，機體的損傷修復能力也可能降低。例如某個藥物在非臨床安全性試驗中僅觀察到具有使肝功能損傷的作用，并且損傷的程度不大，病理組織學檢查未見明顯異常；但在臨床應用時，如果用于本身肝臟功能受損的病人或者合用具有一定肝毒性的藥物，可能發生不可逆轉的肝臟損傷，出現嚴重的不良事件。

已經有學者比較了疾病模型動物和正常動物對同一藥物毒性反應的差異。王伽伯等［2］比較了治療肝炎常用中藥大黃（主要含有大黃素和大黃酸等可引起肝損傷的成分）在正常大鼠和CCl4肝損傷模型大鼠的毒性表現，發現肝損傷模型大鼠對大黃的耐受性高于正常動物。方芳等［3］發現經口給予大黃提取物12周后，CCl4肝損傷模型大鼠肝、腎、脾中的主要毒性成分大黃酸、蘆薈大黃素和大黃素濃度明顯低于正常動物，另一方面肝損傷模型動物的肝組織將其他蒽醌成分轉化代謝為肝腎毒性相對較大的大黃酸的能力明顯低于正常動物肝組織。Jiang等［4］比較了經口給予赤芍后，正常大鼠和α-異硫氰酸萘酯（ANIT）誘導的急性膽汁淤積性肝炎模型大鼠體內白芍甙和芍藥甙的藥代動力學差異。結果顯示，白芍甙和芍藥甙在上述兩種動物之間的T1／2、AUC0-t、AUC0-∞、Tmax和CLz／F均有明顯差異，并得出大鼠急性肝損傷可以改變藥物體內藥代過程的結論。由此可以得出結論，藥物的毒性反應和藥代動力學過程在疾病狀態動物或正常動物體內往往是不同的，這進一步證明了采用疾病模型動物進行安全性評價的必要性。

1.3 臨床需要 臨床試驗設計也需要來自疾病模型動物的非臨床數據，以支持受試物在病人身上的安全性。首先，大部分臨床試驗中采用了先在少量健康志愿者中進行耐受性試驗探索安全劑量后再逐漸推進的保護性機制，但是健康人與病人之間存在差異，在臨床試驗擴展至較大規模病人之前，缺少了一部分來自疾病狀態機體（包括動物或人）的藥物安全性信息，使藥物暴露于病人的風險增加。其次，對于一些特殊適應癥，如腫瘤，不管是細胞毒類還是非細胞毒類藥物，由于毒性往往較大，從倫理學角度來講也不應采用健康志愿者，考慮已經有一定的治療活性預期，因此常常直接采用患者進行Ⅰ期臨床試驗。此時，如果沒有來自疾病狀態動物的安全性數據作為參考，患者直接接受受試物的安全性風險更大。

2 藥品監管機構方面的認識

目前各國還沒有單獨的關于藥物非臨床安全性評價中采用疾病模型動物相關的指導原則。但在一些指導原則中，提及了幾種情況。

ICH S6［5］中指出：近年來，在研究被認為與人類疾病類似的動物模型方面的進展很快。這些動物模型包括誘發的和自發的疾病模型、基因剔除和轉基因動物。這些模型不僅可對藥物的藥理作用、藥代動力學和劑量確定提供進一步認識，也有助于安全性的評價（如評價疾病的不良進展）。在某些情況下，可以用動物疾病模型替代正常動物進行安全性試驗。雖然在此指導原則中指的是生物技術藥物，但應該具有普遍性的借鑒意義。

ICH S7B［6］中提到了模擬病理狀況的動物模型可用于評價藥物的致心律失常作用，但是沒有進一步的闡述。

雖然在ICH S9［7］中未明確采用疾病模型動物進行抗癌藥非臨床安全性評價的必要性，但由于抗癌藥的臨床試驗常納入病情進展性且致命性的腫瘤患者，并且這些臨床試驗中的劑量水平常常接近或者等于不良反應劑量水平，往往具有較大的毒性反應。為了能更充分地反映受試物在癌癥狀態體內的安全性，在抗癌藥的研發中，也有部分申請人采用了荷瘤動物進行非臨床安全性評價。

3 采用疾病模型動物進行非臨床安全性評價的可行性

理想的疾病模型動物，應該是越接近臨床疾病的發展規律越好。近些年來，關于疾病發病機制、有關基礎研究和疾病模型動物方面的研究進展很快。這些疾病模型的存在，使得采用疾病模型動物進行非臨床安全性評價成為可能。實際藥物研發過程中也有采用荷瘤動物進行抗腫瘤藥物安全性研究的例子［8］。

4 采用疾病模型動物進行非臨床安全性評價的不足

和正常動物一樣，疾病模型動物與人體之間同樣存在種屬差異。另外，模型因素也會對實驗數據產生影響。由于疾病模型動物發展的時間較短，相關研究相對薄弱，所以采用疾病模型動物進行非臨床安全性評價時，存在歷史背景數據較少、對于試驗數據的解釋難度較大等困難，因此至關重要的是收集同期對照數據和基線數據以得出更為科學的結論。同時，模型的穩定性也同樣會對試驗數據產生影響。

5 建議考慮采用疾病模型動物進行非臨床安全性評價的情況

雖然疾病模型動物存在一些不足，但對于標準毒理學試驗來說，仍然是一個必要的補充。對于一些高風險品種（如安全窗較窄、毒性反應較為嚴重、毒性程度與劑量相關性較強、容易產生蓄積等），或用于高危人群或健康因素可能會影響藥物反應性的其他情況，建議考慮采用疾病模型動物進行非臨床安全性評價的必要性。

6 總結

雖然目前國際上還沒有專門針對采用疾病模型動物進行安全性評價的明確要求，藥品監管機構也沒有強制要求，但為了盡可能準確地預測藥物在臨床上的不良反應，降低臨床應用于患者的風險（患者獲益），并且降低藥品研發失敗的風險（制藥企業獲益），應該高度重視這方面的問題。

參考文獻：

［1］ Olson H，Betton G，Robinson D，etal.Concordance of the toxicity of pharmaceuticals in humans and in animals［J］.Regul Toxicol Pharmacol，2000，32（1）：56-67

［2］ Wang JB，Zhao H P，Zhao Y L，et al.Hepatotoxicity or hepatoprotection？Pattern recognition for the paradoxical effectof the Chinese herb Rheum palmatum L，in treating rat liver injury［J］.PLos ONE，2011，6（9）：1-8.

［3］ Fang F，Wang JB，Zhao Y L，et al.A comparative study on the tissue distributions of rhubarb anthraquinones in normal and CCl4-injured rats orally administered rhubarb extract［J］.J Ethnopharmcol，2011，137（3）：1492-7.

［4］ Jiang F，Zhao Y，Wang J，et al.Comparative pharmacokinetic study of paeoniflorin and albiflorin after oral administration of Radix Paeoniae Rubra in normal ratsand the acute cholestasis hepatitis rats［J］.Fitoterapia，2012，83（2）：415-21.

［5］ ICH.Preclinical safety evaluation of biotechnology-derived pharmaceuticals（S6（R1））.2011

［6］ ICH.The non-clinical evaluation of the potential for delayed ventricular repolarization（QT interval prolongation）by human pharmaceuticals（S7B）.2005.

［7］ ICH.Nonclinical evaluation for anticancer pharmaceuticals（S9）.2009.

［8］ Soares DC，Cardoso V N，de Barros A L，etal.Antitumoral activity and toxicity of PEG-coated and PEG-folate-coated pH-sensitive liposomes containing 159Gd-DTPA-BMA in Ehrlich tumor bearing mice［J］.Europ JPharmaceut Sci，2012，45（1-2）：58-64.