評估上市前藥物發生DILI的風險

楊長青

一、 用反應代謝物從化學結構上預測具有肝毒性的藥物

反應代謝物(reactive metabolites，RM)的概念首先來自于威斯康星大學醫學院米勒課題組的研究。他們首先證明了苯胺類偶氮染料的肝毒性和致癌性是由其氧化代謝后形成的RM所引起的。在將這一概念擴展到人類DILI的研究中，首先發現了細胞色素P450 (CYP)介導的抗炎藥對乙酰氨基酚的RM是反應性醌-亞胺中間體，該中間體能夠耗盡機體內源性抗氧化劑谷胱甘肽(GSH)，并與肝蛋白共價結合。基于這些以及過去3～4年間的許多其他毒性物質的結構學研究，現在普遍認為，RM才是造成某些特異質型DILI的病因。通過與細胞表面蛋白共價結合形成半抗原，RM可導致細胞的功能障礙或后繼免疫反應。在眾多RM形成實驗中，已推導出這些特定的分子結構，因而將這類特定分子結構在已公示的信息中限定為“警示結構”。例如，最近對68種被召回或與DILI黑框警告(BBW)相關的藥物進行分析表明，其中55種(81%)藥物具有警示結構，而這55種藥物中確有36種(65%)存在RM形成的證據。因此從結構-活性關系研究中也可以看出，RM形成是特異質型DILI的一個令人信服的論據，而RM缺失與后繼藥物的安全性顯著改善又是一致的。該報告將突出RM概念和結構警報的證據，建議利用結構-毒性關系作為評估上市前藥物發生DILI風險的獨立預測因子。

二、 應用微工程化人肝細胞共培養模型預測藥物DILI風險

芝加哥伊利諾斯大學的Khetani教授認為，動物模型中的DILI并不總是與人類DILI相關，部分原因是藥物代謝途徑的物種差異。因此人類肝臟的體外模型現在正越來越多地應用于補充、甚至在某些情況下取代動物試驗；更重要的是，這樣的模型能夠在整個化合物開發過程中更快、更經濟地測試藥物和工業化學品的肝毒性。用原代人肝細胞模型評價化合物是篩選DILI風險的理想標準。然而在傳統的二維單細胞培養模式中，這類細胞還是表現出表型功能的快速下降。他們在過去的10～15年中，運用半導體驅動的微加工工具，以及肝細胞與肝臟或非肝臟來源的非實質細胞的共培養技術，精確調節肝細胞周圍的二維和三維微環境，以增強和穩定細胞表型功能。將肝臟來源的非實質細胞(例如庫普弗細胞、肝星狀細胞和竇狀內皮細胞)置于工程化肝細胞培養平臺中，可確定細胞-細胞間的相互作用在人類DILI進展中的作用途徑。利用患者特異性誘導多能干細胞(iPSC)衍生的人肝細胞和適應性免疫攻擊來闡明特異性DILI的發生機制，也是未來努力的方向。總之，微工程化人肝細胞共培養模型具有預測上市前藥物發生DILI風險的巨大潛力，并有助于闡明DILI的潛在機制。

三、 評估藥物研發中DILI風險的新策略

臨床前的動物模型對檢測大多數人類的DILI普遍不敏感。因此，在藥物研發過程中需要對其DILI風險進行廣泛的評估。來自舊金山Genentech公司的Proctor博士采用了一組體外模型，并特別考慮了理化特性、警示結構和預測劑量/暴露，以研究潛在的DILI風險。當然，在缺乏臨床前體內肝毒性信息的情況下，很難利用體外數據來決定化合物的取舍。造成這一挑戰的因素之一是不確定哪些參數能夠真正預測DILI。這在一定程度上也是由于該領域的文獻中有許多相互矛盾的報道，這些報道使用了不同的測試系統、分類標準、統計方法和實驗條件，使得交叉研究比較困難。為了解決這個問題，他們開始評估藥物大量的生理化學特性，通過計算機模擬酶學和體外測定的整體預測性，使用一致的驗證系統，運用統計學方法單獨或組合地識別預測各參數的性能。在使用不同的測試系統對173種上市前化合物進行分析后，發現與臨床DILI相關的占47%。對于以IC50值為終點的參數，他們還通過校正每個化合物有效暴露時的最大血漿濃度來估計體外安全邊際(MOS)。

四、 計算機模擬和體外實驗模擬，預測特異質型DILI

在肝臟的適應或“耐受”壓力方面，人與人之間存在著差異性，這也是特異質型DILI發生的因素之一。來自哈姆納藥物安全研究所Howell博士重點討論了這一因素。肝細胞應激反應的改變影響著胞內線粒體的生物形成能力，描述這一動態過程的數學模型已被納入到DILI評估系統：DILIsym。DILIsym是一項在歷時9年努力后，得到了19家最大的制藥公司、FDA和學術界共同支持所產生的一個DILI評估系統。它采用了“中間”定量系統毒理學(QST)的方法，并運用微分方程來概括藥物可能導致肝損傷的關鍵過程，通過改變參數來創建模擬的患者群體(SimPops)，以反映遺傳和非遺傳性變異。該評估系統已經完成了軟件制作(DILIsym，DILIsym Services Inc.，Simulations Plus公司)，將會越來越多地應用于制藥公司的開發決策。DILIsym已經在多組上市前的藥物中進行了測試，其在80%以上的預測病例中都是準確的。