協(xié)和-新藥藥效學

1、新藥藥效學研究,中國醫(yī)學科學院 中國協(xié)和醫(yī)科大學藥物研究所李燕,內容提綱,一.藥效學基本概念二.新藥藥效學主要藥效學一般藥理學復方藥理學三.藥效學研究基本方法四.藥效學研究基本技術要求五.藥效學評價及統(tǒng)計,,新藥定義 未在中國市場銷售的藥品藥效學定義 研究藥物的生化, 生理效應及其機制, 劑量與效應之間的規(guī)律。,藥效學研究目的,(1)確定新藥預期用于臨床防、診、治目的的藥效(2)確定新藥的作用強度

2、和特點(3)闡明新藥的作用部位和機理(4)發(fā)現(xiàn)預期用于臨床以外的廣泛藥理作用,一. 藥效學研究的基本概念,1.  藥物作用的基本類型和選擇性 藥物通過影響機體固有的生理生化功能而產 生作用(1)興奮: 增強原有功能。如腎上腺素使血壓 升高, 速尿使尿量增加。(2)抑制: 減弱原有功能。如胰島素降低血糖, 阿司匹林退熱作用。,,（3)選擇性:a. 

3、由于結構的特殊性,只干擾某種器官和某種生化過程。 如強心甙的心肌興奮作用，苯巴比妥抑制中樞作用， 鏈霉素抑制結核桿菌等。b. 與藥物劑量有關，如苯巴比妥隨劑量增加可呈鎮(zhèn)靜 催眠 呼吸抑制意義：藥物分類的基礎，臨床用藥選擇品種和劑量的 依據(jù)。,,,2．藥物的量效關系,量效關系：藥物效應的強弱與劑量或濃度呈一定關系。（1）量反應: 效應強度, 血壓 mmHg

4、(上升和下降） 尿量 ml數(shù)（增加和減少） 心率/min (加速或減慢) 最小效應量： 藥物效應開始出現(xiàn)時的劑量或濃度 效能： 產生最大效應的劑量或濃度。,,（2）質反應: 陽性率或 %, 如死亡, 驚厥, 睡眠, 治愈等。ED50= 50% effective dose, 半數(shù)有效量LD50= 50% lethal dose 半數(shù)

5、致死量TI= Therapeutic index, 治療指數(shù) LD50 和 ED50 的比值 （LD1/ED99, LD5/ED95）,,Effect of bicyclol on mortality in mice intoxicated with APAP (n=10). Surviving rate of mice was monitored for 48h. Closed rhombuses, A

6、PAP group; Closed squares, administration of bicyclol (300 mg/kg×3); Closed triangles, administration of bicyclol (300 mg/ kg×1).,雙環(huán)醇對卡介苗加脂多糖所致的肝損傷小鼠血清腫瘤壞死因子（TNF）的影響,Plasma TNF bioassay in L-929 cells,3．藥物作用的機理

7、,藥物作用原理：研究藥物效應的始初反應,及其中間環(huán) 節(jié)。（Where and How）意義：1 闡明藥物治療作用和不良反應的本質，有助于提高療效，設計新藥，2 發(fā)現(xiàn)藥物作用的新靶點，了解生命現(xiàn)象。,,結構非特異性藥物： 取決于分子的理化性質，如溶解度，滲透壓，表面活性，兩相分配性質（吸入性麻醉藥，絡合劑等）結構特異性藥物： 取決于化學結構的特異性，如反應性，分子狀態(tài)，體積和表面積，立體化

8、學，功能基配置， 電荷分布，受體結合模式等,藥物作用類型,（1）改變細胞周圍環(huán)境的理化性質：中和胃酸，利尿（高滲iv）（2）干擾和參與代謝過程：磺胺競爭二氫葉酸合成酶，Vit補充。（3）對生物膜的影響：抗心律失常影響Na+, Ca++,K+ 離子轉運，多粘 菌素B,E損傷細菌的胞漿膜，通透性增加，導致細胞內物質外漏 而殺菌。（4）對生理遞質或激素的影響：影響生理遞質的合成，攝取，釋放，

9、 滅活。（5）與受體的相互作用,藥物與受體的相互作用,受體是能特異性地識別和結合配基(Ligind), 并通過相應的信號傳導機制，產生最終生物效應的分子。藥物與受體的相互作用可用下列方式表達：K1D + R DR EK2信號傳導藥物與受體的結合取決于對受體的親和力(Affinity)，結合后產生的復合物仍可解離。,,,,,,藥物與受體的相互作用,1. 占領學說（

10、Occupatin theory）Clark提出 2. 速率學說（Rate theory） Stephenson 和 Paton等提出3. 變構學說（Allosteric theory）Monod 和 Koshland等提出以占領學說最為重要，后三種學說是占領學說的修正和補充。藥物與受體結合后產生效應，不僅需要藥物具有親和力，同時需要具有內在活性（Intrinsic activity）才能產生效應。只有親和力而無內在活性的

11、藥物雖可與受體結合，但不能激動受體，不僅不產生效應還可能影響能激動受體的藥物與受體結合。,藥物與受體的相互作用,激動劑（Agonist）：既有親和力又有內在活性完全激動劑 高親和力和高內在活性，如嗎啡 等。部分激動劑 高親和力和低內在活性，如鎮(zhèn)痛 新等）拮抗劑（Antagonist）：只有高親和力而無內在活

12、性的藥物，如納洛酮等。,,,藥物與受體的相互作用,①直接改變細胞膜的通透性和離子轉運，導致膜電位和胞內離子濃度的改變。②通過細胞內第二信使影響生理生化功能。③調節(jié) DNA轉錄，改變蛋白質合成。受體的數(shù)目和反應性可因藥物的作用或濃度而改變。,4.藥物的治療作用和不良反應,治療作用:通過影響機體生理、生化機能或病變過程起到防病,治病的作用。不良反應: 藥物引起生理生化功能紊亂 給病人帶來痛苦的反應.“發(fā)揮治療作用

13、, 避免和減少不良反應”,,（1）副作用：（side reaction） 藥物選擇性低，作用范圍大，在治療劑量出現(xiàn)與治療目的無關的作用，(可恢復的功能性改變) 麻黃堿解除支氣管哮喘 中樞興奮，導致失眠（2)毒性反應：(toxic reaction)用量過大，用藥過久或劑量不當急性毒性，慢性毒性，高敏人群，代謝排泄功能不全洋地黃過量 心律失常 水楊酸 惡心，嘔吐，耳鳴,,,,,（3）

14、后遺效應:（after effect）停藥后閾濃度以下 殘存的生物效應。巴比妥類藥 困倦 腎上腺皮質激素 皮質功能低下（4）繼發(fā)反應：（secondary effect）藥物作用之后 的繼發(fā)反應 抗菌素 菌落失調和繼發(fā)感染（5）變態(tài)反應：（allergy）與藥物作用無關的不易 預知的不良反應（免疫病理過程） 青霉素 過敏性休克氯霉素

15、 再障,,,,,,二. 新藥藥效學研究,1. 主要藥效學研究2. 一般藥理學研究3. 復方藥理學研究“藥理學家的工作是具有獨特性的,他們不愿完全重復別人的技術, 而是在應用過程中進行改造。然而，在評價新藥的安全性時，必須遵循基本的原理和技術。（A.J. Lehman,1959, FDA）,1．主要藥效學研究,定義: 與新藥防治作用有關的主要藥理作用。(1)研究方法a.藥效應在體內外兩

16、種以上實驗方法獲得證明，其中一種必須是整體的正常動物或動物病理模型。“體外實驗簡單,體內實驗確實”b.實驗模型必須能反映藥物作用的本質,與治療指征的關聯(lián)性,,(2)觀察指標：應能反應主要藥效作用的藥理本質，應 客觀，定量或半定量。(3)劑量選擇：應能反映量效關系，盡量求出ED50或有效 劑量范圍。量效關系不明確的藥物應說 明原因。(4)給藥途徑：應采用

17、擬推薦臨床應用的給藥方法，如 該方法在動物上無法實施時，應予說 明，改用他法。(5)對照設置：應有空白對照和已知標準陽性藥物或治 療措施對照。,2.一般藥理學研究,定義: 對新藥主要藥效作用以外廣泛藥理作用的研究。要求：(1) 動物選擇：小鼠，大鼠，貓，狗等，循環(huán)和呼吸系 統(tǒng)不宜用小鼠和兔， 應盡量在清醒的動物上進行。(2) 

18、;給藥途徑，劑量（2-3個，低劑量應參照ED50）及耐 受劑量應與主要藥效學一致?？梢淮位蚨啻谓o藥。 觀察指標應廣泛。,,a. 神經(jīng)系統(tǒng)：一般行為：外表，毛發(fā)，姿勢，步態(tài)特殊反應：麻醉，催眠，鎮(zhèn)靜，體位變化，痛覺，對光反射異常，肌顫，流涎，眼球震顫，瞳孔變化等。對用藥后動物的行為進行定性和定量的評價，判斷有無興奮和抑制作用。如有興奮和抑制作用，可進行對小鼠或大鼠自發(fā)活動的影響。,,b. 心血管系統(tǒng)：心率，心

19、律，血壓的變化。EKG的QRS, ST, T波。如在治療有效劑量出現(xiàn)血壓和EKG的改變，應進行整體和離體分析實驗，如血流動力學，離體心臟等以確定對主要治療作用的影響。,,C. 呼吸系統(tǒng)：呼吸頻率和幅度的變化。如在治療有效劑量出現(xiàn)明顯的呼吸興奮和抑制，應進行整體和離體分析實驗，如呼吸中樞抑制的實驗法，肺流溢法，隔肌隔神經(jīng)法，判斷藥物對呼吸系統(tǒng)的影響.,3.復方藥理學的研究,(1)復方組成的依據(jù)和合理性(2)各組分在復方

20、中的相互關系(3)各組分對主要藥效或毒副作用的影響, 確定 組分間的拮抗和協(xié)同,(4)證明復方在藥效和毒副作用方面的優(yōu)點。,三．藥效學研究基本方法,1．  分類: >1002．  方法(1) 生理, 生化, 微生物, 免疫, 病理(2) 體內: 正常動物, 病理模型 (遺傳性高血壓模型, 化學和物理性損傷模型, 轉基因和基因 敲除模型） 體外:

21、 器官, 組織, 細胞, (亞細胞組分), 受體, 酶, 離子通道, 基因等相關程度依下列順序增加: 分子模型 < 細胞器 < 器官 <整體清醒動物,例1.    鎮(zhèn)痛藥,1.   熱刺激法(1) 輻射熱: 小型聚光燈照射大,小鼠的尾巴或家兔的鼻部, 以甩頭和甩尾為指標.實驗潛伏期 - 對照潛伏期 反應% =

22、x100% 中斷照射時間(2) 小鼠熱板法: 55度的金屬熱板上, 以踢腿, 舔后足, 跳躍作為指標,,,,例1.    鎮(zhèn)痛藥,2.   電刺激法(1)齒髓刺激法: 麻醉下用電鉆在牙髓上打孔, 慢性埋藏電極, 不同強度電刺激, 以咀嚼,舔舌, 抬高鼻子,頭前伸, 擺頭等為指標(2) 小鼠足跖刺激法(3)小鼠尾刺

23、激法,例1.    鎮(zhèn)痛藥,3.   機械刺激法(1) 大鼠尾尖部壓痛法(2) 小鼠尾根部壓痛法4.   化學刺激法(1)  鉀離子透入: KCl 皮下注射，直流電透入，以縮腿，掙扎，揚爪為指標(2)  醋酸扭體: 0.3%, 腹腔注射, 以腹部內凹, 軀干后腿伸張等為指標.,例1. 

24、   鎮(zhèn)痛藥,藥效評價1．量效關系, ED 50 和ED 952．呼吸抑制的劑量和LD503．依賴性實驗, 判斷麻醉還是非麻醉性鎮(zhèn)痛藥4．非麻醉性鎮(zhèn)痛藥應作解熱實驗, 判斷是否解熱鎮(zhèn)痛藥5．非麻醉性鎮(zhèn)痛藥的陽性對照藥為嗎啡, 哌替啶等6．麻醉性鎮(zhèn)痛藥的陽性對照藥為阿司匹林或撲熱息痛,例2 抗肝炎藥,1.  急性肝損傷模型（GPT和GOT升高，病理形態(tài)改變) (1) 四氯化碳模型:

25、CCl4 代謝生成 CCl3自由基, 引起膜脂質過氧化并和生物大分子進行共價結合, 引起肝細胞損傷.(2) D-半乳糖胺模型: D-半乳糖胺與肝細胞內UDP結合, 形成UDP-半乳糖胺復合物, 引起UTP 耗竭, 導致RNA和蛋白質合成受阻, 糖和磷脂代謝障礙, Ca++ 內流增加, 最后引起細胞死亡。(3) 撲熱息痛模型：過量撲熱息痛經(jīng)P450代謝成半醌類毒性代謝產物，與生物大分子進行共價結合, 引起肝細

26、胞損傷.,例2 抗肝炎藥,2.慢性肝損傷模型 （1）慢性四氯化碳肝損傷模型： 肝損傷和肝纖維化并存。（2）免疫性肝損傷模型：丙酸桿菌加脂多糖可導致單核細胞和巨噬細胞在致炎因子的作用下致敏，釋放毒性介質（TNF, IL-1等）造成細胞損傷。,四. 藥效學研究基本技術要求,1.實驗者: 專門培訓, 技術熟練, 操作準確, 結果可 靠。2.藥物: 制備工藝及質量規(guī)格穩(wěn)定, 試劑－標明廠家

27、 規(guī)格并符合等級要求。3.實驗動物: 正常成年動物, 必要時可用特定年齡, 性 別, 和特定模型。4.實驗儀器: 專人效驗, 誤差在允許范圍之內。,,5.實驗設計: 隨機, 對照和重復的原則。6.實驗記錄: 客觀儀器記錄, 表格化, 指標和評判標準 要事先指定, 多人實驗要統(tǒng)一標準。7.記錄未預見現(xiàn)象, 差錯及時發(fā)現(xiàn)并注明, 記錄保存到上市后兩年。,五. 新藥

28、藥效評價與分析,1．基本要求（1）實驗設計：隨機分組，組間可控條件均衡，必須設陰性對照，陽性對照和新藥三個劑量組，各組例數(shù)基本相同，數(shù)量不可過少，應同步進行。（2）數(shù)據(jù)表達：提供原始數(shù)據(jù)，均數(shù)，標準差，例數(shù)，P值，數(shù)據(jù)至少有3位有效數(shù)字，標準差有2位有效數(shù)字，均數(shù)的小數(shù)數(shù)位與標準差相同。（3）圖表表達：以數(shù)據(jù)表格為主，同時用直觀圖，圖表用‘三星法’（4）統(tǒng)計表達：寫出統(tǒng)計方法（X2, t值，方差分析）作出專業(yè)結論。單側檢驗

29、要作出說明。,,2.計數(shù)資料統(tǒng)計分析原則：常用X2, 有配對關系用配對X2, 樣本小或數(shù)據(jù)有0或1用確切概率法, 有等級關系用Ridit或等級序值法。,新藥藥效學研究進展,一.抗腫瘤藥物死亡人數(shù)：全世界500萬/年，中國120萬/年治療關鍵：降低死亡率和發(fā)病率 藥物治療：癌細胞的分化誘導及癌的分化治療單克隆抗體及癌的導向治療細胞因子及免疫治療、癌基因治療,DNA拓撲異構酶Ⅱ(Toposisomerase Ⅱ,TOPO

30、Ⅱ)為靶點的藥物,DNA拓撲異構酶：控制和改變DNA拓撲異構狀態(tài)（三 維結構）的酶系TOPO I: DNA單鏈斷裂TOPO Ⅱ DNA雙鏈切斷參與DNA復制、轉錄、重組、染色體的組織腫瘤細胞具有快速增殖的特性，其TOPO Ⅱ的含量及活性高于正常體細胞，抑制TOPO Ⅱ活性可阻止腫瘤細胞快速增殖，進而殺死腫瘤細胞。,DNA拓撲異構酶Ⅱ(Toposisomerase Ⅱ,TOPO Ⅱ)為靶點的藥物,TOPO Ⅱ毒劑

31、（TOPO Ⅱ poison）：穩(wěn)定TOPO Ⅱ介導的可切割復制物而殺死腫瘤細胞。如依托泊苷（Etoposide,VP16）和阿霉素、喹諾酮類如CP-115953、紫杉醇 TOPO Ⅱ催化抑制劑（TOPO Ⅱ inhibition）：抑制TOPO Ⅱ的催化活性而達到抑制腫瘤的作用。如新生霉素（Novobiocin）、美巴龍（Merbarone）、舒拉明（Suramin）、福絲曲星（Fostriecin）、氯喹（Chloroqui

32、ne）,反義寡核苷酸藥物,反義藥物一般指以特定基因（如mRNA）為靶點，合成與之特異性互補結合的一段約由20個核苷酸組的人工合成寡核苷酸即反義核苷酸。（Antisenseoligonucleotide, ASON）。ASON可進行人工大規(guī)模合成和化學修飾，具有特異、高效的藥理作用,反義寡核苷酸藥物,已知與腫瘤相關的基因有500種之多。①癌基因類，如c-myc,c-myb,bcl-2,N-Ras,K-Ras,H-Ras, c

33、-jun,c-fos,cdc-2, c-mos 等。②宿主基因類：如多藥耐藥基因、細胞周期（Cyclin）、前胸腺素、T細胞受體、表皮生長因子受體、蛋白激酶C等。③細胞因子類：如IL-2, IL-1α,IL-β等。,研究思路,1.細胞信號轉導系統(tǒng)細胞信號轉導異常，導致惡性腫瘤快速增殖和無限生長。信號蛋白的構象/配基受體結合蛋白以及細胞信號轉導過程中的關鍵蛋白因子（酶）等。蛋白酪氨酸激酶（PKA）法尼基轉移酶（Ftase

34、）絲裂原活化的蛋白激酶（Mitogen activated protein Kinase,MAPK）。,研究思路,2.細胞周期及其調控腫瘤細胞增殖與細胞周期密切相關，并受細胞周期調節(jié)的關卡(Checkpoint,CHK)調控。如調節(jié)G2和S期CHK的重要基因CHK1和CHK2等。此外，細胞癌變與細胞周期依賴性激酶（CDK）過量表達有關。,研究思路,3.腫瘤血管生成過程VEGF及其受體、血管生成素（Angiogen）、基質

35、金屬蛋白（MMP）、尿激酶（uPA）、細胞黏附分子（整合素）等。4.細胞壽命端粒酶（telomerase）,,二.抗病毒藥1.抗 HBV藥20億人感染過乙型肝炎病毒（Hepatitis B varies, HBV）我國感染率高達50%-70%，1.2億人是HBsAg攜帶者，3000萬慢性肝炎病人在社會流動WHO已把乙型肝炎列為世界第九大死因。,抗 HBV 藥,病毒復制：吸附、穿入、脫殼、基因及蛋白的復制、

36、 裝配和釋放1.阻斷HBV感染宿主細胞: 阻斷病毒與受體的結合、內在化及脫殼2.阻斷HBV的復制: 抑制逆轉錄過程和cccDNA的合成，嘌呤核苷類似 物和萘啶酸、喜樹堿 3. HBV復制的負調控: 反義RNA藥物 4.宿主細胞處于抗病毒狀態(tài)：干擾素 5.免疫調控：乙肝疫苗、特異性轉移因子、白細胞介素-2(IL-2),抗HIV藥物,2.抗HIV藥物復制周期: 吸附、融合、脫殼、逆轉錄、整合、

37、DNA復制、轉錄、蛋白質翻譯、成熟和出芽等10個步驟靶點：逆轉錄酶（Reverse transcriptase, RT）、蛋白酶、整合酶及病毒吸附融合,抗HIV藥物,新靶點HIVgp120 與CD4結合的抑制: 用于研究干擾HIV病毒與宿主細胞吸 附和結合的藥物基因重組的 RT:是抗HIV最主要的靶點蛋白酶（Protease

38、, PR）: 以體外多肽為底物，用HPLC分析PR的多肽產物，計 算藥物對PR活性的抑制作用；整合酶: HIVRNA逆轉錄成雙鏈DNA后，在（Intergrease, IN）的作用下使病毒DNA整合到宿主細胞染色體DNA，HIV NC p7蛋白鋅指結構:病毒內圍繞HIV RNA的病毒核衣殼蛋白，在病毒顆粒