破解百亿分子的奥秘——卓越药效评价体系
2024-05-181073众所周知，新药研发是一个长周期、高投资、高风险的过程，尤其是当下生产成本较高的细胞与基因治疗药物，全球临床开发动辄就是数亿美金。因此，对一款新药进行深入而系统的药效评价至关重要。当下热门的K药、司美格鲁肽能够在激烈的市场竞争中脱颖而出，市场年销售额过百亿美金的，也离不开科学、高效的临床前及临床试验中的药效评价。
通过科学合理的药效评价，不仅有助于指导临床用药，提高治疗效果，降低副作用，还可以为新药的研发提供科学依据，为药物的注册和上市提供决策依据；同时也可以为药物的定价和市场营销提供依据，提高创新药的盈利能力和市场竞争力。此外，药效评价还可以为后续的研发提供反馈和改进建议，帮助优化药物设计和研发策略。当下，随着创新药产业的不断发展，诞生了许多新的药物形式，也给药效评价提出了许多新的要求。
目前，按照国内两报两批的程序，IND申报阶段，首先要考察所选定候选药物的成药性属性特征，之后相继对临床前药学、药理、毒理进行开发，并综合形成临床前评价内容。因而，创新药在成药之后需要进行药效学评价、药代动力学评价、药物安全性评价、药学评价、药物经济学评价等多个方面的工作。
药效学评价主要研究药物对靶点的作用机制、对疾病的治疗效果、表征药物作用的量效、时效关系以及阐明药物的作用机制。其目的在于对能否支持临床拟用适应症的有效性以及给药方案的预测。如研究对接受自体脂肪干细胞移植（ADSC）的糖尿病（DM）大鼠加白藜芦醇给药，检测肝脏中是否会产生保护作用。对不同处理的大鼠肝脏进行TUNEL和DAPI染色检查细胞凋亡情况，并采用徕卡显微系统的DMIL进行成像分析。从成像结果看，干细胞移植且口服白藜芦醇治疗的组（DM+R+ADSC）凋亡情况有明显改善。
Leica DMIL 倒置显微镜对四组小鼠细胞凋亡成像观察
Biotechnic & Histochemistry (19 Aug, 2019)
药代动力学评价主要研究药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄等过程，了解药物的生物利用度、半衰期、清除率等参数。不同的药物在体内含量及变化差异较大，需要用较高灵敏度的方法进行检测。液质联用系统是常用的工具，如对大鼠血浆中分子胶药物来那度胺的定量分析，采用乙腈沉淀蛋白后离心取上清液直接进样的方式，通过丹纳赫生命科学旗下SCIEX LC-MS/MS系统, 来那度胺的血浆线性范围可达0.01 ng/mL-10 ng/mL，在线性范围内相关系数大于0.995。
SCIEX ExionLC AD系统
和SCIEX LC-MS/MS系统
来那度胺标准曲线
在临床试验的研究中，液质联用系统也常用以进行体内血药浓度监测。如用伊马替尼治疗慢性髓性白血病，维持血浆中的药物浓度在1000-2000 ng/mL范围内可以维持良好的治疗效果。成人血浆中的伊马替尼药物浓度通常在吸收后1-4小时达到峰值，然后随着时间的推移逐渐降低。解析这一过程可以用液质联用系统对血浆中的伊马替尼进行定量检测。丹纳赫生命科学旗下SCIEX的三重四极杆质谱系统采用ESI+ 电喷雾离子源和MRM多反应监测模式，可对血浆中伊马替尼进行快速的定性和定量分析，每个样本分析仅需5min，线性范围可达2.5~2500 ng/mL。
血浆样品中伊马替尼及
其内标物的提取离子流色谱图
伊马替尼标准曲线
r2>0.9991
SCIEX LC-MS/MS系统
代谢研究也是药代动力学评价的重点，如通过检测细胞内能量代谢、氨基酸代谢、脂肪酸代谢等方面的变化来评估药物对肿瘤细胞的作用。另外，研究药物在体内的代谢产物有助于研究药物的代谢转化，对于药效学和安全性评价非常重要。如用SCIEX的ZenoTOF 7600高分辨质谱系统含对人肝微粒体孵育方式进行处理的PROTACT 药物进行代谢产物分析，检测到19种代谢产物，通过Molecule Profiler软件进行结构式预测。结果显示，该药物的主要代谢方式为自身的降解以及在自身降解的基础上进行的氧化、甲基化和葡萄糖醛酸化等反应。
SCIEX ZenoTOF 7600高分辨质谱系统
对PROTACT药物的代谢产物分析
另外就是药物毒理学研究，这一过程主要评估药物的不良反应和副作用，包括急性和慢性毒性试验、致突变和致癌试验等。毒理学研究的设计需要结合新药的特性和目标受体或途径来确定，其中组织病理学评估过程是毒理学研究的一个重要组成部分，可以帮助研究人员了解药物对器官和组织的影响，通过动物的肝、肾、心、肺等器官进行组织切片，用显微镜观察细胞的状态和结构变化，可以评估药物对这些器官是否有损害。如对STK19靶向抑制剂用于黑色素瘤的治疗效果，毒理实验以小鼠为模型检测了在心脏、肺部、肾脏、肝、脑等器官的毒性，与1a正常组织的HE染色比较，可以看出病变情况比较少，说明毒性很低。丹纳赫生命科学旗下徕卡显微系统的DM系列正置显微镜不仅采用人体工学设计，使操作者长时间阅片而不易疲劳，DM4型号还适合高倍率物镜下的多人共览阅片。
采用徕卡显微系统的DM4B正置显微镜
对毒理实验中组织切片的观察和拍摄
Yin et al., Pharmacological Targeting of STK19 Inhibits Oncogenic NRAS-Driven Melanomagenesis, Cell(2019)
心肌毒性也是毒性评价中的重要一环，可以采用心肌细胞跳动关联的胞质内钙离子浓度的变化来反应心肌的跳动情况。丹纳赫生命科学旗下的FLIPR Penta高通量实时荧光检测分析系统结合EarlyTox 心肌毒性试剂盒，用于检测来源于Cellular Dynamics International的人诱导多能干细胞（iPSC）分化的心肌细胞对索他洛尔的心肌毒性。iPSC 心肌细胞在索他洛尔作用下显示出跳动频率的下降和跳动波形图的改变。
的FLIPR? Penta使用 EarlyTox 试剂盒
进行iPSC心肌细胞在索他洛尔作用下的心肌毒性检测
总体而言，药效评价是一项系统化的工作，通过科学、客观的药效评价，可以更好地了解药物的疗效和作用机制，为临床治疗提供更加准确、有效的依据。在实际评价过程中，应当确定客观可靠的疗效指标、深入研究药物作用机制、借助专业工具进行数据解读与分析等解决方案，提高药效评价的科学性和准确性。
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课程时间：2024年5月24日
课程地点：
丹纳赫中国总部（上海虹桥临空园区）
丹纳赫中国生命科学平台大湾区总部 （广州生物岛）
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