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与时俱进,临床前评价体系驶上快车道

——益诺思公司药物心脏毒性评价平台建设纪实

作者:汪溪洁   单位:上海益诺思生物技术有限公司   时间:2016-06-28

 建设药物心毒性评价平台势在必行

多年来,全球专注于研发的制药企业对更快、更好地开发出适用于临床药物的技术非常感兴趣,并且为此付出很大的努力。遗憾的是,曾被认为使发现过程更合理、更有效的技术并未达到原先设想的水准。事实是,尽管药物研发的花费逐年增加,但真正入市新产品的数目并没有相应的增长。造成这一现象的主因就是药物的安全性问题。

全球创新药物研发的历史经验表明,在药物研发过程中,因为心脏毒性在临床前被终止的药物占此阶段所有终止药物的27%,在临床Ⅰ-Ⅲ期被终止的药物占此阶段所有终止研发药物的21%。而上市后因心脏毒性被撤市的药物占所有被撤市药物的45%,均居于首位。毒性发现得越晚,给制药公司带来的经济损失就越大。

自1964年Selzer和Wray报道了奎尼丁引起QT延长和室颤发作的病例以来,由各种不同药物引起心脏毒性的事件时有报导,药物引发的心脏毒性己经成为用药导致公共卫生安全问题的主因之一。过去的十年里,有的药物,如特非那定等,从市场上被撤回;有的药物,如匹莫齐特等,被要求标注醒目的黑色警示标签;有的药物则停止在研发阶段。药物引发的心脏毒性不仅引起各国药品管理部门广泛而高度的重视,药物所致心脏毒性的评价方法也成为各国学者研究的热点。

如何建立和利用有效的临床前评价方法,预测和评价药物潜在心脏毒性的危险性,已迫在眉睫。上海益诺思生物技术有限公司(以下简称益诺思公司)负责人马璟博士看到了这个机遇,从2008年开始,带领团队,通过先后设计一系列心脏毒性评价方法,建立了药物心脏毒性评价平台,主要从事药物体内和体外的心脏毒性研究。

 平台建设基于雄厚的技术储备和设备系统

益诺思公司的药物心脏毒性评价平台在已有传统麻醉动物安全药理试验方法的基础上,为了让国内药物研发单位和制药企业有更多的品种向国外申报,自2008年起先后建立了一系列符合ICH指导原则要求的心脏毒性临床前评价方法,包括基于Telemetry遥测技术的清醒动物安全药理研究、基于hERG钾通道、Nav1.5钠通道和Cav1.2钙通道的体外心脏毒性评价方法、基于离体心脏组织动作电位技术的体外心脏毒性评价方法、基于实时细胞分析技术的体外心脏毒性评价方法,以及基于新生物标志物心肌肌钙蛋白的心脏毒性评价方法,填补了国内空白。

在平台建设过程中,益诺思公司购买了四套用于清醒动物安全药理研究的Telemetry遥测系统,包括了第一、二、三代DSI的Telemetry遥测系统、全自动膜片钳系统、动作电位记录系统、实时细胞分析系统和电化学发光仪等国际先进仪器。基于Telemetry遥测技术的清醒动物安全药理研究、基于hERG钾通道的体外心脏毒性评价方法均已通过CFDA GLP、OECD成员国荷兰的GLP以及美国FDA GLP检查。益诺思公司目前已成为国内第一个可以承担以下GLP实验的科研机构,从计算机高通量心脏毒性筛选,到实时心肌细胞分析及各种离子通道技术,从离体组织动作电位、心脏新标志物,到犬、猴及大鼠清醒动物心脏毒性系列评价。这一系列已趋成熟的平台技术均用于药物的心脏毒性早期筛选和评价中。

 新的技术平台在评价体系、方法和手段上有突破

药物心脏毒性评价平台率先在国内建立了四套用于清醒动物安全药理研究的Telemetry遥测系统,包括第一、二、三代DSI的Telemetry遥测系统,可同时做猴、犬(二套)和大鼠的血压、心电图等各种指标检测,并配备了GLP分析软件。现已按照美国有关电子签名的法规(FDA 21CFR第11和58部分)要求,建立了Telemetry遥测系统非药理学(如硬件、数据储存和传输)和药理学(使用心血管研究常用工具药模拟多种心血管极端事件)验证方法。已完成大鼠、Beagle犬和食蟹猴自由活动时的心血管背景数据收集,并使用不同QT间期校正公式(QTcB、QTcF和QTcV等)计算上述动物QTc,以获得适用于不同种属动物的QT间期校正公式。目前,安评中心拥有国内第一个可以同时进行四个清醒动物包括犬、猴(国内唯一)及大鼠安全药理试验的实验室。

在获得转染hERG钾离子通道、Nav1.5钠通道或Cav1.2钙通道的HEK293细胞基础上,药物心脏毒性评价平台建立了基于hERG钾通道、Nav1.5钠通道和Cav1.2钙通道的心脏毒性筛选体系。该体系采用具有世界先进水平的全自动膜片钳系统,药物交换速度快<50ms,可同时记录4个细胞的数据,每天可完成约300组数据,一次试验可完成5-6个浓度化合物的灌流。这一系统的建立,可以迅速判明药物对hERG钾通道或Nav1.5钠通道的作用方式,是早期发现药物潜在致QT间期延长可能性的最佳选择。而所采用的全自动膜片钳技术,周期短,准确性高,不仅实现了药物心脏毒性的高通量筛选,还可对多种药物的作用进行平行比较研究,突破了体内试验费用高、周期长以及传统膜片钳效率低、方法复杂等方面的局限性。更重要的是,建立了GLP条件下的试验方法,以保证试验数据的真实性、可靠性和可重复性。

药物心脏毒性评价平台采用细胞玻璃电极技术,在离体心肌组织(乳头肌或浦肯野氏纤维)上成功建立了动作电位筛选体系。该体系可以在研发早期预测化合物对人及动物的心脏毒性,可以部分替代或减少动物实验,在短时间内对多个化合物、药物的心脏毒性进行评价方面具有显著优势,具有省时、省力、节约经费、可重复性强等优点。

药物心脏毒性评价平台建立了基于实时细胞分析技术的体外心脏毒性评价方法。该技术是目前世界上研究心脏毒性的前沿技术,不仅可观察心肌细胞搏动的节律、幅度以及活性的变化,还可反映心肌细胞增殖、存活、凋亡、形态等变化。该技术在美国尚处起步阶段,但根据多家实验室参与的验证实验证明,该技术的成熟度、可重复性均非常可靠,已引起FDA 的高度关注,有可能将来会列入法规要求。

药物心脏毒性评价平台建立了基于新生物标志物心肌肌钙蛋白(Cardiac troponin,cTn)的心脏毒性临床前评价技术。cTn是一种评价心脏毒性的具有敏感性、特异性的新生物标志物,可应用于筛选和评价能够导致心肌细胞损伤或凋亡的化合物。传统的乳酸脱氢酶和肌酸激酶等标志物已不能满足药物心脏毒性评价的要求。人们开始寻找新的、更敏感的生物标志物。FDA、EMA以及其他一些法规组织均开始接受cTn作为一些新药临床前研究的生物标志物。

益诺思公司开展药物心脏毒性临床前评价的团队成员有近十年的心血管药理或电生理工作经验,从事心脏毒性临床前评价均超过7年,经验丰富。目前,他们已完成约68个有心脏毒性风险的一类新药的心脏毒性临床前评价研究,有3个药已同时通过了美国FDA的审评。

 技术平台日臻完善,前景广阔

益诺思公司的心脏毒性临床前评价体系不仅立足于国内外法规和指导原则的要求,且不断突破,与时俱进,紧跟国际上心脏毒性临床前评价的前瞻性研究,已达到国际先进、国内领先水平。

益诺思公司没有满足于现状,而是进一步致力于完善和提升符合国际先进水平的全方位的药物心脏毒性临床前评价体系,从体外到体内、从离体细胞或组织到整体动物、从个体研究到高通量筛选,为药物研发单位和制药企业提供全方位、高水平、高效率的心脏毒性评价技术服务。同时,也为推动国内相关学科领域的发展和制定新的行业指导原则奠定基础。

 

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