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安评中心:药物心脏毒性临床前评价与时俱进

作者:汪溪洁   单位:安评中心   时间:2013-06-28

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时有报导,药物引发的心脏毒性己经成为了药物使用影响公共卫生安全的重要问题。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。

2005年人用药品注册技术要求国际协调会(International Conference on Harmonization,ICH)颁布了药物心脏安全性评价的S7A和S7B指导原则,推荐临床前心脏安全性评价方法包括:在体动物心电图、离体心脏组织或细胞动作电位、形成动作电位的各离子通道电流。传统的在体动物心电图记录方法是采用麻醉或束缚动物进行,但几乎所有麻醉药物对动物心血管系统均有一定的干扰作用,动物被束缚也会产生一系列应激反应进而影响动物心血管系统的功能,因此,ICH S7B推荐使用清醒动物进行遥测实验来研究药物对心血管系统的影响。离体心脏组织或细胞动作电位包括在Langendorff离体心脏上采用吸附电极记录整体心脏动作电位和在分离的组织(如浦肯野氏纤维)上采用细胞内微电极技术记录细胞动作电位,是在体动物心电图无法清楚回答被测化合物心脏毒性风险时的很好的补充实验。形成动作电位的各离子通道电流主要包括钠、钾和钙离子通道电流。近十年来人们最为关注的是药物对hERG基因编码的钾通道的阻断作用。而目前,Nav1.5基因编码的钠通道和Cav1.2基因编码的钙通道已越来越被人们所关注。Nav1.5钠通道阻断相对更为普遍并潜在威胁生命,而Cav1.2钙通道阻断通常伴随钠通道的阻断,可影响心脏复极化过程。针对离子通道的主要试验技术为膜片钳技术。随着全自动膜片钳技术的迅猛发展,药物对心脏毒性相关离子通道作用筛选实现了高通量,大大提高了检测效率,节约了人力和时间。

国家上海新药安全评价研究中心(简称安评中心)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,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。

安评中心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,包括了第一、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。

安评中心在获得稳定转染hERG钾离子通道或Nav1.5钠通道的HEK293细胞基础上,建立了基于hERG钾通道和基于Nav1.5钠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,以保证了试验数据的真实性、可靠性和可重复性。

安评中心在GLP条件下,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、重复性等优点。

安评中心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,正在建设达到国际先进国内领先水平的心脏毒性临床前评价。目前,安评中心已引进具有世界先进水平的实时细胞分析系统(Real Time xCELLigence Analysis System,RTCA)和电化学发光设备,正着力建立基于实时细胞分析技术和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。RTCA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。该技术在美国也是处于起步阶段,但已有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。而cTn是一种评价心脏毒性的敏感的、特异性的新生物标志物,可应用于筛选和评价可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、更为敏感的生物标志物。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。

安评中心开展药物心脏毒性临床前评价的团队成员有近十年的电生理工作经验,从事心脏毒性临床前评价超过五年,经验丰富。目前已完成约20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2个药已同时通过了美国FDA的审评。

综上所述,安评致力于建立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,可为药物研发单位和制药企业提供全方位、高水平、高效化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新指导原则的颁布奠定基础。

 

 

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