27生物制品毒理评价的特殊性.ppt

生物制品药理毒理研究生物制品药理毒理研究的特殊性的特殊性主要内容•适用范围•生物制品的特点•研究和资料要求的特殊性•结语•参考文献生物制品 经不同表达系统（细菌、昆虫、酵母、植物和哺乳动物细胞）制备的产品 —— ICH/S6 适用范围适用范围适用范围•采用不同表达系统制备的蛋白质和多肽• 激素• 生长因子和细胞因子• 重组血浆因子• 酶和受体• 融合蛋白• 蛋白质和多肽衍生物• 单克隆抗体• 疫苗• 基因和体细胞治疗适用范围适用范围•药理研究预测药物的有效性，是开展临床试验的基础•毒理研究预测药物的临床不良反应 •临床试验的设计依据•利弊权衡的支点之一•指导患者用药 药理毒理研究的目的生物制品的特点生物制品的特点药理毒理常规研究项目•主要药效学•一般药理学•急性毒性•长期毒性•遗传毒性•生殖毒性•致癌性•药代动力学生物制品的特点生物制品的特点生物制品与药理毒理研究相生物制品与药理毒理研究相关的特点关的特点• 大分子量 • 来源于生物体• 免疫原性 • 多功能性• 种属特异性• 体内降解 生物制品的特点生物制品的特点生物制品的安全性担忧生物制品的安全性担忧•药理作用的放大或延伸： 生物大分子由于空间位阻的关系，一般仅与特定受体/抗原发生直接反应 重组人红细胞生成素：红细胞比容异常 重组人胰岛素：犬血糖下降生物制品的特点生物制品的特点生物制品的安全性担忧生物制品的安全性担忧•生物毒性：对辅助生理途径（Secondary physiological pathways)的刺激 可能来源于抗原抗体反应、细胞因子释放等 重组人干扰素γ：形成免疫复合物导致肾小球肾炎 重组人白介素2：刺激淋巴细胞导致肝细胞坏死生物制品的特点生物制品的特点生物制品的安全性担忧生物制品的安全性担忧•杂质或污染物引起的毒性 宿主蛋白 病毒污染 残余DNA… …生物制品的特点生物制品的特点•原则•相关动物•药效学•毒理学•药代动力学•不同类别生物制品的关注重点研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性Ÿ灵活性（Flexible）Ÿ具体问题具体分析（Case-by-case）Ÿ以科学为基础（Science-based）研究原则研究原则研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性•常规化学药的试验方案和方法不一定适用于生物制品•对产品特点的认识，对注册法规和技术要求的理解是成功注册的关键•申报资料的组织和整理应服从于产品特点和注册法规的要求研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性相关动物的选择 相关动物相关动物：受试物在此类动物上，由于受体或抗原表位的表达，能够产生药理活性。

由于很多生物制品的生物活性与种属/组织特异性有关，药理毒理研究应使用相关动物不相关动物进行的试验很难反映人体的反应，易产生误导 小分子化学药小分子化学药物通过代谢来判物通过代谢来判断相关动物断相关动物研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性相关动物的选择 •体外结合（Binding)/细胞功能试验常用来筛选相关动物 通常需要克隆、表达和纯化人和多种动物的药物靶点 不同动物之间蛋白质之间的同源性只能作为鉴别相关动物的起点，而不是结论•灵长类动物由于与人体相对接近，能够产生类似的药理活性，常被选为相关动物研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性相关动物的选择 • 转基因动物模型 在组织中表达外源基因 高血压 糖尿病 早老性痴呆 乳腺癌… …研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性相关动物的选择 • 同系分子 在相应的动物模型中能够产生的药理活性与人源蛋白在人体中的活性相同 当药物在常用试验动物中均不产生药理作用时采用的试验方法。

重组鼠干扰素γ在小鼠中表现出重组人干扰素γ在人体中相似的毒性反应 Infliximab（抗TNF单抗）仅与人和黑猩猩的TNF发生反应，在非临床评价中采用同源抗小鼠TNF抗体 研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性•在只能找到一种相关动物，或对药物的生物学活性已十分了解的情况下，采用一种相关动物进行毒理学试验是可行的相关动物的选择 小分子化学药小分子化学药物一般要求采用两物一般要求采用两种动物（一般为大种动物（一般为大鼠和犬）进行毒理鼠和犬）进行毒理学研究学研究研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性药效学研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性•相关动物的选择•可能难以找到剂量-反应关系 重组人干扰素γ在小鼠体内的抗肿瘤转移的量效关系呈钟形 小分子化药一般在动物模型上有明确的量效关系一般药理学 探索药物对药效学靶点以外的组织器官的功能的影响，重点包括中枢神经、循环和呼吸系统• 以往细胞因子类生物制品在临床上已发现广泛的不良反应：心血管系统、神经系统等• 采用相关动物•在长期毒性试验中考察相关参数• 使用体外试验 化药通常采用啮化药通常采用啮齿类动物和犬齿类动物和犬研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性急性毒性试验 描述剂量-反应关系和动物的毒性反应，确定无毒性反应剂量（NOAEL)。

• 生物制品的急性毒性主要表现为药理作用的放大• 一般仅采用相关动物进行小分子化药的急小分子化药的急性毒性试验一般性毒性试验一般在两种动物中进在两种动物中进行，主要表现为行，主要表现为化合物的毒性化合物的毒性研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性长期毒性试验试验设计•试验设计应考虑临床用药方案，适应征和用药人群外•由于生物活性主要受体/抗原介导，对表达受体/抗原的细胞的分布和功能的认识会影响到试验的设计 小分子药物试小分子药物试验设计的特殊考验设计的特殊考虑主要基于对同虑主要基于对同类化合物毒性的类化合物毒性的认识认识研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性长期毒性试验 给药剂量•由于溶解度、给药体积等限制，常常找不到最大耐受剂量•文献推荐：高剂量至少为临床拟用剂量的10倍 高剂量应使动物出高剂量应使动物出现明显毒性反应，低现明显毒性反应，低剂量应不使动物出现剂量应不使动物出现毒性反应毒性反应研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性长期毒性试验给药途径和方案•给药途径和方案应尽量模拟临床•生物制品的给药途径对药效和毒性的评价可能有较大影响。

由于皮下给药后药物进入淋巴系统的比例高于系统循环，白介素2皮下给药的毒性弱于静脉给药 化学药物给药化学药物给药途径主要影响代途径主要影响代谢和药物系统暴谢和药物系统暴露量露量研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性长期毒性试验给药期限•临床用药期限较短（<7天）和治疗急性危重疾病的药物，14天试验可以支持临床试验和上市•多数药物的给药期限为1-3个月•临床长期应用的药物，给药期限一般为6个月 化药给药期化药给药期限根据临床试限根据临床试验用药期限和验用药期限和动物种属，动物种属，1414天到天到9 9个月不个月不等（参见相关等（参见相关指导原则）指导原则）研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性长期毒性试验 免疫原性对给药期限的影响•反复给药，外源性大分子蛋白质可能使动物产生特异性抗体•抗体与药物结合，可能抑制药物的生物活性，影响药物的分布和降解•可能形成抗原抗体复合物沉积于肾脏等器官研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性长期毒性试验 免疫原性对给药期限的影响 在小鼠2周毒性试验，给药期间重组人白介素1可使动物产生体重下降、轻度贫血、粒细胞减少，给药结束时恢复正常。

给药第8天发现抗体产生，提示抗体的出现导致毒性恢复研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性长期毒性试验 免疫原性对给药期限的影响•长期毒性试验过程中应监测抗体水平•应鉴别抗体性质：是否为中和抗体•当抗体不是中和抗体或不改变药物的药理活性时，不应中止试验研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性长期毒性试验 免疫毒性•直接毒性 重组人白介素2引起的血管渗漏综合征 干扰素引起的流感样症状•间接毒性：免疫功能失调 干扰素α引起的甲状腺功能失调 重组人白介素2引起的胰岛素依赖型糖尿病 动物试验很难预测动物试验很难预测 研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性长期毒性试验 免疫毒性•血液学、免疫器官称重、病理组织学检查 ——必检项目•免疫功能、免疫病理、特殊动物模型 ——酌情进行研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性遗传毒性试验• 通常认为大分子蛋白质不会与DNA或染色体发生反应，故一般不需要进行试验•蛋白产品中存在有机连接分子时需进行试验。

•标准遗传毒性试验不适于检测生物制品中的杂质•尽管缺少科学依据，大部分生物制品进行了遗传毒性试验 提示药物对DNA和染色体的损伤 小分子化药小分子化药一般需进行标一般需进行标准的遗传毒性准的遗传毒性试验研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性生殖毒性试验 •提示药物对生育力、胚胎形成和子代动物发育的影响•根据药物的适应征和用药人群决定是否需要进行生殖毒性试验•试验方案可根据相关动物、免疫原性、生物活性、半衰期等进行修改研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性生殖毒性试验 •生物制品应采用相关动物进行生殖毒性试验•应关注抗体对试验的影响•以往多采用灵长类动物 小分子化药小分子化药通常采用大鼠通常采用大鼠和家兔进行试和家兔进行试验验研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性致癌性试验 •标准的致癌性试验对生物制品不适用•生长因子可能刺激肿瘤细胞的生长•免疫抑制剂可能会导致淋巴异常增生•替代试验 临床用药超过6个月小分子化药，通常采用大鼠和小鼠进行2年的标准致癌性试验（ICH/S1A)研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性药代动力学•认识药物的动力学行为有助于判断药理毒理试验的量效和时效关系•生物制品的生物活性、分析方法的局限性、免疫原性等因素会干扰对结果的评价•临床前需提供吸收、分布和排泄的资料研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性药代动力学 分析方法•免疫学方法（如免疫学方法（如ELISA) 准确性高、选择性强、易操作 不能区分待测物是否具有活性 易受到干扰•放射标记放射标记 不能改变待测物的活性 有时难以区分原型和降解产物 标记的降解产物可能进入内源性氨基酸循环 化药常用HPLC或HPLC/MS方法研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性药代动力学 其他影响因素•结合蛋白 影响药物体内药代过程和消除•降解途径 肾脏、注射局部、肝脏研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性不同类别生物制品的关注重点•细胞因子•激素和生长因子•蛋白质和多肽修饰物•单克隆抗体研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性细胞因子•细胞分泌的调节细胞增殖、分化或其他功能的糖蛋白•上市产品主要包括白介素、干扰素、集落刺激因子等•临床已发现心血管和神经系统毒性，提示一般药理学的重要性研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性•相关动物•临床已发现心血管和神经系统毒性，提示一般药理学的重要性•一般不需要进行常规的遗传毒性和致癌性试验•生殖毒性取决于适应征和用药人群研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性细胞因子•主要用于替代治疗•上市产品主要包括胰岛素、生长激素、EPO、G-CSF、GM-CSF•常规致癌性试验价值有限，但部分生长因子在理论上存在致癌的风险研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性激素和生长因子激素和生长因子•相关动物•急性毒性和长期毒性试验最为重要•一般不需要进行常规遗传毒性试验•常规致癌性试验价值有限，但部分生长因子在理论上存在致癌的风险研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性蛋白质和多肽修饰物•修饰方式：人血清白蛋白融合蛋白、糖基化•修饰前后生物活性、体内过程和毒性的比较研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性单克隆抗体•抗体的生物活性：•免疫原性： 鼠源→人鼠嵌合→人源化抗体：逐渐下降研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性单克隆抗体•组织交叉反应： 抗体与人体非靶细胞的抗原表位结合会引起严重的不良反应。

选择相关动物 I 期临床试验前需提交组织交叉反应资料研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性单克隆抗体•组织交叉反应： FDA的相关要求： 研究和资料要求的特殊性研究和资料要求的特殊性•推荐32种组织•快速冰冻组织•至少来源于三个供体•应包括既定的靶组织•抗体浓度梯度•采用抑制试验等鉴别特异性反应结语1 1、生物制品与化学药的性质比较、生物制品与化学药的性质比较生物制品生物制品化学药化学药大分子量小分子量 来源于生物体化学合成免疫原性一般没有免疫原性具有与受体分布相关的多功能性生物活性可能与受体分布无关种属特异性一般没有种属特异性体内降解体内代谢结语结语结语2 2、常规毒理研究的比较、常规毒理研究的比较生物制品生物制品化学药化学药一般药理学相关动物，可以在长毒试验中包含相关指标，或进行特殊的体外研究一般采用啮齿类动物或犬，进行相对固定的研究急性毒性相关动物一般采用两种动物（啮齿类和非啮齿类）长期毒性相关动物，需监测抗体形成和免疫毒性一般采用两种动物（啮齿类和非啮齿类）遗传毒性标准组合不适用（含有机连接物的产品除外）标准组合结语结语结语2 2、常规毒理研究的比较、常规毒理研究的比较生物制品生物制品化学药化学药生殖毒性相关动物，试验设计可能受到产品免疫原性和种属特异性的限制常规采用啮齿类和家兔致癌性常规方法不适用，需针对特殊问题涉及试验一般采用大鼠和小鼠药代动力学采用免疫或放射标记等分析方法，一般不需要进行代谢研究传统分析方法，需进行代谢研究结语结语结语3、生物制品药理毒理研究应关注产品的特点4、申报资料的整理应体现研究特点结语结语。