生物制品毒理评价的特殊性

生物制品药理毒理研究的特殊性,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,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,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,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,生物制品与药理毒理研究相关的特点,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,生物制品的安全性担忧,生物毒性：对辅助生理途径（Secondaryphysiologicalpathways)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：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,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,灵活性（Flexible）具体问题具体分析（Case-by-case）以科学为基础（Science-based）,研究原则,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,相关动物的选择,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。,小分子化学药物通过代谢来判断相关动物,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,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,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。重组鼠干扰素在小鼠中表现出重组人干扰素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,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,小分子化学药物一般要求采用两种动物（一般为大鼠和犬）进行毒理学研究,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,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,化药通常采用啮齿类动物和犬,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。,小分子化药的急性毒性试验一般在两种动物中进行，主要表现为化合物的毒性,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。,小分子药物试验设计的特殊考虑主要基于对同类化合物毒性的认识,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。,高剂量应使动物出现明显毒性反应，低剂量应不使动物出现毒性反应。,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。,化学药物给药途径主要影响代谢和药物系统暴露量,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。,化药给药期限根据临床试验用药期限和动物种属，14天到9个月不等（参见相关指导原则）。,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,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,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,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,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,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,小分子化药一般需进行标准的遗传毒性试验。,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,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,小分子化药通常采用大鼠和家兔进行试验,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,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,药代动力学分析方法,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,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,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,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,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,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,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,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,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,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