抗肿瘤药物非临床药效学研究的一般考虑

随着我国医药事业的发展，近年来创新药物研发能力不断提高，抗肿瘤药物研发领域尤为活跃，其申报量占相当比例。但同时也注意到在研发思路与经验等方面仍显不足。就抗肿瘤药物的非临床药效研究而言，国内研发人员大多仅按照2008年发布的《细胞毒类抗肿瘤药物非临床评价的指导原则》实施研究，而忽略了化合物本身的特性、拟定的临床方案等具体情况，不能充分反映化合物的药效特征。下面将就一些案例来讨论抗肿瘤药物非临床药效研究的一些考虑。
一、总体考虑
1、基于作用靶点定向筛选获得的化合物
此类化合物通常是针对某一治疗靶点进行筛选获得的，因此其特点是作用机制明确。对于已有同类药物上市或正在进行临床试验的化合物，非临床体内外药效在耐受剂量下应该不比同类药物差，如果在非临床研究中可提示活性更强、抗耐药性、靶点特异性更强等药效特征则更能提升该化合物的临床开发信心。例如文献资料显示^[1]，尼洛替尼是在伊马替尼的基础上设计改造而得的，非临床药效研究结果显示尼洛替尼可以降低野生型bcr-abl和包括伊马替尼耐药突变在内的多种突变肿瘤细胞的增殖。这一药效特点在临床试验中得到证实。国内研发的厄罗替尼类似物在非临床研究中采用A431细胞异位接种于裸小鼠颅内，模拟EGFR信号通路活化的原发性脑瘤或脑转移肿瘤的体内状态，观察是否能够延长荷瘤裸小鼠生存时间，结果发现厄罗替尼类似物7.5、15和30mg/kg连续给药21天，可使颅内荷瘤鼠生存时间延长73%、140%和113%；厄洛替尼15、30和60mg/kg的生存时间延长率为73%、113%和87%。二者在毒性相当的情况下，厄罗替尼类似物在脑瘤移植模型中的药效存在一定优势，显示了一定的临床开发价值。同时这项试验结果也有助于制定更为切实可行的临床试验方案，申请人计划在临床试验中评估治疗携带EGFR突变基因的非小细胞肺癌转移至大脑的肿瘤时的疗效。
对于尚未有同类药物上市或进入临床试验的化合物，如果非临床药效活性比常用治疗药物弱，应高度关注作用机制与肿瘤发生发展的关系，以支持其有效性潜力和临床价值的判断。
2、非基于作用靶点筛选获得的化合物
对于非基于作用靶点筛选获得的化合物，有些是从动植物、微生物提取的单体化合物，临床前药效筛选提示有抗肿瘤作用，但是作用机制不明确。这类化合物的申报在国外并不常见，但在我国的新药申报中占一定比例。一般来说，异种移植模型上的抑瘤效果是药效评价的主要指标，如果药效相对较强，那么即使作用机制不明确，也可提示具有一定的临床开发价值，可在临床期间对作用机制进行深入研究。如果药效较弱，对该类化合物的开发价值，研究者需探索哪些肿瘤疾病发生机制与该类化合物作用机制相关，评价药效弱是机制型的还是化合物结构型的。某些作用机制的化合物在非临床药效上显示抑瘤率比常用细胞毒类药物弱但仍然具有开发价值，如目前进入临床试验的整合素抑制剂cilengitide,促进细胞凋亡的GDC-0152，AT-406等。作用机制的明确，有助于根据作用机制选择合适的模型、合适的药效评价指标。例如，某个进入临床试验的化合物，初步的机制研究表明体外试验中对白血病细胞的抑制作用涉及活性氧（ROS）升高、caspase-9激活、以及细胞凋亡，其细胞水平的抑瘤作用在微摩尔级，对多数移植肿瘤的生长没有明显抑制作用，但是在肿瘤生长和死亡率体内模型中具有活性，在耐受剂量下可使接种白血病细胞小鼠的生存期延长24%~64%。
二、具体关注点
1、PK/PD研究
通过PK/PD研究可以更为全面和准确地了解药物的效应随剂量（浓度）及时间而变化的规律。可以获得药效暴露量、起效时间及维持时间，可以给临床试验的给药剂量和给药间隔提供重要的参考依据。如舒尼替尼在小鼠有效抑制VEGFR2磷酸化的最小血药浓度（50-100ng/mL）基本等于其在人体抗肿瘤生长所需最小血药浓度（≥50ng/mL）^[2]。40mg/kg舒尼替尼给药一次能产生有效抑制靶标磷酸化的血药浓度达12小时，20mg/kg给药一次产生有效血药浓度仅为6小时，提示必须一日给药两次方可产生与40mg/kg相当的抑瘤作用。GW771806 10mg/kg p.o.完全抑制VEGF激活的小鼠肺中VEGFR2磷酸化达8小时，那么采用一日两次的给药方式，给药21天后可抑制HT-29肿瘤生长76%^[3]。某c-Met/HGFR靶向抑制化合物通过一系列PK/PD试验证明了该化合物对c-Met/HGFR激酶的靶向抑制，并建立了靶向抑制作用与PK/PD关联性。在单次和重复给药研究中，荷瘤裸鼠给药后在不同时间点收集瘤体以评价对c-Met/HGFR的药效抑制作用，同时检测肿瘤中的血药浓度。重复给药主要关注稳态PD研究，分析磷酸化和药物暴露量（AUC）与肿瘤生长抑制的相关性。结果提示，Met/HGFR活性抑制的程度和抑制持续时间直接与抗肿瘤活性水平相关。在整个治疗期，啮齿动物接近完全的c-Met/HGFR抑制对达到强大的抗肿瘤活性是必要的。研究者在后续的临床试验中选择c-Met/HGFR活性抑制90%时的最小游离血浆浓度作为人体给药计划的最小药效浓度。
PK/PD数据还可结合TK数据在临床前推测药物的安全范围，回顾性分析表明用暴露量计算的安全范围比用剂量准确。如某化合物在裸鼠的药效剂量50mg/m²的AUC是12900ng×hr/mL，在犬中MTD为200mg/m²,该剂量下的AUC为2500ng×hr/mL，按剂量计算的安全范围是4倍，而按暴露量计算的安全范围仅约0.19倍。
2、重视靶标分子分型研究
随着小分子靶向抗肿瘤药物的发展，国内抗肿瘤新药的研发水平不断提高，但与国际水平仍有差距。靶向抗肿瘤药物教条主义地按照指导原则实施较为基础的抗肿瘤试验，很少对受试瘤种分子分型如基因突变、基因拷贝数或基因表达水平等进行关注。多项回顾性研究提示非临床阶段靶标分子分型的研究有助于临床试验受试者的筛选，从而可提高临床试验的成功率。例如同样针对EGFR，吉非替尼在ISEL研究中未证实生存获益，而厄洛替尼则在BR21研究中获得了成功。吉非替尼在后来的IPASS研究中，选择亚组分析中更有效的人群-腺癌、非吸烟患者进行，结果取得成功。最终发现，EGFR突变是影响疗效的关键预后因子，因为上述人群中存在高的EGFR突变率导致了目前的结果。而2011年获得FDA快速批准的克唑替尼的成功就在于受试者选择ALK阳性的晚期NSCLC患者，而非广泛的晚期NSCLC患者。当然这一方面也有赖于肿瘤生物标记物研究的进展。因此，基于现有的肿瘤生物标记物的认知开展深入的针对不同靶标分子分型的非临床药效研究是非常重要的。
3、作用机制与临床疗效终点的相关性
作用机制的研究很大程度上是要找到临床试验中的疗效替代指标。目前，一些机制不清的化合物的机制研究结果常显示化合物能够影响多种靶标，但是却没有证据显示该靶标与肿瘤的发生发展的相关性。在没有循证医学或公认基础研究证据的情况下，在非临床研究阶段可通过PK/PD研究、基因敲除等基础研究进行验证。
4、给药方案
给药途径、用药间隔、用药周期常会影响化合物的抗肿瘤活性，因此在非临床药效研究中应关注不同给药方案的探索。临床上抗肿瘤治疗多数采用联合用药方案，在非临床阶段应该对临床试验中拟用的联合用药方案进行验证。
综上，非临床研究阶段的药效信息是判断化合物有效性潜力的主要证据，并支持评价新化合物能否进入临床，以及如何开展后续临床试验。围绕化合物特点、靶点特点、疾病特点开展科学、合理的非临床药效研究，应提示出化合物与临床疾病治疗的相关性及其机理。化合物的有效性明确，与临床疾病治疗的关系明确，这有助于化合物能够尽快开展人体试验，提高临床试验的成功率，降低开发风险。
参考文献:
1、FDA.http://www.fda.gov/cder/da/da.htm.Drug approvals list.
2、Faivre S,Delbaldo C,Vera K et al.Safety,pharmacokinetic,and antitumor activity of SU11248,a novel oral multitarget tyrosine kinase inhibitor in patients with cancer.J Clin Oncol 2006(24):25-35.
3、Kumar R,Kinick VB, Rudolph SK et al.Pharmacokinetic-pharmacodynamic correlation from mouse to human with pazopanib,a multikinase angiogenesis inhibitor with potent antitumor and antiangiogenic activity.Mol Cancer Ther 2007(6):2012-2021

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