第2章 新药研究与开发概论课件.ppt
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1、药物化学药物化学 第第 二章二章 新药研究与开发概论新药研究与开发概论 Charpter 2 Introduction第二章第二章 新药研究与开发概论新药研究与开发概论(Brief Introduction of New Drug Research & Development)包括包括新原料药新原料药以及以及它们与辅料制成的各种新制剂它们与辅料制成的各种新制剂,是一类供人们用于是一类供人们用于治病治病、防病防病或或提高生活质量提高生活质量并不并不断推陈出新的特殊商品。断推陈出新的特殊商品。新药新药:全球每年首次上市的新原料药被国外称为新化学实体全球每年首次上市的新原料药被国外称为新化学实体(n
2、ew chemical entities, NCEs), 新分子物体新分子物体(new molecular entities, NMEs)或新活性物质或新活性物质(new active substances, NASs).包括包括 合成化学药品合成化学药品 中药或其它天然有效成分中药或其它天然有效成分 采用生物技术制得的产品采用生物技术制得的产品 以及各种疫苗等。以及各种疫苗等。一、药物发现过程(一、药物发现过程(Process of Drug Discovery) 靶分子的确定和选择,靶分子的确定和选择,靶分子的优化靶分子的优化,先导化合物的发现先导化合物的发现和和先导化合物的优化。先导化合
3、物的优化。新药的发现分为四个主要的阶段:新药的发现分为四个主要的阶段:靶分子的确定和选择是新药研究的起始工作靶分子的确定和选择是新药研究的起始工作,影响靶分子确定,影响靶分子确定的因素很多,主要有用于治疗的疾病类型,临床要求,筛选方的因素很多,主要有用于治疗的疾病类型,临床要求,筛选方法和模型的建立。近年来由于科学技术的发展,特别是生物技法和模型的建立。近年来由于科学技术的发展,特别是生物技术的发展,使许多与临床疾病有关的受体和酶被克隆和表达出术的发展,使许多与临床疾病有关的受体和酶被克隆和表达出来,更加方便了靶分子的确定和选择。来,更加方便了靶分子的确定和选择。 靶分子的优化靶分子的优化是指
4、在确定了所研究的靶分子后,对该靶分子是指在确定了所研究的靶分子后,对该靶分子的结构及其与配基的结合部位、结合强度以及所产生的功能的结构及其与配基的结合部位、结合强度以及所产生的功能等进行的研究。通过研究要弄清楚酶(或受体)和配基结合等进行的研究。通过研究要弄清楚酶(或受体)和配基结合产生功能的强度和持续时间,以及激动剂和拮抗剂之间的活产生功能的强度和持续时间,以及激动剂和拮抗剂之间的活性差别。靶分子可以发展成为筛选的工具,或用于高通量筛性差别。靶分子可以发展成为筛选的工具,或用于高通量筛选。在此基础上还可以研究这些靶分子(多为酶或蛋白)的选。在此基础上还可以研究这些靶分子(多为酶或蛋白)的X-
5、射线单晶衍射,便于开展计算机辅助药物设计。射线单晶衍射,便于开展计算机辅助药物设计。 先导化合物的寻找和发现先导化合物的寻找和发现是在对靶分子研究和认识的基础上开是在对靶分子研究和认识的基础上开展的工作。在选定靶分子后,接着要寻找对靶分子有较高亲和展的工作。在选定靶分子后,接着要寻找对靶分子有较高亲和力(力(affinity),且能产生较高活性和选择性的先导化合物。亲),且能产生较高活性和选择性的先导化合物。亲和力是指配基和酶或受体结合的紧密程度;活性表示配基与靶和力是指配基和酶或受体结合的紧密程度;活性表示配基与靶分子结合后,产生生化或生理响应的能力;而选择性表示配基分子结合后,产生生化或生
6、理响应的能力;而选择性表示配基识别所作用靶分子,而不和其他靶分子产生相互作用的能力。识别所作用靶分子,而不和其他靶分子产生相互作用的能力。先导化合物的优化先导化合物的优化是在确定先导化合物后所展开的进一步研究,是在确定先导化合物后所展开的进一步研究,对于先导化合物,不仅要求其具有亲和性,一定的活性和选择对于先导化合物,不仅要求其具有亲和性,一定的活性和选择性,还应该具有较好的生物利用度、化学稳定性以及对代谢的性,还应该具有较好的生物利用度、化学稳定性以及对代谢的稳定性。影响这些特性的是化合物内在理化性质,开展对先导稳定性。影响这些特性的是化合物内在理化性质,开展对先导化合物的结构优化的目的是要
7、为了获得效最佳、副作用最少的化合物的结构优化的目的是要为了获得效最佳、副作用最少的新化学实体。新化学实体。 新药的研究过程是一个复杂的涉及多门学科的过程,新药的研究过程是一个复杂的涉及多门学科的过程,不仅需要研究化合物的结构与活性之间的关系(构不仅需要研究化合物的结构与活性之间的关系(构-效效关系),还要研究该化合物的结构与代谢之间的关系关系),还要研究该化合物的结构与代谢之间的关系(构(构-代关系)及结构与毒性之间的关系(构代关系)及结构与毒性之间的关系(构-毒关系),毒关系),这样才能使药物顺利上市,应用于临床,发挥低毒高这样才能使药物顺利上市,应用于临床,发挥低毒高效的治疗作用。效的治疗
8、作用。 二、新药的开发阶段二、新药的开发阶段(The Development of New Drugs) 新药的开发阶段是居于新药的发现研究和市场化之间的重要过新药的开发阶段是居于新药的发现研究和市场化之间的重要过程。这一阶段主要分为两个部分:程。这一阶段主要分为两个部分:前期开发前期开发和和后期开发后期开发。前期开发前期开发后期开发后期开发前期开发前期开发后期开发后期开发药物制备工艺和药物制备工艺和剂型工艺研究剂型工艺研究临床前的药理、临床前的药理、药效学研究药效学研究亚急性毒性研究亚急性毒性研究长期毒性研究长期毒性研究特殊毒理学研究特殊毒理学研究长期稳定性研究长期稳定性研究 最终剂型的确立
9、最终剂型的确立 后期的后期的II期临床研期临床研究究III期临床研究期临床研究新药报批资料整新药报批资料整理理“三致三致”(致癌,(致癌,致畸,致突变)致畸,致突变)试验研究试验研究有选择的有选择的I期临床期临床研究研究早期的早期的II期临床研期临床研究究IND申请申请新药申报和评价新药申报和评价 新药上市后的再新药上市后的再评价评价 前期开发研究前期开发研究制备工艺和剂型研究制备工艺和剂型研究 工业化制备及工艺研究是新药开发中的重点。在前工业化制备及工艺研究是新药开发中的重点。在前期开发阶段,主要是对工艺的研究和优化,以大量制备稳期开发阶段,主要是对工艺的研究和优化,以大量制备稳定的样品,供
10、研究使用。定的样品,供研究使用。 在后期的开发阶段,主要针对工业化生产的要求,在后期的开发阶段,主要针对工业化生产的要求,进行生产工艺的进一步优化,中试放大工业过程的预试等进行生产工艺的进一步优化,中试放大工业过程的预试等,其中剂型研究是实现由化合物变为药品的关键,通过对,其中剂型研究是实现由化合物变为药品的关键,通过对新药的理化性质的研究并结合其代谢过程来选择合适的剂新药的理化性质的研究并结合其代谢过程来选择合适的剂型形式。在这一研究中要充分考虑药物粒子的大小,药物型形式。在这一研究中要充分考虑药物粒子的大小,药物的晶型,药物的晶型,药物pKa值,药物的溶解度,药物的代谢途径等值,药物的溶解
11、度,药物的代谢途径等因素,因为这些因素决定了药物所适合的剂型和给药途径因素,因为这些因素决定了药物所适合的剂型和给药途径,也直接影响到药物的生物利用度。,也直接影响到药物的生物利用度。 临床前的药物评价包括对药效学的进一步评价、药临床前的药物评价包括对药效学的进一步评价、药代动力学和药物毒理学的评价。通过对药物体内和体外代动力学和药物毒理学的评价。通过对药物体内和体外生物活性的研究和一般药理学的研究,验证药效学结果,生物活性的研究和一般药理学的研究,验证药效学结果,确定临床使用的有效剂量、作用时程和作用机制。确定临床使用的有效剂量、作用时程和作用机制。 在临床前的评测中,还要研究在临床前的评测
12、中,还要研究手性化合物手性化合物不同的立不同的立体异构体的情况,由于不同的立体异构体之间存在着药体异构体的情况,由于不同的立体异构体之间存在着药理活性、药代动力学和毒理学的差异,因此在临床前研理活性、药代动力学和毒理学的差异,因此在临床前研究中要充分加以考虑。现在各国政府都已制定了相应的究中要充分加以考虑。现在各国政府都已制定了相应的法规,规定含有手性结构的药物在申报临床时,必须提法规,规定含有手性结构的药物在申报临床时,必须提供有关其立体异构体药理学和毒理学研究的数据和资料。供有关其立体异构体药理学和毒理学研究的数据和资料。 前期开发研究前期开发研究药理和药效学研究药理和药效学研究临床前研究
13、结束后,应向药品评审部门提出临床前研究结束后,应向药品评审部门提出IND申请,申请,以便进行临床研究。在此研究阶段,化学工作者需要确以便进行临床研究。在此研究阶段,化学工作者需要确保以下几点:保以下几点:可以供给足够量的供研究的药物;可以供给足够量的供研究的药物;该该药物大规模的生产工艺是可行且价廉的;药物大规模的生产工艺是可行且价廉的;该药物有确该药物有确定的分析方法和对其血中、尿中主要代谢产物的检测方定的分析方法和对其血中、尿中主要代谢产物的检测方法;法;早期的药物稳定性数据能表明该药物是稳定的。早期的药物稳定性数据能表明该药物是稳定的。 而临床前研究需解决以下几个问题:而临床前研究需解决
14、以下几个问题:所研究的药物有确定的药所研究的药物有确定的药效学作用;效学作用;进行了药物的动物吸收试验且其结果可行;进行了药物的动物吸收试验且其结果可行;药物药物的动物吸收、代谢和排泄研究和人体中所预期的结果相似;的动物吸收、代谢和排泄研究和人体中所预期的结果相似;药药物有较少的活性代谢物;物有较少的活性代谢物;有明确的新药代谢的动力学研究;有明确的新药代谢的动力学研究;“三致三致”(致癌,致畸,致突变)试验和急性、亚急性、长期(致癌,致畸,致突变)试验和急性、亚急性、长期毒性试验,未见明显的安全性问题。毒性试验,未见明显的安全性问题。前期开发研究中包括有选择的前期开发研究中包括有选择的I I
15、期临床研究和早期的期临床研究和早期的IIII期临床研期临床研究,为便于讨论将后期开发研究中的临床研究一起介绍。究,为便于讨论将后期开发研究中的临床研究一起介绍。 通常在我国通常在我国临床研究分临床研究分期期,各期研究所解决的问题不同。,各期研究所解决的问题不同。期临床研究期临床研究是在健康志愿者身上进行的临床试验,主要是进行是在健康志愿者身上进行的临床试验,主要是进行新药在人体中的耐受性研究和在正常人体中的药代动力学研究,新药在人体中的耐受性研究和在正常人体中的药代动力学研究,而不对其疗效进行评价。而不对其疗效进行评价。期临床研究期临床研究是在病人身上进行的临床试验,主要是确定试验药是在病人身
16、上进行的临床试验,主要是确定试验药品的药效学作用;通过与对照药的比较,了解其治疗价值和安全品的药效学作用;通过与对照药的比较,了解其治疗价值和安全性;确定新药的适应证及最佳治疗方案,包括剂量、给药途径、性;确定新药的适应证及最佳治疗方案,包括剂量、给药途径、给药次数,疗程等;考察新药的不良反应及其危险性。给药次数,疗程等;考察新药的不良反应及其危险性。期临床研究期临床研究是通过随机、双盲对照试验的方法,扩大新药的药是通过随机、双盲对照试验的方法,扩大新药的药效研究的临床试验。效研究的临床试验。在此期间,还需继续进行长期稳定性试验的研究以确定药物的有在此期间,还需继续进行长期稳定性试验的研究以确
17、定药物的有效期。效期。2 2后期开发研究后期开发研究后期开发研究的主要内容是后期开发研究的主要内容是新药的临床研究新药的临床研究。临床研究是在人。临床研究是在人体上进行的,以确证新药的药效结果和安全性,同时决定其给体上进行的,以确证新药的药效结果和安全性,同时决定其给药途径和使用注意事项。药途径和使用注意事项。在新药研究和开发过程中,有许多规范化的管理和要求,以在新药研究和开发过程中,有许多规范化的管理和要求,以确保新药研究的可靠性。确保新药研究的可靠性。药品的生产必须在符合药品的生产必须在符合GMPGMP(Good Manufacturing PracticeGood Manufacturi
18、ng Practice)的条件下进行,)的条件下进行,临床前的试验研究必须在符合临床前的试验研究必须在符合GLPGLP(Good Laboratory Good Laboratory PracticePractice)的条件下进行;)的条件下进行;而临床研究必须在符合而临床研究必须在符合GCPGCP(Good Clinic PracticeGood Clinic Practice)的条件)的条件下进行。下进行。第二节 药物合成研究和质量标准(The Synthetic Research and Quantity Standard of New Drugs)一、药物合成及工艺研究(一、药物合成及
19、工艺研究(The synthetic research of drugs)工艺研究的根本原则:工艺研究的根本原则:选择最佳合成路线选择最佳合成路线以最小的消耗,获得最大的效益,产生最小的污染以最小的消耗,获得最大的效益,产生最小的污染二、药品质量和质量标准二、药品质量和质量标准 (The Quantity and Quantity Standard of Drug )评价药物需考虑两方面:评价药物需考虑两方面:药物的疗效和毒副作用药物的疗效和毒副作用药物的纯度药物的纯度第三节 我国新药的分类和管理要求(The Classification and AderministrationThe Cla
20、ssification and Aderministration of New Drugs in PRC of New Drugs in PRC) 新药的研究与开发是各国政府药政管理部门关注的重点,新药的研究与开发是各国政府药政管理部门关注的重点,各国对新药的审批都有一套严格的要求和规定。我国现行的各国对新药的审批都有一套严格的要求和规定。我国现行的“药品管理法药品管理法”是是20012001年在第九届全国人大常委会第二十次会年在第九届全国人大常委会第二十次会议上修订的,同样,议上修订的,同样,20022002年国家药品监督管理局(现国家食品年国家药品监督管理局(现国家食品药品监督管理局)修订
21、并实施了新的药品监督管理局)修订并实施了新的“药品注册管理方法药品注册管理方法”。我国的我国的“药品注册管理办法药品注册管理办法”中规定,新药申请是指未中规定,新药申请是指未曾在中国境内上市销售药品的注册申请。已上市药品改曾在中国境内上市销售药品的注册申请。已上市药品改变剂型、改变给药途径的,仍按照新药进行管理。除此变剂型、改变给药途径的,仍按照新药进行管理。除此之外,药品的注册申请还包括对已有国家标准药品的申之外,药品的注册申请还包括对已有国家标准药品的申请请按照这样的规定,化学药品的注册分类分为六大类。按照这样的规定,化学药品的注册分类分为六大类。1 1 未在国内外上市销售的药品未在国内外
22、上市销售的药品(1 1)通过合成或半合成的方法制得的原料药及其制剂;)通过合成或半合成的方法制得的原料药及其制剂;(2 2)天然物质中提取或者通过发酵提取的新的有效单体及其制剂;)天然物质中提取或者通过发酵提取的新的有效单体及其制剂;(3 3)用拆分或者合成等方法制得的已知药物中的光学异构体及其制剂;)用拆分或者合成等方法制得的已知药物中的光学异构体及其制剂;(4 4)将已上市销售的多组分药物制备为较少组分的药物;)将已上市销售的多组分药物制备为较少组分的药物;(5 5)新的复方制剂。)新的复方制剂。5 5 改变国内已上市销售药品的剂型,但不改变销售途径的制剂改变国内已上市销售药品的剂型,但不
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