作者：磐盛
毒理學研究是藥物非臨床安全性評價過程中重要環節，目的在於在研新藥用於人體之前以及在臨床研究進行過程中，闡明靶器官的毒性反應、劑量相關性、毒性與藥物暴露的關係以及毒性反應的可逆性。這些信息有助於估算首次用於人體試驗的安全起始劑量和劑量範圍、選擇監測臨床不良反應的指標，為確保臨床受試者的安全提供重要的科學依據。毒理數據是介於臨床前和臨床之間的橋梁，全面理解毒理數據對臨床試驗設計具有重要意義。
臨床前需要做的常規毒理試驗如下：
對於急性毒性試驗，FDA不要求做，因為這麼多動物提供的數據參考價值不大。但目前CFDA是要求做的,如果缺了該條可能不受理。安全藥理試驗，如果該藥發現心臟毒性問題，可能需要對心臟毒性機制補充研究，如果該藥有主要靶標和次要靶標，次要靶標活性很強，這時需要進行次要藥效學或補充的安全藥理研究。對於注射劑需要做過敏試驗（包括主動全身過敏，被動皮膚過敏試驗）和溶血性試驗（體內、體外溶血）。
關於遺傳毒理試驗，抗腫瘤藥物可以在IND之後臨床II期開展是沒有問題的。對於生物藥指導原則不要求進行遺傳毒性試驗，原因是大部分生物藥作用於細胞表面，而不進入細胞內，所以生物藥產生遺傳毒性的可能性較小（如果大分子藥物作用靶點和生長因子相關，可能要做）。
生殖毒理試驗，現在作為ICH成員國，IND前可以不做生殖毒理，但需要符合以下要求：申請臨床試驗的試驗例數不超過150例，且長毒試驗中生殖器官沒有出現毒性。
重複給藥毒性試驗是藥物非臨床安全性研究的重要組成部分，是綜合性最強、獲得信息最多、對臨床指導意義最大的一項毒理學試驗，其試驗結果可判斷受試物的毒性靶器官，預測受試物可能引起的臨床不良反應，確定未觀察到毒性反應劑量水平（NOAEL），從而根據NOAEL推算推測第一次臨床試驗（FIH)的起始劑量。
從NOAEL換算成人等效劑量（HED）公式如下：HED=Animal dose*Animal Km/Human Km,
舉個列子：比如比格犬重複給藥毒性試驗，NOAEL為5 mg/kg，HED=5 mg/kg*20/37=2.7mg/kg。選擇人安全係數（1/10到1/1000之間），如果以1/10作為起始劑量計算的安全係數，1/10*2.7mg/kg*50kg=13.5mg，13.5mg可為第一次人體實驗（FIH）起始劑量的參考。此外還有以生物暴露量為基礎，接近藥理作用機制的推導方式，研究者最終採用的最大起始劑量應是各種推算方法中得到的較低劑量。
同時，動物毒理試驗要和臨床周期相匹配：
有些情況，如抗腫瘤藥，I期臨床可能受益的病人從倫理角度不能停藥，一個月長毒試驗可能無法支持長期臨床試驗。很多國內臨床醫院在過倫理時候因為這個問題通不過，而國外鮮有。這情況下，可以先報IND,藥監局不會因為四周的毒理試驗不讓上臨床。在不清楚人體代謝的情況下，IND前做很長的毒理試驗沒有太大意義。在臨床I期病人人體藥代數據出來後，評估該數據，未來在人身上的代謝有助於該藥往前推進，就儘快啟動3個月的毒理試驗，從而保證臨床可能獲益的病人繼續用藥的時候，用於支持的毒理試驗已經做完。在IND階段毒理試驗做的時間越長，NOAEL就越低，臨床爬坡起始劑量就越低，會造成比較大的臨床損失。
試驗動物的選擇需要注意的是：不同的靶器官動物的敏感性不一樣，比如比格犬的胃腸道敏感，如果該藥物有胃腸道毒性的話，狗是合適種屬。如果是作用於凝血系統的藥物，凝血系統狗和人是最接近的。尤其是對於大分子藥物，一定要選擇相關種屬進行試驗，如果選擇不相關種屬可能對試驗數據造成誤解。
對於毒性試驗結果進行分析時，應正確理解均值數據和個體數據的意義。在分析重複給藥毒性試驗結果時應綜合考慮數據的統計學意義和生物學意義，要考慮具有統計學意義並不一定代表具有生物學意義；在判斷生物學意義時要考慮參數變化的劑量-反應關係、其他關聯參數的改變、與歷史背景數據的比較等因素。在分析毒理數據時一定要注意生理波動，血壓、心律、內分泌等都存在生理波動。還有一點是不要輕易用動物個體差異解釋異常數據，哪怕1/100隻動物出現個體差異且呈量效關係，也不能排除是藥物引起。
將長期毒性研究結果外推指人體時需要注意：不同種屬或個體之間對於受試物的毒性反應存在差異。比如：1）嚙齒類動物沒有膽囊，膽汁淤積性肝損傷或膽管增粗時，易出現胰腺損傷，而人狗猴絕對不會出現，這是和生理結構相關。所以不要因為在老鼠身上看到一大堆胰腺疾病眼睛就睜大，可以在臨床上設計胰腺不良反應指標。2）嚙齒類動物牙齒不斷增長，作用於EGFR靶點的抑制劑，會導致老鼠斷牙，不能推到人。3）狗是特別容易產生過敏或類過敏反應，如對吐溫80超敏，極易出現肥大細胞脫顆粒。如果製劑中含吐溫80，不適合選狗做毒理試驗。4）藥物作用靶點在不同種屬和人體分布不同。比如PCSK9靶點,長毒NOAEL劑量用在生殖毒試驗中是致死劑量，死亡的原因是肝臟毒性。通過查文獻和追加試驗，發現PCSK9靶點在懷孕嚙齒類動物中肝臟是高表達的。5）有些靶點人和動物的敏感性不一樣。像現在做的比較多的分子靶向藥，特別是抗腫瘤藥物，他們的共同特點是：和人相比的話，動物的耐受性不好，敏感性很差，人是相反的。所以往往這一類藥物安全窗臨床前和臨床不一樣，比如阿帕替尼。6）免疫原性，中國目前更偏向於臨床前免疫原性研究，臨床前動物免疫原性結果對於推到人，參考價值並不大。國外很多大企業臨床前免疫原性是不做的，我們中國做的意義是用它來解釋毒理數據。7）毒理研究中給藥劑量較高，供試品在動物體內可能呈非線性動力學代謝過程，從而導致與人體無關的毒性。8）人與動物代謝產物不同導致的毒性反應。比如代謝產物導致的毒性，藥物在人體能檢測出代謝產物，而在動物中均檢測不出來，就無法為臨床提供數據支持。
一個好的臨床設計人員，根據毒理上所出現的反應、所提示的靶器官，應該對這些有所把握，但一個原則，在臨床設計的時候必須首先假設人最為敏感，長期毒性研究中動物的毒性反應有可能在臨床試驗中再現。本著這樣的原則去設計實驗，才能最大限度的保證人體實驗安全。
對於治療一般性疾病的藥物，臨床用藥人群廣的，安全窗非常重要。一定要分析毒理NOAEL,儘可能發現死亡劑量，了解死亡原因；對於"無毒"的藥首先要考慮是否在體內暴露；特別要重視以導致猝死的靶器官毒性：心臟、中樞神經、過敏休克等；要考慮臨床病人在病理狀態下對靶器官毒性的放大，前期為遺傳毒性陽性的藥要慎重；對離子通道有影響的藥要慎重。
總之，毒理學研究為臨床提供首劑劑量和最大耐受劑量設計的依據，為臨床不良反應提供觀察指標，為臨床設計充分考慮種屬差異、關注重要靶器官毒性提供支持。要假定人是對毒性反應最敏感的前提下設計方案，最大限度的保障人體實驗安全。