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[药理毒理] 治疗用单链寡核苷酸药物临床前安全药理学研究

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发表于 2018-11-9 09:19:09 | 显示全部楼层 |阅读模式

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寡核苷酸是生物医学和生命科学领域研究的一种基本工具,并被开发为基因靶向治疗的药物。单链寡核苷酸是一种人工合成的寡核苷酸,属于化学合成药物,具有在基因水平产生药理作用的潜能。其组织分布迅速,系统毒性相对小分子药物较低,进行单链寡核苷酸药物的安全药理学研究,可研究药物在治疗范围内或治疗范围以上的剂量时,潜在的不期望出现的对生理功能的不良影响,并根据需要可能进行追加或补充的安全药理学研究。

安全药理学作为新药临床前安全性评价领域中一个重要的组成部分,主要是应用实验动物体内和体外的方法,评价和预测新药在人体临床试验中可能出现的不良反应。由于单链寡核苷酸药物的药理作用接近生物大分子,可参照生物大分子,根据实际情况在重复给药毒性试验中伴随开展安全药理学试验。

美迪西药理学服务部门经过多年的经验累积,多方验证和长期实践考验,已经建立了完善的动物模型库,可根据客户的需求提供各种有效的动物模型,用来检测药物的有效性。实验动物有非人灵长类动物、犬、大小鼠、兔、豚鼠、小型猪等种类,肿瘤建模技术有皮下、原位或转移瘤模型建立等方法,并可运用小动物活体生物发光成像系统进行原位瘤及转移瘤研究,能够灵活地根据客户的需求开发建立各种定制模型。

单链寡核苷酸(SSO)是人工合成寡核苷酸,长度通常12~25个单位,分子量在5000~7000D范围内,按碱基互补配对原则与细胞内核酸(主要是RNA)杂交,通过诱导靶RNA降解、抑制翻译、调节剪切等作用调节内源性mRNA的功能,使靶RNA功能丧失。单链寡核苷酸与双链的siRNA在理化性质方面有较大差异。

单链寡核苷酸具有适配体(aptamer)特性,可与核酸、多肽、蛋白质等有机分子发生高亲和力、高特异性的结合,类似抗原-抗体结合反应,其药理作用与生物大分子更为接近。单链寡核苷酸的多种毒性与其适体作用有关。单链寡核苷酸可通过细胞内吞,迅速在肝、肾和网状内皮系统中分布,已知由脱靶杂交引起的毒性主要包括肝肾毒性、血液毒性和免疫刺激等。

安全药理学研究贯穿在新药研究的全程中,该研究可以确定药物可能关系到人安全性的非期望药理作用、评价药物在毒理学和/或临床研究中所观察到的药物不良反应或病理生理作用、研究所观察到的或推测的药物不良反应机制。安全药理学可观察药物对中枢神经系统、心血管系统和呼吸系统的影响。

1、对心血管系统的影响

单链寡核苷酸可能引起补体系统活化导致血液动力学改变,产生急性心血管系统毒性。心血管安全性试验可采用非啮齿类动物,硫代磷酸寡核苷酸建议首选NHP,不含硫代磷酸骨架的寡核苷酸可用小型猪或犬替代猴研究补体的影响。目前对不同单链寡核苷酸心血管研究的动物种属选择尚未形成共识。

建议根据心血管风险程度和作用靶点选择合适的试验方案。例如,皮下注射引起补体活化风险较低,可结合重复给药毒性试验开展对心血管系统评估;静脉给药时药物血浆半衰期短(1~2h)、Tmax短,预期给药后数小时内即可能引起补体活化,应根据实际情况考虑开展心血管系统遥测;若作用靶点位于心脏组织或血管,预期有长期药理作用,应关注非啮齿类动物给药对心血管指标的长期影响,以及补体活化诱导的潜在血压变化。
    单链寡核苷酸分子量大,直接作用于hERG通道可能性很小。如果非啮齿类动物体内试验未提示ECG参数异常,通常不需单独开展对hERG通道影响的体外试验。但在体内试验已观察到给药对非啮齿类动物校正QT间期的影响;药物有心脏蓄积;已知化学结构修饰容易产生对QT间期的影响,仍建议开展hERG通道试验。
2、对中枢神经系统的影响

对无修饰单链寡核苷酸,可在重复给药毒性试验中增加中枢和外周神经系统检查;对于经修饰的单链寡核苷酸,或以鞘内注射等预计在 CNS中暴露量高的方式给药,除在重复给药毒性试验中评估对中枢神经系统的长期影响外,建议独立开展对神经行为影响的安全药理试验。目前尚不明确单链寡核苷酸是否能透过血脑屏障。

3、对呼吸系统的影响

单链寡核苷酸非经口给药引起呼吸系统毒性风险较低。评估呼吸系统安全性时,ICH S7A建议测量呼吸频率和至少另一个呼吸参数,仅检测呼吸频率是不够的,建议同时测量潮气量,以计算每分钟通气量。若单链寡核苷酸靶向呼吸系统,建议开展专门的呼吸系统安全药理研究。
4、安全药理补充试验

单链寡核苷酸主要通过肾排泄,重复给药可能导致药物蓄积在肾近端小管细胞内溶酶体,因此有必要对肾功能相关参数进行详细检查,可结合重复给药毒性试验开展。
    单链寡核苷酸胃肠外给药很少导致消化系统不良反应,通常不要求开展独立的消化功能研究,可结合重复给药毒性试验监测相关指标。

寡核苷酸治疗的难点就在于血液内存在大量的内切酶,这种酶会把寡核苷酸剪切为单个核苷酸,从而失去药物活性。倘若单链寡核苷酸候选药物拟用于儿童适应症或未成年人,须提供幼龄动物安全性试验数据等证据支持。

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