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零期临床助力中国原创药研发新范式迭代
来源
《中国医药生物技术》 2024年6月 第19卷第3期
作者
张涛，施蒙，计欣，李天女，唐立钧，蒋建东
南京医科大学核医药临床转化中心；
中国医学科学院北京协和医学院医药生物技术研究所
摘要
新药研发是一项耗时长且风险高的系统工程，需要投入大量资源。由于药物的安全性很难预料，药物开发失败花费的75%左右都在早期临床阶段。零期临床研究主要通过“微剂量”研究快速获得人体药代动力学及药效学等重要信息，为后期的药物临床试验节约资源，提高成功率。但在我国零期临床研究尚处于起步阶段，没有相应的法规和指导原则，缺乏合理的研究设计和专业的研究人员。本文就创新药物零期临床研究的内涵、目前存在的问题及解决策略与如何在中国有效开展零期临床等作一概述，以期为我国的原创药研发提供新范式参考。
关键词
零期临床；新药研发；核素标记与成像；器官芯片
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正文
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新药研发是医药产业的重要组成部分。传统药物研发模式是在大量的临床前数据基础上再进行I~IV期临床试验，其高成本、长周期和高风险等问题极大地限制了新药研发进程。研究表明从药物分子的初步筛选到获得FDA批准需要长达10~15年的时间，耗资更是高达数十亿美元。并且新药研发成功率低，在向FDA提交的新分子实体的研究用新药（IND）申请中，仅10%的进展超过了I期试验。低成功率的原因包括候选药物分子数目庞大、药物作用机制复杂、活性及功效测定方法局限、毒性预测困难、人体数据与动物不匹配以及临床试验设计不充分等。因此，传统的药物研发模式有待进一步优化。
2004年，FDA发布的一篇题为“新药研发关键路径的挑战与机遇”报告中指出：借助早期人体试验，可以更快速地筛选出安全、有效的候选药物，减少开发失败的比例，将研究重心和资源放在最有希望的药物上，促进原创新药更快速进入临床。零期临床试验应运而生。2006年，FDA发布探索性IND（eIND）研究即零期临床研究的指导原则，正式将零期临床研究纳入到了药物研发的规范体系之中。这种新的药物研发模式不仅可以加速药物研发进程，还可以降低开发成本和风险，为医学科学和临床实践带来新的可能性。
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零期临床的内涵
零期临床研究，是在传统的I期临床试验之前进行，通过使用微剂量药物在少数健康受试者或患者中进行首次人体（FIH）试验。通常使用临床药理学作用剂量的1/100，最大剂量不超过100μg（蛋白质类不超过30nmol）。零期研究有以下特点：①受试者少（6~15例）；②剂量低；③给药时间短（如7天）；④不以研究疗效为目的；⑤在I期研究前进行；⑥通常在6个月内完成。
不同于研究者发起的临床研究（IIT），零期临床试验（即eIND）的发起者及经费来源通常是药企；而IIT经费来源更为灵活，可以来自研究者的科研课题经费，也可以来自合作的药企或其他资助机构。零期临床试验是早期新药研发的一部分，针对未上市的新分子实体（NMEs）进行，用于快速筛选候选药物，优化药物选择性，从而降低研发成本。而IIT则是涉及已上市的药物，用于评估药物在特定人群中的疗效或探索新的治疗方案。另外，eIND需要经过药监局的严格审批，以确保研究的安全性、有效性和合规性。而IIT的批准流程相对简化，通常只需要获得研究实施医院的学术委员会和伦理委员会的批准。在某些地区，如美国，IIT还需要获得药监局的批准。eIND和IIT试验也有一些相同之处，如都需要遵守法规和伦理要求、进行注册登记以及都需要进行临床试验，收集和分析数据，以评估药物的疗效和安全性。
核药与普药在开展eIND方面存在一些区别。由于核素示踪具有高灵敏度及组织穿透深度，PET及SPECT等成像技术的成熟能够实现活体内的实时示踪。因此核药零期临床可借助分子影像明确药物的生物分布、药物代谢动力学等相关参数，从而更易实现药物的初步筛选，并且也有助于药物作用机制的研究。而普药零期临床只能通过有创的血液学检查，无法有效评估药物在各脏器内的分布及实时监测，对于药物的代谢途径及分布的了解不如核药直观精准。但是，由于核药涉及辐射和辐射安全等特殊因素，在紧急使用授权方面，核药可能需要满足更严格的监管要求和审批程序；并且需要专业的放射科医生或核医学专家来操作和监控，确保辐射安全和治疗效果。而普药受到的监管要求较少，在使用上，也只需一般医生或急救人员进行，不需要特殊的放射学或核医学专业知识。
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零期临床目前存在的问题及解决对策
采用零期临床探索创新药研发模式仅需进行3~6个月的非临床研究，相比于传统I~III期临床试验研发模式的9~18个月的非临床研究，大大加速了药物的临床转化。此外，零期试验给药剂量低、招募人数少、给药时间短、毒性风险低，与传统的I期试验相比，可更早获得候选化合物在人体内的药代动力学及药效学特性，尽早剔除无开发前景的化合物以节约时间、资源和研发成本。例如第一例零期临床试验是评估聚（ADP-核糖）聚合酶抑制剂ABT-888在肿瘤中的应用，这项研究加速药物开发，使ABT-888绕过单药I期试验，直接进入联合用药研究，并被证实联合用药可显著延长生存期。近年来还有许多eIND加速创新药物研发的案例（表1）。
然而，目前零期临床研究也存在一定的局限性，如：①零期临床试验的目的并不是考察受试物的疗效，受试者一般难以从试验中获得治疗利益，同时可能存在一些风险，因此药企、医院和患者接受度较低；②微剂量的药代动力学与治疗相关剂量的药代动力学之间的相关性较差，仅有70%，因此零期临床并不适用于所有药物；③招募人数少，沿用传统临床试验评价方法，受试者个体差异大；④零期临床不能满足需要较高剂量才能发挥疗效的治疗药物的临床研究；⑤缺乏高灵敏度和精确性的检测设备，难以对微剂量的药物进行定性定量研究。应对目前零期临床试验存在的挑战可采取以下的解决策略。
⑴国家层面出台指导原则，进行监管改革和政策支持。这将有助于提高药企、医院和患者的接受度。许多国家都有发布关于零期临床的法律规范及其适用标准（表2）。
⑵目前零期临床通常适用于具有线性药代动力学（如有机小分子、肽和蛋白质治疗药物）、半衰期短的小分子或经代谢后与靶点迅速分离的化合物，推荐在肿瘤、心血管疾病和神经系统疾病等疾病领域药物研发中使用。
⑶零期临床的目的是进行药物的快速评价，加快和简化药物审批程序。其侧重点关注于药代动力学、生物分布以及初步的安全性数据，从而为后期I~III期临床试验提供指导。因受试者人数少所造成的偏倚可以通过后期临床试验消除。
⑷对于治疗性药物，微剂量难以预测其疗效及安全性数据，一些新技术如局部靶向微量给药（ITM）、器官芯片等的出现提供了较好的解决方案。ITM是指将微量药物直接注射到特定治疗靶标区域，从而提高目标组织中的药物浓度，也降低了非靶器官的毒性风险。器官芯片可以模拟人体不同组织器官的结构功能特征和复杂的器官间联系，利用器官芯片可以进行高效准确的药物筛选以及安全性毒理研究。例如恒瑞集团的HRS-1893使用心脏器官芯片数据获批IND。
⑸PET、加速质谱（AMS）以及液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）等技术的成熟可以实现pmol级别的目标化合物的定性定量分析，并可提供靶点占位、生物分布、物料平衡等数据。
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如何在中国有效开展零期临床
零期临床研究流程包括从动物实验数据初步估算人体试验所需剂量；结合研究需求和药物特性设计实验方案；药物核素标记及成像研究；进行科学性和伦理合理性评估；临床实施以及数据分析，为后续临床试验和药物开发提供指导（图1）。
核素选择方面，对于小分子药物的示踪更适合18F标记，一方面其范德华半径与氢原子类似，易于保持标记化合物的本身生物特性；二是半衰期为109.8min，适宜进行多步的标记反应和延迟成像；三是射线最大能量为640keV，相对较低，对正常组织辐射损害较小而且能够获得较高的图像分辨率。而对于抗体等大分子药物则89Zr等金属核素更易标记，其半衰期可达78.4h，适于进行更长时间的药物代谢示踪。需要注意的是，零期临床试验的具体流程和内容可能因具体药物和研究设计的不同而有所差异。进行试验时需要遵守伦理规范和相关法规，确保试验的安全性和合规性。
核素示踪技术如PET显像可以追踪药物在人体内的组织可视化分布、药物靶点占位及代谢情况并且提供诊断信息。器官芯片等新兴技术则可以获取药物治疗效果及安全性的数据。两者的结合使得零期临床研究可以有效且准确地获取诊断及治疗药物在人体内的药代药效数据，实现药物快速筛选，提前排除不符合预期的药物分子，减少资金及时间投入，加速药物研发进程。目前我国在这些技术平台建设方面已经初具规模，具备开展具有中国特色的零期临床研究，助力我国原创新药研发。
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结论与展望
以零期临床研究作为新药临床试验的起点，可以在研发早期筛选出疗效明确，安全性好的候选药物，将研究重心和资源放在最有希望的药物上，缩短研发周期，提高新药研发的成功率，让更多创新成果更快惠及广大患者。零期临床具有广阔的应用前景，随着技术的不断发展及不同学科的交叉融合，零期临床将成为原创新药研发新范式迭代不可或缺的力量。然而，目前零期临床研究在我国的推广过程中仍存在一些挑战，尚需要我们在实践中对零期临床的有效性进行更深入的验证以及国家的政策支持。
参考文献
详见《中国医药生物技术》 2024年6月 第19卷第3期
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