導言


本期的小貝論壇我們邀請到了美國FDA 心臟QT統計評審組組長黨謙宇博士為大家介紹FDA目前正在進行的CiPA項目在新藥心臟毒副作用評價中的重要作用。眾所周知,新藥上市之后,如果出現毒性反應,將會引起藥物召回事件。在藥物召回事件中心臟毒性排在第一位,占42%。為了避免由于心臟毒副作用所引起的藥物召回事件,FDA2003年將hERG試驗作為臨床前藥物心臟毒性檢測的新標準,希望通過hERG試驗降低由于心臟毒性所引起的藥物召回。由于hERG試驗只檢測了候選化合物對單一的hERG鉀離子通道的影響,導致它具有兩個顯著的局限性:

1)假陽性。一些沒有心臟毒性的藥物會呈現陽性結果,如在臨床上使用了數十年的鈣離子拮抗劑維拉帕米等。這會導致一些具有前景的藥物無法通過測試,在一定程度上阻礙了新藥的研發;

2)假陰性。一些有心臟毒性的藥物可以通過測試,這就是為什么在2003年之后我們仍然能夠看到由于心臟毒性所引起的藥物召回事件。為了進一步優化藥物心臟毒性的檢測方法,美國FDA2013年底啟動了Comprehensive in vitro Proarrhythmia Assay (CiPA) 項目,旨在建立臨床前藥物心血管危險性評估的新體系和新標準,其最終的目標是修改指南,提高臨床前藥物篩選的精準性和有效性,同時讓絕大多數新藥可以免于做QT人體臨床試驗,達到降低新藥研發費用的目的。CiPA項目中的一個重要組成部分是將干細胞誘導分化的人源心肌細胞作為臨床前心臟毒性篩查的標準之一。人源心肌細胞和hERG試驗對于藥物心臟毒性檢測的數據可以起到互補和相互印證的作用,相信會極大的提高心臟毒性藥物的檢出率。在不久的將來隨著人源心肌細胞檢測技術的不斷進步和標準化,整個CiPA流程將成為FDA藥物安全性評價的標準過程,從而確定為各成員國臨床前和臨床藥物試驗遵循的準則,該標準將會使新藥的試驗和審批過程更加安全快捷,促使更多安全有效的藥物提早上市。

圖片來源:http://cipaproject.org

一旦FDA頒布新的指南,在藥物毒性檢測方面,人源心肌細胞將會參與hERG試驗十幾億美金的毒性檢測市場。同時,人源心肌細胞還是一個優質的功能模型,可以運用到心血管藥物的研發中來,我們認為新藥研發的市場是毒性檢測市場的2-3倍。由于人源心肌細胞來源于干細胞,目前中國是禁止進口和出口的,賽貝生物作為中國的人源心肌細胞供應企業,長期致力于提供高質量的人源心肌細胞,歡迎對心肌細胞感興趣的小伙伴們一起來為中國的新藥研發貢獻自己的一份力量。


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聽美國FDA專家介紹CiPA 及人源心肌細胞

 (hPSC-CMs)在藥物心血管系統安全性評價中的作用


藥物對于心血管系統毒副作用的測試是新藥上市之前安全性評估的一個重要組成部分,而其中的核心部分則是測試藥物分子對于心肌細胞上鉀離子通道hERG 的阻滯作用。臨床上當hERG通道被藥物阻滯之后,會造成心室過早收縮,形成尖端扭轉性室速(Torsades de Pointes (TdP) 和心率失常(Cardiac Arrhythmia),最后導致心室顫動而死亡。為此,ICH2005年制訂了兩份指南其中ICH S7B是關于臨床試驗之前的實驗室檢測;ICH E-14則是規定與之相關的臨床實驗指導。在臨床上,目前公認的測試標準是通過人體心電圖中Q波和T波之間的距離(以毫秒為單位)來評估的。 ICH E-14中詳細規定了相關臨床實驗以及數據分析的方法,這里不再冗述,但是,QT檢測本身有其明顯的局限性:首先,這種方法的特異性(specificity)不高,容易造成假陽性的結果,從而導致一些原本沒有安全問題的藥物研發被終止。其次,檢測的標準很難確定。ICH E-14最后的規定是藥物導致的QT延長(相對基線和安慰劑)90% 上限不超過10毫秒。但實際上這個標準并沒有大量數據的支持而存在很大的主觀和隨意性。最后,QT臨床試驗屬于一期臨床,一般需要30-50名健康志愿者,并且試驗劑量往往大大高于實際臨床使用劑量,對志愿者有一定危險性,也給制藥公司增加了研發費用和時間(QT臨床試驗花費一般是200-400萬美元,耗時3-6個月)。


基于以上原因,FDA和工業界都希望心血管安全性評估能夠在臨床之前完成,然而目前的ICH S7B中推薦的檢測項目和方法卻不足以得出可靠的結論。為此,FDA和工業界在2014年聯合提出了Comprehensive in vitro Proarrhythmia Assay (CiPA) 項目計劃,旨在建立臨床前藥物心血管危險性評估體系和標準,其最終的目標是修改ICH S7B指導,從而讓絕大多數新藥可以免于做QT人體臨床試驗,以降低新藥的研發費用。


最近的一些研究還發現:一些藥物分子(比如:Verapamil and Ranolazine)會同時阻滯極化(Repolarizing)和去極化(Depolarizing)兩個過程的離子流,造成其作用相互抵消。在這種情況下,我們可以在實驗室中觀察到藥物對hERG通道的阻滯作用,但這些藥物卻不會誘發心律失常。如何把這類藥物準確的區分開來,也是CiPA計劃的研究目標之一。


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CiPA計劃包括以下三部分:

1. 建立in silico(計算)模型。 In silico模型是利用計算機和數據庫來建立藥物的化學分子結構和人體心肌細胞離子通道之間的作用關系,近年來已經被廣泛應用于新藥的研發和篩選。FDA已經通過和工業界以及高科技公司的合作,建立了龐大的藥物心血管安全信息數據庫并進行了算法優化,極大的提高了對新藥分子心血管毒副作用的預測準確率。


2. 利用干細胞誘導分化的人源心肌細胞 (hPSC-CMs) 進行體外細胞電生理學測試。很多近期的文獻已經證明了人源心肌細胞可以成功地檢測到被in silico模型忽略的細胞電生理信號。但是這種方法的局限性在于不同公司出品的干細胞,不同的制備方法,不同的試驗室檢測條件,不同的檢測系統和平臺都有可能影響到試驗結果。更重要的是:目前并沒有一個量化的標準來建立微觀的人源心肌細胞電生理信號和宏觀的人體心律失常之間的關系。為此,CiPA 項目計劃中FDA和工業界進行合作,建立了生物學和數學模型對hPSC-CMs系統的不同檢測平臺,以及細胞種類進行統一測試和評估,利用現有的藥物心血管安全分類建立量化標準。目前該項目測試部分已經完成,相關的論文將在近期內發表。

ACEA Biosciences, Inc.   xCElligence RTCA CardioECR

圖片來源:https://www.aceabio.com.cn

3. 只有在前兩部分評估中不能確定心血管毒副作用的新藥,才需要進一步通過人體臨床測試來評估其對于心血管系統的作用。CiPA計劃同時致力于研究QT間期之外的一些心電圖標志物(ECG Biomarker例如J to TP, 來彌補QT 間期的局限性。

AXION BIOSYSTEMS   Maestro Pro? MEA system

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對于人源心肌細胞 (hPSC-CMs) 體外細胞電生理學測試技術已經越來越成熟。對于測試平臺來說,目前主要有MEA (Microelectrode array)  VSO ( Voltage-sensing Optical)系統,以往的文獻研究表明:兩種系統有一定差別但是只要操作得當,最后結果差別并不大。MEA 的檢測項目包括FPD (Field Potential Duration), BP (Beat Period), AMP (Spike Amplitude) 和心律失常 (Arrhythmia Occurrence). VSO 的主要檢測項目有APD90 (90% Action potential duration), APD60, APD30, BP和心律失常等。其中APD90MEAFPD數值基本相當。需要注意的是FPDAPD都和心律有關,所以在分析數據之前要做心律校準。目前有實驗室用Pacing的方法來取代心律校準,但是效果尚不清楚。影響hPSC-CMs測試數據的因素主要是人源心肌細胞來源于(1)不同種類的干細胞和(2)不同公司的產品。目前美國市場有五六家公司的產品,主要占據市場的兩家是Cellular Dynamics InternationalCDI)的iCellAxiogenesisCor.4U cells。中國市場有賽貝生物 Cellapy)的CardioEasy。 CiPA 的研究的目的之一也是通過數學模型來定量檢測平臺和干細胞類型對于心肌細胞毒性檢測的影響。




可以預見的是:在不久的將來隨著In silico模型的不斷完善和人源心肌細胞檢測技術的不斷進步和標準化,整個CiPA流程將成為FDA藥物安全性評估的標準過程,進而促使ICH S7BICH E-14 的修改,從而確定為各成員國臨床前和臨床藥物試驗遵循的準則,該標準將會使新藥的試驗和審批過程更加安全快捷,促使更多安全有效的藥物提早上市。




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黨謙宇  博士

1995年畢業于復旦大學化學系,之后獲美國堪薩斯州立大學化學碩士和匹茲堡大學生物統計學博士學位。畢業后在匹茲堡大學醫學院數據中心擔任助理教授,從事臨床醫學研究。從2008年起擔任美國聯邦食藥監局 (FDA) 藥物評審中心 (CDER) 評審員,從事藥物心血管安全性臨床試驗數據分析并研究QT臨床試驗的數學模型。2012年起擔任QT統計評審組長。2016年起任藥物成癮性統計評審組長。在 一,二,三期臨床試驗設計,臨床試驗數據分析藥物心血管安全性評估,新藥成癮性評估和建立藥物動力學數學模型等方面具有豐富的經驗。


2018年03月30日

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天津11选5第20010224期