现代药物是怎么开发出来的

科普－－现代药物是怎么开发出来的

2006-12-11　22:41:43
方舟子

大中小
　　经常听到有人声称自己从来不上医院，但很少有人敢说自己从来不吃药。一个人，从出生到死亡，不可避免地或多或少或轻或重会患病。生了病就难免要和药物打交道。现代医学已经为许多疾病提供了各种很有良效的药物，但是同样还有许多疾病没有特效药甚至无药可治。因此，人们仍然需要不停地研发、寻找新药。每时每刻，电视、报纸上的广告都在向我们传播着某种不治之症有了神奇的新药物的福音，令患者及其亲友不能不怦然心动。然而，这往往不过是骗取钱财的甜言蜜语。要守住自己的钱包，不要受虚假药物广告的蛊惑，避免既破财又失望，有必要了解一点新药开发的常识。

　　以前，发现一种药物往往都是碰运气，而现在，人们越来越多地针对某种疾病有意识地设计、研发新药。现代药物的开发是大军团作战，需要众多不同领域学科的专家的通力合作。它需要生理学家、生物化学家和分子生物学家在细胞、分子水平上研究生理、病理和设计药物，有机化学家合成药物，毒物学家研究药物的毒理，药理学家研究药物的药理，计算机专家的模拟和分析，医生对药物进行临床试验和观察疗效，统计学家统计治疗结果，等等。

    新药开发的第一步，是从研究人体的生理功能开始的。生理学家研究人体在正常状态下的各种生理功能和变化规律，生物化学家研究生命过程中的化学变化，分子生物学家则研究参与生命过程的各种分子的功能和相互作用。这样，我们就能从分子、细胞、器官到人体不同的层次了解我们的身体在正常状态下都是如何运行的，而病变又是由于哪一方面发出了异常。某种疾病的发生，是一系列非常复杂的过程。如果我们能够在细胞、分子水平上破解这个过程，具体追踪到究竟是在哪一个步骤出了问题，就能够给新药设计提供思路：如果针对这一出现异常的步骤——靶点，添加某种具有特殊结构或性质的化合物，会怎样改变分子、细胞的生理活动，是否会纠正病变，达到治病的目的？

　　有时候，研究人员能很快地发现这种特殊的化合物，这是很幸运的。更多的时候，研究人员需要筛选成千上万种化合物，才能发现有效的少数几种。现在，研究人员可以利用计算机模拟靶点，设计出针对它的化学结构，告诉化学家应该合成有什么样的结构和性质的化合物，从而缩小筛选的范围。

　　对药物化合物的测试一开始都是在试管和离体培养的细胞中进行的。在离体实验中，药物直截了当地作用在靶点上，容易产生明显的效果，但是却不一定也会对人体有效。药物可能无法被人体吸收，如果能够被人体吸收也不一定能够发挥作用，而且还可能对人体产生不良反应。这些是无法在离体实验中观察到的。但是，出于人道的考虑，我们也不能就直接拿人来做试验。因此，下一阶段，研究人员需要做动物试验。

　　常用的实验动物有小鼠、大鼠、兔子、猫、狗、猴子等。在做动物试验时，需要用到两种或更多种的动物，因为不同种类的动物对药物的反应可能会不同。首先我们需要知道药物会对身体发生什么样的作用，在动物身上测试药物化合物的效果，有什么样的毒副作用，多少用药量是安全的。其次，我们也需要知道身体会对药物做出什么样的反应，例如，有多少量的药物会被吸收到血液中，它在体内如何代谢、分解，它的代谢产物是否有毒，药物及其代谢产物被排出体外的速度有多快等等。如果一个药物的有效成分不能进入血液，或者虽然进入血液，但是代谢、降解、排泄的速度太快，那么它是没有用的，这时候人们就要考虑是否要改变药物的化学结构或添加其他化学成分，以帮助药物被吸收或减缓其代谢、降解、排泄速度。有时候，人们会发现，一种药物的代谢产物甚至比药物本身还更有效。

　　但是动物和人的生理毕竟还是有所区别，对动物有效、毒副作用小的药物，对人体并不一定如此。只有临床试验才能最终决定一种药物是否对人体有效和有何毒副作用。一种药物一旦通过了离体试验和动物试验，看来有希望成为新药，就可以向药监部门申请做临床试验。临床试验一般分成三个不同阶段，分别称为I，II，III期临床试验。

　　I期临床试验为短期小规模。试验对象通常为20-100人，健康志愿者或患者都可以。其主要目的是观察新药是否会出现急性毒副作用，检验合适的安全给药剂量，并初步研究人体对药物的吸收、代谢和排泄。时间持续数月。如果没有严重的问题，例如不可接受的毒副作用，就可进入II临床试验。大约70%药物能成功地通过这一阶段的试验。

　　II期临床试验为中期中等规模。试验对象是病人，通常为100-300人。主要目的是观察新药是否有疗效，也对短期的安全性做进一步观察。时间持续几个月到两年。大约只有33%的新药能成功通过这一阶段的试验，进入III期临床试验。

　　III期临床试验为长期大规模。试验对象是病人，通常为1000-3000人。目的是确认新药疗效和安全性，确定给药剂量。时间持续一到四年。约25-30%的新药可通过这一阶段的试验。

　　在完成III期临床试验之后，制药公司就可向药监部门提出上市申请，由药监部门组织专家鉴定。在美国，最后经食品药品管理局（FDA）批准上市的新药，只占最初申请进入临床试验的新药总数的20%。

    有时候，在临床试验过程中，一种药物被发现能够有效地治疗恶性疾病，会提前中止临床试验而直接用于治疗病人。例如，第一种治疗艾滋病的新药AZT的临床试验在还在做II期临床试验时，发现它能显著增加病人的存活率，美国食品药品管理局立即提前中止了该临床试验，并在批准其上市之前允许它被用于治疗4000多名艾滋病患者。

　　新药被批准上市之后，通常仍然需要进一步观察药物在大范围长时间临床应用时的疗效和安全性，并与其他已有药物进行比较，称为IV期临床。由于在做临床试验时，儿童、孕妇和老人常被排除在外，因此在新药上市后，特别需要观察药物对这些群体和某些特定的病人群体的安全性、疗效和剂量范围，以获得更全面的资料。如果发现长期使用后会产生未曾料到的严重副作用，该药物有可能被立即从市场上召回。

　　开发新药是一个非常费时间也非常昂贵的过程，并非小公司所能承担得起。在美国，一种新药从开始研发到获得批准，平均需要8.5年，花费数亿美元。每5000种候选药物，只有5种能够进入临床试验，而只有1种最终能够被获准上市。

（《经济观察报》2006.12.11）科普－－现代药物是怎么开发出来的

2006-12-11　22:41:43
方舟子

大中小
　　经常听到有人声称自己从来不上医院，但很少有人敢说自己从来不吃药。一个人，从出生到死亡，不可避免地或多或少或轻或重会患病。生了病就难免要和药物打交道。现代医学已经为许多疾病提供了各种很有良效的药物，但是同样还有许多疾病没有特效药甚至无药可治。因此，人们仍然需要不停地研发、寻找新药。每时每刻，电视、报纸上的广告都在向我们传播着某种不治之症有了神奇的新药物的福音，令患者及其亲友不能不怦然心动。然而，这往往不过是骗取钱财的甜言蜜语。要守住自己的钱包，不要受虚假药物广告的蛊惑，避免既破财又失望，有必要了解一点新药开发的常识。

　　以前，发现一种药物往往都是碰运气，而现在，人们越来越多地针对某种疾病有意识地设计、研发新药。现代药物的开发是大军团作战，需要众多不同领域学科的专家的通力合作。它需要生理学家、生物化学家和分子生物学家在细胞、分子水平上研究生理、病理和设计药物，有机化学家合成药物，毒物学家研究药物的毒理，药理学家研究药物的药理，计算机专家的模拟和分析，医生对药物进行临床试验和观察疗效，统计学家统计治疗结果，等等。

    新药开发的第一步，是从研究人体的生理功能开始的。生理学家研究人体在正常状态下的各种生理功能和变化规律，生物化学家研究生命过程中的化学变化，分子生物学家则研究参与生命过程的各种分子的功能和相互作用。这样，我们就能从分子、细胞、器官到人体不同的层次了解我们的身体在正常状态下都是如何运行的，而病变又是由于哪一方面发出了异常。某种疾病的发生，是一系列非常复杂的过程。如果我们能够在细胞、分子水平上破解这个过程，具体追踪到究竟是在哪一个步骤出了问题，就能够给新药设计提供思路：如果针对这一出现异常的步骤——靶点，添加某种具有特殊结构或性质的化合物，会怎样改变分子、细胞的生理活动，是否会纠正病变，达到治病的目的？

　　有时候，研究人员能很快地发现这种特殊的化合物，这是很幸运的。更多的时候，研究人员需要筛选成千上万种化合物，才能发现有效的少数几种。现在，研究人员可以利用计算机模拟靶点，设计出针对它的化学结构，告诉化学家应该合成有什么样的结构和性质的化合物，从而缩小筛选的范围。

　　对药物化合物的测试一开始都是在试管和离体培养的细胞中进行的。在离体实验中，药物直截了当地作用在靶点上，容易产生明显的效果，但是却不一定也会对人体有效。药物可能无法被人体吸收，如果能够被人体吸收也不一定能够发挥作用，而且还可能对人体产生不良反应。这些是无法在离体实验中观察到的。但是，出于人道的考虑，我们也不能就直接拿人来做试验。因此，下一阶段，研究人员需要做动物试验。

　　常用的实验动物有小鼠、大鼠、兔子、猫、狗、猴子等。在做动物试验时，需要用到两种或更多种的动物，因为不同种类的动物对药物的反应可能会不同。首先我们需要知道药物会对身体发生什么样的作用，在动物身上测试药物化合物的效果，有什么样的毒副作用，多少用药量是安全的。其次，我们也需要知道身体会对药物做出什么样的反应，例如，有多少量的药物会被吸收到血液中，它在体内如何代谢、分解，它的代谢产物是否有毒，药物及其代谢产物被排出体外的速度有多快等等。如果一个药物的有效成分不能进入血液，或者虽然进入血液，但是代谢、降解、排泄的速度太快，那么它是没有用的，这时候人们就要考虑是否要改变药物的化学结构或添加其他化学成分，以帮助药物被吸收或减缓其代谢、降解、排泄速度。有时候，人们会发现，一种药物的代谢产物甚至比药物本身还更有效。

　　但是动物和人的生理毕竟还是有所区别，对动物有效、毒副作用小的药物，对人体并不一定如此。只有临床试验才能最终决定一种药物是否对人体有效和有何毒副作用。一种药物一旦通过了离体试验和动物试验，看来有希望成为新药，就可以向药监部门申请做临床试验。临床试验一般分成三个不同阶段，分别称为I，II，III期临床试验。

　　I期临床试验为短期小规模。试验对象通常为20-100人，健康志愿者或患者都可以。其主要目的是观察新药是否会出现急性毒副作用，检验合适的安全给药剂量，并初步研究人体对药物的吸收、代谢和排泄。时间持续数月。如果没有严重的问题，例如不可接受的毒副作用，就可进入II临床试验。大约70%药物能成功地通过这一阶段的试验。

　　II期临床试验为中期中等规模。试验对象是病人，通常为100-300人。主要目的是观察新药是否有疗效，也对短期的安全性做进一步观察。时间持续几个月到两年。大约只有33%的新药能成功通过这一阶段的试验，进入III期临床试验。

　　III期临床试验为长期大规模。试验对象是病人，通常为1000-3000人。目的是确认新药疗效和安全性，确定给药剂量。时间持续一到四年。约25-30%的新药可通过这一阶段的试验。

　　在完成III期临床试验之后，制药公司就可向药监部门提出上市申请，由药监部门组织专家鉴定。在美国，最后经食品药品管理局（FDA）批准上市的新药，只占最初申请进入临床试验的新药总数的20%。

    有时候，在临床试验过程中，一种药物被发现能够有效地治疗恶性疾病，会提前中止临床试验而直接用于治疗病人。例如，第一种治疗艾滋病的新药AZT的临床试验在还在做II期临床试验时，发现它能显著增加病人的存活率，美国食品药品管理局立即提前中止了该临床试验，并在批准其上市之前允许它被用于治疗4000多名艾滋病患者。

　　新药被批准上市之后，通常仍然需要进一步观察药物在大范围长时间临床应用时的疗效和安全性，并与其他已有药物进行比较，称为IV期临床。由于在做临床试验时，儿童、孕妇和老人常被排除在外，因此在新药上市后，特别需要观察药物对这些群体和某些特定的病人群体的安全性、疗效和剂量范围，以获得更全面的资料。如果发现长期使用后会产生未曾料到的严重副作用，该药物有可能被立即从市场上召回。

　　开发新药是一个非常费时间也非常昂贵的过程，并非小公司所能承担得起。在美国，一种新药从开始研发到获得批准，平均需要8.5年，花费数亿美元。每5000种候选药物，只有5种能够进入临床试验，而只有1种最终能够被获准上市。

（《经济观察报》2006.12.11）