生物医学研究开发过程

新药研究是一项综合性的探索工作，是一项创造性的科学研究，必须有多个学科相互合作。发现有效化合物是研究新药的基础，开发新药的物质来源可能是自然资源或生物合成或化学合成的化合物。先导化合物的发现是新药研究的开始。在研究其结构和性质后，通过生物界的各种实验，了解化合物的药效、毒性、药代动力学和与机体的相互作用，进一步进行结构关系研究和结构的化、改造、修饰或优化，发现和创造新结构和具有特殊药理作用的新药。

生物药品的研发过程一般有以下三个阶段。

01

研究计划的制定和新化合物的准备阶段。

这一阶段包括调查研究、收集资料、整理文献、制定实验计划、准备用于筛选的化合物(选定为生物药物的化合物包括从自然资源中获得的化合物和通过生物技术手段获得的化合物)。这个阶段的研究主要是为筛选和实验室研究提供物质基础。

02

筛选和临床前研究阶段

首先，药效学的药理筛选通常以实验动物模型进行筛选。可以通过药效学靶点筛选分子水平或细胞水平，然后用动物模型进行体内筛选。在筛选时，应尽量减少动物模型与临床病理作用之间的差距。生物新药的临床前研究主要包括实验研究、小剂量试验及期中试验三个阶段。

1、实验研究阶段

实验研究是基础性研究，主要研究生产用菌、毒瘤、细胞系的构建、培养、遗传稳定性、生物组织选择、有效成分的提取、纯化及理化特性、结构、生物特性分析等，得到制造和质量验证的基本条件和方法。

2、小规模试验阶段

根据实验研究结果，确定了配方和给药方式，确立了制备工艺和检定方法，对少量样品进行了临床前初步安全性和有效性试验(包括药效作用和特性、毒理和初步药代动力学试验)，制定了制造和验证的基本要求。确定目的化合物拥有新药的可能性。

3、期中考试阶段。

(1)生产工艺基本定型，产品质量和生产率相对稳定，可以扩大生产。

(2)有产品质量标准、验证方法、稳定性资料保存、功效测定的参考品或对照品。

(3)全面系统地完成临床前研究工作。包括单药在内的药物化学研究、药理学研究(主要药效学研究、一般药理学研究、药物代谢动力学研究)、毒理学研究、生物等效性、生物利用度研究和耐药性、依赖性实验等。

(4)提供连续三个产品，满足自检和中国药品、生物制品检查所复验报告及临床试验研究的使用量。

(5)制定更完善的制造验证示范程序和产品使用手册(草案)。在新药临床前研究项目中，最重要的是新药的安全性和疗效是否优于已知药物，获得临床试验批准书的最重要资料是令人满意的药理学和毒理学研究结果。

03

临床实验研究阶段

新药临床试验是指评价临床疗效和安全性，通过各期临床试验对新药上市可能性做出结论。因此，临床试验是新药评价的关键阶段，是对新药实际应用价值的最终验证。

药物的临床试验(包括生物特征试验)必须得到CFDA的批准。必须运行《药物临床试验质量管理规范》 (GCP)。申请新药注册需要进行临床试验。临床试验分为、、、期。新药在批准上市前必须进行I、II、II期临床试验。批准后，个别可以只进行II期及II期临床试验，也可以只进行II期临床试验。

1、临床试验

初步临床药理学及人体安全性评价试验。观察人体对新药的耐药性和药代动力学，为制定给药方案提供依据。

2，临床试验

治疗作用的初步评估阶段。目的初步评价药物对目标适应症患者的治疗作用和安全性，为期临床试验研究和剂量确定方案提供依据。这个阶段的研究设计可以根据具体的研究目的采用多种形式，包括随机双盲法对比临床试验。

3、阶段临床试验

治疗作用证实了阶段。其目的是进一步验证药物对目标适应症患者的治疗作用和安全性，评估利益和风险关系，最终为药物注册申请上市提供充分的依据。实验一般应采用具有足够样本量的随机双盲法比较实验。

4、临床试验

新药上市后申请人进行的应用研究阶段。其目的是在广泛的使用条件下考察药物的疗效和不良反应，评估在普通或特殊人群中使用的利益和危险关系，改善剂量。

新生物药有天然生物药、半医药新型疫苗、治疗性抗体、遗传工程药、基因治疗药等多种多样。根据药物的种类，新药申报和批准程序相似，但这些药物的研究过程不同。现在仅以基因工程药物为例说明了它的研究过程。

(1)实验室研究阶段基因工程药物是生物医药的重要组成部分，研究和开发新的基因工程药物，将研究成果推向产业化生产，其间有很多阶段和技术环节。

首先，选择有药用价值的蛋白质，又称“目的蛋白”，研究该蛋白质的结构、功能、性质和作用。

第二，构建具有目的基因高效表达的工程细胞。目的基因的来源包括全合成法、以mRNA为模板的RTFCR法、以eDNA文库为模板的PCR法等。一般来说，大的目的基因可以从总RNA文库中分离总mRNA，通过亲和层分析分离目标蛋白质的mRNA，通过逆转录获得cDNA，或者在cDNA文库中通过PCR增强所需的eDNA，通过测量eDNA序列来确认。

定为目的DNA；选择一种合适的宿主细胞系统(细菌、酵母、动物细胞等)和合适的载体；重组(构建)高效表达载体，并转染人宿主细胞；筛选阳性克隆，获得工程细胞或工程菌株，测定该工程细胞或工程菌株的稳定性(传代50 ~ 100代)和载体结构稳定性以及表达产率的稳定性(SDS-PAGE); 符合预定目标后，建立生产种子细胞库，为了保证种子细胞库的稳定性，要建立两级种子库，包括主细胞库和生产细胞库，要保证建细胞库时细胞的均一性。

建立生产细胞库后， 要在实验室规模的条件下，研究细胞培养和发酵最佳方案。初步建立目标蛋白的高效分离、纯化和制剂方案。这两个方案确定后，写出工艺规程。参照有关基因工程药物质量标准，建立目标蛋白质量控制方法和标准。在得到少量的纯目的蛋白后，初步进行药物体内、外疗效试验，基本明确目的蛋白疗效后，再进行以下研究。

(2)中试研究阶段 这一阶段的主要任务是把实验室研究成果扩大成中试规模的产业化生产。将实验室规模扩大成中试生产，所采用的工艺路线基本与实验室工艺规程致， 要最大可能地提高目标蛋白的得率及保证蛋白的纯度和活性，并能有效的去除核酸、内毒素及其他有害杂质。要有工艺路线优化记录；对发酵培养、粗提、纯化各步的体积、蛋白量、浓度、纯度、活性及比活性、回收率等均应记录;要有中间产品质量控制要求等。

中试规模连续生产三批产品，要求工艺稳定，质量稳定，有工艺规程和质量控制标准。三批产品的总量要达到:自检和中检所全部检用量，加上临床前动物试验全部用量和I、I期临床试验用量。

如果临床剂量大、疗程长，需要产品的量就大，要根据不同产品来确定中试规模。同时必须在CFDA认证过的GMP厂房内生产。对于目的蛋白制剂的研究在新药研究与开发中也占有重要的地位，要提供处方依据；进行主药与辅料相互作用研究；要依据《中国药典》制剂通则的要求进行制剂稳定性试验研究等。

(3)临床前动物试验阶段 药物临床前研究应当执行有关管理规定，其中安全性评价研究必须执行《药物非临床研究质量管理规范》(GLP)。从事药物研究开发的机构必须具有与试验研究项目相适应的人员，场地设备、仪器和管理制度:所用试验动物、试剂和原材料应当符合国家有关规定和要求，并应当保证所有试验数据和资料的真实性。

临床前所有动物试验最好在SFDA包认证的GLP实验室进行，包括：

①体内、体外药效试验；

②一般药理试验；

③过板试验；

④急性毒性试验；

⑤长期毒性试验；

⑥药代动力学试验；

⑦三致试验(致癌、致畸、致突变)。

这些试验的目的是对中试产品进行综合性评价，并初步确定产品的临床试验方案。

生物药物的新药申报

01

生物药物新药申请和生物制品的分类

新药申请是指未曾在中国境内上市销售的药品的注册申请。已上市药品改变剂型、改变给药途径、增加新适应症的，也按照新药申请管理。已有国家标准的药品申请，是指生产CFDA已经颁布正式标准的药品的注册申请，此类新药申请，按照已有国家标准药品申请的程序和要求办理。

药品注册申请人(以下简称申请人)，是指提出药品注册申请，承担相应法律责任、并在该申请获得批准后持有药品批准证明文件的机构。申请药品注册，申请人应当向所在地省、自治区、直辖市(食品)药品监督管理部门提出。

两个以上单位共同作为新药申请人的，应当向其中药品生产企业所在地省、自治区、直辖市(食品)药品监督管理部门提出申请；申请人均为药品生产企业的，应当向申请生产制剂的药品生产企业所在地省、自治区、直辖市(食品)药品监督管理部门提出申请;申请人均不是药品生产企业的，应当向样品试制现场所在地省、自治区、直辖市( 食品)药品监督管理部门提出申请。

单独申请注册药物制剂的，研究用原料药必须具有药品批准文号、(进口药品注册证》或者《医药产品注册证》，该原料药必须通过合法的途径获得。研究用原料药不具有药品批准文号、《进口药品注册证》或者《医药产品注册证》的，必须经CFDA批准。

治疗用生物制品分类如下：

(1)未在国内外上市销售的生物制品；

(2)单克隆抗体；

(3)基因治疗、体细胞治疗及其制品；

(4)变态反应原制品；

(5)由人的、动物的组织或者体液提取的，或者通过发酵制备的具有生物活性的多组分制品；

(6) 由已上市销售生物制品组成新的复方制品；

(7) 已在国外上市销售但尚未在国内上市销售的生物制品；

(8)含未经批准菌种制备的微生物制品；

(9)与已上市销售制品结构不完全相同且国内外均未上市销售的制品；

(10)与已上市销售制品制备方法不同的制品( 例如采用不同表达体系，宿主细胞等)；

(11) 首次采用DNA重组技术制备的制品(例如以重组技术替代合成技术。生物组织提取或者发酵技术等)；

(12)国内外尚来上市销售的由非注射途径改为注射途径给药，或者由局部用药改为全身给药的制品；

(13)改变已上市销售制品的剂型但不改变给药途径的生物制品；

(14) 改变给药途径的生物制品(不包括上述12项)；

(15) 已有国家药品标准的生物制品。

02

新药注册申请应报送的资料

1、综述资料

① 药品名称。

② 证明性文件。

③ 立题目的与依据。

④ 研究结果总结及评价。

⑤ 药品说明书样稿、起草说明及参考文献。

⑥ 包装、标签设计样稿。

2、药学研究资料

① 药学研究资料综述。

② 生产用原材料研究资料：

生产用动物、生物组织或细胞、原料血浆的来源、收集及质量控制等研究资料；

生产用细胞的来源、构建(或筛选)过程及鉴定等研究资料；

种子库的建立、检定、保存及传代稳定性资料；

生产用其他原材料的来源及质量标准。

③ 原液或原料生产工艺的研究资料，确定的理论和实验依据及验证资料。

④ 制剂处方及工艺的研究资料,辅料的来源和质量标准，及有关文献资料。

⑤ 质量研究资料及有关文献，包括参考品或者对照品的制备及标定，以及与国内外已上市销售的同类产品比较的资料。

⑥ 临床试验申请用样品的制造和检定记录。

⑦ 制造和检定规程草案，附起草说明及检定方法验证资料。

⑧ 初步稳定性研究资料。

⑨ 直接接触制品的包装材料和容器的选择依据及质量标准。

3、药理毒理研究资料

① 药理毒理研究资料综述。

② 主要药效学试验资料及文献资料。

③ 一般药理研究的试验资料及文献资料。

④ 急性毒性试验资料及文献资料。

⑤ 长期毒性试验资料及文献资料。

⑥ 动物药代动力学试验资料及文献资料。

⑦ 致突变试验资料及文献资料。

⑧ 生殖毒性试验资料及文献资料。

⑨ 致癌试验资料及文献资料。

⑩ 免疫毒性和(或)免疫原性研究资料及文献资料。

⑪ 溶血性和局部(血管、皮肤、黏膜、肌肉等)刺激性等主要与局部、全身给药相关的特殊安全性试验研究和文献资料。

⑫ 复方制剂中多种组分药效、毒性、药代动力学相互影响的试验资料及文献资料。

⑬ 依赖性试验资料及文献资料。

4、临床试验资料

① 国内外相关的临床试验资料综述。

② 临床试验计划及研究方案草案。

③ 知情同意书草案。

④ 临床研究者手册及伦理委员会批准文件。

⑤ 临床试验报告。

5、其他相关资料

① 临床前研究工作简要总结。

② 临床试验期间进行的有关改进L艺、完善质量标准和药理毒理研究等方面的工作总结及试验研究资料。

③ 对审定的制造和检定规程的修改内容及修改依据。

④ 稳定性试验研究资料。

⑤ 连续3批试产品制造及检定记录。

References：

[1]《药品质量生产管理规范》2010修订版

[2]《生物制药工艺学》

[3]《生物制药工艺设计》

[4]《新药注册申报材料》

整理/注册圈

来源/实验与分析