新药非临床研究一般考虑及案例分析

来源《中国新药杂志》 2025年 第34卷第20期

作者

徐阳美，万江帆，倪穗颖，贺敬龙，谢磊，成斌

国家药品监督管理局药品审评检查大湾区分中心

摘要

非临床研究是药物研发注册过程中至关重要的环节，贯穿于新药研发的全过程。本文将根据国内药品注册相关法律法规和技术指导原则、ICH指导原则，基于药品审评实践，阐述新药非临床研究过程中的一般考虑和关注点，并通过案例分析探讨非临床研究中的常见问题，以期为新药研发企业或机构提供非临床研究参考。

关键词

新药研发; 非临床研究; 一般考虑; 案例分析

正文

新药研发是一个充满风险、不断剔除候选药物的螺旋上升式过程，需要药学、非临床、临床等专业学科的系统协作，其中非临床研究所涉及安全性和药理学活性是候选药物剔除的主要原因。药物非临床研究贯穿于新药研发的全过程，从药物早期开发阶段到临床试验、上市许可申报阶段，所需非临床研究信息逐步增多。我国自2017年加入ICH以来，已基本全面转化实施ICH各级指导原则。本文将根据国内药品注册相关法律法规和技术指导原则、ICH指导原则，基于药品审评实践，阐述新药非临床研究过程中的一般考虑和关注点，并结合审评工作中的具体案例对常见问题进行分析，以期为新药研发企业或机构提供非临床研究参考。本文阐述的新药非临床研究一般考虑适用于药物研发注册过程中的一般性原则，对于生物制品及中药的某些特殊考虑须参考相应的法律法规或指导原则。

1 非临床研究的总体原则

非临床研究主要围绕探索药物的有效性和安全性开展，包括药理学、药动学和毒理学研究，三者密不可分，拟为临床研究和上市应用提供支持，降低用药风险[1]。非临床研究应以临床试验方案和临床用药为评价终点目标，一方面应充分评估药物的有效性、立题依据和临床价值; 另一方面应充分预测可能的人体毒性，以制定临床研究风险防控措施，并推算临床研究的首次人体剂量和安全范围，以利弊权衡为原则，根据拟定适应证的潜在有效性和安全性风险，进行综合评价和获益/风险权衡，为药物进入临床试验提供支持或为药物注册上市的说明书撰写提供信息，帮助医生和患者了解药物的有效性和安全性信息。开展药物非临床研究应当符合国家有关规定，具有与研究项目相适应的人员、场地、设备、仪器和管理制度，保证有关数据、资料和样品的真实性，保证药品研制全过程持续符合法定要求[2]。

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2 非临床研究的主要内容和一般考虑

2.1 药理学

药理学研究包括主要药效学、次要药效学和安全药理学研究，应在药物开发过程中不断深入和完善。主要药效学研究受试物与其预期治疗靶点相关的作用机制和/或效应，一般采用公认或经过验证的试验方法，以提示受试物的有效性特点，为受试物进入临床提供有效性支持，并为安全性评价提供信息。次要药效学研究与预期治疗目标不相关的作用和/或作用模式。在某些情况下，主要药效学和次要药效学特征信息有助于对受试物在人体中的潜在不良反应进行安全性评价[3]。主要药效学研究涉及体外和体内试验，研究过程中应注重阐述受试物的作用机制、在不同系统/模型中的有效性、量效/时效关系、最佳给药周期、与阳性药比较等[4]。

安全药理学是研究受试物在治疗剂量及以上的暴露水平时对生理机能潜在的非预期的药效学作用，是药物安全性评价的一个重要组成部分。在药物进入临床试验前，一般应完成安全药理学核心组合试验(core battery)，即对中枢神经系统、心血管系统和呼吸系统等重要生命器官系统的研究。当核心组合试验、临床试验、流行病学、体内外试验以及文献报道提示受试物存在潜在的与人体安全性有关的不良反应时，应进行追加和/或补充的安全药理学研究，可在后续临床开发期间完成[5]。追加的安全药理学研究将对中枢神经系统、心血管系统或呼吸系统进行更深入的研究，以获得更多信息; 补充的安全药理学研究将评价受试物对核心组合试验或重复给药毒性试验未能阐明但存在安全性担忧的器官系统不良药效作用，如肾脏/泌尿系统、自主神经系统、胃肠道系统及其他器官系统。需要特别注意，安全药理学体内试验应结合受试物的药效学和药动学特性、受试动物、临床研究方案等因素选择观察时间点和观察时间，原则上应多点采样，以对不良反应的时间进程进行研究，采样时间应至少涵盖血药浓度峰值(C_max)，以充分暴露安全性风险; 伴随重复给药毒性试验开展时，须单独设计符合安全药理学评价的指标，原则上应遵循《药物非临床研究质量管理规范》^[3，6-8]。

【案例1】某单克隆抗体，按治疗用生物制品注册分类1申请适应证为“晚期实体瘤”的首次人体Ⅰ/Ⅱ期临床试验，非临床体内肿瘤模型中大部分动物未见肿瘤明显生长，药效评价指标未包含肿瘤生长或转移情况，认为未成功建立动物肿瘤模型，非临床有效性研究数据不足。

【案例2】某化学合成小分子肽，按化学药品注册分类1申请适应证为“睡眠障碍”的首次人体Ⅰ期临床试验，提出的作用机制与拟申请适应证之间的相关性不明确，且未开展任何体外机制研究，体内药效学试验也不符合一般治疗失眠药物的药效学要求，不足以支持拟定的作用机制和提示其有效性。

【案例3】某化学小分子抑制剂，按化学药品注册分类1申请适应证为“晚期实体瘤”的首次人体临床试验，心血管系统及呼吸系统安全药理学试验伴随重复给药毒性试验开展，但各项指标数据检测均采用单一时间点设计，检测指标也不全面，试验设计存在缺陷，心电图检查时间点不在C_max附近，对心血管系统及呼吸系统的影响可能未充分暴露。

2.2 药动学

药动学研究主要通过体外和体内试验揭示受试物在体内的动态变化规律，获得其基本药动学参数，是药物研发与评价的主线和重要决策依据之一。药动学研究除可以为给药途径、剂型筛选提供信息外，还可以帮助进一步阐明药物的作用机制，同时也是药效学和毒理学研究动物选择依据之一，并能提供人体药动学研究无法反映的信息(如组织分布)，为设计和优化临床试验给药方案提供有关参考信息[5，9]。药动学研究内容主要包括吸收、分布、代谢、排泄、药物相互作用、分析方法建立与验证等，其试验设计须特别关注选择合适的动物种属; 采样时间点应兼顾药物的吸收相、平衡相(C_max附近)和消除相，通常测定原形药和/或主要代谢产物，应至少设置3个剂量组; 选择合适的检测方法并进行方法学验证等[9-10]。

【案例4】某化学小分子抑制剂，按化学药品注册分类1申请适应证为“晚期实体瘤”的首次人体Ⅰ期临床试验，组织分布研究仅检测单一时间点的组织浓度，未考察组织分布-时间关系及暴露量情况，且未考察心脏组织的药物分布情况，未提供药动学检测方法的方法学验证报告，未能充分反映该品种的体内分布特征。

【案例5】某化学药，按化学药品注册分类1申请适应证为“类风湿关节炎”的首次人体Ⅰ期临床试验，未提交不同种属体外代谢产物鉴定试验资料及毒理研究相关动物种属选择的合理性依据，基于已有数据尚无法支持用于安全性评价的相关动物种属的合理性，尚不能确定已有的毒理学数据是否可以充分提示该品种的毒性特征。

2.3 毒理学

毒理学研究是新药非临床研究中最重要的安全性评价内容，可阐明靶器官的毒性反应、剂量依赖性、毒性与药物暴露的关系以及毒性的可逆性等，以估算人体临床试验的安全起始剂量和剂量范围，确定潜在不良反应的临床监测指标，以最大限度地降低临床试验和上市后患者用药的安全性风险[5]。根据《药品注册管理办法》，用于支持药品注册的药物非临床安全性评价研究应当在通过药物非临床研究质量管理规范认证的机构开展，并遵循《药物非临床研究质量管理规范》[1]。毒理学研究主要包括一般毒理学研究(安全药理学、单次给药毒性、重复给药毒性等)、特殊毒理学研究(遗传毒性、生殖毒性、致癌性等)、制剂安全性研究、其他毒性研究(免疫毒性、光安全性、依赖性、幼龄动物毒性、杂质毒性、代谢产物安全性等)。毒理研究用样品工艺应相对稳定，能充分代表临床试验拟用样品和/或上市样品的质量和安全性，在药物开发过程中，若受试物产地、工艺、质量等发生可能影响安全性的变化，应进行适当的桥接研究或重新进行毒理研究。

单次给药毒性试验是考察受试物单次或24h内多次给予后在一定时间内产生的毒性反应，以初步阐明受试物的毒性作用和了解其毒性靶器官，对重复给药毒性试验的剂量设计和某些药物临床试验起始剂量的选择具有重要参考价值，并能够提供与人类药物过量所致急性中毒相关的信息^[11]。当急性毒性信息可从其他规范试验中获得时，不推荐再开展单独的单次给药试验^[5，12]。

重复给药毒性试验主要是通过重复给药的动物试验表征受试物的毒性作用，是非临床安全性评价的核心内容，可预测受试物可能引起的临床不良反应，包括毒性靶器官或靶组织、不良反应的性质和程度、量效和时效关系以及可逆性等，确定未观察到临床不良反应的剂量水平(no observed adverse effect level，NOAEL)，推测首次临床试验(first-in-human，FIH)的起始剂量，为后续临床试验提供安全剂量范围及风险防控信息提示等^[5，13-14]。重复给药毒性试验设计须特别关注以下方面: 应采用相关动物种属，化学药品一般根据体外代谢数据等采用啮齿类和非啮齿类2种动物，生物制品一般根据作用靶点及亲和力、功能活性等选择相关动物种属; 须考察毒性的剂量-反应关系及可逆性，高剂量受试物原则上应使动物产生明显的毒性反应; 给药途径原则上应与临床拟用途径一致; 给药频率原则上应能反映临床拟用给药频率，具体根据药物特点而定; 原则上重复给药毒性试验期限应不短于临床拟用期限，化学药品一般参考ICH M3(R2)执行(详见表1和表2)，生物制品、抗肿瘤药的特殊要求参考ICH S6或ICH S9等相关指导原则执行[15-16]。

【案例6】某双特异性抗体，按治疗用生物制品注册分类1申请适应证为“晚期实体瘤”的首次人体Ⅰ期临床试验，申报资料缺少不同种属亲和力研究和抗体药物评价相关的体外药效学/生物活性研究数据，仅依据同源性序列比对结果确定相关动物种属，其毒理学种属选择依据尚不充分，且尚不足以评价包括作用机制、生物学功能和免疫学活性等在内的药效学特征，不符合ICH S6(R1)及相关指导原则的要求。

【案例7】某激酶抑制剂，已在国内获批“中度至重度活动性类风湿性关节炎”适应证临床试验，现按化学药品注册分类1申请新增适应证为“中重度特应性皮炎(atopic dermatitis，AD)”的Ⅱ期临床试验，提交的临床试验方案给药周期为16周，但该品种已完成的动物重复给药毒性试验周期为13周，尚不能支持其开展给药16周的临床试验。

【案例8】由抗体偶联药物(antibody-drug conjugate，ADC)与裸抗以一定含量比制成的某混合制剂，按治疗用生物制品注册分类1申请适应证为“晚期恶性肿瘤”的首次人体Ⅰ期临床试验，非啮齿类动物重复给药毒性试验中，在低剂量下可见无法排除与受试物相关性的动物死亡，无法获得最高非严重毒性剂量(highest non-severely toxic dose，HNSTD)，无法拟定首次临床试验起始剂量，临床试验安全性风险具有不可控性。

【案例9】某化学小分子抑制剂，按化学药品注册分类1申请适应证为“晚期实体瘤”的首次人体Ⅰ期临床试验，非啮齿类动物重复给药毒性试验中，仅在溶媒对照组和高剂量组设置了恢复期动物，恢复期内高剂量组动物可见濒死，且部分病变未见恢复趋势，未在更低剂量组设置恢复期，无法判断药物相关毒性的可逆性，不能为临床试验提供充分的安全性信息及风险提示。

遗传毒性试验是用于检测通过不同机制直接或间接诱导遗传学损伤的受试物体外和体内试验，可检出DNA损伤及其损伤的固定，主要用于预测受试物致癌性。药品注册申报时，要求对其遗传毒性的可能性进行全面评价，推荐的标准试验组合有2种，一般应包含细菌回复突变试验(Ames试验)、哺乳动物细胞体外和/或体内试验[17-18]。对于化学药，基因突变试验可支持单次给药临床试验; 为支持多次给药临床试验，还需完成哺乳动物系统染色体损伤检测试验; 在Ⅱ期临床试验开始前应完成完整的遗传毒性标准试验组合[5]。为了减少药物开发风险、保护受试者安全，建议在临床试验开始前完成遗传毒性标准试验组合。常规遗传毒性试验并不适用于生物制品，晚期抗肿瘤药应于上市前完成遗传毒性研究[15-16]。

【案例10】某小分子化学药申报非肿瘤适应证，已在境内完成Ⅰ期临床试验，因发生药学变更，按化学药品注册分类1申请Ⅱ期临床试验。但该品种仅完成体外Ames试验和人外周血淋巴细胞(human peripheral blood lymphocytes，HPBL)微核试验，根据ICH M3(R2)指导原则的要求，完整的遗传毒性试验组合应在Ⅱ期临床试验开始前完成。

生殖毒性试验旨在反映受试物对哺乳动物生殖功能和发育过程的影响，预测其可能产生的对生殖细胞、受孕、妊娠、分娩、哺乳等亲代生殖机能的不良影响以及对子代胚胎-胎仔发育、出生后发育的不良影响。生殖毒性研究在限定临床试验受试者范围、降低临床试验受试者和药品上市后使用人群的用药风险方面发挥重要作用。生殖毒性试验设计通常采用三段法或其他试验设计法，其中三段法主要包括以下内容。Ⅰ段: 生育力和早期胚胎发育毒性(fertility and early embryonic development，FEED); Ⅱ段: 胚胎-胎仔发育毒性(embryo-fetal development，EFD); Ⅲ段: 围产期毒性(pre-and postnatal development，PPND)[19-20]。若在重复给药毒性试验中对雄性和雌性动物生殖器官进行了详细检查(包括全面的组织病理学检查)，雄性或雌性生育力试验完成前男性或有生育可能的妇女(women of child bearing potential，WOCBP)受试者可纳入Ⅰ，Ⅱ期临床试验中，并应在大规模或长期临床试验开始前完成专门的雄性或雌性生育力试验。大规模或长期临床试验包括但不限于Ⅲ期临床试验，视临床方案而定，如人数>150或时间超过3个月，无生育可能的妇女在缺少动物生殖毒性试验的情况下可纳入临床试验中。对于WOCBP，一般应在Ⅰ期临床试验前完成Ⅱ段生殖毒性试验，否则若在小规模、短期临床试验(试验组WOCBP人数<150并不超过3个月)中纳入WOCBP，通常至少需要获得2种动物种属的Ⅱ段生殖毒性初步试验结果，并在临床试验中采取严格风险控制措施，通常应在大规模或长期临床试验前完成Ⅱ段生殖毒性试验(2种动物种属); Ⅲ段生殖毒性试验应在申请上市前完成。妊娠期妇女进入临床试验前，各项生殖毒性试验和遗传毒性标准试验组合均应完成，另外还应对药物以往人体暴露的安全性数据进行评价[5，21]。晚期抗肿瘤药应于上市前完成Ⅱ段生殖毒性试验，一般不必进行Ⅰ和Ⅲ段生殖毒性试验支持临床试验或上市[16]。生物制品的相关动物种属是非人灵长类动物(non-human primates，NHPs)时，其生殖毒性试验时间安排参考ICH S6(R1)相关要求[15]。

【案例11】某小分子多肽化合物申报非肿瘤适应证，已在境内外完成Ⅰ期临床试验，因发生药学变更，按化学药品注册分类1申请Ⅱ期临床试验，提交的临床试验方案给药周期为48周。但该品种仅完成1种动物种属Ⅱ段生殖毒性试验，尚未完成第2种动物种属的Ⅱ段生殖毒性试验。根据ICH M3(R2)指导原则的要求，应在大规模或长期临床试验(如试验组WOCBP人数>150或时间超过3个月)前完成Ⅱ段生殖毒性试验(2种动物种属)。

致癌性试验主要通过长期/终生给药，在动物模型中识别受试物的潜在致癌作用，以评价其在人体中的相关风险[22]。通常采用大鼠2年致癌性试验+小鼠2年致癌性试验/短期或中期体内试验，同时ICH S1B(R1)提出可通过证据权重法(weight of evidence，WoE)评估能否豁免大鼠2年致癌性试验[23-24]。需要开展致癌性试验的情况一般包括: ①临床连续用药达6个月及以上。②临床以间歇方式重复用药，如治疗易复发的慢性疾病的药物。③规定连续用药3个月的药物，也可能连续用药达6个月。④存在潜在致癌性担忧。但当特定适应证人群的预期寿命较短时(如2~3年之内)或用于晚期全身肿瘤的抗肿瘤药物，可考虑免除致癌性试验。当抗肿瘤药可明显延长生命、有继发性肿瘤的担忧时或当这些药物拟用于非带瘤患者的辅助治疗、非肿瘤适应证长期使用时，仍需考虑开展致癌性试验[23]。若需要，一般应在上市申请前完成致癌性试验; 只有存在明显的致癌性风险担忧时，才需要在临床试验前提交致癌性试验结果[5]。标准致癌性试验一般不适用于生物制品，应结合产品具体情况进行评估[15]。

【案例12】某单克隆抗体，按治疗用生物制品注册分类1申请适应证为“高胆固醇血症”的上市许可，因未开展致癌性试验，且药品注册申请人(以下简称“申请人”)提供的豁免致癌性试验的证据权重分析较为简单、不够充分，提交的围产期发育毒性试验报告内容不完整，所以需要补充资料。

制剂安全性试验主要研究药物制剂经非口服途径给药时对用药局部和/或全身产生的毒性，一般包括刺激性、过敏性、溶血性试验等[25]，部分试验可伴随在一般毒理试验中进行，但应满足相关评价要求[5，26]。

【案例13】某单克隆抗体注射用粉针剂，已在境外完成首例受试者入组(尚未获得人体临床试验数据)，按治疗用生物制品注册分类1申请适应证为“晚期或转移性实体瘤”的我国境内人体Ⅰa/Ⅰb期临床试验，因未按照指导原则要求开展临床拟用样品溶血性研究，认为对其临床拟用样品溶血性风险未知。

3 非临床研究申报资料要求

目前化学药品和生物制品注册申报资料已全面适用ICH《M4: 人用药物注册申请通用技术文档(CTD)》[27]。CTD中涉及非临床研究的有M2.4非临床综述、M2.6非临床文字总结和列表总结及M4非临床试验报告。M2.4非临床综述是对药理学、药动学、毒理学研究的全面综合性分析和重要评价，基于临床试验方案介绍非临床试验策略，包含对数据的解读、试验结果的临床相关性、与药品质量方面的关联以及非临床试验结果对药物安全使用的提示(如用于说明书)等，篇幅通常不超过30页。M2.6非临床总结是对非临床药理学、药动学、毒理学试验内容和结果的逐项总结，应提供非临床数据的全面真实概况，篇幅建议一般不超过100~150页。综述基于总结，但其目的和内容不同，综述是对数据进行解读和综合评价，总结是概要且全面地展示数据[28]。

良好规范的申报资料将有助于提高审评质量和效率，主要包括以下方面提请关注: ①M2.4，M2.6等综述性和总结性资料的撰写应言简意赅、专业规范、逻辑清晰、条理分明、依据充分，应落脚于临床试验方案和受试者保护。②M4非临床试验报告应详细完整，应包含受试物、试验设计/方法、结果数据、分析评价、试验机构印章、试验人员签名等信息，试验报告附件如个体数据、病理学检查报告、毒代动力学报告等均应附上，外文报告翻译应规范。③非临床研究资料内容繁多，建议每个试验报告均分开整理，并设置目录、索引、有效链接，确保格式正确、内容可读。④沟通交流会议的演示文稿、申请资料应规范详细，建议附上已完成的试验报告(若有)，同时申请人应提出值得关注的明确问题，并进行科学全面的自我评估和论证，认真对待审评机构的回复意见，正式申报时予以完善。

【案例14】某化学小分子拮抗剂，已在境外开展Ⅰ/Ⅱ期临床试验，现按化学药品注册分类1申请我国境内Ⅰ期临床试验，因未提交重复给药毒性研究的最终完整试验报告，仅提交了试验报告草案，申请人需撤回重新申报。

【案例15】某中药复方制剂，按中药注册分类3.1申请上市许可，因提交的单次给药毒性试验和重复给药毒性试验报告不完整，缺乏各项检测指标的具体结果数据，需要补充提交完整的试验报告。

【案例16】某CAR-T细胞，按治疗用生物制品注册分类1申请适应证为“血液瘤”的Ⅰa期临床试验，提交的药理学、药动学及毒理学试验报告均无专题负责人、质量保证负责人的签名及日期，不符合《药品注册管理办法》第十条及《药物非临床研究质量管理规范》第三十二条、第三十三条关于药品注册申报资料的要求^[1，29]。

4 结语

药物非临床研究是支持药物临床试验和上市注册申请的重要内容，贯穿于新药研发的全过程，具有可持续性和阶段性的特点[30]。在药物早期开发阶段，主要通过非临床研究揭示候选分子的初步作用机制、药物代谢及毒性特征; 在临床试验申报阶段，通过较为全面且规范的药理毒理研究，以支持临床试验申报和临床试验设计; 在支持大规模临床试验阶段，须进一步完善药理毒理研究，为后续临床试验策略的制定提供证据; 在上市申报阶段，则需要进行更全面的药理毒理学评价，以阐明临床试验中发现的安全性问题发生机制或干预措施。安全性研究是新药开发和技术审评的重点，但非临床有效性也不容忽视，应权衡利弊，兼顾获益和风险。非临床研究应基于科学，具体问题具体分析，在药物研发注册过程中，鼓励申请人与药品监管机构保持高效沟通交流以尽早解决相关问题。

综上所述，在新药研发注册过程中，申请人需要根据相关法律法规及技术指导原则要求，基于非临床研究的阶段性，遵循药物自身特点和临床定位，逐步开展和完善非临床研究，整理和提交符合注册申报要求的非临床研究资料，以推动药物尽早进入临床研究和/或上市应用。近年来，各类非临床研究新技术不断涌现，医药学术界、产业界及监管机构应积极探索如人工智能、类器官、器官芯片等新技术、新方法在新药非临床研究与评价中的应用前景，以不断推动新药开发与评价的高质量发展。

参考文献

详见《中国新药杂志》2025年 第34卷第20期