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清开灵是由《温病条辨》安宫牛黄丸加减化裁而来,由珍珠母、栀子、水牛角、板蓝根、金银花五味中药以及胆酸、猪去氧胆酸、黄芩苷3种活性成分组成。具有清热解毒、镇静安神的功效,临床上常用于病毒性感冒、上呼吸道感染、急性扁桃体炎等疾病。现代研究表明,清开灵具有良好的抗病毒作用,对流感病毒H1N1、H5N1和H7N9以及2型登革热病毒等均有一定的抑制作用[1-2]。冠状病毒感染引起的肺炎是由病毒感染引起,与流感的起因及症状极其相似[3],因此,清开灵也有一定的干预冠状病毒的作用。网络药理学是近年来整合系统生物学和药理学的一门新兴学科,通过大量的生物学信息,对已有的分子生物学数据进行系统全面的分析,从蛋白、分子、基因层面揭示机体与疾病的相互作用机制,可以为多靶点药物的开发和机制研究提供依据;分子对接是通过受体的特征以及受体和药物分子之间的相互作用方式来进行药物设计的方法,通过结合能的大小判定受体与药物分子结合的能力。本文旨在通过网络药理学与分子对接技术探讨清开灵干预病毒性感冒的物质基础与作用机制,以期为今后清开灵用于临床预防和治疗病毒性感冒提供理论依据。
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本研究采用计算系统生物学实验室的中药系统药理学数据库和分析平台 (TCMSP,http://lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php) 检索中药栀子、板蓝根、金银花的活性成分。因珍珠母和水牛角作为动物类药材在TCMSP数据库中未收录,笔者应用Traditional Chinese Medicines Integrated Database (TCMID,http://119.3.41.228:8000/tcmid/search/) 对珍珠母与水牛角进行活性成分检索。根据化合物口服生物利用度 (OB) 与类药性 (DL) 进行筛选,OB 阈值设为 OB≥30%,DL 阈值设为 DL≥0.18[4-5]。此外,由于黄芩苷易在体内代谢为黄芩素,胆酸易代谢为去氧胆酸,猪去氧胆酸易代谢为猪胆酸[6-8],故黄芩素、去氧胆酸、猪胆酸也被纳入活性成分范围内。采用 PubChem BioActivity Analysis Service 数据库(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/assay/assay.cgi) 来获取猪胆酸和猪去氧胆酸的靶点,其余活性成分靶点则通过TCMSP获得[9]。
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以 “influenza”为关键词检索 GeneCard(https://www.genecards.org/)数据库,收集与病毒性感冒相关的作用靶点[3]。
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为明确疾病靶点与药物靶点之间的关系,将两部分靶点进行交集,输入 Cytoscape软件构建化合物-靶点网络。Cytoscape 软件的核心架构是网络,每个节点是基因或活性成分,节点与节点之间的连接代表这些生物分子之间的相互作用,节点的度值代表网络中节点与节点相连的数目,度值越大说明该活性成分或靶点处于核心地位。
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为更深层次探究靶点之间的相互作用关系,将交集所得的共同靶点上传至线上软件STRING10.5 (http://string db.org),构建蛋白相互作用网络。把物种选择为 Homosapiens,置信度设置为>0.9,其余参数保持默认设置,获取 PPI 网络。
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利用 R Project 中的 org.Hs.eg.db 程序包(http://www.bioconductor.org/packages/release/data/annotation/html/org.Hs.eg.db.html)将基因 symbols 转变为 Entrez IDs,进而利用 clusterProfiler 程序包(3.6 版)(http://bioconductor.org/packages http://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/clusterProfiler.html)对网络进行 GO 分析和 KEGG 通路分析。设定 P<0.05,并按照涉及的靶点数目多少进行排序,获取 GO 富集分析中分子功能、细胞组成和生物过程的前10 个条目以及 KEGG 富集的前 20 条信号通路。
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为进一步筛选清开灵中可能干预病毒性感冒的潜在活性成分,将清开灵中的关键化合物胆酸、猪去氧胆酸、黄芩苷与“1.4”项下筛选出的度值较高的蛋白进行分子对接。从PDB数据库(https://www.rcsb.org/)下载靶蛋白RELA与JUN的三维晶体结构(PDB ID为1VJ7和2H7H,PDB格式),从Pubchem数据库(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)下载胆酸、猪去氧胆酸与黄芩苷的三维结构(CAS号为81-25-4、83-49-8、21967-41-9,PDB格式),采用AutoDock Tools 1.5.6软件删除靶蛋白的水分子,分离配体和受体,添加非极性氢,计算Gasteiger电荷,分别保存为pdbqt格式的文件。将已经保存为PDB格式的化合物导入AutoDock Tools 1.5.6,添加原子电荷,分配原子类型,所有柔性键均默认可旋转,保存为pdbqt格式,作为对接配体。运行Auto Dock软件进行对接,采用Pymol软件可视化对接结果[10]。
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通过TCMSP数据库检索到板蓝根活性成分169个,金银花活性成分236个,栀子活性成分98个,通过TCMID数据库检索到珍珠母活性成分9个,水牛角活性成分6个。根据OB≥30%与DL≥0.18筛选出板蓝根活性成分39个,金银花活性成分23个,栀子活性成分15个,其中MOL000098(槲皮素)、MOL000422(山奈酚)、MOL001194(亚油酸乙酯)和MOL003095(甘露醇)为栀子与金银花的共有成分,MOL000358(β-谷甾醇)和MOL000449(豆甾醇)为栀子、金银花和板蓝根的共有成分(图1中绿色节点表示活性成分,红色节点表示药物,橙色圈内节点为药物共有成分)。通过TCMSP数据库获取上述中药活性成分以及黄芩苷、黄芩素、胆酸、去氧胆酸的靶点,通过PubChem BioActivity AnalysisService 获取猪去氧胆酸以及猪胆酸的靶点,除去重复靶点,共获得靶点225个。
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从GeneCard 数据库中获得病毒性感冒靶点2 506个。
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将“2.1”中的225个清开灵活性成分靶点与“2.2”中的2 506个病毒性感冒靶点输入Venny2.1软件,绘制韦恩图,两者进行交集后获得疾病-药物成分共同靶点100个,见图2。采用Cytoscape软件构建的活性成分-靶点网络,该网络共包含147个节点(47个化合物节点,100个靶点节点)和315条边,其中,红色节点表示化合物,绿色节点表示药物靶点,连接化合物与靶点的边表示它们之间有作用关系,见图3。表1列出了化合物-靶点网络中的关键节点、类别及其度值。活性成分度值排名前5位的是槲皮素、木犀草素、山奈酚、β-胡萝卜素和黄芩素,这5种化合物的节点数分别是71、31、23、18和15。靶点度值排名前5位的是前列腺素过氧化物合酶2(PTGS2)、前列腺素过氧化物合酶1(PTGS1)、丝氨酸蛋白酶1(PRSS1)、一氧化氮合酶(NOS2)和雌激素受体1(ESR1),分别能与44、31、15、14和13个化合物发生相互作用,体现了中药多成分、多靶点的特性。
表 1 化合物-靶点网络的关键节点及其度值
名称 类别 度值 槲皮素 活性成分 71 PTGS2 靶点 44 木犀草素 活性成分 31 PTGS1 靶点 31 山奈酚 活性成分 23 β-胡萝卜素 活性成分 18 黄芩素 活性成分 15 PRSS1 靶点 15 NOS2 靶点 14 栀子素 活性成分 14 β-谷甾醇 活性成分 13 ESR1 靶点 13 金合欢素 活性成分 12 ADRB2 靶点 10 MAPK14 靶点 8 CHRM1 靶点 8 -
应用 STRING 软件构建PPI网络(图4),在此网络图中包含88个节点,718条边,同时得到网络中关键靶点的频次 (图5)。根据“度值>均值”筛选出关键节点34个,包括:JUN、RELA、MAPK1、IL6、AKT1、MAPK14、CXCL8、APP、IL1B、MAPK8、VEGFA、FOS、EGFR、IL-4、ESR1、IL2、PRKCA、PRKCB、CASP8、CCL2、MYC、NFKBIA、CASP3、CTNNB1、IFNG、IL-10、CXCL2、RB1、ARG1、CHUK、CXCL10、MMP9、NOS2、STAT1。度值最高的是JUN,度值为29;其次为RELA,度值为27;MAPK14度值为25,IL-6度值为23。度值大的靶点提示在网络调控中起着关键作用,度值大的靶点很可能是清开灵治疗 病毒性感冒的关键靶点。
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GO富集条目(图6)生物过程主要包括:脂多糖反应、 氧化应激反应、金属离子反应、细胞脂多糖反应,分子功能包括:细胞因子受体结合、细胞因子活性、血红素结合、 磷酸酶结合,其在膜筏、膜微区、膜区、囊腔等处富集。KEGG富集信号通路(图7)主要包括:卡波济肉瘤相关疱疹病毒感染、乙型肝炎、人巨细胞病毒感染、流体剪切应力与动脉粥样硬化、糖尿病并发症的AGE-RAGE信号通路等。其中,卡波济肉瘤相关疱疹病毒感染的靶点主要包括IL-6、STAT1、p38、CASP8、Bax、CASP3、CASP9、CyrC、IKK、RB、E2F、ICAM1、Raf、ERK、AKT、IKBa、NFKB、JNK、AP-1、IL-8、COX2、VEGF和Myc;乙型肝炎的靶点主要包括:STAT1、JNK、p38、AP-1、ERK、IKK、IKB、NF-KB、PKC、Raf、STAT、IL-8、PCNA、MMP-9、Bax、Bcl2、CASP9、CASP3、Akt、SAPK、pRb和E2F(图8、图9)。
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一般认为配体与受体结合的稳态构象能量越低,产生的效应越强。笔者对清开灵中的胆酸、猪去氧胆酸合黄芩苷进行分子对接,对接模式见图10,其中,蓝紫色部分代表蛋白质,红黄色部分代表活性成分。胆酸、猪去氧胆酸合黄芩苷与RELA和JUN对接的结合能见表2。其中,HQG表示黄芩苷,ZQYDS表示猪去氧胆酸,DS表示胆酸。
表 2 清开灵核心成分与RELA和JUN的结合能
化合物名称 化学式 相对分子质量 CAS号 结合能(kcal/mol) RELA JUN 胆酸 C24H40O5 408.57 81-25-4 –2.92 –4.12 猪去氧胆酸 C24H40O4 392.58 83-49-8 –2.69 –4.17 黄芩苷 C21H18O11 446.37 21967-41-9 –1.18 –2.62 -
清开灵由珍珠母、栀子、水牛角、板蓝根、金银花五味中药以及胆酸、猪去氧胆酸、黄芩苷3种活性成分组成。金银花中槲皮素、木犀草素、绿原酸等是抗流感病毒的主要活性成分,对甲型流感病毒、疱疹病毒及腺病毒均有一定的抑制作用[11]。栀子提取物对流感病毒感染所致小鼠的肺部炎症有明显抑制作用,在体外对流感病毒等6种病毒引起的细胞病变有明显抑制作用[12]。板蓝根乙酸乙酯部位的生物碱、有机酸和氨基酸衍生物与抗病毒活性密切相关[13]。现代网络药理学研究表明水牛角-珍珠母药对的解热作用可能与水牛角内的氨基酸代谢与珍珠母内金属离子代谢有关[14];胆酸-猪去氧胆酸药对可能通过作用于MR影响水、电解质代谢,从而发挥抗炎作用[9]。黄芩苷可以通过抑制H1N1流感病毒的中后期mRNA的转录和复制,抑制神经氨酸苷酶活性,以及抑制病毒诱导的巨噬细胞和肺上皮细胞中促炎基因的表达,从而影响 IL-6 和 IL-8 等的合成[15-16]。综上所述,现代研究表明清开灵干预病毒性感冒的机制可能是通过抗病毒、抗炎实现的。
本研究运用网络药理学研究方法共筛选出清开灵中活性成分90个,作用靶点225个,体现了中药多成分、多靶点联合作用的整体性和关联性的特点。根据“活性成分-靶点”网络结果,进一步得到排名前5的关键化合物为槲皮素、木犀草素、山奈酚、β-胡萝卜素和黄芩素。其中,槲皮素、山柰酚、木犀草素、黄芩素经研究发现也是目前抗击新冠疫情“三药三方”中连花清瘟胶囊、金花清感颗粒、清肺排毒汤等的核心化合物[17-19]。现代研究表明,槲皮素可以与F蛋白相互作用阻断病毒的黏附,发挥抗人呼吸道合胞病毒的作用[20];木犀草素可通过干扰外壳蛋白I复合物的表达,降低甲型流感病毒的含量[21];β-胡萝卜素对腺病毒转化的293细胞和人类疱疹病毒转化的 Raji细胞的生长增殖具有明显的抑制作用,对293细胞内整合的腺病毒早期基因的表达具有下调作用[22]。可见,实验研究进一步证实了清开灵的活性成分具有一定的抗病毒作用。此外,山奈酚可以减轻脂多糖导致的小鼠急性肺损伤,其机制可能是通过抑制肺组织促炎因子NF-κB、IL-1β、HO-1、PTGE、iNOS、TNF-α和COX-2mRNA的表达和促进抗炎因子HO-1mRNA的表达而发挥保护作用[23];槲皮素、木犀草素、β-胡萝卜素也具有抗炎活性[24-25]。综上可知,抗炎作用也是清开灵干预病毒性感冒的重要机制。
根据PPI网络分析结果和“活性成分-靶点”网络结果,清开灵干预病毒性感冒的主要作用靶点有前列腺素过氧化物合酶2(PTGS2)、前列腺素过氧化物合酶1(PTGS1)、丝氨酸蛋白酶1(PRSS1)、一氧化氮合酶(NOS2)、雌激素受体1(ESR1)、细胞因子(IL-6)和丝裂原活化蛋白激酶家族成员(MAPK8)等。GO功能富集分析结果发现,清开灵活性成分主要涉及氧化应激、细胞应答、炎性反应、免疫应答等生物学过程;KEGG通路富集主要涉及卡波济肉瘤相关疱疹病毒感染,乙型肝炎,人巨细胞病毒感染,流体剪切应力与动脉粥样硬化,糖尿病并发症的AGE-RAGE信号通路等通路,靶点富集数目最多的通路为病毒感染相关通路,如卡波济肉瘤相关疱疹病毒感染、乙型肝炎、人巨细胞病毒感染等,推测清开灵对病毒引起的感染具有一定的干预作用。现代研究表明,金银花中的绿原酸可以抑制流感病毒结构蛋白神经氨酸酶,从而阻断子代病毒的释放与传播;板蓝根中的橙黄胡椒酰胺酯可降低RNA聚合酶活性,同时可抑制NF-κB因子的转录水平;黄芩中的黄芩苷不仅可以抑制神经氨酸酶还可抑制流感病毒RNA聚合酶[26]。此外,以上通路均涉及炎症基因,如COX-2、IL-1β、IL-6、IFN-γ等,同时,TNF信号通路与IL-17信号通路在KEGG富集分析中亦有较高的相关度:TNF信号通路在抗病毒、介导能量代谢、炎症反应、血管生成以及维持干细胞特性等方面发挥重要作用,IL-17信号通路与免疫反应及炎症反应的发生与发展密切相关[10]。综上所述,清开灵可能通过抗病毒、抗炎途径起到干预病毒性感冒的作用。
胆酸、猪去氧胆酸以及黄芩苷作为清开灵中的主要成分,JUN与RELA为PPI网络中的关键蛋白。分子对接结果显示,这3种活性成分与JUN和RELA均有一定的结合能力。受体内代谢因素影响,如黄芩苷会代谢为黄芩素,胆酸、猪去氧胆酸亦会在体内代谢为去氧胆酸和猪胆酸。以黄芩苷为例,从数据库的靶点数目来看,黄芩苷的靶点数目不如黄芩素,笔者推测黄芩素多靶点的原因可能是其结构上更易与靶点蛋白结合。而清开灵中应用黄芩苷而不用黄芩素可能是因为黄芩苷不易产生消化道副作用、成本低或者与药动学有关,但实际情况仍需后续探究。
急性病毒性感冒属于中医瘟疫的范畴,具有强烈的传染性与流行性,如SARS与COVID-19均属于瘟疫,治疗上大多应用清热解毒药。清开灵中金银花、栀子、板蓝根、水牛角、珍珠母均为寒凉之品,黄芩与猪胆汁在中医学中亦属寒凉,故笔者推测黄芩中提取出的黄芩苷与猪胆汁中提取出的胆酸和猪去氧胆酸亦属寒凉,根据中医理论推测其干预病毒性感冒具有一定作用。临床研究数据显示,清开灵联合奥司他韦可以提高小儿咽部甲型流感病毒的清除率[27],与儿童清肺口服液联用可治疗小儿呼吸道合胞病毒性肺炎[28],联合利巴韦林可治疗流行性感冒[29]。综上分析,清开灵用于病毒性感冒的治疗可能与其抗病毒、抑制炎症反应相关,进一步证实了网络药理学分析结果的合理性。但近些年对清开灵注射液的安全性讨论层出不穷,使得人们对该药物望而却步[30];而且中医学认为该药苦寒败胃,不能够长期应用,故此,在临床上我们仍需辨证论治。
Mechanism of Qingkailing on influenza based on network pharmacology and molecular docking
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摘要:
目的 探索清开灵干预病毒性感冒的潜在作用机制,为其临床用药提供理论指导。 方法 通过TCMSP、TCMID和Pubchem数据库获得清开灵的活性成分及作用靶点;通过GeneCards数据库获取病毒性感冒的相关靶点,并采用交集法筛选出与清开灵活性成分作用的共同靶点,运用Cytoscape构建“活性成分-靶点”网络,并通过String数据库构建PPI网络;通过Bioconductor数据库进行KEGG通路和GO功能富集分析,运用R软件将结果进行可视化;采用Auto Dock Tools进行分子对接研究。 结果 从清开灵中共筛选出潜在活性成分90个,对应靶点225个;PPI网络分析获得清开灵干预病毒性感冒的关键作用靶点34个;GO及KEGG富集分析得出:清开灵干预病毒性感冒的作用机制主要与抗炎、抗病毒有关;分子对接结果显示:清开灵中胆酸、猪去氧胆酸、黄芩苷与RELA和JUN具有一定的亲合力。 结论 清开灵含有的活性成分可作用于JUN、RELA、MAPK1、IL-6、AKT1等靶点,调节多条信号通路,从而发挥对病毒性感冒的干预作用。 Abstract:Objective To explore the potential mechanism of Qingkailing (QKL) on influenza, and to provide a theoretical basis for the clinical application of QKL. Methods TCMSP, TCMID, and PubChem databases were used to search for the active ingredients and action targets of QKL. GeneCards database was used to search for the targets of influenza. The intersection method was used to obtain the targets related to the therapeutic effects of QKL. Cytoscape software was applied for the construction of active compounds-targets network map. Protein-protein interaction network was constructed by STRING database. Gene ontology functional enrichment analysis and KEGG pathway enrichment analysis were conducted by Bioconductor database and R software. Auto Dock Tools were used for molecular docking. Results Total 90 potential active components were identified from QKL with the corresponding 225 targets. PPI network analysis showed that there were 34 key targets intervening influenza by QKL. GO and KEGG showed that the mechanism of QKL intervention on influenza was related to anti-inflammatory and antiviral. The results of molecular docking showed that cholic acid, hyodeoxycholic acid and baicalin had affinity with RELA and JUN. Conclusion The active ingredients of QKL target on JUN, RELA, MAPK1, IL6 and AKT1 to regulate multiple signal pathways, and play an intervention role in influenza. -
Key words:
- Qingkailing /
- network pharmacology /
- molecular docking /
- antivirus
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近年来,我国药品审评审批制度逐步完善,2005年原国家食品药品监督管理局发布《药品特别审批程序》,对突发公共事件亟需的应急药品可进行特别审批[1]。2016年原国家食品药品监督管理总局发布的《总局关于解决药品注册申请积压实行优先审评审批的意见》[2],首次明确了优先审评审批的范围、程序和工作要求。2020年国家药品监督管理局发布《突破性治疗药物审评工作程序(试行)》等3个文件的公告[3],进一步明确了3种药品加快审批途径。这一系列应急审批程序及加快审评工作规范的发布,对于应急药品供应、创新药物研发具有重要意义:①药品审批效率不断提高,创新药的研发时间明显缩短,适用患者可尽早获得需要的药物治疗;②激励创新药研发机构加大投入并提高创新能力;③在面对诸如新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情时,开辟绿色通道,相关疫苗及治疗药物迅速上市,在抗击疫情过程中发挥了重要作用。但总体来说,我国的药品应急审批制度起步较晚,实践过程中还在不断摸索,该研究通过分析对比我国与美国、欧盟、日本等国家与地区的药品应急审批制度,探讨进一步优化我国药品应急审批制度的思路和措施。
1. 我国实施药品应急审批的相关制度及应用现状
国家市场监督管理总局2020年1月发布的《药品注册管理办法》[4],将我国药品加快上市注册程序分为突破性治疗、附条件批准、优先审评审批和特别审批程序。该4种程序的适用范围和审批阶段见表1。
表 1 我国药品应急审批程序对比名称 适用范围 申请阶段 突破性治疗药物 在药物临床试验期间,用于防治严重危及生命或严重影响生存质量的疾病且尚无有效防治手段或与现有治疗手段相比具有明显临床优势的创新药或改良新药等 在Ⅰ、Ⅱ期临床试验阶段,通常不晚于Ⅲ期临床试验开展前 附条件批准 治疗严重危及生命且尚无有效治疗手段的疾病的药品,药物临床试验已有数据证实疗效并能预测其临床价值的;公共卫生方面急需的药品,药物临床试验已有数据显示疗效并能预测其临床价值的;应对重大突发公共卫生事件急需的疫苗或者国家卫生健康委员会认定急需的其他疫苗,经评估获益大于风险的 药物临床试验期间 优先审评审批 临床急需的短缺药品、防治重大传染病和罕见病等疾病的创新药和改良型新药;符合儿童生理特征的儿童用药品新品种、剂型和规格;疾病预防、控制急需的疫苗和创新疫苗;纳入突破性治疗药物程序的药品;符合附条件批准的药品 上市许可申请前 特别审批 突发公共卫生事件时,国家药品监督管理局依法决定的应急所需防治药品 提出注册申请前 1.1 突破性治疗
纳入到“突破性治疗”审评通道的药物,药审中心会优先处理有关沟通交流,加强指导并促进药物研发进程;在申报上市环节,该药物可纳入优先审评审批程序,审评时限缩短;上市申请阶段,药审中心会滚动接收其申报资料,并优先安排核查、检验等,这一系列措施可大大缩减新药从研发到上市的时间。2020−2022年间,共有12个药品通过突破性治疗程序上市(表2)。
表 2 2016−2022年我国加快审批途经的注册申请数及获批品种数年份
(年)突破性治疗(件) 附条件批准的
品种数(个)优先审评 特别审批的
注册申请(件)纳入的注册申请 批准的新药上市申请 纳入的注册申请(件) 批准上市品种数(个) 2016 − − − 193 7 − 2017 − − − 230 50 − 2018 − − − 313 83 − 2019 − − − 253 82 − 2020 24 0 6 219 121 59 2021 53 5 38 115 131 81 2022 56 7 31 74 75 51 注:数据来源于NMPA官网。 1.2 附条件批准
“附条件批准”目的在于缩短药物临床试验的时间,使其尽早应用于无法继续等待的危重疾病或公共卫生方面急需的患者。符合附条件批准上市情形的药物,可使用替代终点、中间临床终点或早期临床试验数据来反映药物的有效性,当这些数据能够提示药品的获益大于风险时候,即可申请附条件批准上市。2020−2022年间,共有75个药品通过附条件批准程序上市(表2)。附条件批准可以有效缩短临床研发所需的时间,但也存在一定的风险。因对药品上市时临床安全性等要求的降低,增加了疗效不确定的可能性[5],存在安全有效性不足和资金浪费的风险,对于此类尚无充分证据的药品,平衡满足突发公共卫生事件药品需求和临床安全性可控,科学设计附条件批准方案,是监管部门面临的重要问题。
1.3 优先审评审批
“优先审评审批程序”自2016年发布以来,在实践经验基础上不断优化调整,适用范围更多地向具有明显临床价值、临床急需的药物聚焦,致力于将更多的临床价值显著、临床急需的短缺药品、防治重大传染病、罕见病、儿童用药、纳入突破性治疗程序、符合附条件批准的药品等纳入优先审评程序。同时加速审评时限,药品上市许可申请的审评时限一般为200个工作日,优先审评审批程序的审评时限缩短至130个工作日,其中临床急需境外已上市罕见病用药优先审评审批程序的审评时限为70个工作日。至2022年,共有1 300余件注册申请被纳入该程序,其中获批上市品种数为549个(表2)。
1.4 特别审批程序
“特别审批程序”其核心为出现突发公共卫生事件时,国家药品监督管理部门按照统一指挥、早期介入、快速高效、科学审批的原则,对应急处理所需药品进行特别审批,在申请受理、技术审评、抽样检验、行政审查等环节中优先处置,缩短审批时间。新冠肺炎疫情期间,特别审批程序在新冠病毒疫苗和治疗药物的审批中发挥了重大作用。2020年,共计59件与抗击新冠有关的中药、化学药、生物制品注册申请纳入该程序并完成技术审评,其中建议附条件批准上市1件,建议批准临床试验申请53件,增加适应证的补充申请5件。2021年与2022年分别审结81件及51件纳入特别审批程序的注册申请(均为新冠病毒疫苗和治疗药物),见表2。特别审批程序是一项制度性突破,但随着时间推移,该程序逐渐暴露出实施细节模糊、终止程序缺失等问题[6],不能适应当今国家公共卫生形势的新变化。
我国药品监管部门正在积极推进药品加快上市审评审批制度的改革,并形成初步的监管体制。2023年3月,药审中心总结抗疫应急审批经验,结合已有快速审批制度,制定了《药审中心加快创新药上市许可申请审评工作规范(试行)》[7]。随着改革的发展,更多深层次的问题也会随之暴露。为从根本上解决审评时限长、效率低等问题,药品监管部门应借鉴发达国家的一些加快审评审批政策,并结合中国国情构建一个具有中国特色的药品应急审评审批机制。
2. 国外实施药品应急审批的相关制度及现状
2.1 美国
美国食品药品监督管理局(FDA)建立了4种药品应急审批的途径,包括快速通道(FT)、突破性疗法认证(BT)、优先审评(PR)及加速审批(AA)[8]。① FT:FT可以在药物研发的任何阶段由企业向FDA申请,主要针对在治疗严重的或危及生命的疾病方面具有一定潜力的新药审批。对进入FT的药物,FDA将进行早期介入,以使该药物“少走弯路”,加快研发进程。此外,申请人还可以在早期与FDA沟通,分阶段递交申报资料,不必一次性提交完整的申报资料,而FDA的审批将基于所治疗疾病的严重程度,按风险/效益原则进行评价。②BT:BT主要针对临床试验周期较长的药物,要求申请者提交早期临床试验数据,在药物临床试验阶段助力审批加速。③PR:PR在申请新药上市时提出,FDA会在60 d内做出是否批准优先审评的决定,主要针对与已上市药品比较有显著改进的药品上市申请,并不要求是具有全新分子实体的创新药,但临床疗效必须优于已上市药物。PR的时间为6个月,PR通道并不影响临床试验阶段的周期长短,也不降低审评标准。④AA:AA可使用替代终点、中间临床终点作为许可基础,允许在确切的治疗效果证据未全部收集到之前批准新药上市,主要针对治疗严重的、危及生命的疾病的新药,其批准一般附有条件,即药品具有可观察到的重大短期临床效果,而长期临床疗效则需进一步研究证明。这4种程序之间既存在差异又相互关联,同一个药品申请可适用多种应急审批途经。2018−2022年,FDA年均批准近50个新药,其中约68%的新药使用了一个或多个应急审批途径,具体见表3。
表 3 2018−2022年FDA通过加快审批途经批准的新药情况年份
(年)批准新药总数(个) 加快审批途经批准的新药数量(个) 使用1个或多个加快途经的新药数量及
占批准总数的百分比[个(%)]快速通道 突破性治疗 优先审查 加速审批 2018 59 24 14 43 4 43(72.9) 2019 48 17 13 28 9 29(60.4) 2020 53 17 22 30 12 36(67.9) 2021 50 18 14 34 14 37(74.0) 2022 37 12 13 21 6 24(64.9) 注:数据来源于FDA官网。 此外,美国还建立了紧急使用授权(EUA)制度,即公共卫生处于紧急状态或存在陷入紧急状态的危险时,FDA可对未批准上市的医药产品或已获批准上市医药产品的其他用途进行授权[9]。同时,一旦官方宣布紧急情况结束时,所有基于该声明发布的EUA将不再有效。EUA的发布、更新和终止通知将在《联邦公报》(FR)上公布,并在FDA与美国疾病控制与预防中心(CDC)官网上公告。自2004年EUA制度建立以来,2009年之前FDA只发布过2个EUA。2009−2010年为应对H1N1流感,FDA为22个产品发布EUA,包括药品、诊断试剂和医疗器械。2012年以来,FDA先后对H7N9流感病毒、埃博拉病毒、寨卡病毒、COVID-19等发布多个EUA产品。截至2023年6月,FDA共批准了15个COVID-19治疗药物和4个疫苗的EUA[10]。
2.2 欧盟
欧洲药品审评管理局(EMA)承担欧洲的药品审评审批工作,拥有来自欧盟各国的超过4 000多名专家组成的团队。EMA采取了多种新药应急审批的途径,包括附条件上市许可(CMA)、AA、特殊情况授权(EC)、优先药物审批(PRIME)等。
CMA主要针对未被满足的医疗需求,允许在临床数据不完整的情况下进行早期批准上市,上市后完成确证性临床试验。CMA的有效期为一年,可每年续签。上市许可持有人必须在规定的时间内履行特定义务,包括完成正在进行的或新的研究,或收集额外的数据。一旦上市许可持有人履行了所规定的义务,并且完整的数据证实该药物的益处继续大于其风险,上市许可就可以转换为标准上市许可(不再受特定义务的约束)。对于任何药物,如果新数据显示该药物的益处不再大于其风险,EMA可以暂停或撤销上市许可。2006−2016年间,EMA共有30个附条件上市药物获批,其中11个转为标准授权,2个因为商业原因撤回,其余17个仍处于附条件上市中[11]。
AA可将审批时间从标准程序的210 d缩短至150 d。申请人应证明其申报的医药产品预计具有重大公共卫生利益,特别是从治疗创新的角度来看。另外,申请人应提供有关GMP和GCP方面的信息,以便将常规GCP和批准前的GMP检查纳入加速评估程序。
EC允许患者获得无法根据标准授权批准的药物,在特殊情况下,EMA可能在没有全面数据的情况下授予上市许可。无法获得全面数据的原因在于只有极少数患者患有这种疾病,或是收集有关药物疗效和安全性的完整信息是不道德的。与附条件的上市许可不同,特殊情况授权可能在授权后也无法获得全面的数据。这些药物取得特定的授权后有义务接受EMA的监测约束。
此外,EMA还于2016年3月启动了PRIME计划,该计划目的在于加强对未满足医疗需求的药物,尤其是有潜力带来重大治疗成果的药物开发的支持。PRIME建立在现有的监管框架基础上,通过尽早与药物研发企业合作,为企业提供科学建议和加速评估,并确保患者只参与旨在生成必要数据的必要试验,从而充分利用有限的资源,使药物能够更早地到达患者手中。2016年1月至2021年6月,共有384个药物申请加入PRIME,其中95个被纳入该计划,年平均纳入率为25% [12]。2019−2022年EMA通过AA途经批准的新药情况见表4。
表 4 2019−2022年EMA通过加快审批途经批准的新药年份
(年)批准新药
总数(个)加快审批途经批准的新药数量(个) 附条件
上市许可加速审批 优先药物
审批特殊情况
授权2019 66 8 3 0 1 2020 97 13 6 8 5 2021 92 13 3 6 4 2022 89 9 5 8 5 注:数据来源于EMA官网。 2.3 日本
日本药品与医疗器械管理局(PMDA)负责新药审批,药品应急审批程序包括优先审评、先驱审查认定、附条件审批、再生医学产品有条件和有时限的批准、紧急授权、特例审批等。“优先审评”主要用于具有重大临床价值创新药物及孤儿药的注册审评,2021年,PMDA共批准了144个新药,其中56个通过优先审评,平均审批时间为223 d,同期标准审批时间为300 d。同时,PMDA为了减少不同审查员之间可能存在的人为因素干扰,制定了细致的审查标准化手册,改善了不同机构之间可能存在的信息传递滞后、人员沟通困难等问题,将药品审批时间大幅缩短。
“先驱审查认定”制度自2015年起开始试行,2020年正式提升到法规级别[13]。申请先驱审查的药品需满足治疗方法的突破性与革新性,针对重大严重影响生命质量的疾病或无法根治的疾病等要求。纳入先驱审查认定制度的药品享有优先咨询、加强预评估、优先审查等权力,该制度的审批时限为6个月,比以往减少一半。截至2023年6月,共有200余个药品申请加入先驱审查认定,其中25个药品被成功纳入,该25个药品中的17个已获批上市[14]。其余快速审批制度的对比见表5,通过快速审批,PMDA共批准了9个新冠治疗药,8个新冠疫苗产品(截至2022年末)[15]。
表 5 日本平时与紧急情况下的药品审批制度对比对比项目 平时根据药品性质进行审批 紧急情况下的快速审批 附条件审批 再生医学产品有条件和
有时限的审批特例审批 紧急授权 对象 罕见病用药产品、开创性用药产品或特殊用途用药产品以及其他有特殊医疗需求的用药产品 非同源再生医学及其他产品(细胞/组织产品、基因产
品等)在外国(拥有与日本医药制度同等标准的制度的国家)销售的医药产品和其他产品 所有医药产品 制度宗旨 对医疗需求量大,但很难对足够数量的受试者进行临床试验以验证其疗效和安全性的医药产品给予批准 考虑到再生医学产品的特点(产品质量参差不齐,药理作用表现不一),对那些经少量病例证实安全且假定有效的产品予以批准 为了在紧急情况下防止健康危害的扩散,批准在外国销售的医药产品等 药品和其他产品的安全性已得到确认,其疗效也已得到推定,因此可获得批准,以防止紧急情况下健康危害的扩散 有效性 确认 推定 确认 推定 安全性 确认 确认 确认 确认 2.4 国外相关做法的优势
美国、欧盟、日本的药品优先审评目标定位明确,均以临床需求为目的,旨在加快临床急需药品的审评上市,形成覆盖全流程的多通道、多机制、多模式优先审评体系。制度中具有明确的适用范围、纳入标准、具体申请、受理、审核、审评流程及相关细则。法规体系层次清晰、完整,可操作性强。药审部门制定沟通方案和计划、提前沟通、主动指导。同时,为保证上市药品安全有效,各国针对通过优先审评上市的药品建立了更为严格的上市后监管制度,明确职能定位、监管范围、监管方式、申请人责任和义务,确保监管的科学、规范、有效。美国、日本在推进药品监管领域加快上市注册程序同时,还设置紧急授权使用药品作为应对公共卫生或突发事件的措施。以上这些,都对我国有很好的借鉴意义。
3. 我国药品应急审批制度的思考及启示
3.1 完善药品应急审批制度建设
确定药品需求导向,进一步优化应急审批制度中的药品纳入范围,明确和细化纳入标准。建立符合我国国情的药品优先审评上市后的监管制度,对药品上市后研究、限制性适用、信息公开、撤销上市或转为普通上市,以及相关的强制性手段、法律责任等都应予以明确细化的规定[16]。
建立我国药品EUA制度。我国《中华人民共和国突发事件应对法》对突发事件的预防和应急准备等作出了明确规定,但目前仍缺少关于药品紧急使用授权的法律依据。建议建立我国药品EUA制度,组建由国家卫生健康委员会、药品监管部门及相关部门组成的EUA专业领导工作组协调、管理、实施EUA。应急情况下可考虑对未经药品监管部门批准上市的药品,在具有基础研发数据,可以证明其安全性和有效性的前提下,启动EUA。EUA是在公共健康利益受到严重威胁和药品安全有效评价之间寻找的平衡,遵循“边审批、边使用、边评估、边调整”的原则,可以与加快注册评审同步进行,及时补充调整新药的使用限制。同时,出台EUA实施细则,明确规定实施EUA的条件、发布程序、审评流程和要求、终止或撤销、产品覆盖范围、信息公开、告知义务、责任保护等[17]。
3.2 增强政府职能和优化人员配置
目前的药品应急审批程序主要从促进申请人与药审中心沟通、调整上市标准这两方面来提高新药注册的效率。我国虽设置了药品审评专家咨询委员会,但人员配置数量较欧盟、日本等较少,在药品审评过程中需要召开会议解决问题,或是申请过程中存在争议主动征询意见时提供相应的技术指导与决策建议,发挥作用有限。应积极推动审评审批人才培养和队伍建设,扩大药审专家职能,实现人员配置的优化和审评通过率的提升。
药品的上市审批过程中,申请方与监管部门、检验机构之间存在信息交流滞后的问题,应尽快推广和加强药审中心受理人员及项目管理人员的提前介入,争取受理问题在申报前得到解决,降低企业的创新风险,同时防止审评资源的浪费与人力、物力的消耗。
3.3 加强快速审批药品上市后监管
美国、欧盟、日本药品优先审评制度中,药审部门侧重沟通指导,并重视上市后药品的安全性与有效性,建立了严格的上市后监管制度。现阶段,我国加快上市注册程序对新药的开发促进作用较为明显,通过快速审批程序注册上市的药品逐年增多,为避免相关药物上市后出现无期望的临床疗效或存在安全性问题,急需加强快速审批药品上市后的监管工作,保证审批药物的安全有效。新版《药品注册管理办法》引入药品“加快上市注册程序”的同时也明确设立了上市退出机制。为实现此类特殊审评通道药品上市前、后安全监管工作的顺利衔接,可借鉴EMA的经验,细化特殊审评药品准入条件,将上市前风险管理体系的建立作为关键审评因素,上市后设置额外监测、风险沟通等安全监管制度进行有效衔接,从而实现对用药风险的持续监测和动态管理。
4. 结语
随着公众对药品上市的效率以及对突发事件应急药品供应的需求提升,我国药监部门也尽力在保障药品安全有效的前提下,出台一系列政策以尽量缩短紧急必需用药的审评审批时间。在应对新冠疫情过程中,药品应急审批工作已取得了诸多进展。然而,对比国外药品快速审批程序,我国目前仍处于发展阶段,因此需认真总结既往的工作经验,并在实践过程中不断完善。同时借鉴一些国外先进模式和监管方式,进一步改善我国药品应急审批制度体系和流程,提升药品审批效率,提高应对突发事件的药品保障能力。
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表 1 化合物-靶点网络的关键节点及其度值
名称 类别 度值 槲皮素 活性成分 71 PTGS2 靶点 44 木犀草素 活性成分 31 PTGS1 靶点 31 山奈酚 活性成分 23 β-胡萝卜素 活性成分 18 黄芩素 活性成分 15 PRSS1 靶点 15 NOS2 靶点 14 栀子素 活性成分 14 β-谷甾醇 活性成分 13 ESR1 靶点 13 金合欢素 活性成分 12 ADRB2 靶点 10 MAPK14 靶点 8 CHRM1 靶点 8 表 2 清开灵核心成分与RELA和JUN的结合能
化合物名称 化学式 相对分子质量 CAS号 结合能(kcal/mol) RELA JUN 胆酸 C24H40O5 408.57 81-25-4 –2.92 –4.12 猪去氧胆酸 C24H40O4 392.58 83-49-8 –2.69 –4.17 黄芩苷 C21H18O11 446.37 21967-41-9 –1.18 –2.62 -
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