摘要:2025年4月10日,FDA(美国食品药品监督管理局)搞了个大新闻:计划逐步取消单克隆抗体(简称单抗)和其他药物的动物实验要求,将以更高效且更贴近人类生理的新方法替代动物实验,且新规立即适用于IND(新药临床实验申请)。
2025年4月10日, FDA(美国食品药品监督管理局)搞了个大新闻: 计划逐步取消单克隆抗体(简称单抗)和其他药物的动物实验要求,将以更高效且更贴近人类生理的新方法替代动物实验,且新规立即适用于IND(新药临床实验申请)。
FDA取消动物实验的通知
(图片来源:FDA官网)
新闻一出迅速引起强烈反响,“FDA提到的新方法包括基于人工智能的毒性计算模型、细胞系以及实验室环境下的类器官毒性测试,这都靠谱吗?”“莫非人工智能还没解放生产力,就解放了小白鼠?”“以后的新药研究要直接以人试药了?”……
这个问题确实挺复杂,涉及科学、伦理和技术,咱们先从动物实验在药物研发的必要性上说起。
为啥药物非要用动物实验?
药物研发需要经历早期发现、临床前研究和临床研究三个阶段, 动物实验是临床前研究的最主要内容。动物实验说白了就是代人试毒,它就像汽车的碰撞测试,先撞假人再上路。只有经动物实验验证安全有效的药物才能进入临床试验(也即人体实验)。动物与人的遗传物质具有一定同源性,且具有相似的器官构造。动物实验不仅有助于科学家提前观察药物的潜在毒性,同时疾病模型动物还能初步检验药物在疾病治疗中的疗效。
之所以引入动物实验并不断完善规则,源自临床用药血的教训。 代表性的示例有:1937年,美国新型磺胺口服液造成包括34名儿童在内的百余人死亡;1954年法国二碘二乙基锡治疗疥疮病人造成270人中毒,110人死亡;1960年前后,一款用于治疗孕吐的药物造成超过1.2万畸形儿的巨大悲剧,这就是药物研究史上著名的“反应停”事件,这些畸形婴儿没有臂与腿,或是手和脚连在身体,如同海豹的肢体。这些悲剧的发生都直接或间接的和不重视动物实验有关。
英国的一位海豹畸形儿和她的父亲
(图片来源:https://www.dxhx.pku.edu.cn/article/2019/1000-8438/20190901.shtml)
动物实验在新药研究中具有重要指示意义,为何FDA还计划取消动物实验呢?是基于那些考虑呢?
首先,我们注意到,FDA的新规定是从抗体药物入手的,根据该机构的说法,之所以从抗体类入手取消动物实验,主要是基于研发成本和周期、安全性、动物保护以及技术发展的考虑。我们逐个做一下简要分析。
抗体药物研发流程
(图片来源:作者自制)
1. 抗体药的成本尤其在动物实验上的成本远高于化学药,抗体类药物不仅会用到小鼠和羊驼等动物发现抗体,相比化学药更依赖价格高昂的猴毒理实验。 而美国实验猴主要从中国进口,受到经济环境和政策影响,价格和供应并不那么稳定,如2022年受疫情等影响,实验猴的价格从2017年1.5万元/只飙升到18万/只。在目前贸易战的背景下,未来的实验猴价格更是扑朔迷离。按照新规规定,美国药企可能逐渐摆脱对中国实验猴的依赖。
不妨算一笔经济账,一款抗体药的开发平均用到数百只小鼠和数十只猴子,成本数百万甚至上千万美元,动物实验费用占据美国药企临床前研发阶段总费用的1/3甚至1/2。而作为替代品的器官芯片,其费用只有动物实验的1/10,且动物实验需要1-2年完成,器官芯片只需要数月,相比之下,取消动物实验不仅节约成本,还可以缩短研发周期。
2. 以抗体药作为“试点”,可能也有安全性方面的考虑。 抗体药作为靶向药,相比之下比广谱化学药安全性更高。尤其对于经验证的靶点,其他同靶点药物的安全性也基本可控。
3. FDA认为动物实验对临床用药的指导价值有限。 该机构还拿出阿司匹林未经动物实验但安全有效的例子,此说法确实有几分道理但有失偏颇。
积极方面来讲,毕竟动物和人的遗传物质有差异,动物实验数据确实无法替代临床数据。最典型的在于抗体药物存在的免疫原性(外来抗体会被人的免疫系统当成入侵物质而产生抵抗)问题无法用动物实验模拟。还有许多动物实验安全可靠的药品最终在临床实验折戟,如90%的阿尔兹海默症类药物在猴疾病模型上表现很好,但是在临床上无效。与之相反,乳腺癌药物DS-8201在小鼠和猴模型上表现平平,但是在人身上成为“一代神药”。
不过, 这些案例并不能否定动物实验的指导价值。 在实际的药物研发过程中,早期药物的优化依赖于动物实验数据,如有些抗体会引起严重的CRS(细胞因子风暴),甚至致人和动物死亡,科学家会根据动物实验数据进行剂量优化和抗体改造,这些都为后续的临床开发提供了基础。如果在类似情况下直接进行人体实验,后果不堪设想。
药物实验中使用的猴子
(图片来源:veer图库)
4. 取消动物实验或有动物保护压力。 欧盟早在2013年就取消了化妆品动物实验,很大程度上是因为动物保护组织一直在抗议使用实验动物并号召“美丽不该用鲜血换来”。与并非人人使用的化妆品相比,药物需要的安全保证更多(弄不好涉及人命),基于动物福利的考虑,药物研发过程中的动物实验会遵循3R原则(减少、优化和替代),尽可能少地使用动物并减轻它们的痛苦。
简而言之,FDA该举措确实有利于降低药企负担、加快评估流程、维护动物权益,并最终降低药品价格。
取消了动物实验,并不意味着会直接用人试药,那些“更高效且更贴近人类生理的新方法”又是什么呢?
不让做动物实验了,该做什么实验?
取消抗体类药物的动物实验并不代表不需要临床前验证,目前取代动物实验的“黑科技”也越来越多,类器官、AI制药和器官芯片是其中的典型代表,但是说它们能真正取代动物实验还为时过早。
1. 类器官
类器官是利用干细胞通过三维培养技术生成的微型器官样结构。干细胞就像一个种子,在适宜的条件下,这个种子就会“生长”成一个器官。干细胞可以来源于人体,理论上讲类器官更贴近人体生理环境,可以模拟人体真实器官的复杂结构和部分功能,比动物实验更能指导临床试验。
比如许多药物有肝肾毒性,可以利用肝脏、肾脏类器官来评估毒性,预测临床副作用。除此之外,可以基于患者自身干细胞构建类器官,测试不同治疗方案,实现个性化治疗。
荷兰科学家已经用肠类器官成功测试了克罗恩病药物,MCLA-158也是通过类器官筛选得到的双特异性抗体(目前3期临床在研)。不过, 目前类器官的发展还处于起步阶段,成本和技术门槛仍很高,不同批次的类器官难以标准化,功能不完整(如缺乏血管和免疫细胞,无法模拟细胞和各器官的相互作用),尚且无法真正替代动物实验。
2. 器官芯片
器官芯片是另一种替代动物实验的创新技术。这是一种基于微流控技术和细胞工程构建的微型仿生系统,将流动的活体细胞集中在信用卡大小的芯片里,利用微流控装置和微型管道为细胞提供营养物质,就能够模拟人体器官的生理功能和微环境,如血液流动和呼吸循环等。哈佛大学用器官芯片测试新冠药物,比动物实验快了10倍。
器官芯片不同腔室模拟加样示意图
(图片来源:瞭望东方周刊)
与类器官一样,科学家还可以利用器官芯片评估肝、肾、心脏等器官的药物毒性。而且器官芯片可以做到高通量,连接不同器官芯片(如心、肝、肾),还可以研究药物在全身的代谢和毒性效应。不过以上都是理想状态, 目前的器官芯片还较为基础,功能比较简化,并不能完全模拟真实的体内环境,尤其对于神经、体液和免疫调节缺乏,也不能真正替代动物实验。
3. 人工智能
目前最火的技术莫过于人工智能。人工智能在制药届的重要性也日益凸显,AI的加入能极大降低开发成本,加快研发进程。比如DeepMind的AlphaFold预测蛋白质三维结构,辅助靶点筛选。首个AI设计药物DSP-1181(强迫症治疗)从开发到临床仅用了12个月,而常规需要3-6年。Insilico Medicine用AI设计出治疗特发性肺纤维化分子(ISM001-055),进入临床也仅用了18个月。Atomwise开发的AI毒性预测平台可以预测化合物对心脏、肝脏的毒性。不过, AI在制药上的应用要基于真实的大数据信息,但生物医学数据常存在噪声和碎片化问题影响数据质量,同时预测准确性尚未得到广泛认可,离替代动物实验也有好长一段路要走。
未来,药品研发的人体实验也会消失?
鉴于可替代技术存在着技术不成熟和成本高等诸多缺点,在短期内,动物实验不会立即消失,更不可能代替临床。
药物实验中使用的小白鼠
(图片来源:veer图库)
FDA作为第一个“吃螃蟹”的药品监管部门,目前只在抗体药物“小试牛刀”,其他国家的药品监管部门尚未承认不经动物实验验证的药物申报临床。在药物研发时,为了利益最大化,药企会对药物在多个国家申报临床,所以,短时间内药企还是会遵循传统流程进行药物研发。 从长远来看,随着技术的更新换代,当替代技术在成本和科学性均有显著优势时,动物实验被取代也在情理之中。 不过,再牛的技术也模拟不了80亿人的多样性,虽然动物实验可替代,但临床实验在很长时间内不会消失,但实验人数可能会减少——比如先用AI筛选出最可能有效的患者群体,做到有的放矢。
总的来说,取消动物实验不是简单的“动保胜利”,而是成本周期、技术发展和伦理道德的综合考量 。 FDA此举也为AI制药、类器官和器官芯片等技术的大力发展提供了契机,也期待这些技术在药物研发上尽快从“锦上添花”变成“中流砥柱”。任何改革都会有其进步之处,也有潜在的风险和挑战。研发更安全更有效的药物需要我等医药人的共同努力,也需要科技进步的大力加持。
来源:东窗史谈一点号