人源化小鼠模型在藥物安全性評價上的應用

藥物研發的目的是尋找安全、有效且優質、穩定的新藥來治病救人。一種新藥的研發是一個十分復雜的過程，但是簡單來說可以分成新藥臨床前研究和臨床研究。臨床前研究是藥研發中面臨的第一個挑戰，新藥臨床前的毒性研究，是新藥從實驗室走到臨床的一個重要環節。由于與受試者安全性緊密相關的許多研究，如藥物的分布研究、生殖毒性研究、致癌性研究等不能在臨床試驗中對受試者進行，因此動物實驗有臨床試驗不可替代的作用。但是動物與人存在差異，安全性研究不能僅在動物模型上進行，正常動物與患者對藥物的反應不完全相同。人源化小鼠模型在一定程度上解決了這個難題。

新藥臨床前研究包括從藥物篩選開始到進行各種動物實驗，一般要進行藥理實驗、急性毒性實驗、長期毒性實驗、藥代動力學實驗、致畸實驗、致癌實驗、過敏實驗等，能夠在動物體內得到的試驗數據都會在實施人體試驗前完成。這些動物實驗不僅在小動物身上比如小鼠、大鼠身上做，還要在大動物身上做，比如比格犬、恒河猴等。動物實驗資料要送到國家食品藥品監督管理部門，經過嚴格的審批后才可能得到進入臨床研究的批文。從藥物篩選到進入臨床研究只有百分之幾的成功率，仿制藥或改良的藥物成功率會高一些，但會受到知識產權方面的限制。美迪西是一家臨床前CRO公司，提供藥代動力學、臨床前研究、藥物篩選服務、藥物化學服務、藥物安全評價、毒理學研究、化合物活性篩選等服務。

由于人類生理與動物生理有顯著的差別，利用動物模型得到的實驗結果有時不能適用到人體上。人源化小鼠是指攜帶人類基因、細胞或組織的嵌合體小鼠，由于該類小鼠嵌合有人類特定基因，克服了常規小鼠不能復制某些人類疾病的弊端，是人類疾病模型研究的良好工具。因此，人源腫瘤組織異種移植PDX小鼠模型能夠實現在動物體內做人體相關的新藥安全性和有效性評估，模擬人體臨床試驗。

1、人源化小鼠用于評價藥物遺傳毒性

評價藥物的遺傳毒性是藥物毒理研究中的重要環節，2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑［4，5-b］吡啶( PhIP) 是一種雜環胺類致癌物，主要被CYP1A2 代謝活化，其代謝物可與DNA形成加合物后產生致癌性。在PhIP的代謝處置上，實驗動物和人類存在很大差異。鼠科動物主要將其代謝為4-OHPhIP，解除其毒性，但在人體中其主要被代謝為具有遺傳毒性的N-OH PhIP。

研究者在2005年建立了CYP1A1和CYP1A2轉基因小鼠模型，研究了PhIP的代謝。通過檢測小鼠尿液中PhIP的代謝物，發現PhIP在CYP1A2轉基因小鼠中被優先選擇地代謝為N-OH PhIP，而在WT小鼠中主要代謝為4-OH PhIP。因此CYP1A2 轉基因小鼠相對于實驗小鼠可以更準確的評估PhIP等雜環胺類對人體的遺傳毒性。

2、人源化小鼠用于評價藥物肝毒性

除了遺傳毒性，藥物導致的肝毒性也是藥物研發中考察的重要內容，臨床上許多藥物就是由于其肝毒性而最終被撤市，例如抗糖尿病藥物曲格列酮就是因其致使嚴重肝損傷而退出市場。然而在動物實驗研究中并未發現其具有肝毒性，這被推測認為是由于種屬差異的存在。研究者就是利用人肝嵌合小鼠模型，成功重構了曲格列酮致使的肝損傷模型，并用于研究了其肝損傷機制，這也為研究其他特異質藥物導致肝損傷提供了一個新的動物模型。

還有研究者研究了對乙酰氨基酚( APAP) 對人肝嵌合小鼠的肝毒性，通過使用蛋白質組學和代謝組學的方法，系統的分析了APAP對于肝臟中蛋白質表達和內源性物質代謝的影響。發現參與脂肪酸代謝、糖酵解和能量合成過程的蛋白質表達發生了改變，尿液和血漿中涉及三羧酸循環的內源性代謝物的含量也出現了變化，這與以前正常小鼠身上的肝毒性實驗結果相符合。于是在人肝嵌合小鼠身上使用組學方法來探究藥物導致的肝毒性對于解釋藥物的毒理機制有著重要參考價值。雖然人肝嵌合小鼠并不能完全表現人肝臟的全部功能，但該小鼠模型的建立對于藥物的排泄和毒理研究仍然具有重要借鑒意義。

人源化小鼠模型克服了藥物代謝研究中的種屬差異，對新藥臨床前研究中藥物的代謝和毒理研究具有重要意義。人源化轉基因小鼠模型可以特異性地在肝臟和小腸中表達藥物代謝酶，讓人們更好的研究某個酶在藥物的代謝和毒性中的作用。但是由于只能表達一種或者兩種酶，所以不能從整體水平反映藥物在體內的復雜代謝情況。

人肝嵌合小鼠肝臟具有人肝臟的特性，能夠同時表達多種藥物代謝酶，從而可以模擬藥物在人體中的處置，對于預測藥物的在體處置提供了幫助。目前人肝嵌合小鼠在國外已經可以進行大規模的生產，并且其肝臟替換率可以達到90%，但所得數據還尚不能用于新藥審批，也未得到官方如FDA 等部門的完全認可，但是其對于藥物的科學研究仍具有重要作用，能夠為藥物的開發做出預測和參考。

但是，人肝嵌合小鼠模型還存在一些缺點和局限，比如小鼠自身的殘余肝細胞對藥物代謝的背景影響，以及小鼠自身肝臟的非肝實質細胞與人肝細胞的相互作用還不明確，小鼠自身內分泌激素對于人肝細胞的功能影響以及嵌合小鼠肝臟的膽汁分泌情況尚需進一步研究。但相信這些問題可以在未來的研究中逐步得到解決，從而使得人源化小鼠模型更好的服務于人類藥物研發。