藥物安全和有效與否是決定藥物能否研發成功的關鍵，在整個藥物研發流程中，毒性是導致新藥研發終止的原因之一。因此對于創新藥制劑來說，毒性問題是限制創新藥研發成功的重要因素之一，如果在新藥研發的整個流程中采用合適的藥物毒理學研究，將會大大提高創新藥研發的成功率。
藥理毒理學研究貫穿于藥物研發流程中，在新藥發現、臨床前安全性評價和上市后的監督與跟蹤的整個過程中，都占有重要地位。
1、藥物毒理學研究在新藥發現階段中的作用
新藥研究和開發處于藥物研發流程中的早期階段，在這個階段如果對多種具有良好前景的候選新藥的潛在毒性發現的越早，該藥物研發的成功率也就越高。倘若在藥物發現階段，建立短期高效毒性優化篩選系統，包括體內外毒性篩選、一般毒性篩選和特殊毒性篩選，涵蓋原核和真核毒性篩選系統，將具有以下作用：
（1）通過早期毒性優化篩選，篩選出更合適研發的化合物，可提高候選藥物的質量，并減少藥物開發循環的時間；
（2）通過對基因表達、蛋白質和代謝產物數據系統性分析，建立更加適合于毒性預測的動物模型；
（3）選擇更精確的劑量和確定安全域MOS；
（4）新的毒理學生物標志物可提高臨床實驗中的決策率；
（5）根據毒理基因學的基因標志物將允許在后期研究和投放市場時選擇最合適的病人群體，滿足個體化治療的需要。
2、藥物毒理學研究在藥物臨床前安全性評價上的作用
臨床前藥物安全性評價階段的毒理學研究主要是為了滿足安全和藥物管理的要求進行藥物安全性和作用靶器官研究。主要是依據ICH和OECD指導原則，針對不同種類藥物采用不同的技術策略，技術方法包括急性毒性、長期毒性、毒代、免疫毒性和安全性藥理試驗等。
藥物安全性評價的毒理學研究的主要內容有：
（1）藥物的肝臟毒性評價
藥源性肝毒性已成為臨床前藥物研發失敗或上市藥物被召回的主要原因。隨著新藥研發的不斷發展，對藥物肝損傷的早期評價和篩選越來越受到大家的重視。在傳統肝損傷生物標志物的基礎上，研究者不斷探索研究新的生物標志物，以期在藥物開發更早階段評估和確認藥物的肝損傷風險。目前研究較為廣泛的生物標志物主要源于通過無創方式獲得標本，比如外周血、尿液等，涉及基因和蛋白水平。
（2）腎臟毒性評價
腎臟毒性是藥物臨床前研究中最常見的靶器官毒性之一。目前非臨床藥物安全性評價和臨床上常用的腎臟損傷評價指標為血清肌酐和尿素氮，但上述兩個指標均無法在腎損傷早期出現改變，且不能確定腎臟損傷部位。采取生物標志物作為常規腎毒性檢測的補充，可以作為腎毒性的輔助診斷和補充參考，
（3）心臟毒性評價
由不同藥物引起的心臟毒性時有報道，藥物引發的心臟毒性己經成為了藥物使用影響公共衛生安全的重要問題。調查顯示45％的藥物上市后因心血管不良反應撤市，約30％的新藥因心血管毒性被迫終止研發。目前國際上公認的心臟毒性評價方法主要是依據人用藥品注冊技術要求國際協調會(ICH) 于2000 年頒布的S7A 指南，推薦了評價藥物致QT 間期延長的動物實驗技術方法，以及于2005 年頒布的S7B 指南，推薦了基于離體組織或臟器以及細胞的體外電生理評價方法。
（4）發育和生殖毒性評價
發育和生殖毒性(developmental
and reproductive toxicity，DART) 評價是藥物安全性評價的重要組成部分，ICH 專家工作組的指導原則推薦藥物生殖毒性評價采用分3段進行研究的方案，即生育力及早期胚胎發育研究、圍生期發育研究和胚胎-胎仔發育研究。前兩段研究中大鼠為首選動物種屬，后一段研究中除大鼠外，通常還需使用另一種非嚙齒類動物，一般首選家兔。
（5）遺傳毒性評價
遺傳毒性評價是藥物臨床前安全性評價研究的重要環節，ICH 于2006 年修訂的指導原則推薦的標準試驗組合基本能夠滿足新化學實體注冊遺傳毒理學實驗數據的需求。
（6）致癌性評價
致癌試驗是創新藥物安全性評價和上市風險控制內容的重要組成部分。藥企申請新藥上市時通常需提供必要的完整動物致癌性試驗結果，對于明顯存在致癌性風險的化合物，可在早期完成該項試驗以支持長期用藥的臨床試驗。
此外毒理學研究在生物技術藥物安全性評價和吸入制劑安全性評價方面作用巨大。
3、藥物毒理學研究在臨床階段研究中的作用
針對藥物在臨床使用中發現毒性問題進行毒理機制研究或特殊給藥途徑的再評價，這種機制研究采用的主要技術涉及到分子生物學技術、轉基因技術和毒理組學技術等，其中毒理組學技術包括毒理基因組學、毒理蛋白質組學和代謝組學技術等。
成功研發一個創新藥物并不能一蹴而就，而是一個漫長和多學科(包括藥理學、學、生物學、藥效學、藥動學、藥劑、毒理學、臨床醫學等專業合作的結果。而通過合適的研究策略和先進的研究方法的廣泛應用，藥物毒理學在提升和促進我國創新藥物研發水平方面會發揮越來越大的積極作用
。
