整理[医药]长期毒性试验高剂量设计的一般考虑

动物实验剂量设计

发布时间：2009年12月06日 20:55:46 任何药理、毒理、模型复制研究，剂量设计是关键。剂量偏低难于显示毒性

或药物疗效，剂量过高，甚至超过毒性试验剂量，其试验结果则无临床意义，有的还相反产生中毒效应，却被认为是治疗作用。因此，如果剂量设计科学、准确、合理，就等于该试验成功了一半。

(一)药理学试验剂量设计方法

在进行药物效果比较分析时，一般选用中效剂量；在进行药物解毒或拮抗试

验时，剂量应偏高一些。反之，在进行药物协同作用试验时，剂量应偏低一些；在探索最适剂量时，应由小剂量开始，在离体器官时按照3倍或10倍

剂量递增，在整体动物时则按照2倍或3.16倍剂量递增。

剂量设计还要考虑实验动物给药途径的不同而形成的剂量关系：由于各种实

验药物试验基本都采用两种给药途径，一种与临床给药途径相同，另一种以

注射给药（腹腔、静脉或皮下）。如果是中药粗制剂，由于其溶解性、粒度、酸碱度、无机离子含量以及杂质、不溶物质等不不适合注射给受药者，可免

作第二种给药途径的试验。有时采用临床相同的给药途径，也无法作出结果

或确有困难者，则可根据具体情况采用相似的其他给药途径进行试验，如用大、小鼠进行多次或长期静脉注射或静脉输液给药有困难时，可酌情改用皮下、肌肉或腹腔注射进行试验研究。

根据预期量进行设计：动物给药时，应用初始剂量之后，若没有发现疗效，

也未发现任何不良反应，可继续按照2ds、3.3ds、5ds递增，2-4次可达到

预期量，以后每次递增30%-50%；

根据半数致死量进行设计：凡能够测出LD50者，可用其1/10、1/20、1/30、1/40等相似剂量作为药效学试验的高、中、低剂量组。

根据临床用量进行设计：凡有长期大量临床用药经验者，可根据人用量的数

倍至几十倍，作为动物的试验剂量。

根据文献估计剂量进行设计：文献中相似药物的用量，若处方相似，提取工

艺相似，则可作为参考，以估计出供试药物的合理剂量范围。

根据药效学试验剂量进行设计：一般情况下，药效试验的剂量不应高于毒理

学试验剂量。药效试验的高剂量应低于长期毒性试验的中剂量或低剂量。特

殊情况下，药效试验剂量可适当提高，但不应超过长期毒性试验的高剂量.

根据预试验估计剂量进行设计：不论以何种方法选择的给药剂量均应通过预

试验，以进一步确定合理的剂量范围，并按照等比级数分为两个以上剂量组；特殊情况则用等差数进行分组。一般情况下，各试验至少应设两个以上给药

剂量组；特殊情况下，如用猴等昂贵实验动物或试验难度较大时，可设1到

2个给药剂量组。药效学试验应明确有无量效关系，至少应设三个或更多剂

量组。中药提取的化学纯品、有效部位或注射剂的药效试验，也应能作出量

效关系，至少应设三个剂量组。但有些中药复方或粗制剂，较难作出明确的

量效关系，则可设两个或多个给药剂量组。

(二)长期毒性试验剂量设计方法

长期毒性试验一般至少设高、中、低三个剂量给药组和一个溶媒（或辅料）

对照组，必要时还需设立空白对照组或阳性对照组。因为理论上群体中毒性

反应的发生率随暴露量的增加而增加，所以高剂量原则上应使动物产生明显

的毒性反应，甚至出现个别动物死亡，但死亡数不得超过20%以上；中剂量

组应相当于药效学试验的高剂量，应使实验动物发生轻微或中等程度的毒性反应；低剂量原则上应高于整体动物最佳药效学试验的有效剂量，并不使动物出现毒性反应；空白对照组应给予溶媒或其他赋形剂；正常对照组应口服等容量饮水，注射给药时则应注射等容量生理盐水。为考察毒性反应剂量-反应关系，应在高剂量和低剂量之间设立中剂量。

根据临床用药时间的长短决定实验动物试验的给药周期是国际上普遍接受

的原则。但是各国或国际组织药政管理的具体规定有所不同（见表4-2-8）。对于西药来讲，总的原则是临床给药期的3-4倍；中国中药毒理学研究指导原则是规定2倍以上，最长不超过半年（见表4-2-9）；对于生物制品试验周期，不仅仅要参考临床疗程，还要考虑反复给药产生抗体的时间，一旦产生抗体则应停止给药。

表4-2-8 各主要国家和WHO关于长期毒理学试验周期给药期限的规定

临床拟用药时间美国日本英国前苏联 WHO

1到3天 2wk 1month 2wk 10d 2wk

1wk 4wk 1month 4wk 1month 1month

2wk 3month 1month 1month

4wk 3month 3month 3month 3month 6month

3month 6month 6month 6month 6month

6month 12month 12month 12month

引自：王治乔等编“新药临床前安全性评价与实践”（军事医学科学出版社）56

表4-2-9 中国最新的长期毒理学试验周期设计指导原则

药物临床疗程长期毒性试验给药期限

啮齿类动物非啮齿类动物可以支持的临床研究阶段

2周－1个月 1个月 1个月 II期

3个月 3个月 III期（及生产）

≤3个月 3个月 3个月 II期

6个月 6个月 III期（及生产）

≤6个月 6个月 6个月 II期

6个月 9个月 III期（及生产）

＞6个月 6个月 9个月 II期

6个月 9个月 III期（及生产）

注1：此表为分别支持临床疗程超过2周的药物进行II期和III期临床试验的长期毒性试验的给药期限。

注2：表中长期毒性试验给药期限不包括恢复期。应根据具体情况设计恢复期

长期毒理学试验研究中，剂量设计有多种，主要有半数致死量法、药物代谢动力学法、最大耐受量法、拟用临床剂量法、等效剂量法等。

1. 半数致死量法（LD50法）

根据药物急性毒理学试验测定的LD50值决定三个组的剂量。对大鼠而言，

高、中、低三个剂量组可使用1/10、1/50、1/100的LD50值；对犬而言，高、中、低三个剂量组可使用1/20、1/25、1/50的LD50值。若测定LD50

为小鼠，那么在剂量设计时应考虑种属差异，并按照相关折算系数进行效正。这里需要说明的是急性毒理与长期毒理试验使用的是同一种实验动物。

2. 药代动力学法（MBS法）

根据药物代谢动力学的试验结果，长期毒理学试验中，对大鼠的高、中、低

三个剂量组可分别使用10到20MCD、3.3到6.6MCD、1.0MCD；对犬的高、中、低三个剂量组可分别使用5到10MCD、1.65到3.3MCD、0.5MCD。若测定MCD

为小鼠，那么在剂量设计时应考虑种属差异，并按照相关折算系数进行效正。

3. 最大耐受量法（MTD法）

根据大鼠急性毒理的最大无症状剂量试验结果，在长期毒理试验设计中，对

大鼠而言，高、中、低三个剂量组可分别使用1MTD、1/3MTD、1/10MTD作为

试验剂量；对犬和猴而言，高、中、低三个剂量组可分别使用大鼠的0.5MTD、1/6MTD、1/20MTD作为试验剂量。

4. 拟用临床剂量法（ACD法）

根据同类型药物或国外资料，大鼠长期毒理学试验高、中、低三个剂量组可

使用50到100倍、25到50倍、10到20倍的临床剂量作为试验剂量；犬长

期毒理学试验高、中、低三个试验组可使用30到50倍、15到25倍、5到

10倍的临床剂量作为试验剂量。

5. 等效剂量法

根据实验动物与人的等效剂量比值，再按照一定的比例倍数扩大设计试验剂量。

(三)急性毒性试验设计

小型实验动物一般分为4-6个实验剂量组，各剂量组的组距一般以0.65-0.85

为宜。具体设计要根据预试验结果及估计药物毒性的大小而定；大型实验动

物一般使用50%等量递升法设计剂量。

在实验动物急性毒理学试验研究中，一般使用不等浓度而等容量给药，常规

给药容量为：小鼠ig 0.2-0.4mL/10g；ip、sc、iv途径0.1-0.2mL/10g。大

鼠ig1-1.5mL/100g；ip、sc、iv途径0.5-1.0mL/100g。

长期毒性试验高剂量设计的一般考虑

王海学张若明彭健

审评五部王海学张若明彭健

长期毒性试验的高剂量设计一直是毒理学研究中比较困惑的问题。该剂量水平设计需遵循毒理学的常规研究目的，但同时也要结合临床试验目的和具体情况来考虑。本文总结了长期毒性试验高剂量设计的总体考虑，为研发和评价工作者提供更为合理的设计思路和评价方法。

一、长期毒性试验高剂量设计的基本原则

1. 从长期毒性试验的目的来看，高剂量应充分暴露受试物的毒性反应，包括毒性的性质、程度、量效和时效关系、可逆性等，提供临床试验中需重点监测的安全性指标。因此毒性试验中应尽量提高给药剂量，以充分暴露受试物的潜在毒性反应。

2. 从临床试验目的来看，高剂量可以提示出现某一严重毒性的剂量与有效剂量（建议用

暴露量来表示）间有多大的窗口，从而评估临床研究的安全性风险，少数情况下也可为临床试验起始剂量设计提供支持。

3. 长期毒性试验高剂量设计也要考虑可行性和临床研究目标。对于毒性相对较小的药物，需考虑给药量、给药成本、动物敏感性、临床拟定用药量、拟用临床适应症、同类药物的临床用药量和不良反应等信息。但试验中动物暴露量应高于人体最大暴露量的合理倍数。

总之，长期毒性试验的高剂量应尽量提高药物体内暴露量（结合毒代动力学研究），以暴露其毒性及其毒性靶器官，甚至出现少量试验动物的死亡。高剂量设计在满足毒理学研究目的前提下，尚需结合临床研究的实际需要，品种具体特点，人体与动物间安全性评价的相关性等来考虑，以尽可能设计出合理的长期毒性试验高剂量。

二、长期毒性试验高剂量设计的阶段性

长期毒性试验的高剂量设计是一个分阶段的过程，随着临床开发阶段的推进，需用不同给药期限的长毒试验来分别支持各期临床研究，此时长期毒性试验中动物能耐受的高剂量往往可能会随着给药期限的不同而发生改变。早期的长期毒性试验高剂量应参考药效学剂量、急性毒性试验结果、临床拟定剂量等综合考虑，研究结果尽可能观察到动物的严重毒性或死亡。后续的长期毒性试验高剂量应密切结合已有毒性试验结果和临床试验中用药方案（如dose-finding研究的剂量设计）来考虑，为临床研究服务。

三、长期毒性试验高剂量设计的几种参考方法：

长期毒性试验高剂量设计目的明确后，在具体剂量设计中可参考以下方面来进行量化：

1. 药效学剂量：根据人和动物的等效剂量比值，按一定倍数设计。

2. 急性毒性剂量：可根据大鼠急性毒性试验LD50 或LD10来考虑高剂量，犬可用大鼠试验的一半剂量。

3. 药代动力学/毒代动力学：根据最佳有效浓度（从体外和动物试验所得）来设计高剂量，高剂量下体内暴露量应高于最佳有效浓度的20倍左右，以尽可能地充分暴露其毒性。毒性试验中应通过考察毒性特征和动力学特征来进一步确证，如有无药物的吸收饱和、非线性动力学。后续的长期毒性试验中动物暴露量应高于人体暴露量的合理倍数，并结合受试物的具体情况和临床开发目的等来考虑。

4. 拟定临床用药剂量：若有类似化合物的临床试验信息，可考虑将高剂量设计为临床用药剂量的合适倍数（通常至少为50－100倍）。此外，长期毒性试验也可能是在获得部分临床试验数据后进行的非临床研究，因此可根据临床试验中的暴露量进行设计。

5. 预实验：根据新药初期毒性试验的毒性反应性质和程度，不同的给药期限（用药方案），逐步探索出不同阶段长期毒性试验的高剂量。预试验方法是对长期毒性试验高剂量选择的直接证据。

必须指出的是，上述计算方法仅仅是一种估算，试验过程中剂量设计难免出现失误（即使是进行了预实验），可能因此需要调整剂量重新进行长期毒性试验。四、结语长期毒性试验高剂量原则上应尽可能暴露其毒性及性质，同时需结合临床试验的实际需要，为临床试验提供安全性信息，特别是I期临床耐受性研究。设计中应同时兼顾必要性和可行性。

可根据药效学、急性毒性、药代/毒代、临床需要等综合考虑高剂量的设计，但预试验是验证计量设计合理性的有效手段。长期毒性试验高剂量设计应体现分阶段的思路，逐步探索出符合毒理学研究目的和临床研究需要的合适剂量水平。