啮齿类动物致癌性研究结果阳性,接下来该怎么办?很多朋友都提出这类疑问,略作分享。
一、阳性结果≠终止研发
一项在FDA数据库中对282种人类药物(其中229种已上市)的回顾分析发现,44.3%的化合物在长期致癌性试验中呈现阳性结果。类似地,在德国和荷兰提交上市申请的药物中,近50%曾提交过阳性致癌性研究报告,且通常大鼠比小鼠更敏感。
这说明,动物致癌性试验阳性并不等于该药物对人体具有致癌风险,也不意味着必须终止开发。
关键在于:判断这种肿瘤效应是否在人类中具有相关性。
大多数具有遗传毒性的化合物会在早期研发阶段被筛除,一般不会进入致癌性试验。但存在例外情况,例如用于治疗癌症或其他危及生命的疾病的药物,其临床获益可能远大于潜在致癌风险。
尽管已有学者质疑传统2年啮齿类动物致癌性试验在预测人体风险方面的价值,并提出替代策略,但本文重点不在于讨论这些替代方法,而是聚焦于如何应对非遗传毒性化合物在致癌性研究中的阳性发现,并科学评估其对人体的潜在风险。
二、核心应对策略:开展作用机制(MOA)分析
当致癌性研究出现阳性结果时,首要任务是:阐明肿瘤发生的生物学机制(Mechanism of Action,MOA),并评估该机制是否适用于人类。
为此,国际化学品安全规划署(IPCS)建立了一套系统的MOA分析框架,包含以下10个步骤:
这套框架为科学解读动物致癌性结果提供了系统化、透明化的工具。
三、判断动物机制是否适用于人类:人类相关性框架(HRF)
为了进一步评估动物中发现的致癌机制是否与人类健康相关,国际生命科学学会/风险科学研究所(ILSI/RSI)提出了人类相关性框架(Human Relevance Framework, HRF),基于四个核心问题:
若能证明:
·该MOA依赖于仅存在于动物中的生理机制(如大鼠特有的激素调节通路);
·或关键事件在人体中无法达到所需水平;
·或所需暴露浓度远超临床剂量;
则可认为:尽管动物试验阳性,但对人体无显著致癌风险。
该“MOA+HRF”联合分析方法已被广泛应用于多种类型的肿瘤和药物类别(如某些激素类药物、酶诱导剂、抗炎药等)的风险评估,成为现代药物安全性评价的重要组成部分。
总结下,阳性致癌性研究后的决策路径如下:
四、动物试验中常见的、对人类意义存疑的肿瘤类型
尽管长期致癌性试验是评估药物潜在致癌风险的重要手段,但许多在大鼠或小鼠中观察到的肿瘤具有物种特异性机制,在人体中并不存在或难以发生。因此,这些肿瘤的阳性结果不一定提示对人体有致癌风险。
以下是几类典型的、被认为与人类相关性较低或无相关性的动物肿瘤示例:
1.F-344大鼠单核细胞白血病(MNCL)
仅见于大鼠,尤其常见于F-344品系。
在国家毒理学计划(NTP)的研究中,未处理对照组的自发率高达:雄性48.2%、雌性23.7%。肿瘤发展存在明显阈值效应(即需超过一定暴露水平才出现)。
某些已知的遗传毒性致癌物并不会增加MNCL发生率,而一些非致癌物却可诱发其升高。
该肿瘤被认为是大鼠特有的背景病变,与人类无关。
2.α2u-球蛋白相关性肾肿瘤(雄性大鼠特有)
发生于雄性大鼠近端肾小管细胞,原因是积累了一种雄性大鼠特有蛋白质——α2u-球蛋白,导致溶酶体功能障碍和细胞持续增殖。人类不合成这种蛋白,也不存在类似的代谢路径。
此类肾肿瘤为雄性大鼠特有机制,不适用于人类风险评估。
3.甲状腺肿瘤(大鼠)
可由干扰“垂体-甲状腺轴”反馈机制的化合物引发(如肝酶诱导剂加速T4代谢→TSH代偿性升高→甲状腺增生→肿瘤)。
尽管该通路在人类中也存在,但存在显著生理差异:人类血液中有甲状腺素结合球蛋白(TBG),可稳定激素水平;而啮齿类缺乏此蛋白。
甲状腺素(T4)半衰期:大鼠约16小时vs.人类5–9天。
血清甲状腺激素水平:啮齿类约为人类的25倍,表明其甲状腺更活跃。
所以,大鼠对甲状腺刺激更为敏感,此类肿瘤在人类中的相关性较低。
4.膀胱肿瘤(大小鼠)
常因尿液中形成沉淀物引起慢性刺激→上皮增生→恶变。
但人与动物存在关键差异:啮齿类尿液高渗、高蛋白,易形成结晶或结石;四足动物(水平体位)结石更容易滞留于膀胱;人类直立体位利于排石。
若肿瘤仅在高于沉淀阈值浓度时出现,且无其他机制证据,则认为对人类风险低或无关。
5.肝肿瘤(大小鼠)
许多非遗传毒性化合物可在啮齿类(尤其是小鼠)中诱发肝肿瘤。
可能的作用机制包括:细胞毒性→持续再生性增殖;肝酶诱导(如CYP450);内分泌紊乱;免疫抑制;卟啉代谢异常等。
特别是在小鼠中单独出现的肝肿瘤,常被认为人类相关性有限。
需结合MOA分析判断。若机制依赖于小鼠特有反应(如强PXR激动),则可能不适用于人类。
6.Leydig细胞肿瘤(睾丸间质细胞瘤)
多见于大鼠,也可发生于小鼠和比格犬。
常由干扰“下丘脑-垂体-睾丸轴(HPT轴)”的药物引起,导致LH(黄体生成素)升高,进而刺激Leydig细胞增生。
常见诱因包括:雄激素受体激动剂/拮抗剂;5α-还原酶抑制剂;芳香化酶抑制剂;多巴胺激动剂等。
虽然HPT轴调控机制在人与大鼠相似,但人类对LH升高的反应较弱。
流行病学数据显示:普通人群中Leydig细胞腺瘤/癌极为罕见,且未发现用药后发病率上升。
总体认为人类男性对此类肿瘤不敏感,但需个案评估。
7.子宫肿瘤(大鼠)
实例:溴隐亭(bromocriptine,多巴胺激动剂)
抑制催乳素分泌→打破老龄雌性大鼠持续动情后期状态→引发异常周期→雌激素/孕激素比例失衡→子宫鳞状化生→子宫内膜炎、积脓→刺激增生→癌变。
此过程依赖于老年大鼠特有的内分泌状态。
在犬(52周)和小鼠致癌试验中均未观察到类似变化。
临床患者子宫内膜活检也未发现药物相关改变。
该肿瘤为老年雌性大鼠特有的药理放大效应(exaggerated pharmacodynamic effect),对女性无相关性。
8.激素紊乱引起的肿瘤
动物体内分泌系统对某些药物高度敏感,易引发激素失衡导致肿瘤(如乳腺、垂体、肾上腺等)。
这些效应往往基于啮齿类特有的内分泌生理特点,在人类中不易复制。
所以,若机制明确为物种特异性激素扰动,则通常认为不具人体相关性。
9.啮齿类特有器官的肿瘤:天然无对应结构
以下器官为啮齿类特有,在人类中无解剖对应结构,因此其肿瘤通常被视为无临床意义:
需要注意的是,虽然这些器官本身无对应结构,但仍需关注其作用机制是否具有普适性。例如,前胃肿瘤常由局部刺激引起(如口服灌胃导致高浓度药物长时间接触上皮),类似于人类食管上皮暴露。但由于人类吞服药片时接触时间短,而动物经口灌胃造成持久暴露。因此,若非遗传毒性化合物在远低于刺激浓度下使用,则认为对人类无致癌风险。
最后
如何评估动物肿瘤的人类相关性?
不能仅凭肿瘤发生与否做判断,必须深入分析其MOA。
对于上述典型肿瘤类型,已有充分科学共识认为其在人类中不具备发生基础。
当遇到新化合物或新型肿瘤时,应采用“整体证据权重法”进行个案评估:是否存在物种特异性机制?关键事件是否能在人体重现?是否存在足够的安全边际?
最终目标是区分:真正具有跨物种致癌潜力的风险信号;仅为动物模型中的假阳性或生物学噪声。
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