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抗肿瘤药物评价技术

抗肿瘤药物评价技术. 南京凯基生物科技发展公司 联系电话： 025-52880811 025-52880812. 指导原则. 抗肿瘤药物药效学指导原则. 细胞毒类抗肿瘤药物非临床研究技术指导原则. 化学药物一般药理学研究技术指导原则. 中药、天然药物一般药理学研究技术指导原则. 2. 3. 1. 抗肿瘤药物药效学研究的要求. 体内、体外实验方法相结合；以体内实验为主. 体外实验选用 10-15 株人癌细胞株 ，至少重复一次. 体内抗肿瘤试验必须选用三种以上肿瘤模型，其中至

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抗肿瘤药物评价技术

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  1. 抗肿瘤药物评价技术 南京凯基生物科技发展公司 联系电话：025-52880811 025-52880812

  2. 指导原则 抗肿瘤药物药效学指导原则 细胞毒类抗肿瘤药物非临床研究技术指导原则 • 化学药物一般药理学研究技术指导原则 中药、天然药物一般药理学研究技术指导原则

  3. 2 3 1 抗肿瘤药物药效学研究的要求 体内、体外实验方法相结合；以体内实验为主 • 体外实验选用10-15株人癌细胞株 ，至少重复一次 体内抗肿瘤试验必须选用三种以上肿瘤模型，其中至 少一种为人癌裸小鼠移植模型或其它人癌小鼠模型。 试验结果三种模型均为有效，再重复一次也为有效 南京凯基生物科技发展公司 联系电话：025-52880811 025-52880812

  4. 体外抗肿瘤活性试验 试验目的 对候选化合物进行初步筛选 了解候选化合物的抗瘤谱 为随后进行的体内抗肿瘤试验提供参考

  5. 体外抗肿瘤活性试验 试验方法 • 选用10-15株人癌细胞株 • 试验还应考察受试物对耐药肿瘤细胞系和正常人源细胞的作用和影响 • 使用MTT还原法、磺酰罗丹明B(SRB)染色法 • 药物与细胞共培养时间一般为48-72 小时，贴壁细胞需先贴壁24 小时后再给药。 • 试验应设阴性、阳性、溶媒对照组，阳性对照用一定浓度的标准抗肿瘤药。 • 试验至少应重复一次

  6. 体外抗肿瘤活性试验 四氮唑盐还原法 试验原理：四氮唑[MTT,3-(4,5-dimethylibiazol-2-yl)-2,5-diphenyl-tetrazolium bromide]是一种能接受氢原子的染料。活细胞线粒体中与NADP相关的脱氢酶在细胞内可将黄色的MTT转化成不溶性的蓝紫色的甲[月替] (formazan)，而死的细胞则无此功能。用二甲基亚讽(DMSO)溶解甲[月替]后，在一定波长下用酶标仪测定光密度值，即可定量测出细胞的存活率。 方法要点：受试样品处理细胞结束后，加入5mg/ml MTT液20微升/孔，继续培养四小时。再加三联液并培养过夜。在酶标仪上于490nm波长处检测OD值。 观测指标 直接指标为96孔板上各被测孔的OD值；然后按公式（对照组OD值-治疗组OD值）/对照组OD值×100%计算出相应的细胞生长抑制率；剧情况可进一步采用Logit法计算50%生长抑制浓度IC50值。

  7. 体外抗肿瘤活性试验 磺酰罗丹明染色法 试验原理：SRB(sulforhodamine 是一种蛋白质结合染料，粉红色，可溶于水。 SRB可与生物大分子中的碱性氨基酸结合。其在515 nm波长的OD读数与细胞数呈良好的线性关系。故可用作细胞数的定量。MTT法的一个缺点是OD值可随放置时间而变，而SRB法无此现象。因此更适用于进行大规模的试验。 方法要点： 用10%冷三氯乙酸与4℃固定已经受试样品处理的细胞1h，洗涤，干燥；加入4mg/ml SRB液100微升/孔 染色15min，1%冰醋酸洗涤，干燥；最后加入150微升/孔 的Tris溶液，在酶标仪上与515nm波长处检测OD值。 观测指标 同MTT法。另外，NCI目前采用以下指标评价化合物的体外抗肿瘤活性。测定的OD值包括对照组、加药组及加药时的细胞的OD值C、T、和T0。据此计算： 生长抑制率（%）=（T－T0）/（C—T0）×100% ； 按生长抑制率或细胞死亡率对样品浓度绘出量效关系曲线图，并求出IC50

  8. 体外抗肿瘤活性试验 染料排斥法 试验原理：活细胞有排斥某些染料如伊红、台盼蓝、苯胺黑等的能力，而死细胞由于膜完整性的破坏，可被着色。因此培养的肿瘤细胞中加入这些染料，一定时间后，对着色和未着色的细胞进行计数，即可算出被杀死的细胞比例。 方法要点：向一定容积的待检细胞悬液加入定量的某种染液，最常用的是0.4%台盼蓝液，混匀，室温染色5-15min，将已染色的细胞悬液滴加至血细胞计数板，直接在光镜下计数活细胞数和细胞总数。 观测指标：按（未染色细胞数/细胞总数）X100%计算活细胞率，对照组活细胞率应在90%以上。根据活细胞率计算受试样品的半数致死剂量（LD50）作为药物抗肿瘤活性的指标。

  9. 体外抗肿瘤活性试验 阿拉马蓝法 试验原理：非荧光性蓝色底物阿拉马蓝可被活细胞中的线粒体内的NADPH相关的脱氢酶类还原为强荧光性粉红色底物，采用微培养板自动读数仪在激发与发射波长分别为530nm和590nm处读取荧光强度值，与活细胞数呈良好的线性关系。 方法要点：细胞经受试样品处理后，加入10-20ul阿拉马蓝染液，继续培养一定时间，用微培养板自动读数仪在激发与发射波长分别为530nm和590nm处读取荧光强度值。 观测指标：根据荧光强度可以计算细胞生长抑制率，适当时可进一步计算IC50值。

  10. 体外抗肿瘤活性试验 集落形成法 试验原理：克隆原细胞具有持续增殖能力，当单个细胞分裂6代或6代以上时，其后代所组成的群体(集落)便含50个以上细胞。通过集落计数可对克隆原细胞作定量分析。它反映了单个细胞的增殖潜力，故能较灵敏地测定抗癌药的活性，日前被认为是一种较理想的检测方法。 方法要点：将浓度为500个细胞/ml的对数生长期细胞悬液2ml种至35ml的培养皿，并加受试样品适量，培养7d或更长时间，姬姆萨染色，解剖显微镜下计数含50细胞以上的集落。 观测指标：根据集落数计算集落形成率，对照组集落形成率不应低于40%，再计算用药组的集落形成抑制率，根据情况可进一步采用Logit法计算受试样品的IC50值。 集落形成率=集落数/细胞接种数X100% 集落形成抑制率=（1-用药组集落形成率）/对照组集落形成率X100%

  11. 体外抗肿瘤活性试验 生长曲线测定法 试验原理：在最适条件下，肿瘤细胞在培养液中呈指数生长，如取细胞数的对数与培养时间作图可得一条直线，故称此时为对数生长期。随着细胞密度不断增高，由于代谢产物的积聚及营养物的消耗，细胞生长逐渐减慢以致停止，此时称高坪期或稳定期。因此药物对细胞生长的影响可通过生长曲线反映出来 。 方法要点： 将浓度为10000个细胞/ml的对数生长期细胞悬液按每瓶5ml种至25ml的培养瓶，或按每孔100微升种至96孔板，并加受试样品适量，培养后分别于即刻和1、2、3、4、5、6、7d进行检测。前者可采用台盼蓝染色计数活细胞，后者可采用MTT法或SRB法读取OD值，并据此进行作图与计算。 观测指标1、倍增时间(TD),将实际生在曲线进行直线回归求出0和t时刻的理论细胞数N0和N t，据此计算：TD=0.301t/（log N t—log N0）；2 增殖细胞杀伤率（%）=( N0—N0’)/ N0×100%；3 细胞生长饱和密度（N s），代表高坪期每毫升细胞数的均数。

  12. 体外抗肿瘤活性试验 美国NCI抗肿瘤药物体外筛选使用的60种人类细胞 白血病（6株）：CCRF-CEM、HL-60、K562、MOLT-4、RPMI-8226、SR 肺癌（9株）：A549、EKVX、HOP-62、HOP-92、NCI-H23、NCI-H226、NCI-H322、 MNCI-H460、NCI-H522 乳腺癌：BT-549、HS578T、MCF-7、MCF-7/ADR、MDA-MB-231、ATCC、 MDA-MB-435、MDA-N、T-47D 卵巢癌：IGROV1、OVCAR-3、OVCAR-4、OVCAR-5、OVCAR-8、SK-OV-3 肾癌：786-0、A498、ACHN、CAKI-1、RXF-393、SN12C、TK-10、UO-31 前列腺癌：DU-145、PC-3 中枢神经系统肿瘤：SF-268 、SF-295 、SF-539、 SFB-19 、SFB-75、U251 黑色素瘤：M14、MALME-3M、SK-MEL-2、SK-MEL-5、SK-MEL-28、UACC-62、 UACC-257、LOCIMV

  13. 体外抗肿瘤活性试验 体外初筛经典三株细胞A549 HepG-2 HCT-116 细胞株有相当一部分是国内自己建株 胃癌、肝癌 瘤谱细胞株结合我国实际情况 呼吸系统、消化系统、血液系统、妇科肿瘤 国内体外筛选的细胞株选择 选用人正常细胞株 初步确定受试样品对正常组织和肿瘤组织的选择性 选用耐药细胞株 考察受试样品的抗耐药作用 选用人血管内皮细胞株进行同步考察 • ①兼顾选择使用动物（小鼠）肿瘤与人的肿瘤细胞； • ②筛选实验以快速生长的细胞为主； • ③兼顾选择使用贴壁生长细胞与悬浮生长细胞 样品初筛时应该注意三点

  14. 体外抗肿瘤活性试验 待筛样品的浓度 样品与细胞作用时间 对于化学合成物或天然产物的提取物初筛时可以选择100、10、1μg/mL三个浓度进行初步筛选 测定IC50时，至少应该设置5个浓度，浓度间隔可采用等比间隔，例如：1、2、4、8、16或0.01、0.1、1、10、100。 美国NCI现用的浓度为10-4、10-5、10-6、10-7、10-8mol/L。 凯基现用的浓度为1、2、4、8、16、32、64、128、256、 药物与细胞共培养时间一般为48-72 小时，贴壁细胞需先贴壁24 小时后再给药。

  15. 体外抗肿瘤活性试验 评价标准 以同一样品不同浓度对肿瘤细胞抑制率作图可得到剂量效应曲线采用Logit法计算半数有效浓度(IC50值或EC50值) 合成化合物或植物提取纯品的IC50＜10 μg／m1或植物粗提物的IC50＜20 μg／m1时，则判断样品在体外对肿瘤细胞有杀伤作用。体外试验至少重复一次

  16. 体外抗肿瘤活性试验 注意事项 • 体外筛选其他方法：MTS法、刃天青法 • 以线粒体为作用靶点的受试物不宜采用四氮唑盐还原法 • 溶媒对照组与阴性对照组比较，OD值应在±5%，且无统计学差异 • 应考虑到受试物在水溶液中的稳定性，比如环磷酰胺在水溶液中的半衰 期为3h • 脂溶性的受试物常用DMSO助溶，但DMSO终浓度不低于0.1% • 测出的OD值有事会出现假阴性（加MTT等染色剂时更换培养基）

  17. 体内抗肿瘤活性试验 举例 表 化合物XXX对人肝癌细胞HepG-2体外增殖的影响

  18. 体外抗肿瘤活性试验 操作简单 用药量少 取材可直接用于人体肿瘤 得出结果快速 优点 细胞毒性易显阳性，有毒物质也常常显阳性，故假阳性率高 非直接对肿瘤细胞作用的药物显示假阴性 体外细胞并不能完全代表体内肿瘤的恶性细胞 缺点

  19. 体内抗肿瘤活性试验 体内抗肿瘤试验结果是评价候选化合物有效性的最重要指标 体内抗肿瘤试验必须选用三种以上肿瘤模型，其中至少一种为人癌裸小鼠移植模型或其它人癌小鼠模型。试验结果三种模型均为有效，再重复一次也为有效，评定该化合物对这些实验性肿瘤具有治疗作用。 通常情况下，以人癌异体移植模型试验结果来评价细胞毒类抗肿瘤药物的有效性。

  20. 体内抗肿瘤活性试验 动物模型 小鼠肿瘤模型 大鼠肿瘤模型 人源异种移植肿瘤模型 自发性肿瘤 诱发的肿瘤 移植性肿瘤 （a）皮下肿瘤模型 （b）腹水瘤模型 （c）原位接种模型

  21. 体内抗肿瘤活性试验 实验动物 动物要求健康，符合等级动物要求，三证 裸鼠：SPF级，小鼠：清洁级、SPF级 实验动物质量合格证 实验动物生产许可证 实验动物使用许可证 雌雄均可，但同一批实验中动物性别必须相同 妇科肿瘤使用雌性小鼠、前列腺癌等使用雄性小鼠 小鼠鼠龄为5-6周，体重为18-22克 裸鼠6周龄以后，会产生体液免疫、NK细胞、B淋巴细胞免疫，成瘤率会下降 同批动物体重相差不超过±20% 评价同一物质的活性时，不同批次的实验必须采用同一品系的小鼠

  22. 体内抗肿瘤活性试验 肿瘤瘤株 用体外试验敏感细胞株进行体内抗人癌裸小鼠移植瘤试验。 模型建立和使用应注意：(1) 移植瘤一般由相应的细胞株移植而建立，对细胞株和移植瘤的化疗敏感性应予了解。(2) 移植瘤复苏后一般应传2-3代后再用于体内抗肿瘤试验。(3) 对模型生长情况应全面了解，尤其是生长快的模型(4) 为了保持移植瘤的生物学特性和遗传特性，复苏后移植瘤体内传代应少于 15-20代

  23. 体内抗肿瘤活性试验 小鼠肿瘤模型 优点：潜伏期短、移植瘤成活率高、生长均匀、无自发缓解、试验周期短、费用低 缺点：动物肿瘤在生物学和遗传学上与临床不一致，在药物敏感性方面与人体肿瘤 不一致 仅可用于候选化合物的初步筛选 常用小鼠肿瘤H22、S180、Lewis

  24. 体内抗肿瘤活性试验 人癌裸鼠异种移植肿瘤模型 优点：实验结果与临床较符合、可用于研究获得性药物抗性 缺点：饲养条件要求高、接种成活率低、移植瘤个体差异大、部分模型 很难构建、生存时间不适合作为试验终点 人癌裸鼠皮下移植瘤操作简单、易于观察与结果判定，但皮下移植瘤缺乏肿瘤最典型的特性-转移，是现在评价抗肿瘤药物活性的主要模型

  25. 体内抗肿瘤活性试验 • 药物配制 溶于水的药物，用生理盐水或蒸馏水配制；如用酸、碱溶解者，可先用 小量酸(0.1-0.5N HCl)或碱(NaHCO3、Na2CO3、NaOH)溶解，调节pH 在4.5-9.0的范围内。用乙醇、丙二醇、吐温80、DMSO助溶的药物，或 用吐温60、吐温80、2-3%淀粉、0.5%羧甲基纤维素制成混悬液的药物， 可腹腔注射或口服，但必须设相同浓度的溶剂对照组。用注射用花生油 配制的溶液或乳剂可口服、皮下或肌肉注射

  26. 体内抗肿瘤活性试验 试验设计 组别设置 试验设模型对照组、阳性对照组、治疗组。 治疗组设高、中、低三个剂量组。小鼠肿瘤和腹水瘤接种后次日将动物随机分组，裸鼠移植瘤用游标卡尺测量移植瘤直径，待肿瘤生长至100—300mm3后将动物随机分组。 动物数普通小鼠每组10只，裸鼠6只。

  27. 体内抗肿瘤活性试验 试验设计 剂量设置 治疗组设高、中、低剂量治疗组，一般按4:2:1设置 如何确定试验剂量 临床等效剂量（根据体表面积换算） 根据半数致死量（1/10-1/20预摸）或者高剂量使用最大耐受量或LD10的剂量 根据文献估计剂量

  28. 体内抗肿瘤活性试验 试验设计 对照组设置 模型对照组给予相应的溶剂； 阳性对照药选用对该动物敏感的、临床应用的抗肿瘤药物（阳性组必须作出阳性结果，否则有理由怀疑筛选方法和指标的可信度） 如受试物为一抗癌药物的衍生物或类似物时，必须选用该抗癌药物作为阳性对照药 原型剂对照 阳性对照药选择原则 疗效确切与被试物质化学结构类似；与被试物质有类似的作用机理

  29. 体内抗肿瘤活性试验 试验设计 给药方案和给药途径 分组当日开始给药，根据不同药物的代谢动力学和毒性反应等确定给药方案。 给药途径应与推荐临床用药的途径相同。 给药次数较多，或被试物质溶解性较差，静脉给药有困难时，可考虑使用腹腔给药，但在评价药效时要注意这两种给药途径是有差别的。 可采取瘤周、瘤内、肌肉、皮下给药途径。 腹水瘤试验时一般不能应用腹腔给药途径。

  30. 体内抗肿瘤活性试验 检测指标 裸鼠移植瘤模型 推荐使用测量瘤径的方法，动态观察受试物抗肿瘤的效应。 肿瘤直径的测量次数根据移植瘤的生长情况而定，一般为每周2-3次,每次测量同时还需称鼠重。 腹水瘤模型 接种给药后，观察和记录动物死亡时间，计算生存天数。如阴性对照组20%动物存活时间超过4周，表明腹水瘤生长不良，实验作废。 免疫缺陷小鼠皮下移植的肿瘤很少发生转移，多数死于原发肿瘤。而临床肿瘤病人大多死于肿瘤转移，动物和临床肿瘤病人的死亡原因不同。因此，对于人癌异体移植试验，生命延长率并不是理想的观测指标。

  31. 体内抗肿瘤活性试验 评价标准 裸鼠皮下移植瘤模型 • 肿瘤体积(tumor volume,TV)的计算公式为：V = 1/2×a×b2 或π/6×a×b×c • 其中a、b、c分别表示长宽高。两公式的相关性极好，可采用任一公式。 • 根据测量结果计算出相对肿瘤体积（relative tumor volume，RTV）， RTV = Vt / V0。 • 其中V0为分笼给药时(即d0)测量所得肿瘤体积，Vt为每一次测量时的肿瘤体积。 • 抗肿瘤活性评价指标为相对肿瘤增殖率T/C（%） TRTV • T/C % = ────×100% • CRTV • TRTV：治疗组RTV ；CRTV：阴性对照组RTV。 • 疗效评价标准：T/C % >60 %为无效；T/C % ≤60%，并经统计学处理P<0.05为有效

  32. 体内抗肿瘤活性试验 评价标准 原位接种模型 小鼠肿瘤模型 不同原位接种模型可采用不同评价方法， 主要有瘤重和生存时间评价法。如肝原位接种可用瘤重评价，颅内接种可用生存时间评价。评价方法、标准和注意事项同腹水瘤模型和小鼠肿瘤模型。 生长较慢小鼠肿瘤采用与裸鼠移植瘤同样的测量瘤径的评价方法。 生长较快小鼠肿瘤可采用称瘤重的方法评价。试验结束后处死动物，称体重，解剖剥离瘤块，称瘤重。阴性对照组肿瘤平均瘤重小于1克，或20%肿瘤重量小于400毫克，表示肿瘤生长不良，试验作废。 给药组平均瘤重-阴性对照组平均瘤重 肿瘤生长抑制率 = ───────────────── ×100% 阴性对照组平均瘤重 评价标准 肿瘤生长抑制率<40%为无效；肿瘤生长抑制率≥40%，并经统计学处理P<0.05为有效

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