精准医学下的中药新药创制与质量评控＊

肖小河，牛明，王伽伯

精准医学下的中药新药创制与质量评控＊

肖小河＊＊，牛明，王伽伯

（解放军第三0二医院全军中医药研究所北京100039）

精准医疗已成为国际生物医药发展的重要趋势，从某种意义上讲，注重个体化诊疗的中医药就是精准医疗的先驱。为了更好地满足临床治疗及行业提质增效的重大关切和需求，以精准医疗为导向，以“精准研发，精准质控，精准用药”为核心和目标，将是未来中药现代化发展与研究的重大课题。其中，基于临床精准定位的中药新药创制是精准研发的关键，关联临床功效的中药质量生物评价是精准质控的核心，关联临床病证的中药安全性评价是精准用药的重点。本文简要介绍了有关“精准研发”、“精准质控”的一些想法及做法，供全国同行们参考和商榷。

精准医学中医药精准研发精准质控生物评价

2015年1月，时任美国总统奥巴马首次提出了精准医学计划（Precision Medicine Initiative），旋即成为全球医学研究的热点话题，也使精准医学成为国际生物医学发展的重要趋势。笔者认为，中医药历来强调辨证论治、体质辨识、复方配伍、药性理论、随证加减、剂量之秘等理念，体现出个体化诊疗的思想，也可以说是精准医学的先驱。然而，中药在现代临床应用中却普遍存在“千人同方”、“万人同量”等与个体化诊疗相悖的问题，这样如何体现个性化诊疗和精准医疗？以临床为导向，通过精准质控、精准用药、精准创药，保证和提高中药临床有效性和安全性，将成为精准医学下的中药现代化发展的重要方向[1]。

1 基于临床的中药新药发现与研制

首先，让我们思考两个问题：第一个问题，临床上缺药吗？我认为又缺不缺！说不缺药，是因为几乎所有疾病均有治疗药物；说缺药，是因为许多疾病还没有很有效的治疗药物，如癌症、艾滋病等缺少特效药，一些罕见疾病至今还没有研制出专门的治疗药[2]。第二个问题，再来看一下中药，目前临床缺中药吗？我认为也是又缺又不缺！说不缺药，因为现在的中草药种类已高达16 000种，其中的常用中药材大于530种，中成药大于10 000种，几乎所有常见疾病均有中成药；说缺药，是因为临床一线可用的中成药较少，大部分是作为临床辅助用药。

2015年，屠呦呦教授因青蒿素的发现获诺贝尔医学奖举世瞩目，也引发了国际范围内对中医药的极大关注。笔者认为屠教授的成就得益于从临床应用中得到新的启示：其一是精准的用法，根据东晋葛洪的《肘后备急方》记载青蒿治疗疟疾采用鲜榨汁的方法（原文为“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之”），将青蒿的制备工艺从传统“采药-晾干-煎煮成药”的模式转变为“绞取汁”的方式，并运用乙醚低温萃取的现代工艺，有效保留了其中的药效成分；其二是精准的用量，从药典规定的6 g转变为600 g生药的提取物，结果证实这个用量是有效的。可以说屠教授的工作“源于传统，超越传统”，是现代中医药精准用药的典范。

图1 基于临床标本的组分中药开发

对于中药的新药研发而言，通常采用“临床-基础-临床”的三部曲模式，尽管从模式上看比西医药“基础-临床”的两部曲模式增加了一步，但由于来源于临床，具有更高的生物医学证据，中药研发的目标性更加精准。笔者所在解放军第三0二医院，多年来充分利用临床资源优势，凭借中医药双向医学转化平台开展了大量新药研究工作，针对淤胆型黄疸肝炎、慢性重型肝炎、肝纤维化和肝硬化、药物性肝炎等肝病的治疗，成功研创系列特色诊疗方法和有效方药，同时也探索出了行之有效的中药新药研发路径[3]。

1.1 基于临床经验的特色复方中药研制

1.1.1 基于创新疗法的中药新药研制

我院汪承柏教授首创的“凉血活血重用赤芍法”治疗重度淤胆型肝炎（高黄疸），突破了千余年“茵陈治黄”的传统疗法，获国家“八五”科技攻关重大成果奖。在此基础上，我院研制了首个专治高黄疸的国家新药赤丹退黄颗粒，既填补了国际上治疗高黄疸药物的空白，也成为中医药精准医疗在诊断治法和剂量方面的典范。

1.1.2 基于临床偶然发现的中药新药研制

20世纪60年代，我院专家在世界上率先发现五味子有保肝作用，并开启五味子及其制剂治疗肝病的新纪元。以此为基础，研创的复方中药“六味五灵片”，治疗肝炎的特色或优势明显，保肝降酶持久、反跳慢，现已列入国家医疗保险药品目录。

1.1.3 基于民间经验方的中药新药研制

复方鳖甲软肝片是中国首个治疗肝纤维化和早期肝硬化的国家新药，是我院专家从陕西民间医生治疗肝病的经验方优化筛选开发而来，现已成为中国肝纤维化临床一线首选药物，并经208例临床二次肝穿标本证实其抗肝硬化疗效。

1.2 基于临床标本的现代组分中药发现与研制

组分中药是中药新药研制的一个重要方向，既是对确有疗效中药的二次开发和创新提升，也是中药现代化、国际化发展的必然要求。然而，组分中药的研制在中国是一个新的创举，目前尚缺乏可供借鉴的研究模式和经验。组分中药的研制大致包含两条路径，一是基于实验室研究对具有生物活性化合物进行广泛组合及高通量筛选，二是从临床有效方剂开展有效组分/化合物的针对性组合与筛选优化。从可行性来看，后者可能具有更高的成功率，但如何多快好省地筛选获得具有良好开发潜力的中药组分是其研究的关键。

纵观现代医学和生物医药研究的发展历程，重视临床样本的利用尤为重要，但中医药的转化医学在这方面做得还不够。近年来，笔者所在课题组以解放军302医院的临床病例资源优势和丰富的临床标本为依托，针对自主研制的肝病中药如六味五灵片等，开展基于临床标本的组分中药发现与开发研究，并从安全性、有效性和质量可控性等方面进行成药性综合评价，逐步建立一套行之有效的基于临床的组分中药研制模式和关键技术，为组分中药的研制和开发提供了方法参考和技术支持（图1）。具体来讲包括“组什么”、“如何组”、“组的怎样”三个方面的内容：①建立了基于临床标本代谢组学分析的中药药效组分的快速发现模式和方法；②构建了基于中药“成分敲出敲入”的药效组分“黄金比例”筛选模式与方法[4]；③建立了符合中药特点的组分中药成药性评价模式和方法[5]。

图2 中药、化学药、生物药的物质内涵及质量控制模式的差异性

2 关联功效的中药质量生物评价

化学药、生物药和中药是当今世界的三大类药物，通过比较分析三类药物的质量评控策略和效能（图2），可以发现：①化学药的可测活性成分达99%以上，联合生物利用度评价，可以保证其质量一致性；②生物药中可测活性成分达95%以上，联合生物活性效价检测，也能保证其质量一致性；③中药中的可测指标成分约占1%，既无生物利用度评价，也无再生物活性效价检测，其质量一致性应该如何保证？这很值得深思和研究。因此，生物效应相关检测应作为中药质量评价一项不可或缺的重要内容。

中药生物评价的理念和做法自古有之，如《神农百草经》记载神农氏以身试毒，“一日而遇七十毒”，是古代临床毒理研究的范畴；宋朝《图经本草》记载区分上党人参之法，“当使二人同走，一与人参含之，一不与，度走三五里许，其不含人参者必大喘，含者气息自如，此人参乃真也”，可称之为古代临床药理研究；李时珍《本草纲目》中采用生猪血测试苎麻消散淤血的功效，则属于古代实验药理研究范畴。可见古人很重视利用生物效应来评价中药的药性功效和质量优劣。

生物评价因具有药效相关、整体可控等技术优势，并且符合中医药特点，已成为中药质量评控的重要发展方向之一。生物评价（Biological Assay或Bioassay）的主要内容是以药物的生物效应为基础，利用整体动物、离体组织、器官、微生物和细胞以及相关生物因子等为试验系，评价药物有效性或毒性等生物活性，从而达到控制或评价药物质量的目的，尤其适用于结构复杂、理化方法不能测定其含量，或者理化测定不能反映其临床效应或生物活性的中药。

本课题组在国内外积极倡导并践行中药质量的生物评价与控制研究，以安全性、有效性、一致性为导向，关联功效、基于机制，建立了以直接活性测定（Bioac⁃tivity Assay）、生物效价测定（Biopotency）、生物毒价测定（Toxic Potency）、效应成分指数（Efficacy-constitu⁃ent Index）、生物效应特征谱（Bio-response Profiling）、生物标志物分析（Bio-marker）等为基础的中药质量生物评价方法体系[6,7]，自主研发了21种关联功效的中药生物评价技术，涵盖了200多种常用中药的65%。在生物评价基础上，课题组建立了中药品质整合评价体系即“质控力金字塔”，并以此为核心制定了中华中医药学会团体标准《中药品质评价方法指南》（T/ CACM 001-2017）。部分中药质量生物评价方法及应用简介如下：

2.1 基于生物效价检测的中药质量评控

生物效价检测适用于药效物质不清的中药、珍稀名贵中药、道地药材以及药材商品规格的质量评价。以板蓝根为例，其药效物质至今仍不清楚，《中国药典》以(R,S)-告依春作为质量评价标准，规定板蓝根中(R,S)-告依春的含量不少于0.02%。实际上，这个成分有一定的抗病毒效果，但效果并不显著，且板蓝根颗粒制剂里面几乎检测不到这个成分，而板蓝根本身抗病毒效果又比较明显，可通过抗流感病毒神经氨酸酶（Neuraminidase，NA）效果进行表征。为此，本课题组发明了一种检测中药抗流感病毒活性的方法[8]，并自主研发了“流感病毒神经氨酸酶抑制效价检测试剂盒”，用于22种清热解毒类中药的抗NA生物效价测定[9]，还用于连花清瘟胶囊等中药大复方制剂质量评价。

生物效价检测的还有一个优势是能够用于评价动物药的质量。众所周知，动物药多是名贵药材，而且很难通过指标性成分评价其质量优劣。为此，本课题组运用微量量热技术结合化学计量学，考察角甲类动物药对肠道菌群生长代谢的干预作用，以热谱曲线相似性表征生物活性谱（定性），以生物热动力学特征参数表征生物效价值（定量），可实现定性定量评价不同角甲类动物药的生物活性，实现了对成分雷同、功用迥异的角甲类动物药质量的有效甄别，进一步发现部分濒危动物药在特定功效上的潜在替代品[10,11]。

2.2 基于生物毒价检测的毒剧类中药质量评控

生物毒价检测主要针对“有毒”中药的质量评价，如川乌、附子、雷公藤等。以中药附子的毒性评价为例，传统认为附子生物碱是其主要毒性物质，但限定了生物碱含量，也仅能控制毒性20%左右，还有其他成分的毒性没有得到控制。而目前，《中国药典》仅检测3个双酯型生物碱成分的含量并控制含量上限，很难反映其整体毒性，3个双酯型生物碱含量相近的附子不同炮制品，其急性毒性（LD50）以及致心律失常毒性甚至会相差3-10倍。为了解决这个问题，本课题组在生物指纹图谱研究之外又加入生物毒价的检测，建立了基于最小致死量检测[12-14]、致心率失常毒性[15]的附子质量生物测定技术，结合附子多成分含量测定，有效解决了附子的毒性评价问题。

2.3 基于生物效应特征谱的中药注射剂质量一致性检测

化学指纹图谱是中药注射剂质量一致性检测的首选方法之一，但针对一些特殊物质及其变化，化学指纹图谱技术也难以有效地检出，前几年出现了数起中药注射剂严重不良反应事件。为此，我们开发了生物效应特征图谱检测法，包括细胞指纹图谱、生物热活性指纹图谱等，生物效应特征谱能反映注射剂质量细微变化信息，其技术特点是实时在线、自动灵敏、普适性强，在化学指纹图谱技术基础上，为保证中药注射剂质量一致性增加一道新防线，更好地保证其质量一致性和安全性[16,17]。目前，该方法已示范用于清开灵、双黄连、红花、复方茵陈、益气复脉等中药注射剂。

图3 道地综合指数的构建

2.4 基于效应成分指数（Effect of Composition Index，ECI）的中药质量整合评控策略和方法

对于中药质量评价而言，化学评价和生物评价各有优缺点。化学评价操作简便、结果精确，易于开展，但往往与临床疗效的关联性不强；生物评价方法操作相对复杂且精密度较差，但与临床疗效关联紧密，因此应根据不同的药物的特点选择合适的、有针对性的方法。针对药效物质相对明确的中药，本课题组综合化学检测和生物评测的优势，以多成分化学表征为基础，以生物活性为权重，进行综合加权后，形成了基于活性校正的中药多组分化学表征法——效应成分指数（ECI）[7]。该方法不需做单独的生物评价，可及性好，一般中药质检部门均可实施，即可用于指导质量优劣评价，也可以用于指导临床辨质用药。已示范用于大黄、黄连、附子等中药材[7,9]。

2.5 基于道地综合指数（Dao-Di Index，DHI）的中药质量整合评价策略和方法

道地药材是数千年来人们评价中药品质的独特且综合性的“金标准”。基于道地药材的相关属性，结合现代的化学、生物、生态等评价手段和指标，本课题组提出了更加突出综合性和整体性的中药品质整合评价策略和方法—道地综合指数（DHI）（图3），该指数包含生物活性效价、指标成分含量、药材规格等级、生态适宜性和产地相对历史等5个方面的评价方法和内容[18]。在此基础上，在国家中医药行业专项课题支持下，研制并建立20种道地药材商品规格等级行业标准（草案），形成了基于商品规格等级的中药质量一致性和优质性评价策略和方法，出版了首部专著《中药材商品规格标准化研究》[20]。

3 生物评价在中药新药研发中的应用

目前，中药新药研发的对象往往是在传统中医药理论指导下的中药复方制剂，由于其所含化学成分复杂，大部分活性成分和毒性成分尚未阐明，绝大部分化学成分的药理作用、毒理作用和量效关系等都不甚明了，单纯检测任何一个或几个化学成分均不能代表制剂的整体疗效和毒性。而中药质量生物评价可以关联中药临床功效和安全性，突破单纯化学成分检测的局限，对新药研发具有重要意义。针对新药研发，中药质量生物评价方法的应用领域包括：中药质量标准研究与制定、中药药效物质辨识及组分中药研制、中药制剂工艺变更评价、中药质量稳定性评价、中药仿制药一致性评价、中药雷同处方客观评价以及中成药上市后再评价等[4,21-23]。限于篇幅，本文不再赘述。

4 结语与展望

中药是一个复杂体系，在相当长的时期内，生物评价对中药质控来讲仍然不可或缺，“把化学评价方法和生物方法相结合”才是当前中药新药研发迫切需要的思路和方法。2016年，美国FDA发布的《植物药工业研发指南》，明确指出将生物评价作为植物药在美国新药注册评审的重要内容，不仅包括质量控制，还包括临床药理学、确保疗效一致性的证据和上市后考虑要点等多个方面。FDA把生物评价作为植物药研发和质量评控的重要补充手段和内容，无疑将对中药质量生物评价与控制起到重要的外推作用。

1肖小河.中药现代研究策论.北京:科学出版社,2011:1-368.

2Smith B P.Challenges and Opportunities in Rare Disease Drug Develop⁃ment.Clin Pharmacol Ther,2016,100(4):312-314.

3肖小河,王伽伯,鄢丹,等.转化医学:让中药现代化又快又好走进临床.中草药,2012,43(1):1-8.

4Yan D,Li J,Xiong Y,et al.Promotion of quality standard of herbal med⁃icine by constituent removing and adding.Sci Rep,2014,4:3668

5肖小河,鄢丹,袁海龙,等.基于成分敲除/敲入的中药药效组分辨识与质量控制模式的商建.中草药,2009,40(9):1345-1348,1488.

6肖小河,王伽伯,鄢丹.生物评价在中药质量标准化中的研究与应用.世界科学技术—中医药现代化,2014,16(3):514-518.

7熊吟,肖小河,鄢丹,等.综合量化集成的中药品质评控策略:中药效应成分指数.中草药,2014,45(1):1-7.

8肖小河,鄢丹,李寒冰,等.一种检测中药抗流感病毒活性的方法,中国:CN101477049,2009-07-08.

9Han X,Zhang DK,Guo YM,et al.Screening and evaluation of common⁃ly-used anti-influenza Chinese herbal medicines based on anti-neur⁃aminidase activity.Chin J Nat Med,2016,14(10):794-800.

10 Luo J Y,Yan D,Song J Y,et al.A strategy for trade monitoring and sub⁃stitution of the organs of threated animals.Sci Rep,2013,3:3108.

11鄢丹,韩玉梅,骆骄阳,等.基于微量量热技术与化学计量学表征的角类动物药质量生物评价研究.科学通报,2010,33:3193-3198.

12温瑞卿,李东辉,赵昕,等.基于化学分析的毒性中药附子炮制方法的合理性研究.药学学报,2013,48(2):286-290.

13 Zhang D,Li R,Han X,et al.Toxic Constituents Index:A Toxicity-Cali⁃brated Quantitative Evaluation Approach for the Precise Toxicity Predic⁃ tion of the HypertoxicPhytomedicine-Aconite.Front Pharmacol,2016, 7:164.

14 Qin Y,Wang J B,Zhao Y L,et al.Establishment of a bioassay for the toxicity evaluation and quality control of Aconitum herbs.J Hazard Ma⁃ter,2012,199-200:350-357.

15赵志浩,张定堃,吴明权,等.基于大鼠室性早搏心脏毒性的附子质量生物评价方法研究.中国中药杂志,2016,41(20):3814-3820.

16 Ren Y,Zhang P,Yan D,et al.A strategy for the detection of quality fluc⁃tuation of a Chinese herbal injection based on chemical fingerprinting combined with biological fingerprinting.J Pharm Biomed Anal,2011,56 (2):436-442.

17 Zhang L,Ma L,Feng W,et al.Quality fluctuation detection of an herbal injection based on biological fingerprint combined with chemical finger⁃print.Anal Bioanal Chem,2014,406(20):5009-5018.

18肖小河,王伽伯,鄢丹,吕旸.“道地综合指数”的构建及其应用价值.中国中药杂志,2012,37(11):1513-1516.

19肖小河,张定堃,王伽伯,等.中药品质综合量化评控体系--标准评控力金字塔.中国中药杂志,2015,40(1):7-12.

20肖小河,黄璐琦.中药材商品规格标准化研究.北京:人民卫生出版社,2016.

21肖小河,王伽伯,鄢丹.生物评价在中药质量标准化中的研究与应用.世界科学技术-中医药现代化,2014(3):514-518.

22王强,金城,肖小河,等.中药制剂工艺改变性质的分析与评价方法.中国药学杂志,2009,44(15):1121-1123.

23孔维军,赵艳玲,山丽梅,等.左金丸及类方HPLC指纹图谱与生物热活性的“谱-效”关系研究.化学学报,2008,66(22):2533-2538.

Precision Medicine Oriented Drug R&D and Quality Control of Traditional Chinese Medicine

Xiao Xiaohe,Niu Ming,Wang Jiabo
(Institute of Chinese Medicine,302 Military Hospital,Beijing 100039,China)

Precision medicine has become an important trend in the development of international biomedicine.To some extent,traditional Chinese medicine(TCM),characterized by individual diagnosis and treatment,is the pioneer of precision medicine.Taking“Precision R&D,Precision Quality Control and Precision Medicine”as the core and target, precision medicine oriented drug research will be a great challenge for the modernization and development of TCM in the future,which is better meet the major concerns and needs in improving quality and performance of clinical treatment and TCM industry.Among them,precise clinical positioning oriented new drug innovation is the key of TCM R&D. Biological assay related to clinical efficiency is the core of precision quality control of TCM.Safety evaluation associated with clinical syndrome is the focus of TCM-based precision medicine.This article is a summary of our views and experiences in precision R&D and precision quality control as a reference.

Precision medicine,traditional Chinese medicine,precision R&D,precision quality control,biological assay

10.11842/wst.2017.06.003

R2-03

A

（责任编辑：马雅静，责任译审：王晶）

2017-03-20

修回日期：2017-06-20

＊国家中医药管理局，国家公益性行业专项课题（子课题），201507002，20种道地药材优良品种质量生物评价技术研究，肖小河；中药资源系统研究与开发利用省部共建国家重点实验室培育基地，开放研究基金资助项目，效应成分指数在道地药材质量评价中的应用，王伽伯。

＊＊通讯作者：肖小河，本刊编委，研究员，博士生导师，主要研究方向：中药质量生物评价、中药肝损伤评价、肝病新药创制等。