国际活菌药物研究现状及展望

智发朝，王晔，刘洋洋，李平,梁德宝

随着微生物组学的研究深入，越来越多的研究证据显示微生物与人体的健康密切相关[1-2]，特定的活菌对于多种疾病有较好的治疗效果[3-4]。人体有70%以上的黏膜免疫发生在肠道，通过复杂的免疫机制，肠道和肠道菌群与全身器官产生紧密联系，肠道菌群作为一个核心要素已逐渐得到深入认识。

益生菌的开发历程可分为两个阶段，第一阶段为益生菌作为膳食补充剂或辅助治疗(常见食品可使用菌种/菌株)，期间逐渐认识到益生菌对于肠道腹泻、便秘等有一定作用，这一阶段经历了数十年。近年来，随着测序与分离技术的发展，发现了更多的与疾病密切相关、但尚无人体应用历史的新菌种，进入到第二阶段，即Next-generation probiotics(二代益生菌或新一代益生菌)阶段，核心为利用新菌种或工程菌、按药物(Live Biotherapeutic Products，活体生物药)进行开发[5]。

利用微生物作为生物标志物以评估疾病进展、干预疾病是目前基础和转化研究的热门方向。国际上涌现了一批科研机构及企业正致力于将活菌作为治疗手段开发利用，特别是开发成活菌药物。

1 活菌药物开发的指导原则

关于益生菌类产品的开发，2000年以来有一系列的指南，包括2002年WHO和FAO《益生菌食品评价指南》[6]、2006年欧盟PROSAFE项目(Biosafety Evaluation of Probiotic Lactic Acid Bacteria for Human Consumption)对益生菌安全性评价的建议[7]、2013年挪威食品安全科学委员会(VKM)《医院病人用益生菌的评价指南》[8]、2014年VKM《益生菌食品安全性评价的指导原则》[9]等。

上述指南仍以食品或膳食补充剂为主。第一个明确按药物出现的指南，是2016年美国FDA/CBER发布的“EarlyClinicalTrialswithLiveBiotherapeuticProducts:Chemistry,Manufacturing,andControlInformation，活体生物药的早期临床：CMC信息”(以下简称“FDA指南”)。该指南侧重的是LBP早期临床阶段的CMC相关技术要求。

指南将LBP定义为一种生物活性药物，具有如下特征：①含有活的生物体，如细菌；②用于预防、处理、治疗人类疾病或适应症；③非疫苗。核心要点为，按新药开发，明确适应症，进行系统的菌株、药效、安全性、CMC和临床评价。除了生物制品的一些共性特点外，FDA指南提示了活菌药物特有的研究重点，如鉴定到株水平，稳定性，菌株的抗生素敏感性、耐药及是否转移，是否存在移位可能，产品的生产控制与稳定性等。

中国药典(2015版)中也有相关指南(微生态活菌制品总论)，对库检定、产品制备、检定等进行了要求[10]。

2 国际活菌药物在研现状

FDA指南明确指出(也是药物开发所必须)，LBP要有明确的适应症，同时在特定适应症上的临床效果也必须经过严格的临床试验来证实。

实际上，目前国际上按药物批准的活菌药物极少，如Mutaflor，其适应症为溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)缓解期的维持治疗，支持的临床证据包括3项在UC患者中进行的随机双盲对照试验，采用的阳性药物均为UC缓解期维持治疗的一线药物——美沙拉嗪[11-13]。

此外，目前国际上在研的活菌药物品种有数十个，均处于临床试验和临床前阶段(表1、2)。进入临床研究阶段的品种有20个左右，集中在消化疾病、泌尿、皮肤。消化领域，多针对炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)、艰难梭菌感染(Clostridium difficile infection，CDI)、肠易激综合征(irritable bowel syndrome，IBS)、坏死性小肠结肠炎等适应症，有粪便菌、微生物组合物、复合菌、单菌和工程菌。国内仅弯曲乳杆菌(Lactobacilluscrispatus, CTV-05，用于细菌性阴道炎，同类菌株LACTIN-V已在国外进入临床)一个品种进入临床。

临床前研究阶段的活菌药物应用领域除了前述的消化、泌尿和皮肤外，还连续出现了自身免疫疾病、肿瘤、感染类，这也从另外一个方面反映了活菌药物的应用广泛，有较大的开发价值。

国内活菌药物研发的进度远落后于国际。CDE检索发现，新申请临床的仅有弯曲乳杆菌(Lactobacilluscrispatus, CTV-05，用于细菌性阴道炎)和SK08活菌散(Bacteroidesfragilis，ZY-312，用于IBS和IBD，无同类菌株申请临床先例)两项。

早期发现阶段，探讨的方向更多，例如治疗代谢性疾病、肿瘤治疗的联合用药、工程菌导入抗体治疗肿瘤等。

表2 国际临床前阶段的活菌药物(截止2019-01-30，信息来源：汤森路透)

值得指出的是，国内目前有20余个微生态活菌制品(此类品种在美国或欧盟均未被作为药物批准)，基本上都是90年代末00年代初开发。10多年后回顾，在药物评价的多个环节上有进一步提高和完善的可能。如在适应症方面，上述微生态活菌制品基本上都是笼统的“各种原因引起的急慢性腹泻”，而不是严格的适应症。相应地，规范的临床试验证据也不足。

3 活菌药物在开发与评价过程中一些值得考虑的关键问题

3.1 临床定位与疗效指标

对于特定适应症，与现有治疗手段(化药、生物药)相较，如何定位？一线、二线还是三线？头对头能直观比较疗效，但方案设计(对临床效果的预期)与伦理值得考虑。联合用药一个显见问题是市场价值。主要疗效指标为现有临床金标准，微生物或菌群指标可能只是次要指标或者科研观察。考虑到肠道微生态与活菌药物的特性，基于微生物组的精准诊断和治疗是否可行？

3.2 临床药理药代研究

化学药物有经典的DMPK研究。蛋白、抗体等生物大分子药物，也有相应的药代动力学研究。基于活菌药物的特性，难以进行相同的研究，但可考察活菌在体内的分布定植，作为辅助判断。VP20621的人体临

床研究中，收集粪便或直肠拭子，然后用特异性的培养基分离培养目标菌，并使用REA法进行分子分型[14]，但该类方法适用于非肠道原籍菌的品种。对于属于人体原籍菌属的品种，可采用一些生物/化学标记方法，在动物实验中可进行，在人体评价上则受限。

3.3 临床安全性评价特点

临床前的安全性评价(包括菌株安全性评价和GLP安全性评价)，有着具体要求，此处不再深入讨论。较之化药和一般生物制品，活菌药物的临床安全性更好，不良反应少，但仍存在一定的风险。活菌药物在理论上可能会带来4类不良反应，包括胃肠道相关不良反应、感染、有害的代谢作用、易感个体的过度免疫刺激以及基因转移[15]，后两者目前在临床上并无发生的相关证据[15]，其余3类不良反应的主要表现见表3。在临床试验中，应充分考虑到活菌药物可能引起的不良反应(表4)，并制定好应急方案，做好药物预警。

表3 益生菌相关不良反应

表4 活菌药物临床研究中的不良反应

3.4 药学研究特点

活菌药物有着特有的药学特性，直接影响到药物的关键评价，其中比较突出的是稳定性。活菌药物多不稳定，质量标准中活菌数多为规定下限(现也有某些品种规定了上下限)，加之活菌分析方法(活菌计数)的偏差较大，所以在进行剂量耐受性研究和临床量效关系时，特别要注意这点。

4 展望

按照药物开发的活菌药物，开发者对于其适应症和临床定位必须有清晰的认识。一方面是基于临床前研究和临床应用效果的判断；另一方面是临床方案的科学设计和评价，譬如对已有标准药物治疗手段的适应症、对于肿瘤和代谢性疾病等。

不同于目前机制清晰的药物(如激酶抑制剂和抗体类药物)，活菌药物候选物的临床前筛选和评价也是难点之一。目前人体微生物组学快速发展，对于微生物与疾病致病关系，包括微生物培养组与致病栖生菌谱(Pathobionts)研究、靶标确定以及新功能菌株分离将是研究重点。

From bench to bedside的产业化瓶颈。目前在国内，菌株分离和初步研究多在科研院所和医院开展，进而的成药性评价和临床前研究极其困难，导致一些产业化关键点难以预先进行评估，比如厌氧菌的产品化。但随着近年来国内产业的发展，这条研发产业链也在逐渐形成中。

从FDA和EMA批准临床的品种来看，有单菌与复合菌外的成分复杂的混合菌品种，也有炎症性肠病之外的多种适应症，接受度较宽。国内由于活菌药物品种申报极少，对于活菌药物评价的一些关键点(如缺少人体服用历史的新菌株的安全性评价、CMC开发的阶段性要求)仍处于探索中，应尽快形成共识，推动我国活菌药物的发展。