تست پیشبالینی دارو نقطهای است که یک محصول دارویی از «ایده» به «شانس واقعی ورود به بازار» تبدیل میشود. هر شرکت داروسازی که قصد صادرات به کشورهای دارای استانداردهای سختگیرانه مانند امارات، اروپا یا FDA را دارد، مجبور است تست پیشبالینی دارو را بهصورت کامل، استاندارد و قابلقبول انجام دهد. بدون تست پیشبالینی دارو، هیچ سازمان نظارتی اجازه ورود، عرضه یا حتی ثبت یک دارو را صادر نمیکند.
امروز، تست پیشبالینی دارو به یکی از مهمترین دغدغههای شرکتهای دارویی ایران تبدیل شده؛ چون بخش زیادی از بازارهای هدف ایران—بهخصوص امارات، قطر، عربستان، عمان، عراق و حتی کشورهای CIS—گزارش داخلی ایران را کافی نمیدانند. اما تست پیشبالینی دارو در یک آزمایشگاه معتبر در امارات، مستقیماً میتواند مسیر صادرات را هموار کند.
در این مقاله، تست پیشبالینی دارو را از تمام زوایا تحلیل میکنیم و به این سؤال پاسخ میدهیم:
یک محصول دارویی برای اینکه واقعاً قابلیت صادرات داشته باشد، باید چه نوع تست پیشبالینی دارو را پشت سر بگذارد؟
اهمیت استراتژیک تست پیشبالینی دارو در صادرات
صنعت دارو از نظر نظارتی یکی از سختگیرانهترین صنایع جهان است. دلیل اصلی اهمیت تست پیشبالینی دارو این است که تمام کشورها پیش از ورود یک دارو، سه سؤال حیاتی میپرسند:
- آیا این دارو مؤثر است؟
- آیا این دارو بیخطر است؟
- آیا دادههای علمی برای اثبات ادعا کافی است؟
پاسخ به این سه سؤال فقط با تست پیشبالینی دارو مشخص میشود.
برای یک شرکت ایرانی که میخواهد داروی خود را در بازارهای امارات یا GCC بفروشد، تست پیشبالینی دارو نهتنها ضروری، بلکه یک ابزار مزیت رقابتی است. چون وقتی تست پیشبالینی دارو در امارات انجام شود، شرکتهای واردکننده با اطمینان بیشتری محصول را قبول میکنند و روند تأییدیهها سریعتر انجام میشود.
تست پیشبالینی دارو شامل چه بخشهایی است؟
تست پیشبالینی دارو بهطور کلی به چند دسته تقسیم میشود:
۱. تستهای in vitro
۲. تستهای in vivo یا آزمایش حیوانی
۳. تست PK/PD
۴. مطالعات اثربخشی (Efficacy Study)
۵. Toxicity Testing
تستهای in vitro
اینها تستهایی هستند که روی سلول و محیط آزمایشگاهی انجام میشود.
برای مثال:
- بررسی اثربخشی دارو روی لاینهای سلولی
- تستهای سیتوتوکسیسیتی
- Assayهای مولکولی
در مرحله in vitro، هدف این است که قبل از ورود به مدل حیوانی، تأثیر اولیه دارو مشخص شود. این بخش جزو زیربنای اصلی تست پیشبالینی دارو است.
تستهای In Vitro در تست پیشبالینی دارو چیست؟
تستهای in vitro اولین مرحلهی تست پیشبالینی دارو هستند و روی سلولها، محیطهای کشت، لاینهای سلولی، مدلهای سهبعدی، و سیستمهای بیولوژیکی کنترلشده انجام میشوند. هدف این مرحله این است که قبل از ورود به حیوان، بفهمیم دارو واقعاً کار میکند یا نه، و آیا پتانسیل خطر دارد یا خیر.
اگر مرحلهی in vitro ضعیف اجرا شود:
- مدل حیوانی اشتباه انتخاب میشود
- دوز حیوانی غلط میشود
- هزینه پروژه چند برابر میشود
- نتیجه اثربخشی و Toxicity با خطا مواجه میشود
پس زیربنای تست پیشبالینی دارو همین مرحله است.
لاینهای سلولی تخصصی در تستهای درون سلولی (In Vitro)، برای تمام انواع داروها (Oncology / Inflammatory / Metabolic / Neurology و …)
در آزمونهای in vitro برای تست پیشبالینی دارو، انتخاب لاین سلولی مناسب حیاتیترین مرحله است. لاین سلولی درست تعیین میکند:
- دارو واقعاً روی هدفش اثر دارد یا خیر ؟
- دوز مناسب برای ورود به مدل حیوانی چیست؟
- احتمال Toxicity اولیه چقدر است؟
- مکانیزم عمل دارو (MoA) چیست؟
- مسیرهای مولکولی کداماند؟
- کدام مدل حیوانی باید انتخاب شود؟
در ادامه، تمام دستههای مهم دارویی را با لاینهای استاندارد، روشهای اندازهگیری، و نوع دادههای مورد نیاز برای CTD توضیح میدهم.
۱. انتخاب لاین سلولی درست (فاز صفر preclinical)
این انتخاب، تعیینکنندهی موفقیت کل مسیر است. دارو بسته به هدفش روی لاینهای مناسب تست میشود.
الف) لاینهای سلولی سرطانی (Oncology Cell Lines)
این لاینها برای داروهای ضد سرطان (chemotherapy، targeted therapy، antibody-based، nanoparticle-based، immunotherapy) استفاده میشوند.
لاینهای استاندارد:
- رده سلولی MCF-۷ (سرطان پستان)
- رده سلولی A۵۴۹ (سرطان ریه)
- رده سلولی HT-۲۹ (سرطان کولون)
- رده سلولی HepG۲ برای کارسینوم هپاتوسلولار (کبد)
- رده سلولی PC۳ (سرطان پروستات)
- رده سلولی U۸۷ برای تومور مغزی (گلیوما)
(در نسخهٔ EXTENDED میتوانیم ۲۰ لاین دیگر هم اضافه کنیم)
پارامترهایی که در داروهای سرطان اندازهگیری میشود:
۱. Proliferation (افزایش یا کاهش تعداد سلولها)
نشان میدهد دارو رشد تومور را مهار میکند یا خیر.
از تستهای زیر استفاده میشود:
۱) MTT / MTS Assay
آزمون MTT/MTS یکی از اصلیترین و معتبرترین روشهای ارزیابی viability و proliferation سلولها در تستهای in vitro است. در این روش، آنزیمهای زندهٔ سلول (dehydrogenases) رنگ زرد MTT یا MTS را به فرمزان بنفش تبدیل میکنند؛ میزان این تغییر رنگ بهصورت مستقیم با تعداد سلولهای زنده ارتباط دارد. این تست پایهٔ تصمیمگیری برای تعیین 50IC ، انتخاب دوز مناسب دارو، غربالگری سمیت اولیه و مقایسهٔ اثربخشی بین فرمولاسیونهاست. از آنجا که MTT/MTS حساسیت بسیار بالایی دارد، تقریباً در تمام پروژههای پیشبالینی—بهویژه داروهای سرطان، التهاب، آنتیمیکروبیال، آنتیاکسیدان و نانوداروها—بهعنوان اولین خط ارزیابی اثر دارو استفاده میشود. دادههای این تست برای بخش Nonclinical CTD و تعیین «Starting Dose» در مدل حیوانی ضروری است.
۲) SRB Assay ((Sulforhodamine B Assay
تست SRB یک روش بسیار دقیق و قابلاعتماد برای اندازهگیری کل پروتئین سلولی است؛ یعنی بهجای زندهبودن یا متابولیسم سلول، میزان «جرم زیستی» (biomass) را محاسبه میکند. چون سلولهای درمانشده با دارو ممکن است زنده بمانند اما رشد نکنند، SRB نسبت به MTT/MTS دقت بالاتری برای بررسی inhibition of cell growth دارد. واکنش رنگی آن، از اتصال رنگ SRB به پروتئینهای سلولی ایجاد میشود و نتیجهٔ حاصل برای سنجش اثر دارو بر proliferation، توقف چرخه سلولی و اثرات طولانیمدت ضدسرطانی مناسب است. این تست در پروژههای Oncology بسیار محبوب است، زیرا تغییرات subtle رشد سلولی را که MTT ممکن است تشخیص ندهد، با وضوح بالا نشان میدهد. دادههای SRB معمولاً پایهٔ انتخاب مدلهای حیوانی xenograft هستند.
۳) Resazurin Assay ((alamarBlue Assay
آزمون Resazurin یا alamarBlue یک تست فلورسانسی بسیار حساس برای اندازهگیری متابولیسم سلولی و viability است. سلولهای زنده رنگ آبی Resazurin را به رنگ صورتی Resorufin تبدیل میکنند و شدت فلورسانس حاصل، بهطور مستقیم با سلامت و فعالیت سلولها مرتبط است. این تست بهخاطر سمیت صفر، سرعت بالا، قابلیت اندازهگیری مکرر روی همان سلولها، و حساسیت فوقالعاده در ارزیابی داروهای کمدوز یا نانوفرمولاسیونها استفاده میشود. در بسیاری از پروژههای پیشبالینی، Resazurin بهعنوان روشی تکمیلی در کنار MTT و SRB به کار میرود تا تصویری دقیق از اثر دارو بر متابولیسم، فعالیت میتوکندری، و میزان بقا ایجاد شود. این آزمون برای انتخاب دوز حیوانی و بررسی early toxicity بسیار ارزشمند است.این دادهها پایهی Roadmap مدل حیوانی سرطان هستند.
این دادهها برای Efficacy بخش CTD ضروری هستند.
۲. Apoptosis Induction (القای مرگ برنامهریزیشده)
داروهای موفق در سرطان باید مسیرهای apoptosis را فعال کنند.
از تستهای زیر استفاده میشود:
۱) Annexin V / PI Assay
آزمون Annexin V / PI یکی از دقیقترین و استانداردترین تستها برای تشخیص آپوپتوز (مرگ برنامهریزیشده) و نکروز در سلولهای درمانشده با دارو است. این تست با استفاده از دو مارکر مکمل عمل میکند: Annexin V اتصال فسفاتیدیلسرین را در سطح سلولهای در حال آپوپتوز شناسایی میکند و PI تنها وارد سلولهای مرده یا دارای غشای آسیبدیده میشود. ترکیب این دو اطلاعات چهار حالت حیاتی را مشخص میکند: سلولهای زنده، آپوپتوز اولیه، آپوپتوز پیشرفته و نکروز. این آزمون برای داروهای ضدسرطان، آنتیالتهابی، نانوداروها و سمیتسنجی اولیه ضروری است و دادههای آن در مدلسازی in vivo برای تعیین نوع مرگ سلولی و انتخاب نقاط زمانی خونگیری PK/PD استفاده میشود. گزارش Annexin V/PI یکی از مواردی است که EMA/FDA به عنوان شواهد مکانیسم اثر (MoA) میپذیرند.
۲) ۳Caspase Activation (Western Blot)
فعالسازی ۳Caspase یکی از دقیقترین نشانگرهای آپوپتوز واقعی است و از طریق Western blot اندازهگیری میشود. داروهای ضدسرطان یا داروهایی که باید مسیر مرگ برنامهریزیشده را تحریک کنند، معمولاً باعث تبدیل ۳Caspase غیرفعال به فرم فعال (۳Cleaved Caspase) میشوند. تشخیص این تغییر با Western blot مشخص میکند که دارو وارد مسیر Intrinsic/Extrinsic Apoptosis Pathway شده یا خیر. اهمیت این تست بسیار بالاست، زیرا برخلاف تستهای رنگی که فقط نتیجه ظاهری مرگ سلول را میسنجند، ۳Caspase یک نشانگر مولکولی مستقیم است و برای اثبات مکانیزم اثر در پرونده CTD، مقالات PubMed و پروپوزالهای EMA/FDA استفاده میشود. در بسیاری از شرکتهای دارویی، بدون داده ۳Caspase ، مرحله حیوانی تأیید نمیشود.
۳) Bax/Bcl2 Ratio (qPCR)
نسبت Bax/Bcl2 یکی از مهمترین شاخصهای تعیین مسیر مرگ سلولی و میزان حساسیت سلول به آپوپتوز است. Bax یک پروتئین پروآپپتوتیک و Bcl2 یک پروتئین ضدآپپتوز است؛ بنابراین افزایش نسبت Bax/Bcl2 نشان میدهد که دارو توانسته سلول را به سمت آپوپتوز سوق دهد. این نسبت با qPCR و گاهی Western blot اندازهگیری میشود و برای داروهای سرطان، داروهای نورولوژیک، آنتیاکسیدانها، داروهای ضدالتهاب و نانوفورمولاسیونها کاربرد بسیار مهمی دارد. تغییرات Bax/Bcl2 معمولاً با Annexin V/PI و Caspase3 همبستگی دارد و سهتایی آنها باهم یک تصویر کامل از مسیر مرگ سلولی ایجاد میکنند. دادهٔ Bax/Bcl2 معمولاً پایهٔ انتخاب مدل حیوانی (xenograft، orthotopic، metastasis model) و تعیین دوز مؤثر (ED50) در مطالعات in vivo است.
EMA/FDA این دادهها را برای پذیرش دارو الزام میکنند.
۳. Cell Cycle Arrest (توقف چرخه سلولی)
اگر دارو میتواند چرخه سلولی را در فازهای مختلف قفل کند (G1/S/G2/M)، نشانه قدرت ضدسرطانی آن است. اگر دارو میتواند چرخه سلولی را در فازهای مختلف قفل کند (G1/S/G2/M)، نشانه قدرت ضدسرطانی آن است. وقتی یک داروی ضدسرطان واقعاً مؤثر باشد، معمولاً یکی از اولین آثارش توقف چرخه سلولی (Cell Cycle Arrest) در یکی از فازهای 1G، S، 2G یا M است.
چرخه سلولی ۴ مرحله اصلی دارد، و اثر هر دارو روی یکی از این مراحل، نشاندهندهٔ مکانیزم اثر (MoA) آن دارو است. این مسیر تنها با Flow Cytometry قابل اندازهگیری دقیق است، چون این دستگاه بر اساس میزان DNA سلولی (با رنگهای PI یا DAPI) تشخیص میدهد سلول در کدام فاز از چرخه قرار دارد.
۱) Cell Cycle Arrest در فاز ۱G
وقتی دارو باعث توقف سلول در فاز 1G میشود، یعنی:
- سلول اجازهی رشد بیشتر ندارد
- ورود به فاز S (شروع سنتز DNA) بلوک شده
- این اثر معمولاً مربوط به داروهای ضدالتهاب، anti-proliferative، یا مهارکنندههای CDK است
نشانه ضدسرطانی بودن:
جلوگیری از ورود سلول به مرحله تکثیر می باشد. یعنی دارو از آغاز رشد تومور جلوگیری میکند. این داروها معمولاً روی مسیرهای:
- CDK4/6
- Cyclin D
- Rb
اثر میگذارند.
۲) Cell Cycle Arrest در فاز S (DNA Synthesis Block)
اگر دارو سلول را در فاز S قفل کند، یعنی:
- دارو مستقیم دست روی سنتز DNA گذاشته
- اجازه بازتولید ژنتیکی داده نمیشود
- معمولاً مربوط به داروهای شیمیدرمانی کلاسیک یا داروهایی است که روی replication اثر دارند
نشانه ضدسرطانی بودن:
تومور بدون سنتز DNA نمیتواند تقسیم شود ( توقف رشد تومور).
داروهای موثر بر فاز S:
- Gemcitabine
- ۵-FU
- Methotrexate
- Nucleoside analogs
۳) Cell Cycle Arrest در فاز ۲G (Pre-mitotic Arrest)
فاز 2G آخرین توقفگاه قبل از تقسیم سلولی است. وقتی دارو این فاز را قفل کند:
- سلول فریز میشود و نمیتواند وارد mitosis شود
- DNA repair pathways بلوک میشود
- معمولاً مربوط به داروهای Targeted یا داروهای DNA-damage-inducing است
نشانه ضدسرطانی بودن:
سلول دیگر اجازه ورود به مرحله تقسیم (M) ندارد و در نهایت به سمت apoptosis میرود.
مسیرهای هدف:
- ATM/ATR
- CHK1/CHK2
- DNA damage response
۴) Cell Cycle Arrest در فاز M (Mitotic Block)
قویترین و خشنترین نوع Cell Cycle Arrest معمولاً در فاز M اتفاق میافتد.
اگر دارو سلول را در M-phase قفل کند:
- سلول دقیقاً وسط تقسیم متوقف میشود
- میکروتوبولها و spindle fibers از کار میافتند
- سلول وارد apoptosis شدید میشود
نشانهضدسرطانی بودن:
این داروها تقریباً همیشه سلولهای توموری را سریع و قاطع میکشند.
داروهای معروف این فاز:
- Taxol (Paclitaxel)
- Docetaxel
- Vincristine
- Vinblastine
۴. Migration / Invasion Assays
برای داروهایی که قرار است متاستاز را مهار کنند. تستهای مورد نیاز:
۱) Wound Healing Assay
تست Wound Healing Assay یکی از سادهترین و درعینحال کاربردیترین روشها برای ارزیابی توانایی مهاجرت سلولی در پاسخ به دارو است. در این روش یک “زخم مصنوعی” بهصورت خطی روی تکلایهٔ سلولی ایجاد میشود و سپس سرعت بستهشدن این فاصله در حضور و عدم حضور دارو اندازهگیری میگردد. اگر دارو یک ترکیب ضدسرطان یا ضدمتاستاز باشد، باید توانایی مهاجرت سلولها را کاهش دهد و باعث شود زخم بهمراتب دیرتر بسته شود. برعکس، در داروهای ترمیم زخم و محصولات آرایشی-بهداشتی، افزایش سرعت ترمیم نشانه عملکرد مثبت است. دادههای این تست اطلاعات اولیهای دربارهٔ رفتار سلول در شرایط مهاجرت میدهد و معمولاً همراه با Transwell و Matrigel برای تأیید اثر دارو بر مسیرهای وابسته به مهاجرت استفاده میشود.
۲) Transwell Migration Assay
تست Transwell Migration Assay یک مدل پیشرفتهتر برای بررسی حرکت جهتدار سلولها است و نسبت به Wound Healing، اطلاعات دقیقتری دربارهٔ قدرت حرکت و پاسخ سلولی به گرادیان شیمیایی میدهد. در این روش، سلولها در محفظهٔ بالایی قرار میگیرند و با استفاده از غشاهای متخلخل اجازه دارند به سمت محفظهٔ پایینی—که حاوی مواد جاذب یا فاکتورهای شیمیایی است، مهاجرت کنند. داروهای ضدسرطان مؤثر در مهار متاستاز باید میزان عبور سلولها از غشا را بهشدت کاهش دهند. از این تست مخصوصاً برای غربالگری داروهایی که عملکردشان بر مسیرهای مرتبط با actin cytoskeleton، Rho/ROCK pathway یا EMT (epithelial mesenchymal transition) است استفاده میشود. دادههای Transwell در CTD بخش Nonclinical بهعنوان نشانگر کاهش قابلیت تومور برای گسترش اولیه ثبت میشود.
۳) Matrigel Invasion Assay
تست Matrigel Invasion Assay پیشرفتهترین مدل in vitro برای بررسی تهاجم سلولی (Invasion) است و دقیقاً رفتار سلولهای سرطانی در نفوذ به ماتریکس خارجسلولی را شبیهسازی میکند. در این روش غشای Transwell با لایهای از Matrigel (ماتریکس مشابه بافت طبیعی) پوشانده میشود و سلول تنها در صورتی میتواند از آن عبور کند که توانایی واقعیِ تجزیه، نفوذ و حرکت از میان ECM را داشته باشد. داروهای ضدمتاستاز و ترکیبات ضدتوموری قوی باید میزان نفوذ سلولها را بهطور قابلتوجهی کاهش دهند. این تست نسبت به دو تست قبلی سطح بالاتری از پیشبینی بالینی دارد، زیرا رفتار سلول در تماس با ماتریکس مشابه با محیط واقعی تومور بررسی میشود. دادههای بهدست آمده از Matrigel معمولاً پایه تصمیمگیری برای ورود دارو به مدل حیوانی metastasis و بخشی کلیدی در اثبات مکانیسم ضدتهاجمی در مدارک CTD است.
این دادهها برای داروهای anti-metastatic بسیار حیاتی هستند.
ب) لاینهای سلولی التهابی / ایمنی (Immunology / Inflammation)
مناسب برای داروهای:
- ضدالتهاب (Anti-inflammatory)
- سرکوبکننده ایمنی (Immunosuppressant)
- تقویتکننده ایمنی (Immunomodulator)
- آنتیاکسیدانها
- داروهای خودایمنی (Autoimmune)
رده سلولی این بخش:
- رده سلولیTHP-1 (monocyte / macrophage)
- رده سلولی RAW264.7 ((mouse macrophage
پارامترهای اندازهگیری:
۱. کاهش IL۶ ، TNFα و سایر سیتوکینها که با ELISA و qPCR اندازهگیری می شود.
این دادهها نشان میدهد دارو در مهار التهاب موفق است.
۲. مهار تولید ROS (رادیکالهای آزاد)
در داروهای آنتیاکسیدان حیاتی است.
تست: DCFH-DA fluorescence assay
۳. کاهش Cytokine Storm
مخصوص داروهای 19COVID- ، ARDS، و التهاب سیستمیک.
پارامترها شامل:
- β۱ IL
- 18IL
- IFNγ
این دادهها پایه انتخاب مدل حیوانی التهاب هستند (LPS-induced, DSS-colitis, etc.)
ج) لاینهای سلولی کبدی / متابولیک (Hepatic / Metabolic)
مخصوص داروهای:
- دیابت
- چربی کبد
- سندرم متابولیک
- داروهای سمزدایی
- داروهای کبدی
داروهایی که متابولیزه میشوند (تقریباً همه داروها)
رده سلولی این بخش :
- رده سلولی 2HepG (محبوبترین مدل کبدی)
- Primary hepatocytes که پیشرفتهتر و نزدیکتر به بدن واقعی است.
پارامترهای حیاتی:
۱. Hepatotoxicity (سمیت کبدی)
مهمترین دلیل رد دارو توسط FDA.
اندازهگیری:
- ALT/AST release
- LDH
- Apoptosis
- ROS
- mitochondrial dysfunction (JC1 assay)
۲. Metabolic Pathway Analysis (مسیرهای متابولیکی)
نشان میدهد دارو چطور متابولیزه میشود.
ابزارها:
- LC-MS/MS
- CYP 450 profiling
- metabolomics
۳. Enzyme induction / inhibition
برای تعاملات دارویی (DDI) حیاتی است.
ارزیابی:
- CYP3A4
- CYP2D6
- CYP1A2
- CYP2C9/19
بدون این داده FDA/EMA هرگز دارو را نمیپذیرند.
د) لاینهای سلولی عصبی (Neurological Cell Lines)
برای داروهایی که در بیماریهای عصبی استفاده میشوند:
- Alzheimer
- Parkinson
- MS
- Epilepsy
- Neuropathic pain
- Stroke recovery
رده های سلولی این بخش:
- SH-SY5Y
- Neuro-2a
پارامترهای بررسی:
۱. Neuronal Protection (محافظت نورونی)
برای داروهای ضدآلزایمر بسیار مهم است.
ارزیابی:
- کاهش ROS
- کاهش آپوپتوز نورونی
- افزایش بقا
۲. Neurite Outgrowth (رشد زوائد نورونی)
نشان میدهد دارو باعث بازسازی عصبی میشود.
تست: Immunofluorescence ((βIII-tubulin staining
۳. Synaptic Activity
برای داروهای شناختی و ضدافسردگی مهم است.
اندازهگیری:
- Synapsin I
- 95PSD
- calcium imaging
ه) لاینهای سلولی اضافی برای کامل کردن تمام حوزههای دارویی
اگر بخواهی صفحه سایتت واقعاً کامل باشد، باید لاینهای زیر را هم اضافه کنیم:
۱. قلب و عروق (Cardiovascular Models)
H9C2 (rat cardiomyocytes)
ارزیابی:
- cardiotoxicity
- hERG activity
۲. کلیه (Renal Models)
2HK (renal proximal tubule cells)
ارزیابی:
- nephrotoxicity
- creatinine release
- ROS kidney models
۳. پوست و آرایشی بهداشتی
- HaCaT (keratinocytes)
- HDF (fibroblasts)
ارزیابی:
- irritation
- collagen production
- wound healing
۴. داروهای ضد میکروب / ضدقارچ / ضدویروس
- HeLa
- Vero E6
- MDCK
ارزیابی:
- viral plaque assay
- MIC/MBC
- antiviral potency





