表1 世界药品交易额(亿美元)
年份 | 全球 | 美国 | 日本 | 中国 |
1970 | 271 | |||
1994 | 2467 | |||
1998 | 3080 | 995 | 388 | 73 |
2000 | 3500 | 218 | ||
2010 | 6000 | 544 |
二、医药产业是研发周期长、投入大的特殊产业
生命至重,贵乎千金。由于医药服务对象是人,这就决定了医药产品是一种特殊的产品。对它的安全性、可靠性、少毒副作用要求非常高。因而它的研发周期长,投入大,医药产业是高风险、高回报的产业。
在药品副作用方面,有一个叫反应停(Thalidomide)的例子。该药在1961年作为一种能促进睡眠的"安全止痛药"在欧洲广泛使用。在投放市场两年后,许多国家的产科医生观察到出生的婴儿经常有不常见的畸形--四肢停止发育。经过两年的广泛研究证实,原因是在怀孕早期为了减轻早孕反应的不适而服用了反应停。仅仅在英国就有近500名婴儿出生时有畸形,在全世界则有上千例,灾难之后各国开始加强了对药品的检测和监督。
在美国,开发出一个新药,首先要从10000个有活性的化合物中筛选出250个进行临床前的动物实验。这个阶段的实验完成后,最多只有5个能被批准进行临床实验。在进入临床实验的5候选化合物中,只有1个有可能成为药品。整个开发过程要10-15年时间和5-10亿美元的经费投入。即使这么长的开发周期,药品的副作用仍有待长时间的检验。一般被批准上市的每10个药品中,有7个赔钱,2个小赚,只有1个真正赚足了大钱。2001年平均每一个新处方药的研制费用为8亿美元。
表2 1998年世界药品研制费用(亿美元)
北美 | 211 |
欧洲/日本 | 141 |
其它 | 8 |
全球 | 360 |
全球年增长率 | 11% |
对于这样一种特殊产业,特别需要政府在宏观政策上给予支持和调控。需要对新药的研究、开发、评审,应高质量地依法办理,积极协调与支持;对医药市场加强管理,保障药品质量和合法竞争;在政策上加以引导,为研究、开发、生产、销售和使用创造有利环境。
三、知识产权保护对发展医药产业致关重要
鉴于医药产业研发周期长、投入大的特点,要使新产品、新技术、新工艺能够源源不断,不仅需要政府对开发研制过程给予支持,更需要对其形成的知识产权给予保护。只有研发者的权益得到保护,才能使研发、生产、销售形成良性循环,才能减少和避免假冒伪劣产品干扰市场秩序,危害人民健康和生命安全。
表3 美国制药企业R&D投入(亿美元)
1985年 | 41 |
1990年 | 84 |
1995年 | 152 |
1999年 | 240 |
2000年 | 264 |
年均增长率 | 11—13% |
2001年 辉瑞公司 | 49 |
默克公司 | 26 |
表4 美国各主要行业R&D投入占销售额的百分比
行业 | 百分比 |
药物 | 20.3 |
计算机软件 | 9.3 |
电子 | 6.4 |
汽车 | 4.1 |
造纸 | 0.9 |
各行各业(除医药) | 4.1 |
表5 1998年前20家企业药品销售额(亿美元)
企业 | 销售额 |
诺华 | 106 |
默克 | 106 |
葛兰素威康 | 105 |
辉瑞 | 99 |
BMS | 98 |
强生 | 90 |
美国家庭用品 | 78 |
罗氏 | 76 |
礼莱 | 74 |
SKB | 73 |
前10位占全球 | 36% |
前20位占全球 | 57.3% |
前100位占全球 | >80% |
所以说:NO PATENTS,NO DRUGS。没有专利,就没有药物。
四、医药产业的发展需要新思路、新手段
1.计算机和信息技术大量用于药物筛选
传统的药物筛选过程是先对动物进行多种指标的试验,再进入人体临床试验,过程长,组合种类少,效率低。现在计算机技术甚至大型计算机应用于药物筛选,分子设计和建立基因图谱库等,大大提高了效率。上海药物所采用神威2号超大型计算机用于药物筛选,原来需要几年的计算量,现在仅用几周时间。大量基因药物用计算机与基因图谱做对比,便于分析、基因修复和分子设计。因此,信息技术手段的广泛采用将是医药产业未来发展的重点。
20世纪末生命科学的四大技术革命
● 生物信息学:大量数据的存储和通讯速度的加快使创新更加容易,80年代和90年代的PC革命,当今的因特网革命仍在延续,医学(Pubmed)、化学文献库(CA、MDL、Crossfire、TCN、CMC、Chemweb)和数据库(PDB)得到迅速发展。
● 基因组揭密:提供了前所未有的机会,发现治疗对生命有威胁疾病的方法。估计在3.8万到500万人类基因中,三分之一可能用于药物开发。It产业在基因组领域广泛渗透:生物信息学(Bioinformatics)的生物数据库展示了巨大威力,从半导体芯片到基因芯片和Neurocomputer的出现。
● 组合化学:大大缩短了新药发明的时间,逐个合成化合物的方法变成一个化合物可同时合成100-1000个化合物,化学信息学(Chemoinformation)逐步兴起。
● 高通量筛选:加大发现先导化合物的筛选速度,从每天筛选100个增加到10000个化合物,甚至可能增加到100万个化合物。
如药物的分子设计,计算功能强大的超级计算机在计算生物学和药物设计中的应用,给药物先导结构的发现带来了新的机遇,特别是虚拟高通量筛选技术(High Throughput Virtual Screening, HTVS)一种并行分子对接(Parallel Molecualr Docking)技术的发展,药物分子设计无论是速度还是成功率均有了突飞猛进的提高。美国的Locus Discovery Inc.(LDI) 公司,是一个新的计算药物设计公司,成立于1999年,其核心技术是HTVS和计算蛋白质组方法,利用这些方法为大制药公司设计先导化合物。LDI仅用两年时间,即得到了具有促进血红细胞生长功能的小分子化合物和高活性的抗HIV分子。
表6 国外计算机辅助药物设计成功例子
药物 | 靶标 | 公司 |
Dorzolamid | 碳酸酐酶 | Merck Sharp and Dohme(Harlow, UK) |
Saquinavir | HIV蛋白水解酶 | Roche(Welwyn, UK) |
Relenza | 神经氨酸苷酶 | Biota (Melbourne, Australia) |
AG85, AG337, AG331 | 胸腺核酸合成酶 | Agouron (La Jolla, CA, USA) |
Ro466240 | 凝血酶 | Roche (Basel, Switzerland) |
Gleveca | Abl-酪氨酸激酶 | Novartis (Basel) |
表7 国内药物设计成功的例子
疾病 | 靶标 | 研究方法 | 活性分子 | 完成单位 |
心血管 | PFA受体 | 3D-QSAR | 3个分子活性超过银杏内酯 | 上海药物所 |
心律失常 | 钾离子通道 | 3D-QSAR | 结构新颖的活性分子超过Dofetlide,1个化合物已通过动物和毒性试验,并转让给一医药公司 | 上海药物所 |
心律失常 | 钾离子通道 | 虚拟筛选 | 从小分子库中找到抗心律失常的天然产物;找到活性比TEA高1000倍的化合物 | 上海药物所 |
老年性痴呆 | 乙酰胆碱酯酶 | 从头设计和虚拟筛选 | 找到活性为nM数量级的抑制剂 | 上海药物所 |
老年性痴呆 | β分泌酶 | 虚拟筛选 | 在国际首次找到有机小分子抑制剂,活性为μM,可作为先导结构进一步衍化 | 上海药物所 |
肿瘤 | 酪氨酸激酶 | 虚拟筛选 | 找到有一定活性的新结构类型抑制剂 | 上海药物所 |
肿瘤 | MMP | ZBG设计 | 找到活性为nM数量级的抑制剂 | 上海药物所 |
神经系统 | FKBP12 | 虚拟筛选、组合库设计 | 有10个表现出高于或与接近于阳性对照化合物FK-506 | 军科院药物所 |
肿瘤 | BCL-2 | 虚拟筛选、组合库设计 | 发现了具有诱导细胞凋亡和抗肿瘤新生血管形成的药物先导化合物 | 军科院药物所 |
关节炎 | 磷脂酶A2 | 从头设计、虚拟筛选、3D-QSAR | 找到结构新颖活性与阳性化合物相当的化合物 | 北京大学化学系 |
2.化学药物将逐渐被生物制药和天然药物取代
化学药物在人类抗御疾病的历史上作出了不可磨灭的贡献,随着化学药品引起的毒副作用不断出现,医源性、药源性疾病日益增加,以及全球范围?quot;回归自然"浪潮的涌起,人们开始寻找新的出路,把目光转向了天然药物和生物技术药物。
化学药物在治疗人类疾病的同时,也附带毒副作用。例如:
维生素:有人认为吃多了维生素无所谓,排出来就没事了。其实不然,过量的维生素亦可引起中毒!尤其是油溶性的,维生素A、D、E、K在身体里储蓄积累的后果是非常严重的,会损害脑、肝、肾和骨骼,尤其对儿童的损害更大。即使是水溶性的维生素C,服用过量,也可引起肾结石。
青霉素:这一发明最早到现在还在被应用的抗菌素,对细菌引起的呼吸系统感染、肺炎、脑膜炎、脓肿、炭疽等等具有强大的光谱的抗菌作用。但是我们在注射前必须进行皮下实验,否则将会造成过敏休克,严重者则可能危及生命。
吗啡:是一种阿片受体类药,具有强大的镇痛和兴奋作用。临床上常用来治疗心肌梗塞,手术后、癌症晚期所引起的疼痛等病症。少量可以引起眩晕、恶心、呕吐等症状,长期和过量使用的后果大家都知道,它可以引起精神依赖性和身体依赖性(成瘾),导致严重的吸毒问题。
除对化学药物毒副作用的认识不断增加外,人们对自身身心健康的要求也越来越高,驱动着制药产业不断寻找新的目标。20世纪后半叶,国际上从天然药物中创制的新药至少有50种以上。在欧美市场,植物药的年增长率在20%以上,大大超过化学药品的增长速度。
天然药物尤其是中医中药对许多疾病有其特殊的疗效。例如:慢性心脑血管系统疾病,老年神经退行性疾病,某些病毒性疾病,部分自身免疫性疾病,有的皮肤病等。
3.中医药现代化势在必行
我国是中医药的故乡,药用植物的拥有量是世界最多的国家之一,中药资源达12807种,其中用植物11146种,药用动物1581种,药用矿物80种。四川的天麻、宁夏的枸杞、西藏的虫草、东北的人参等等,特色地道的地揭┎南蚴澜缯故玖酥胁菀┑亩捞伧攘ΑP矶嘧娲 胤蕉灾瘟铺囟 膊∮刑匦В 钍芄 撕褪廊说闹影 ?上Т罅康淖娲 胤绞Т 耍 死嘣斐闪思 笏鹗А?br> 由于连年无序地狂采滥挖,资源遭到严重破坏,造成部分药用资源紧缺,甚至枯竭;另外因生态环境的恶化,相当数量的品种种质资源正在迅速减少或消失,优良种质在退化,品种和蕴藏量在下降;多次栽培导致品种退化,药材产量和质量均不能保证。据统计,我国处于濒危状态的近3000种植物中,具有药用价值的约占60-70%,列入珍稀濒危保护植物名录的药用植物达168种,国家重点保护野生动物名录中包括药用动物162种。
中医药的生产方式也进步不大。由于我国中药产业是从传统作坊和外延式模式基础上发展起来的,企业规模小,生产设备落后,产品技术含量低,品种单一,重复生产严重。而且在提取、成型等工艺水平上十分落后,生产上极少采用高科技成果。
国际市场植物药及其成品年销售额达300亿美元以上,其中作为药品的销售超过160亿美元。而我国中药产品形式却不容乐观。据海关统计,1995年中药产品出口达到6.55亿美元,1996年到1999年滑坡,1999年5.1455亿美元,只占国际中药市场3%的份额,2000年出口虽有回升,但仍比1995年低。而日本和韩国却占国际市场的25%。
中国应当在中医药方面为人类作出更大贡献。利用现代先进制药技术,加速中医药现代化、产业化进程已刻不容缓。从种植、研制到生产、销售的全过程都需要现代化。在这方面,韩国和日本等取得了成功的例子,例如韩国的人参、汉方药等。我国也有成功的典型,如四川的天麻,西藏的虫草等。在许多农村地区,可以利用退耕还林,结合自然特点,兼种中草药,提高产量和效益。
五、医药产业发展的关键在于现代复合型人才的培养
现代医药学已经成为多学科交叉、融合的结果。国际上将基因组、蛋白质组、生物芯片、转基因动物、生物信息学等,与药物研究结合,发现新靶点药物。通过多学科结合,产生了一些新的研究领域和新技术。这些都将对创新药物的研究和开发产生长远和决定性影响。
综合技术需要综合型人才,我国医药教学体系和生产体系都面临新的要求。医药工作人员不仅需要生物学、化学基础,还需要一定的电子学和材料科学知识。医疗仪器工程师也需要懂得病理学。制药工作者要懂机械工程和自动化,现在还要懂WTO的市场运作规则。虽然多学科的学习难度很大,但复合型人才未来的回报也将十分可观。
中医的继承和发展同样需要掌握现代科技的接班人。需要懂生物的、懂仪器的,甚至懂哲学、心理学的人才。只有掌握现代科学的复合型人才的大量涌现,中医这一世界的瑰宝才能充分展示其价值。
21世纪是生命科学的世纪,人类将进一步揭示生命的奥秘。人类的生活质量也将从现代医药科技的进步中获得不断改善。医药领域的科学家、工程师、企业家将以对人类自身作出的历史性贡献而赢得世人尊敬。