Phạm văn Vĩnh – Thuốc Tây Được Bào Chế Và Thử Nghiệm Như Thế Nào?

Năm 2020, vì dịch Covid-19 mà các nhà bào chế thuốc trên khắp thế giới đều đã và đang nỗ lực chay đua với thời gian mong tìm ra thuốc ngừa và thuốc trị bệnh. Ngay từ hồi đầu năm, khi dịch bệnh bắt đầu xuất hiện, các chuyên gia đã  tiên đoán sớm nhất cũng phải vào mùa xuân 2021 mới hy vọng có thuốc ngừa. Còn thuốc trị bệnh thì chắc phải lâu hơn nữa. Vì sao lại cần rất nhiều thời gian để tìm thuốc? Lý do đầu tiên là phải nhận diện ra được con virus và sự biến hoá của nó. Thứ đến phải tìm ra một vài hoạt chất (1) có khả năng tiêu diệt con virus. Sau nữa phải thử nghiệm thuốc qua một chương trình đã được giới khoa học thế giới đề ra. Bài viết này có mục đích tìm hiểu về cách thức các nhà khoa học theo truyền thống Tây phương tìm và thử nghiệm thuốc.

Trước khi đi vào vấn đề, xin có một nhận xét là việc tìm ra một viên thuốc không phải là một phát minh, theo đúng định nghĩa của luật pháp, mà chỉ là một khám phá. Khám phá vì tất cả các chất hiện diện trong một viên thuốc đã hiện hữu trên trái đất trước khi thuốc được tạo ra. Cũng như các phát minh khác, nhà khoa học tìm ra thuốc mới sẽ được hưởng độc quyền thị trường trong một thời gian có hạn, dài khoảng 25 năm thay vì 20 năm cho một bằng phát minh, vì phí tổn để tìm ra một viên thuốc rất cao (khoảng 1 tỷ USD). Sau thời gian độc quyền, thuốc trở thành tài sản của nhân loại và tất cả các nhà bào chế đều có quyền dùng công thức để sản xuất thuốc, dưới những thương hiệu khác nhau.  

1 Làm sao để tìm ra thuốc ?

Vào thời gian đầu, các viện bào chế tập trung nghiên cứu trên các phân tử (molecule) có sẵn bằng cách sử dụng và biến đổi các phân tử này với hy vọng mong manh tìm ra một phân tử thích ứng. Công trình nghiên cứu trở thành một công việc tỷ mỷ, cần rất nhiều thời giờ cho một cuộc phiêu lưu không biết khi nào đạt kết quả. Nhiều khi việc khám phá ra một viên thuốc đến một cách tình cờ. Trong việc đi tìm thuốc chống Coronavirus, các nhà khoa học có thể đã có nhiều kinh nghiệm trong quá khứ nên thời gian nghiên cứu có thể ngắn hơn (vì có thể đốt giai đoạn). Sau đây là một số phương pháp hiện hành mà các nhà khoa học sử dụng trong việc tìm thuốc:

1.1 Screening (sàng lọc) : Sàng lọc có nghĩa là dùng một lượng lớn các chất thuốc có sẵn vào một loạt thử nghiệm phân loại để giữ lại các chất có tác dụng trị bệnh và loại bỏ các chất không có tác dụng. Việc thử nghiệm được tiếp tục với các chất thuốc được giữ lại với hy vọng những lần thử nghiệm sau sẽ đưa đến kết quả mong muốn. Phương pháp này thường không cho kết quả hữu hiệu nhưng đôi khi lại cho phép tìm ra một khám phá bất ngờ. Thí dụ, trong việc đi tìm kiếm thuốc kháng sinh (antibiotics) trong các mẫu đất tại Na Uy, các nhà nghiên cứu đã bất ngờ khám phá ra chất ciclosporin, là một chất “ức chế miễn dịch” (immunosuppressant) rất cần thiết cho việc cấy ghép nội tạng.

1.2 Nghiên cứu từ các bài thuốc gia truyền : Những bài thuốc gia truyền lấy từ cây cỏ của người Âu châu, Phi châu, Mỹ Châu và Trung Hoa cũng đã được các nhà khoa học phương Tây nghiên cứu và họ đã tìm ra thuốc chữa bệnh từ những bài thuốc này.  Thí dụ, từ cây hoa dừa cạn của vùng Madagascar (tiếng Pháp: pervenche de Madagascar, tiếng Anh: Madagascar periwinkle), các nhà khoa học phương Tây đã khám phá ra hai chất alkaloid trị bệnh ung thư. Các nghiên cứu từ sách thuốc Trung Hoa cũng cho rất nhiều hứa hẹn. Ngoài ra còn có cả các nghiên cứu lấy từ thảo mộc rừng nhiệt đới để tìm các chất Tanin và tinh dầu mà dân bản xứ đã biết làm từ bao nhiêu đời trước.

1.3 Những phương pháp tiếp cận hợp lý (rational approach) : Đây là những phương pháp sử dụng tối đa các công nghệ tiên tiến. Có nhiều cách tiếp cận:

1.3.1 Sao chép cải tiến và tương tự cấu trúc (Improved copying and structural analogy) :

Sao chép cải tiến có nghĩa là làm thay đổi một chất thuốc với mục đích cải thiện hiệu quả hoặc làm giảm độc tính của một sản phẩm. Thí du, thuốc Chloroquine, công thức C18H26ClNdùng để trị bệnh sốt rét, bệnh thấp khớp hay bệnh lupus nhưng độc tính của nó rất cao. Khoa học đã sửa đổi nó thành thuốc Hydroxychloroquine, bằng cách thêm oxy vào, công thức C18H26ClN3O, có độc tính ít hơn ba lần thuốc Chloroquine.

Tương tự cấu trúc nghĩa là nhà nghiên cứu có thể căn cứ vào một loại thuốc nào đó rồi, bằng cách tương tự,  tìm ra hàng loạt các phân tử với hoạt chất mới. Thí dụ, phân tử Isoprenaline, công thức C11H17NO3, đã được tìm ra, bằng cách tương tự, từ một phân tử adrenaline, công thức C₉H₁₃NO₃ .

1.3.2 Giá trị hoá thông tin sinh học (valorization of biological information) : bằng cách phân tích thông tin về các tác dụng phụ hoặc độc tính của thuốc. Thí dụ, khi nghiên cứu về các phản ứng phụ của thuốc kháng sinh sulfonamid, các nhà khoa học đã tìm thấy thuốc này giúp giảm lượng đường trong máu và từ đó có thuốc trị bệnh tiểu đường sulfonamid.

1.3.3 Hóa học tổ hợp (Combinatorial chemistry) : tổng hợp một cách có hệ thống vô số biến thể của phân tử có tiềm năng dược lý, bằng cách thay đổi vị trí của một hoặc nhiều nguyên tử.

Bằng phương pháp hoá học hữu cơ, sản phẩm A phản ứng với sản phẩm B sẽ sinh ra một phân tử AB.

Bằng phương pháp hoá học tổ hợp, một họ (2) sản phẩm A (A1, A2, A3, …, An) phản ứng với họ sản phẩm B (B1,  B2, B3, …, Bn) sẽ cho ra cùng một lúc n2  phân tử A1B1, A1B2, … AnB1, …, AnBn.

Sự khác biệt giữa hai phương pháp này là khi sử dụng phương pháp hoá học hữu cơ, mỗi lần làm thí nghiệm chỉ cho ra một phân tử.  Phương pháp hoá học tổng hợp cho ra nhiều phân tử  trong một thao tác duy nhất.

1.3.4 Mô hình phân tử (molecular modeling) : Mô hình phân tử dùng các kỹ thuật trên máy tính (computer) để mô hình hóa hoặc mô phỏng hành vi của các phân tử.  Mục đích của nó là tái cấu tạo cấu trúc của một phân tử sao cho phù hợp nhất với mục tiêu trị bệnh.  Với mô hình phân tử, khoa học tiết kiệm được nhiều thời gian nghiên cứu thay vì phải vất vả với lối thí nghiệm truyền thống bằng ống nghiệm. Việc làm này có được nhờ vào các kiến thức về các phân tử được tích luỹ trong các cơ sở dữ liệu (database) quốc tế.

1.4 Tình cờ mà tìm thấy : Những khám phá điều trị quan trọng đã và vẫn là kết quả của sự tình cờ. Thí dụ, thuốc penicillin (1928) đã được khám phá ra một cách tình cờ.

1.5 Bằng công nghệ sinh học (biotechnology) : Những phương pháp tìm thuốc viết ở trên sử dụng chất hoá học. Còn với công nghệ sinh học, thuốc được chế tạo ra ngay từ cơ thể sống hay các thành phần tế bảo của cơ thể. Thí dụ, insulin lấy trong người, hormone tăng trưởng,  các yếu tố chống chảy máu, kháng thể, v.v. Thuốc cũng có thể được chế tạo từ phân tử tổng hợp nhưng dùng phương pháp công nghệ sinh học. Đây là một mô hình (paradigm) bào chế thuốc mới xuất hiện từ 50 năm nay. Công ty đầu tiên áp dụng mô hình này vào năm 1976 là công ty Startup Genentech (Genetic Engineering Technology, Inc) tại California. Nhiều liên minh đầu tiên giữa các công ty công nghệ sinh học và các tập đoàn bào chế thuốc đã xuất hiện từ năm 1978. Thí dụ, liên minh giữa công ty Startup Genentech và tập đoàn Eli-Lilly để pháp triển insulin tái tổ hợp đâu tiên ( Recombinant insulin).

2. Thử thuốc như thế nào ?

Sau khi tìm ra thuốc có khả năng chữa bệnh, nhà bào chế phải thực hiện việc thử thuốc qua hai giai đoạn theo thứ tự thời gian như sau :

  • Thử nghiệm sinh học, còn gọi là thử nghiệm tiền lâm sàng, trên thú vật,
  • Thử nghiệm lâm sàng (tại bệnh viện) trên con người.

2.1 Thử nghiệm sinh học (biological trial)

Thử nghiệm sinh học được thực hiện trên thú vật dưới hai hình thức, đó là kiểm tra độc tính và thử nghiệm dược lý.

2.1.1 Kiểm tra độc tính : Loạt kiểm tra này được thực hiện trên thú vật để đánh giá độc tính cấp tính (acute toxicity, toxicité aiguë )  và độc tính mãn tính (chronic toxicity)  của thuốc.

2.1.1.1 Kiểm tra độc tính cấp tính : phần thử nghiệm này có mục đích định ra vài liều thuốc : một liều, gọi là LD50 (lethal dose), có khả năng giết chết 50% động vật, liều thuốc thứ hai MLD (minimum lethal dose) gây tử vong tối thiểu nhưng thuốc vẫn có hiệu quả chữa bệnh và liều thứ ba có khả năng trị thành công 50% bệnh nhân ED50 (3) (Effective dose). Mục đích của các liều thuốc này là để tìm ra liều thuốc đầu tiên yếu nhất có thể dùng để thử nghiệm trên con người. Liều thuốc đầu tiên sẽ yếu hơn liều ED50. Sau đó lượng thuốc sẽ được từ từ tăng lên.

 2.1.1.2 Kiểm tra độc tính mãn tính : phần thử nghiệm này có mục đích tìm ra các phản ứng hay tác dụng của thuốc trên thú vật sau một thời gian dài.  Sau này khi thử nghiệm thuốc trên con người, lượng thời gian cần thiết để nghiên cứu độc tính có thể khác với lượng thời gian hạn định khi thử trên thú vật.

2.1.2 Kiểm tra dược lý : Các phân tử thuốc được trao cho các nhà dược học để nghiên cứu tiềm năng dược lý của các phân tử này. Cuộc thử nghiệm được thực hiện qua hai hình thức : trong ống nghiệm (in vitro, bỏ một miếng thịt nhỏ vào ống nghiệm để thử) và trên thú vật (in vivo). Cơ thể của các thú vật khoẻ mạnh được biến đổi để tạo ra tình trạng bệnh lý giống con người. Mục đích để chọn ra và giữ lại các chất thuốc thích hợp để áp dụng trên con người.

Việc lựa chọn thuốc được thực hiện bằng phương pháp screening (sàng lọc) hoặc phân loại dược lực học (4)  (pharmacodynamic sorting). Sau đó xác định chuyên sâu (kỹ càng) các hoạt tính (1) dược lý của các sản phẩm đã chọn để đưa đến một lựa chọn mới.

2.2 Thử nghiệm lâm sàng (clinical trial)

Sau giai đoạn thử nghiệm sinh học (tiền lâm sàng), nhà bào chế phải thực hiện việc thử thuốc trên con người,  không có bệnh và có bệnh. Việc thử thuốc phải được thực hiện tại bệnh việc, dưới sự kiểm soát của cơ quan y tế có thẩm quyền. Tại Mỹ, cơ quan này là FDA (Food and Drug Administration). Tại Âu Châu, cơ quan này là EMA ( European Medecines Agency). Tại Pháp, cơ quan này là ANSM (Agence National de Sécurité du Medicament  et des produits de santé). Rất tiếc người viết không rõ cơ quan này bên Việt Nam gọi là gì!  Chương trình thử nghiệm được thực hiện theo thứ tự thời gian qua bốn giai đoan. Ba giai đoạn đầu được thực hiện tại bệnh viện. Trước khi bắt đầu một giai đoạn, nhà bào chế phải nộp một hờ sơ xin thử nghiệm cho cơ quan y tế có trách nhiệm để được chấp thuận.  Sau ba giai đoạn thử nghiệm thành công, nhà bào chế có thể nộp hồ sơ lên cơ quan y tế trên để xin cấp giấy phép phát hành thuốc. Cơ quan y tế lấy quyết định cho phép pháp hành thuốc hay không căn cứ trên hiệu quả tốt và tác dụng xấu của thuốc.  Giai đoạn thứ tư là giai đoạn theo dõi bệnh nhân dùng thuốc để nghiên cứu các phản ứng do thuốc tạo ra.  Sau đây là bốn giai đoạn thử nghiệm:

Giai đoạn 1 : Đây là lần đầu tiên thuốc được thử trên con người. Người thử thuốc thường là người khoẻ mạnh. Đôi khi có thể là bệnh nhân trong trường hợp bệnh ung thư. Mục đích của giai đoạn này là thử xem con người có chịu được thuốc không và sau đó xác định liều lượng có hiệu quả. Việc xác định liều lượng có hiệu quả cần nhiều thời gian vì các liều thuốc thử nghiệm phải được bắt đầu từ liều yếu nhất, yếu hơn liều ED50 đã nói ở trên,  rồi từ từ mới được tăng lên để dò xét phản ứng của cơ thể.

Giai đoạn 2 : Xác nhận giả thuyết về hiệu quả của thuốc và truy tìm các phương pháp sử dụng và liều lượng hữu hiệu nhất để đem áp dụng trong giai đoạn 3. Giai đoạn này cần ít thời gian  và được chia làm hai thời kỳ thử nghiệm.

Thời kỳ thứ nhất thử thuốc trên một số ít người để nghiên cứu đặc tính dược lực học (4) (hiệu quả của thuốc) và cả những đặc tính đã được chứng minh trên thú vật.  Thử nghiệm này cũng nhằm mục đích nâng cao kiến thức về dược động học (5) (thuốc được tiêu hoá như thế nào). 

Thời kỳ thứ hai thử thuốc trên một số ít bệnh nhân càng đồng nhất càng tốt.  Phần thử nghiệm này có nhiều mục tiêu chẳng hạn như : chứng minh hiệu quả điều trị, xác định liều lượng, minh chứng các phản ứng phụ ngắn hạn.

Giai đoạn 3 : Đây là giai đoạn chót trước khi xin giấy phép phát hành trên thị trường. Thuốc được thử nghiệm trên bệnh nhân với số lượng rất lớn không đồng nhất. Có thể đến hàng trăm, thậm chí hàng ngàn bệnh nhân và thường được thực hiện trên bình diện quốc tế.  Thuốc thường được khuyến khích thử  với giao thức “thử nghiệm ngẫu nhiên có kiểm soát” (randomized controlled trial). Có nghĩa là một nửa người bệnh uống thuốc thật và nửa kia dùng thuốc giả (placebo). Giai đoạn này cần nhiều thời gian vì nhằm xác nhận khả năng điều trị của thuốc. Ngoài ra việc thử nghiệm cũng có mục đích kiểm tra tính an toàn và lợi ích của thuốc  so với những nguy hiểm mà thuốc có thể gây ra.

Giai đoạn 4 :  Sau khi thuốc được phép lưu hành trên thị trường : theo dõi các tác dụng sau khi dùng thuốc để cải tiến thuốc.

Paris, 26/11/2020

Phạm văn Vĩnh

Ghi chú:

(1) Hoạt chất (active substance, principe actif) là chất có trong thuốc có tác dụng trị bệnh.  Lấy thí dụ nôm na, trong một ly nước ngọt thì đường là hoạt chất còn nước chỉ dùng như một phương tiện chuyên chở hay điều hoà.

(2) “Họ sản phẩm” bao gồm những sản phẩm có cùng một phản ứng hoá học.

(3) ED50 (Effective dose) còn được gọi là AD50 (Active dose).

(4) Dược lực học (pharmacodynamic) nghiên cứu về hiệu quả của thuốc đối với cơ thể con người : khi nào thì hiệu quả xuất hiện, kéo dài bao nhiêu ngày, cường độ của hiệu quả, tính chất của hiệu quả (tốt hay xấu).

(5) Dược động học (pharmacokinetics) nghiên cứu về sự biến hoá của thuốc trong cơ thể qua các giai đoạn hấp thụ thuốc, phân bố thuốc, thải trừ thuốc bao gồm chuyển hoá sinh học và bài tiết. Mục đích của dược động học để xác định hình thức thuốc (viên, lỏng, chích), liều lượng, thời gian dùng thuốc, ảnh hưởng của thuốc với bệnh nhân tuỳ vào tuổi tác và sự tương tác với các chất thuốc khác.

Tham khảo:

[1] Séminaire « R&D dans les biotechnologies et l’industrie pharmaceutique », Sabine Ferrand-Nagel, Université Paris-Saclay 

[2] Les essais cliniques – Centre Hospitalier Université Toulouse – https://www.chu-toulouse.fr/IMG/pdf/annexes.pdf

[3] La vie d’un médicament, Pr. R. Soulaymani Bencheikh, Centre Anti Poison et de Pharmacovigilance du Maroc https://www.who.int/medicines/areas/quality_safety/safety_efficacy/trainingcourses/1vie_medicaments.pdf

[4] Essais cliniques portant sur le médicament : Evolution de la réglementation européenne, ANSM https://ansm.sante.fr/var/ansm_site/storage/original/application/d02d0b5b63ada81c5b1181c24226d642.pdf

[5] The Drug Development Process, FDA The Drug Development Process

Trả lời

Điền thông tin vào ô dưới đây hoặc nhấn vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất /  Thay đổi )

Google photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google Đăng xuất /  Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất /  Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất /  Thay đổi )

Connecting to %s