动物模型是生物大分子临床前安全性评价的关键环节，需根据药物作用机制选择适宜物种。小鼠模型因其遗传背景清晰、操作便捷，常用于初步药效验证，例如在IL-6抑制剂开发中，通过构建胶原诱导性关节炎（CIA）小鼠模型，可观察抗体对关节肿胀、炎症因子分泌的抑制作用。然而，啮齿类动物与人类在免疫系统、代谢途径等方面存在差异，需进一步通过非人灵长类（NHP）模型进行转化验证。例如，在CD20单抗研发中，食蟹猴模型可更准确预测药物在人体中的半衰期、免疫原性及组织分布特征。此外，转基因动物模型（如人源化FcRn小鼠）通过引入人类基因片段，可模拟生物大分子在人体中的代谢过程，显著提高临床前数据的预测价值。肠胃药研发进入临床前，利用斑马鱼消化特点，研究药物吸收规律。北京国家认可临床前新药评价中心项目
毒理学研究是临床前研究的“安全阀”，需通过急性毒性（单次高剂量给药）、重复给药毒性（28天/90天多次给药）、遗传毒性（Ames试验、小鼠淋巴瘤试验）及生殖毒性（胚胎致死性、致畸性）实验，多方面评估分子的安全性。例如，针对抗凝血药物，需通过大鼠尾静脉出血时间实验确定耐受剂量（MTD），避免引发过度出血风险；针对抗tumor药物，则需关注骨髓抑制（通过血常规检测白细胞、血小板计数）及肝毒性（通过ALT/AST酶活性测定）。特殊毒性研究（如光毒性、心脏毒性）也不可忽视——例如，通过hERG通道抑制实验评估药物是否可能引发QT间期延长。毒理学数据的解读需结合医疗窗（有效剂量与毒性剂量的比值），若候选分子的医疗指数（TI）>5，则认为安全性可控；若TI<3，则需重新优化结构或调整给药的方案。云南注射剂临床前评价研究生牙科材料临床前，斑马鱼牙齿发育模式特殊，测试材料生物相容性。
环特生物建立了分级药效评价体系，涵盖体外细胞模型、斑马鱼模型及哺乳动物模型的递进式验证。体外阶段，其3Dtumor球体模型通过模拟tumor微环境中的缺氧、代谢梯度等特征，可更真实地反映化合物对tumor干细胞的作用，例如在EGFR突变型肺ancer药物筛选中，该模型预测的IC50值与临床结果相关性达91%。斑马鱼模型则用于快速评估化合物对整体生理功能的影响，如通过心率监测、运动行为分析等指标，评价心血管药物或神经精神类药物的疗效。哺乳动物阶段，环特开发的疾病特异性小鼠模型（如非酒精性脂肪肝病NAFLD模型）可量化药物对肝纤维化、炎症因子分泌的改善作用，其药效数据与临床II期试验结果的一致性超过75%。此外，类organ-免疫细胞共培养体系可模拟肿瘤免疫微环境，用于评估PD-1/PD-L1抑制剂等免疫医疗药物的协同效应。
生物大分子的免疫原性是其临床前安全性评价的重点。即使人源化抗体仍可能引发抗药物抗体（ADA）产生，导致疗效降低或过敏反应。临床前需通过ELISA、流式细胞术及T细胞依赖性影响试验（TDAR）评估免疫原性风险。例如，在TNF-α抑制剂开发中，TDAR试验可检测药物对T细胞增殖及细胞因子分泌的影响，预测潜在免疫相关不良反应。脱靶毒性则需通过高通量筛选技术（如KinomeScan）评估药物对非靶标激酶的交叉结合能力，避免因脱靶效应导致的organ毒性。例如，某EGFR抑制剂因意外结合HER2受体，在临床前猴模型中引发严重心脏毒性，终导致项目终止。此外，重复给药毒性试验需持续观察动物体重、血液生化指标及组织病理学变化，为临床剂量设计提供依据。糖尿病药临床前，斑马鱼血糖调控独特，探索药降低人体血糖、稳糖路径。
临床前研究的起点是体外活性筛选，通过高通量技术（如96孔板、自动化液体处理系统）从化合物库中筛选出对靶点具有抑制或活动作用的“苗头化合物”。例如，针对EGFR突变型肺ancer，通过酶联免疫吸附试验（ELISA）筛选能抑制EGFR激酶活性的小分子，初始命中率可能低至0.1%。随后，通过构效关系（SAR）研究优化分子结构——通过合成系列类似物（如改变苯环取代基、调整酰胺键位置），结合表面等离子共振（SPR）技术测定结合亲和力（KD值），逐步提升活性（如将IC50从μM级优化至nM级）。这一阶段需平衡活性与理化性质（如logP、溶解度），避免“活性陷阱”（如过度追求高亲和力导致代谢不稳定）。例如，某候选HER2抑制剂通过引入氟原子降低脂溶性，成功将半衰期从2小时延长至8小时，为后续体内研究奠定基础。眼科器械临床前，对照斑马鱼眼球，评估器械操作可行性、安全性。云南注射剂临床前评价研究生
临床前斑马鱼神经元成像，加药后看神经发育、修复及药物刺激反应。北京国家认可临床前新药评价中心项目
体外药效评估是临床前研究的起点，通过高灵敏度技术（如荧光标记、流式细胞术）量化候选药物对靶点的直接作用。针对激酶抑制剂，常用酶联免疫吸附试验（ELISA）或表面等离子共振（SPR）测定其对靶酶的抑制活性（如IC50、Ki值）；针对抗体药物，则通过流式细胞术检测其与抗原的结合亲和力（KD值）。细胞水平实验进一步验证药物对疾病相关细胞的功能影响，例如：抗tumor药物需在多种ancer细胞系（如A549肺ancer细胞、MCF-7乳腺ancer细胞）中测试增殖抑制率（通过MTT法或Brdu掺入法）；抑炎药物需在巨噬细胞中检测炎症因子（如TNF-α、IL-6）的分泌抑制效果。此外，3D细胞模型（如tumor球体、类organ）可模拟体内微环境，更真实地反映药物穿透性及细胞间相互作用。例如，某EGFR抑制剂在2D细胞实验中IC50为10nM，但在3Dtumor球体中需50nM才达同等效果，提示需优化结构以提升穿透性。北京国家认可临床前新药评价中心项目
