《Nanotoxicology》：Unveiling the hidden risks of nanomedicine-based drug delivery: a comparative evaluation of drug safety profiles of liposomal irinotecan and conventional irinotecan
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这项药物警戒研究基于美国食品药品管理局不良事件报告系统（FDA Adverse Event Reporting System， FAERS）的真实世界数据（从2004年第一季度至2024年第三季度），系统性地比较了脂质体伊立替康（liposomal irinotecan， Nal-IRI）与传统伊立替康（conventional irinotecan， IRI）的安全性特征。研究发现Nal-IRI存在独特的挑战，包括迟发性毒性、肝胆系统风险以及人群特异性易感性，揭示了纳米医学相关的独特风险，强调了扩展药物警戒的必要性。
摘要
这项研究旨在利用美国食品药品管理局不良事件报告系统（FDA Adverse Event Reporting System， FAERS），对脂质体伊立替康（Nal-IRI）与传统伊立替康（IRI）的安全性特征进行表征和比较，重点关注识别Nal-IRI不良事件（Adverse Events， AEs）中的隐藏风险。数据提取自FAERS数据库（从2004年第一季度至2024年第三季度）。通过计算报告比值比（Reporting Odds Ratios， ROR）、比例报告比（Proportional Reporting Ratios， PRR）、信息成分（Information Component， IC）和经验贝叶斯几何平均数（Empirical Bayesian Geometric Mean， EBGM）来挖掘Nal-IRI和IRI的AE信号。总共识别出90个Nal-IRI阳性的首选术语（Preferred Terms， PTs）和437个IRI阳性的PTs。两者均在胃肠道疾病以及血液和淋巴系统疾病中表现出更强的信号，而Nal-IRI还在肝胆疾病中表现出更强的信号。研究人员识别出Nal-IRI新的特定不良事件，包括胆管炎（ROR = 56.45）、小肠结肠炎（ROR = 41.89）、血液毒性（ROR = 18.47）以及302份超说明书使用报告。同时，Nal-IRI表现出迟发性毒性，其中位AE发生时间延长（35天 vs. IRI的27天），且早期反应（≤7天）更少（13.88% vs. IRI的20.51%）。此外，在亚洲人群中，Nal-IRI在胃肠道疾病（如呕吐、腹痛）方面表现出更强的信号，而欧洲/美洲人群在血液学/肝脏不良反应（如中性粒细胞减少、胆管炎）方面有更强的信号。Nal-IRI展现出独特的安全性挑战，包括迟发性毒性、肝胆系统风险以及人群特异性易感性。这些发现揭示了与纳米医学相关的独特风险，强调了扩展药物警戒的必要性。
引言
癌症纳米医学领域近几十年来取得了变革性进展，这得益于纳米颗粒药物递送系统的突破。这些先进的制剂可以增强肿瘤靶向药物递送和治疗效果，从而革新肿瘤学的治疗策略。自1995年美国食品药品监督管理局（FDA）具有里程碑意义地批准第一个纳米药物以来，已有超过60种纳米药物进入临床实践，目前有超过500种候选药物正在进行临床试验评估。通过优化治疗药物的空间分布，这些纳米载体旨在重新校准治疗效力与毒性之间的关键平衡。在这些药物中，脂质体是开创性的纳米级递送平台。脂质体由磷脂双分子层（直径25-1000纳米）组成，具有亲水性头部和疏水性尾部，表现出优异的含水稳定性、生物相容性和低免疫原性。这些固有特性使脂质体能够增强药物溶解度、改善生物利用度并实现精确的靶向递送。通过将治疗药物封装在脂质膜内，脂质体促进了药物向肿瘤组织的选择性转运，同时显著降低了脱靶毒性。脂质体伊立替康（Nal-IRI）是这项技术的典型范例，已成为治疗转移性胰腺癌等侵袭性恶性肿瘤的基石。Nal-IRI旨在解决传统伊立替康（IRI）的药代动力学局限性，其利用增强的渗透和滞留（Enhanced Permeability and Retention， EPR）效应延长肿瘤对其活性代谢物SN-38的暴露时间。这种战略性的重新设计不仅增强了抗肿瘤疗效，还减轻了全身毒性——这一双重优势凸显了其在治疗难治性癌症中的临床优越性。
Nal-IRI最初通过高效、高载药量的封装系统设计，将伊立替康整合到脂质载体中，产生了一种具有优化生物分布和药代动力学特征的药物。Nal-IRI的设计理念是增强伊立替康的活化动力学，同时减轻药物在循环中意外蓄积引起的全身毒性。作为一种前药，伊立替康通过羧酸酯酶酶促转化为其细胞毒性代谢物SN-38，随后通过细胞色素P450 3A4/3A5介导的代谢和UGT1A1依赖的葡萄糖醛酸化失活。这些酶的表达和活性的个体间差异可能严重影响局部药物活化和毒性特征。通过利用肿瘤脉管系统固有的EPR效应，Nal-IRI能够直接将高浓度的伊立替康靶向递送至恶性肿瘤组织。该平台利用脂质载体促进跨内皮囊泡转运——这是一种促进药物在肿瘤内选择性蓄积的生理机制。值得注意的是，与IRI制剂相比，Nal-IRI延长了肿瘤内对SN-38的暴露时间，同时减少了全身SN-38水平，从而在保留治疗效果的同时减少了脱靶不良反应。
尽管Nal-IRI代表了重要的治疗进展，拓宽了临床应用并改善了治疗结果，但它并非万灵药，并且保留了与药物相关毒性相关的固有局限性。临床试验和先前的研究已记录到包括胃肠道和血液学毒性在内的事件，这些在受控的试验环境中虽然可控，但在真实世界的临床实践中表现出更严重的程度。随着Nal-IRI的临床采用不断扩大，全面的安全性评估强调了实施警惕性监测方案和风险缓解策略的必要性。这些措施对于及时识别新出现的风险、优化不同临床场景下的患者安全以及及时调查新出现的安全信号至关重要。
美国食品药品管理局不良事件报告系统（FAERS）是一个关键的、公开可访问的药物警戒资源，方便了来自医疗保健提供者、消费者和制药商的自愿报告。通过汇总和存档药品和生物制品的上市后安全性数据，FAERS为分析真实世界不良事件（AE）模式、检测新的或罕见的安全信号以及完善对已记录风险的理解提供了不可或缺的平台。研究人员利用基于计数的失衡分析——包括报告比值比（ROR）、比例报告比（PRR）、贝叶斯置信传播神经网络（Bayesian Confidence Propagation Neural Network， BCPNN）和多项目伽马泊松收缩器（Multi-item Gamma Poisson Shrinker， MGPS）——来量化AE风险关联并识别医疗产品与不良结果之间的信号强度，从而为临床决策和治疗优化提供依据。
以往的研究大多基于临床前数据，通过体外和体内模型来阐明纳米药物的毒性特征，但在其大规模和真实世界的安全性验证方面存在显著差距。虽然这些基础实验对于理解机制至关重要，但它们可能无法完全捕捉到不同临床人群中表现出的复杂安全性谱。此外，尽管已有一些报告利用FAERS数据库对纳米药物的不良事件进行真实世界研究，但这些工作很大程度上局限于单药分析。目前明显缺乏将纳米药物与其传统对应药物安全性特征进行直接对比的头对头比较研究，从而限制了分离和将风险特别归因于纳米载体系统的能力。此外，与其他纳米递送系统（如聚合物胶束和无机纳米颗粒）相比，脂质体的磷脂双分子层结构更有利于模拟生物膜的特性，提高药物稳定性和生物利用度，其制备工艺成熟且具有丰富的临床转化经验（多种脂质体药物已获批上市）。在此背景下，IRI和Nal-IRI提供了一个理想的研究模型。两种药物均在临床实践中广泛使用，确保了FAERS数据库中有足够的数据量进行可靠分析。此外，Nal-IRI在胰腺癌等恶性肿瘤临床指南中推荐级别的不断提高，突显了其日益增长的治疗重要性。这种利用丰富真实世界数据的比较设计，有助于更客观、更直接地观察纳米脂质体制剂对药物安全性的影响，得出具有更强可比性和临床相关性的结论。
在本研究中，研究人员对2004年第一季度至2024年第三季度向FAERS报告的Nal-IRI和IRI相关不良事件进行了大规模、真实世界的综合药物警戒分析。采用了一个多算法框架：首先应用ROR和PRR检测具有统计学意义的药物-AE关联并筛选候选信号；随后实施BCPNN算法构建联合概率模型，将通过初步失衡分析识别的药理药物映射到AE；最后，利用MGPS算法将这些关联转化为可量化的风险指数，从而能够识别出先前分析方法标记出的高风险药物-AE组合。通过整合这四种失衡指标，本研究系统地描述了Nal-IRI相对于IRI的AE风险特征。通过头对头比较分析，验证了Nal-IRI的药物特异性安全性特征，如迟发性毒性、肝胆系统风险和人群特异性易感性。这进一步增进了对药物递送系统产生的不良反应风险的理解，为临床精准安全管理提供了新的依据。其旨在加强上市后安全监测，为基于证据的临床指南提供信息，并优化肿瘤学实践中的风险-获益管理策略。
材料与方法
数据来源与处理
本研究是一项回顾性和观察性药物警戒数据分析，不涉及任何实验程序，例如药物配方、体外或体内实验。本研究利用了来自FAERS的数据，这是一个全球自发性报告数据库。FAERS数据集包含七种不同的文件类型：DRUG（药物详情）、OUTC（患者结局）、RPSR（报告来源）、THER（药物治疗时间线）、INDI（药物使用适应症）和DEMO（人口统计学和管理元数据）。这些文件通过诸如PRIMARYID（非重复报告标识符）等唯一标识符相互关联。数据提取侧重于传统伊立替康和脂质体伊立替康，涵盖从2004年第一季度至2024年第三季度的报告。使用MySQL，提取并预处理了两种制剂的不良事件相关数据。通过FDA推荐的去重协议系统性地删除了重复报告：按CASEID、FDA_DT（FDA接收日期）和PRIMARYID对报告进行排序，对于重复的CASEID保留具有最新FDA_DT的条目，当CASEID和FDA_DT匹配时保留最高的PRIMARYID。处理后的数据被映射到监管活动医学词典（Medical Dictionary of Regulatory Activities， MedDRA；版本28.0），其中重要的不良事件被分层为首选术语（PTs）和系统器官分类（System Organ Classes， SOCs）。对于缺失或不合理的日期：如果仅部分日期字段（例如仅AE发生日期）缺失而其他关键信息完整，则保留报告并在统计分析中注明日期缺失状态；如果日期存在明显逻辑错误（例如发生日期早于用药开始日期）且验证后无法纠正，则该报告从时间相关分析中排除，但保留用于非时间依赖性分析。
数据挖掘算法
信号检测框架整合了失衡分析，结合了频率主义方法（报告比值比[Reporting Odds Ratio， ROR]、比例报告比[Proportional Reporting Ratio， PRR]）和贝叶斯方法（贝叶斯置信传播神经网络[Bayesian Confidence Propagation Neural Network， BCPNN]、多项目伽马泊松收缩器[Multi-item Gamma Poisson Shrinker， MGPS]）。这些互补算法能够进行交叉验证的信号检测，为传统/脂质体伊立替康及其各自的不良事件相对于FAERS报告的其他药物的风险关联提供了多维度的见解。两种方法的计算均依赖于2×2列联表，信号阈值定义见补充表S2。
统计分析与可视化
所有分析均使用R（版本4.4.2）和Microsoft Excel 2019进行。forestplot包促进了森林图的生成，而ggplot2和ggpubr则实现了高分辨率的可视化。网络图（通过networkD3）、环形分布图（ccgraph）和火山图（ggvolcano）进一步丰富了数据解读。使用双尾检验评估统计学显著性，p < 0.05被认为具有显著性。
结果
不良事件报告与临床特征
在2004年第一季度至2024年第三季度的FAERS数据库中，共识别出13,890份报告，包括12,705份与传统伊立替康（IRI）相关的不良事件和1185份与脂质体伊立替康（Nal-IRI）相关的不良事件。自2004年FAERS建立以来的不良事件报告年度趋势如图2(A)所示。虽然IRI于1994年获得监管批准，Nal-IRI于2005年获批，但两种药物在近年来的不良事件报告频率均有升高，过去五年间的年报告数大幅超过了年平均数（IRI：695；Nal-IRI：119）。这一模式表明治疗使用率增加或药物警戒意识增强。关键的临床特征详见表1。在两个队列中均观察到男性占主导地位（IRI：45.64%男性 vs. 33.02%女性；Nal-IRI：48.69% vs. 35.11%），尽管年龄分布差异显著：IRI相关的不良事件主要涉及18-65岁的成年人（36.22%），而Nal-IRI病例主要影响65-85岁的老年患者（39.41%）。在地理分布上，美国贡献了最多的报告（IRI：23.83%；Nal-IRI：29.03%），其次是日本（IRI：12.52%；Nal-IRI：26.58%）。治疗适应症揭示了不同的临床应用。结直肠癌（35.95%）是IRI的主要适应症，其次是胰腺癌（15.24%）、肺癌（4.49%）、胃癌（2.27%）和食道癌（1.95%）。相比之下，Nal-IRI主要用于治疗胰腺癌（53.33%），其次是结直肠癌（15.27%）、食道癌（1.43%）、胶质母细胞瘤（1.27%）和神经内分泌肿瘤（1.01%）。在严重结局中，住院是主要结局（IRI：28.71%；Nal-IRI：32.83%），其次是死亡（IRI：20.28%；Nal-IRI：25.32%）。危及生命的事件、残疾和先天性异常虽然较少发生，但需要高度警惕。图3中的桑基图进一步阐明了人口统计学到结局的路径，将性别/年龄分层映射到治疗适应症和临床结局。尽管桑基图提供了数据的图形表示，但需要注意的是，由于自发性报告系统固有的局限性，如漏报和报告质量的可变性，这并不暗示因果关系或绝对频率。
85, and unknown age. (C) Gender distribution of reported cases, showing proportions of female, male, and unknown genders. (D) The proportion of the top five countries. (E) The proportion of the top five indications. (F) The proportion of the serious outcome.">
系统器官分类水平失衡分析
为了系统地描述和比较IRI和Nal-IRI的不良事件特征，使用MedDRA（版本28.0）按系统器官分类对不良事件进行分类。该分析涵盖了IRI的27个SOC和Nal-IRI的25个SOC，突出了两种制剂相关的广泛不良事件谱。如图4所示，IRI最常报告的三个SOC是胃肠道疾病（7609例，18.9%）、全身性疾病及给药部位各种反应（5952例，14.8%）以及血液和淋巴系统疾病（3276例，8.2%）。对于Nal-IRI，主要的SOC包括胃肠道疾病（713例，19.7%）、全身性疾病及给药部位各种反应（580例，16.0%）以及损伤、中毒和操作并发症（438例，12.1%）。值得注意的是，两种制剂在胃肠道疾病中均表现出最高的不良事件发生率，这与其药理机制的预期一致。为了识别具有临床显著意义的SOC，采用了四种药物警戒指标：ROR、PRR、BCPNN和MGPS。两种制剂均在血液和淋巴系统疾病中表现出最强的ROR信号（IRI：ROR = 5.09；Nal-IRI：ROR = 4.65），表明与其他SOC类别相比，该类别具有显著升高的相对风险，这一发现与说明书信息相符。Nal-IRI表现出独特的安全性特征，其损伤、中毒和操作并发症的报告频率更高（438例，12.08%；ROR = 1.11），而IRI为（1877例，4.70%；ROR = 0.47）。虽然相对风险仍然中等，但这个信号值得临床警惕。类似地，良性、恶性和未指明的肿瘤（包括囊肿和息肉）与Nal-IRI的关联更强（233例，6.4%；ROR = 2.24），而IRI为（1891例，4.70%；ROR = 1.80），这表明可能存在制剂特异性的风险，需要持续监测。信号检测分析进一步揭示了不同的风险特征。对于IRI，主要观察到与胃肠道疾病（N = 7609；ROR = 2.48， PRR = 2.20， IC = 1.14， EBGM = 2.20）以及血液和淋巴系统疾病（N = 3276；ROR = 5.09， PRR = 4.76， IC = 2.25， EBGM = 4.74）的关联。相比之下，Nal-IRI表现出涉及胃肠道疾病（N = 713；ROR = 2.69， PRR = 2.35， IC = 1.24， EBGM = 2.35）、血液和淋巴系统疾病（N = 262；ROR = 4.65， PRR = 4.39， IC = 2.13， EBGM = 4.39）以及肝胆疾病（N = 73；ROR = 2.48， PRR = 2.45， IC = 1.29， EBGM = 2.45）的三联关联模式。Nal-IRI肝胆事件升高的IC和EBGM值，以及高级算法（BCPNN和MGPS）的支持，突显了与IRI相比，肝脏相关并发症的一个强有力的安全信号。
首选术语水平不良事件分析
药物警戒分析使用四种不同的信号检测算法，识别出437个与IRI相关的首选术语（PTs）和90个与Nal-IRI相关的PTs（图5(A,B)）。为了直观地比较不同SOC间不良事件的分布，采用了圆形网络图，揭示了每种制剂不同的不良事件特征（图5(C,D)）。为了进行重点比较，分析了每种药物排名前30位的显著PTs，新识别的不良事件在表2和表3中用星号（*）标记。两种制剂之间有20个PTs重叠，包括腹泻、呕吐、腹痛、口腔炎、中性粒细胞减少、发热性中性粒细胞减少、血小板减少和间质性肺病，这与已确立的说明书信息一致。值得注意的是，对于特定的PTs，Nal-IRI比IRI表现出显著更强的ROR信号，包括贫血（Nal-IRI：3.83 vs. IRI：2.9）、恶性进展（Nal-IRI：23.71 vs. IRI：5.84）、肺栓塞（Nal-IRI：7.15 vs. IRI：4.09）、中性粒细胞计数下降（Nal-IRI：15.66 vs. IRI：6.82）和食欲下降（Nal-IRI：4.83 vs. IRI：2.72），这表明脂质体制剂对这些事件的相对风险升高。进一步识别出Nal-IRI特有的不良事件信号，这些均未列入当前产品标签。胆管炎作为一个新识别的不良事件，在19例报告中出现，ROR高达56.45，表明一个强有力的安全信号。其他新信号包括小肠结肠炎（14例，ROR = 41.89）和血液毒性（10例，ROR = 18.47）。特别值得关注的是与Nal-IRI相关的302份超说明书使用报告，需要立即引起监管注意。其他具有升高ROR值的值得注意的信号包括腹水（N = 19， ROR = 11.74）、骨髓抑制（N = 18， ROR = 10.02）、肝转移（N = 9， ROR = 8.75）、血胆红素升高（N = 11， ROR = 8.54）、掌跖红肿综合征（N = 9， ROR = 6.34）和肠梗阻（N = 11， ROR = 5.11），突出了需要进一步调查的潜在领域。尽管观察到结缔组织增生性小圆细胞肿瘤（ROR = 573.01）、糖类抗原19-9升高（ROR = 150.79）和迁移性血栓性静脉炎（ROR = 141.33）等具有极端ROR值，但这些信号仅在3-6例报告中出现，无法进行明确的临床解读。类似地，感染性胆管炎（ROR = 384.03）和周围感觉神经病变（ROR = 23.95）代表了需要警惕的临界新不良事件，尽管病例数有限。数据挖掘揭示的不良事件谱超出了Nal-IRI产品标签明确列出的范围。这些发现强调了持续药物警戒和系统性上市后监测对于完善风险-获益评估的至关重要性。高信号、未标注不良事件的识别——特别是那些具有严重临床意义的事件——强调了为接受脂质体伊立替康治疗的患者更新安全指南和实施针对性监测策略的必要性。
发生时间分析
对IRI和Nal-IRI相关不良事件的时间分析如图7(A)所示。排除时间不清或不准确的报告后，保留了4418例IRI不良事件和418例Nal-IRI不良事件用于分析。IRI的不良事件中位发生时间为27天（四分位距[IQR]：9-74天），而Nal-IRI为35天（IQR：13-89天），表明脂质体制剂具有延迟的发生特征。研究结果显示，两种制剂的大多数不良事件发生在治疗开始后的前30天内（IRI：53.47%；Nal-IRI：47.61%），此后不良事件发生率逐渐下降。值得注意的是，IRI表现出更高比例的立即发生不良事件，20.51%的事件在治疗开始后7天内报告，而Nal-IRI为13.88%。然而，Nal-IRI出现了一种独特的时间模式，其不良事件报告在治疗后60天后显著增加，表明存在延迟效应的趋势。尽管只有一小部分Nal-IRI不良事件（2.39%）发生在360天之后，但这些迟发性事件强调了需要对长期安全风险保持警惕。不良事件的累积发生率曲线如图7(B)所示。这些时间特征为不良事件动态提供了关键的见解，使临床医生能够优化风险分层、治疗监测和患者管理策略。观察到的Nal-IRI延迟发生和延长的风险窗口，凸显了对接受脂质体制剂患者进行延长监测期的重要性。
首选术语区域差异风险信号
在所有报告中，Nal-IRI有361份报告来自亚洲（占30.46%），354份报告来自欧洲和美洲（占29.87%）。IRI有1881份报告来自亚洲（占14.81%），354份报告来自欧洲和美洲（占29.78%）。对FAERS数据的信号强度分析，通过整合失衡信号和报告频率，揭示了与IRI和Nal-IRI相关的首选术语水平不良事件存在显著的地理差异。对于IRI，欧洲/美洲人群在间质性肺病、食欲下降、白细胞减少、中性粒细胞计数下降、中性粒细胞减少、弥散性血管内凝血和血红蛋白下降方面表现出更高的不良事件发生率。相反，亚洲队列显示恶性进展、脱水、腹痛、构音障碍和低血压的发生率增加。值得注意的是，Nal-IRI显示出不同的地理模式。血液学和肝脏毒性——特别是中性粒细胞计数下降和胆管炎——在欧洲/美洲人群中占主导地位。相比之下，亚洲患者显示出胃肠道毒性风险升高，包括呕吐和腹痛。这些发现强调了在Nal-IRI治疗期间采取针对人群特异性不良事件监测策略的必要性。
关键不良事件与致死结局的关联
为了进一步评估已识别不良事件信号的临床严重程度，分析了与Nal-IRI和IRI排名靠前的显著不良事件相关的致死结局比例。如表4总结所示，在Nal-IRI报告中，几个具有强失衡信号的不良事件也与高病死率相关。值得注意的是，胆管炎的病死率最高，为52.63%（19份报告中的10份），其次是小肠结肠炎，为42.85%（14份报告中的6份）。对于IRI，感染性休克和间质性肺病显示出较高的病死率，分别为57.14%和35.71%。这一分析强调，为Nal-IRI检测到的新颖且强烈的信号，如胆管炎，不仅报告频繁，而且预后严重，需要最高度的临床警惕。
讨论
纳米药物利用纳米载体（如脂质体、聚合物胶束、无机纳米颗粒）封装活性成分，从根本上改变了传统药物的理化性质和药代动力学特征。虽然这种工程化设计通过减少非肿瘤组织暴露来增强肿瘤靶向递送——从而减轻了经典毒性——但它同时引入了新的安全挑战。脂质体伊立替康（Nal-IRI）将拓扑异构酶抑制剂伊立替康封装在磷脂双分子层内，是这种范式转变的一个范例。这项工作是首个对纳米药物与其传统对应药物进行大规模、真实世界比较安全性分析的研究。与以往仅提供个别纳米药物不良反应概述的
