醫藥行業是世界上最受管制的行業之一。從發現一種新藥到注冊上市和商業化，藥品研發組織必須通過非常復雜和漫長的過程進行談判。這些過程是必要的，它確保藥品是安全和有效的，而且其好處遠遠超過其風險。今后，我們將陸續不定期推送藥物從研發到上市過程的相關內容，并重點分析其中涉及到的CADD技術。

盡管人類文明對藥物的試驗和使用已有數百年歷史，但只有在過去的一百年中，才為藥物的系統研究和開發（R&D）奠定了基礎。今天，來自許多領域的人員參與了藥物的研發過程，包括有科學家、臨床醫生和醫學統計學家。即使是來自看似不同職業的人，如經濟學家、律師和監管人員，也發揮著至關重要的作用，在AI藥物研發的浪潮興起的今天，程序設計者也能參與到藥物研發中來。此前，參與發現過程的主要科學人員一直是合成化學家。然而，隨著基因組學/蛋白組學和生物技術的進步，藥物的發現和開發最近取得了巨大的飛躍。這使得分子生物學家、生物化學家、微生物學家、工程師甚至計算機科學家在藥物研發中的作用越來越重要。此外，實驗室設備自動化和高速計算的進步也有助于分析和處理大型數據集。需要具有不同學科和專門知識的人員在細胞和分子水平上幫助特定疾病的藥物研發。

據估計，一種藥物從最初研究到商業化階段平均需要10~12年的時間。這一過程的成本在21世紀初估計超過10億美元，而20世紀70年代為1.4億美元。需要說明的是，這一支出并不是因為單獨研發成功藥物的成本；在臨床試驗期間，失敗藥物的攤銷成本并沒有顯示出足夠的風險收益。從藥物的發現到上市批準，涉及以下幾個階段。

FDA對于藥物的定義

官方藥典或配方認可的物質

用于診斷、治療、緩解或預防疾病的物質

用于影響身體結構或任何功能的物質(除開食物以外的)

屬于藥物的成分，而不是藥物的載體物質

生物制品被包括在這些定義中，但其制造工藝存在差異(化學過程vs生物過程)，所以被單獨歸類

藥物發現

這個過程始于發現引起疾病的靶點，然后使用特定的檢測方法篩選化學或生物化合物，并針對這些靶點進行測試，以尋找進一步開發的主要候選化合物。現在許多新的科學方法被用來確定靶標。大多數目標是受體蛋白或者酶類。當然隨著研究的深入，RNA等生物大分子也被視作具有潛力的藥物靶標。這些方法包括利用基因組和蛋白質組學技術、合成化學、重組DNA (rDNA)技術、實驗室自動化、生物信息學、人工智能技術等。

臨床前藥物開發

將先導化合物在體外和體內上進行測試，以檢查它們如何影響生物系統，這些試驗通常被稱為臨床前，有時也稱為非臨床研究活動，包括毒理學、藥效學和藥代動力學，以及藥物遞送系統的優化。進行多次迭代，并對先導化合物進行修飾和合成，以改善其與靶點的相互作用，降低毒性或改善藥代動力學性能。這一迭代過程會在優化的化合物發現結束，它成為一個潛在的藥物準備在人類臨床上進行試驗。開發工作必須遵循良好實驗室規范( GLP )，以確保建立適當的質量體系和道德考慮。

臨床發展

用于銷售的藥物劑型的臨床試驗是在人類受試者身上進行的。臨床試驗的相關參數包括：試驗方案、安全性和對受試者的尊重、研究者的責任、機構審查委員會、知情同意、試驗監測和不良事件報告。這些參數構成了藥物臨床試驗質量管理規范( GCP )。臨床試驗必須遵循中國國家藥品監督管理局（CFDA）、美國FDA、歐盟EMA、日本PMDA或者的其他潛在國家的監管部門的法規和指南。

生產

指定用于臨床試驗的藥物必須按照相關機構的法規或指令的現行良好生產規范(cGMP)進行生產。監管當局有權對制藥工廠進行檢查，以確保它們遵循cGMP準則，從而使所生產的藥品安全有效。必須建立質量體系，使藥品按照批準的程序生產。還必須有審計線索，即對所涉材料、工藝和人員的可追溯性，以及對原材料、中間體和成品進行適當的測試。重點是藥品應該是安全、純凈、有效和質量一致的，以確保它們符合預期的功能。

上市申請和商業化

在新藥的上市申請得到監管當局的審查和批準之前，不允許銷售。如果需要的話，向當局提供大量的劑量和樣品，以證明藥物的安全性、效力、有效性和純度。這些數據以實驗室(藥理學、毒理學)、臨床(人體)和生產數據的形式提供，分別符合GLP、GCP和GMP要求。在藥物被批準和銷售后，藥物的安全性和性能被持續監測，并報告和調查不良事件(副作用)。藥品的廣告也受到監管部門的嚴格審查，以確保不存在關于藥品的虛假陳述或索賠。此外，藥品的商業化生產必須符合GMP，生產設施定期接受監管部門的檢查。對制造工藝、材料或規格的變更以及對標簽的變更應向監管當局報告，在某些情況下，變更需要在實施前獲得監管機構的批準。

藥物研發總時間從20世紀60年代的平均8.1年增長到70年代的11.6年，80年代增長到14.2年，1990~1995年批準的藥物則增長到15.3年盡管正在利用許多新方法和新技術來縮短研發時間，目前公認的藥物研發時間一般是10~12年。制藥公司和監管部門正在共同努力，縮短研發跨度，以控制成本，加快藥品上市審批的時間框架，以滿足未滿足的醫療需求。通常情況下，成千上萬的化合物被篩選和測試，只有少數作為藥物產品進入市場。統計數字表明，在最初5000至10000種化合物中，僅5種有機會進入人類臨床試驗，而最終只有一個將成為批準的藥物。值得一提的是，輝瑞的Paxlovid獲得緊急使用授權，從分子設計到第一次臨床試驗僅用了12個月。