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医薬品開発において、 前臨床開発（前臨床試験または非臨床試験とも呼ばれる）は、臨床試験（ヒトを対象とした試験）の前に開始される研究段階であり、通常は実験動物を用いて、重要な実現可能性、反復試験、および医薬品の安全性に関するデータが収集される。
前臨床試験の主な目的は、ヒト初回投与試験における安全な開始用量を決定し、製品の潜在的な毒性を評価することであり、これには通常、新しい医療機器、処方薬、診断薬などが含まれる。
企業は、前臨床研究のリスクを説明するために、例えば、創薬から前臨床開発段階に進んだ化合物のうち、平均して5,000個に1個しか承認薬にならないといった、様式化された統計を使用しています。[ 1 ] [ 2 ]
製品の種類ごとに、異なる種類の前臨床研究が行われる場合があります。例えば、医薬品は、薬力学（薬が体に及ぼす影響）（PD）、薬物動態（体が薬に及ぼす影響）（PK）、ADME、および毒性試験を受ける場合があります。これらのデータにより、研究者は、ヒトを対象とした臨床試験における医薬品の安全な開始用量をアロメトリー的に推定することができます。医薬品が付着していない医療機器は、これらの追加試験を受けず、機器とその構成要素の安全性に関する優良試験所基準（GLP）試験に直接進む場合があります。一部の医療機器は、生体適合性試験も受けます。この試験は、機器の構成要素またはすべての構成要素が生体モデルで持続可能かどうかを示すのに役立ちます。ほとんどの前臨床研究は、米国食品医薬品局（FDA）などの規制当局への提出が認められるために、ICHガイドラインのGLPに準拠する必要があります。
通常、試験管内試験と生体内試験の両方が実施されます。薬剤毒性に関する研究では、その薬剤がどの臓器を標的とするか、また長期的な発がん性や疾患を引き起こす毒性作用があるかどうかなどが調べられます。
これらの研究から得られる情報は、安全なヒト臨床試験を開始するために不可欠です。一般的に、医薬品開発研究における動物実験には2種類の動物種が用いられます。最もよく用いられるのはマウスとイヌですが、霊長類やブタも使用されます。
動物種の選択は、ヒト臨床試験との相関性が最も高い動物種に基づいて行われます。腸管、酵素活性、循環器系、その他の要因の違いにより、投与形態、作用部位、有害代謝物などに応じて、特定の動物種がより適切なモデルとなります。例えば、イヌは固形経口剤のモデルとしては適さない場合があります。これは、イヌの腸管は肉食動物特有の発達が雑食動物に比べて未発達であり、胃排出速度が速いためです。また、げっ歯類は抗生物質のモデルとしては不適切です。抗生物質投与によって腸内細菌叢に重大な悪影響が生じるためです。薬剤の官能基によっては、動物種間で代謝経路が類似している場合もあれば異なる場合もあり、これは有効性と毒性の両方に影響を与えます。
医療機器の研究においても、この基本的な前提が用いられています。ほとんどの研究は、犬、豚、羊などの大型動物で行われ、人間とほぼ同じ大きさのモデルで試験を行うことができます。さらに、特定の臓器や臓器系の生理機能の類似性から、特定の動物種が用いられる場合もあります（皮膚科や冠動脈ステントの研究には豚、乳腺インプラントの研究にはヤギ、胃や癌の研究には犬など）。
重要なことに、 FDA、EMA 、およびその他の同様の国際的および地域的規制当局の規制ガイドラインでは、ヒトでの臨床試験の承認前に、少なくとも2種の哺乳類（うち1種はげっ歯類以外）での安全性試験が通常要求されています。[ 3 ]
近年、倫理的およびコスト上の理由から、研究開発型の製薬業界における動物実験は減少している。 [ 4 ] [ 5 ] しかし、多様な製品開発に必要な解剖学的および生理学的類似性の必要性から、ほとんどの研究は依然として動物実験を伴うだろう。
前臨床試験に基づき、薬剤の無毒性量（NOAEL）が設定され、これを用いて、患者数あたりの有効成分量（API）に基づき、第1相臨床試験の初期投与量を決定します。一般的に、種間差（1/10）および個体間差（1/10）を考慮するため、1/100の不確実性係数、すなわち「安全マージン」が設けられます。
製薬会社が発見し前臨床試験を行う化合物のうち、承認薬となるのは平均して5,000個に1個に過ぎない。ヒトを対象とした臨床試験を開始した薬剤のうち、FDAの承認を得られるのはわずか10％である。…