chapter5 生物藥劑學(xué)在新藥發(fā)現(xiàn)階段的實際應(yīng)用

1、藥物研究與開發(fā)藥物研究與開發(fā)劉美鳳生物藥劑學(xué)研究內(nèi)容劑型因素劑型因素1生物因素生物因素2體內(nèi)吸收機理等研究體內(nèi)吸收機理等研究3 生物藥劑學(xué)生物藥劑學(xué)是研究藥物及其制劑在體內(nèi)是研究藥物及其制劑在體內(nèi)的的吸收、分布、代謝與排泄吸收、分布、代謝與排泄過程中藥物的過程中藥物的劑型因素劑型因素、生物因素生物因素與與藥效藥效包括（療效、包括（療效、副作用及毒性）三者之間關(guān)系的副作用及毒性）三者之間關(guān)系的一門學(xué)科一門學(xué)科研究內(nèi)容研究內(nèi)容 藥物作用的三個重要藥物作用的三個重要相相給藥劑量給藥劑量劑型崩解藥物溶出劑型崩解藥物溶出可被吸收的藥物可被吸收的藥物藥物利用度藥物利用度吸收、分布、代謝、排泄吸收、分布、代

2、謝、排泄可產(chǎn)生作用的藥物可產(chǎn)生作用的藥物生物利用度生物利用度藥物與靶點相互作用藥物與靶點相互作用效應(yīng)效應(yīng)藥劑相藥劑相藥代動力相藥代動力相藥效相藥效相影響藥物胃腸道吸收的劑型因素藥物的脂溶性與解離常數(shù)藥物的脂溶性與解離常數(shù)pkapka藥物的溶出速度藥物的溶出速度藥物的粒徑藥物的粒徑藥物的晶型藥物的晶型溶劑化物與鹽型溶劑化物與鹽型藥物理化性質(zhì)的影響藥物理化性質(zhì)的影響隔室模型的種類單室模型單室模型雙室模型雙室模型多室模型多室模型身體身體x x0 0k k中央室中央室周邊室周邊室k k1212k k2121x x0 0k k1010中央室中央室周邊二室周邊二室k k1212k k2121x x0 0k

3、 k1010周邊一室周邊一室k k1313k k3131定量研究藥物在定量研究藥物在adme過程中的變化，隔室是具有動力學(xué)均一性的模型過程中的變化，隔室是具有動力學(xué)均一性的模型藥物動力學(xué)基本參數(shù)生物半衰期（生物半衰期（t1/2t1/2）清除率（清除率（clcl）藥物在體內(nèi)的量或血藥濃度藥物在體內(nèi)的量或血藥濃度消除一半所需的時間消除一半所需的時間單位時間內(nèi)機體或某器官能消除單位時間內(nèi)機體或某器官能消除相當(dāng)多少毫升血中所含的藥物相當(dāng)多少毫升血中所含的藥物生物利用度的種類l絕對生物利用度絕對生物利用度= = 100%100% l相對生物利用度相對生物利用度= = 100%100% l是指制劑中的藥物

4、吸收進入體循環(huán)的是指制劑中的藥物吸收進入體循環(huán)的相對程度相對程度和和相對速度相對速度（auc0）試驗制劑）試驗制劑（auc0）靜注）靜注（auc0）試驗制劑）試驗制劑（auc0）標(biāo)準(zhǔn)參比制劑）標(biāo)準(zhǔn)參比制劑生物利用度的三個主要參數(shù)兩種制劑血藥濃度時間曲線比較pampalpampa: 人工膜平行測量細胞通透性的方法l使用卵磷脂和惰性有機溶劑混合液在一個疏水的濾板擔(dān)體上，作為生物膜評價分子的通透性l不能完全預(yù)測出通透性，但能給出分子的被動擴散穿膜能力的趨勢l在進行大量化合物庫篩選時有一定價值caco-2細胞細胞-體外吸收研究的細胞模型體外吸收研究的細胞模型 l無論是開發(fā)新藥還是開發(fā)新的給藥途徑，化合

5、物在體內(nèi)的吸收特性都非常重要。 lcaco-2細胞是人結(jié)腸腸癌上皮細胞(the human coclon carcinoma cell line: caco-2)l其標(biāo)志酶的功能表達及通透特征也與小腸類似，因而被大多數(shù)實驗采用作為研究小腸表皮細胞轉(zhuǎn)運和代謝的體外模型，在國外，caco-2細胞被廣泛用于新藥篩選及吸收機制研究l利用人小腸上皮caco-2細胞單層來進行藥物小腸吸收的細胞水平實驗，現(xiàn)在已經(jīng)成為一種預(yù)測藥物在人體小腸吸收以及研究藥物轉(zhuǎn)運機制的標(biāo)準(zhǔn)篩選工具。 lcaco-2細胞建立了細胞水平的體外吸收研究模型，并對該模型進行了系統(tǒng)的評價與優(yōu)化，為高通量篩選與評價候選化合物及天然產(chǎn)物的吸收

6、特性、研究其吸收機制、篩選促吸收劑提供了良好的技術(shù)平臺 caco-2細胞模型的特點和優(yōu)勢細胞模型的特點和優(yōu)勢l具有相對簡單、重復(fù)性較好、應(yīng)用范圍較廣的特點 l來源于人的直腸癌，結(jié)構(gòu)和功能類似于人小腸上皮細胞，并含有與小腸刷狀緣上皮相關(guān)的酶系。l在細胞培養(yǎng)條件下，生長在多孔的可滲透聚碳酸酯膜上的細胞可融合并分化為腸上皮細胞，形成連續(xù)的單層，這與正常的成熟小腸上皮細胞在體外培育過程中出現(xiàn)反分化的情況不同。l細胞亞顯微結(jié)構(gòu)研究表明，caco-2細胞與人小腸上皮細胞在形態(tài)學(xué)上相似，具有相同的細胞極性和緊密連接l胞飲功能的檢測也表明，caco-2細胞與人小腸上皮細胞類似，這些性質(zhì)可以恒定維持約20天。由

7、于caco-2細胞性質(zhì)類似小腸上皮細胞，因此可以在這段時間進行藥物的跨膜轉(zhuǎn)運實驗。l存在于正常小腸上皮中的各種轉(zhuǎn)運系統(tǒng)、代謝酶等在caco-2細胞中大都也有相同的表達，如細胞色素p450同工酶、谷氨酰胺轉(zhuǎn)肽酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶、葡萄糖醛酸酶及糖、氨基酸、二肽、維生素b12等多種主動轉(zhuǎn)運系統(tǒng)在caco-2細胞中都有與小腸上皮細胞類似的表達。由于其含有各種胃腸道代謝酶，因此更接近藥物在人體內(nèi)吸收的實際環(huán)境。 caco-2細胞模型的應(yīng)用細胞模型的應(yīng)用lcaco-2細胞模型在新藥吸收評價方面 lcaco-2細胞中存在有與小腸上皮相同的各種轉(zhuǎn)運系統(tǒng)、代謝酶，因此可用來作為研究與吸收相關(guān)的藥物相互作用的

8、體外模型 l人體小腸中存在著豐富的細胞色素p450同工酶，拓展藥物小腸代謝研究 藥物吸收體內(nèi)外相關(guān)性研究藥物吸收體內(nèi)外相關(guān)性研究 artursson.p等人首次用caco-2細胞模型研究了藥物的被動擴散機制,測定了被動擴散吸收的藥物的表觀通透系數(shù)(papp)，發(fā)現(xiàn)： 吸收良好的藥物 papp10-6cm/s 吸收一般的藥物 1.0 10-7 papp 110-6cm/s 吸收差的藥物 papp10-7cm/s 藥物名稱papp （cmsec-1）f(%)氯芐律定4.9910-710.7黃芪甲甙6.6510-82.3鹽酸關(guān)附甲素4.1410-593.0 試驗結(jié)果如上表所示, 發(fā)現(xiàn)藥物的正向表觀通

9、透系數(shù)papp的大小和藥物的生物利用度有很好的相關(guān)性,說明caco-2細胞模型可以比較準(zhǔn)確地預(yù)測藥物的吸收情況。二氫吡啶類藥物的二氫吡啶類藥物的caco-2模型數(shù)據(jù)庫模型數(shù)據(jù)庫 l用alchemy 2000計算幾種二氫吡啶類藥物的有關(guān)參數(shù)后用sas程序進行一次回歸lpapp=-410-4（logp）2+0.0019logp-0.0021 lpapp = 610-5(pkb)2 - 0.0007 pkb + 0.0022 lpapp= 310-8v2-210-5v+0.0031l本實驗研究的五種二氫吡啶類藥物的最佳解離度在ph5.3左右，最佳logp值在2.4左右。l分子體積對吸收的影響較小。通

10、過比較我們發(fā)現(xiàn)pkb對papp值影響較大。lpkb在5.29時papp達最大值，提示我們今后如果要對二氫吡啶類藥物進行結(jié)構(gòu)改造時，可以嘗試控制pkb在5.3左右的范圍，以提高吸收能力。利用利用caco-2細胞模型研究了細胞模型研究了p-糖蛋白糖蛋白（p-gp）對藥物吸收的影響）對藥物吸收的影響 l研究顯示，鹽酸小檗堿及其衍生物、人參皂苷rg1等均為腸上皮p-糖蛋白的底物l使用p-糖蛋白抑制劑可以顯著改善其吸收，動物實驗發(fā)現(xiàn)其吸收在使用p-糖蛋白抑制劑后生物利用度顯著提高l相關(guān)研究成果已發(fā)表于planta medica,biol pharm bull, pharmacol and toxicol

11、等國際權(quán)威期刊 caco-2細胞其它相關(guān)研究細胞其它相關(guān)研究l國際上首次建立caco-2細胞缺氧復(fù)氧損傷模型，并結(jié)合整體模型研究了燒傷對二肽類物質(zhì)吸收特性的影響國際上首次建立caco-2細胞缺氧復(fù)氧損傷模型，并結(jié)合整體模型研究了燒傷對二肽類物質(zhì)吸收特性的影響 l首次發(fā)現(xiàn)缺氧復(fù)氧損傷后caco-2細胞寡肽轉(zhuǎn)運體（pept1）的表達下調(diào)，重組人生長激素可上調(diào)該轉(zhuǎn)運體的表達水平，對創(chuàng)傷后二肽底物等營養(yǎng)物質(zhì)的促吸收研究具有重要指導(dǎo)意義，相關(guān)研究論文發(fā)表在world j gastroenterol上 l國際上首次應(yīng)用caco-2細胞模型研究了布洛芬類藥物的系統(tǒng)前轉(zhuǎn)化問題，建立并優(yōu)化了手性藥物系統(tǒng)前轉(zhuǎn)化研究模型 caco-2細胞的缺點和對策細胞的缺點和對策l盡管caco-2細胞模型具有諸多優(yōu)點，但仍然存在某些缺陷：l如形成完全分化并具有緊密連接的單層細胞生物膜所需培養(yǎng)時間較長(228天)l缺乏分泌黏液的功能，不似小腸上皮能夠形成黏液層l缺少或低表達某些藥物代謝酶和轉(zhuǎn)運體等l研究者們因此就這些缺陷對模型本身進行的改進和對策：l研究人員選用biocoat腸上皮細胞分化環(huán)境(biede)來培養(yǎng)caco-2細胞，優(yōu)化了細胞培養(yǎng)條件l添加ht29細胞共培養(yǎng)小腸的吸收作用與黏液層的存在密切