2013首届北方药学研究生论坛-曾苏-ADME在药物研发中的作用--从成药性评价到新药转化研究

曾苏浙江大学药学院ADME在药物研发中的作用---从成药性评价到新药转化研究主要内容新药转化研究的背景和成药性评价的意义基于细胞模型的药物吸收转运成药性评价基于药物代谢稳定性的成药性评价基于DMEs诱导和抑制的药物成药性评价基于药物代谢的毒性预测基于DMEs的新药设计一.新药转化研究的背景和成药性评价的意义新药研发是一复杂的庞大系统工程,所涉及的学科门类众多转化研究有助于构建创新药物的基础研究、临床前研究和临床疗效评价直至新药制造和临床应用的系统研发链顺畅基础医学和生物学与创新药物研发、临床医学之间的双向信息和研究关联缩短创新药物从实验室到临床应用的研发周期对于提高新药研发效率十分重要药学学报，2011；46:19-29USFDA,innovation/stagnation:challengeandopportunityonthecriticalpathtonewmedicalproducts，2004“关键路径行动计划”（TheCriticalPathInitiative）新药、生物制品和医疗器械研发、评价、生产和使用整个过程转化研究(translationresearch)的国家策略，以缩小大量生物医学和技术的发现与新药成功率之间的鸿沟苏格兰卫生部与全球最大制药公司之一的惠氏制药公司合作,共同启动世界上第一个转化医学合作研究中心罗氏公司投资7100万美元，在新加坡设立转化医学研发中心阿斯利康公司建立阿斯利康中国创新中心，并开展精神疾病基因及药物研发领域的转化医学研究······药物转化研究ADME评价贯穿始终HodgsonJ.ADMET--turningchemicalsintodrugs.NatureBiotechnol.2001;19:722-6.DM/PKReasonsforattrition(1991–2000).先导物的优化是对分子的理化性质、药代和药效的综合修饰过分强调药效强度和选择性，追求高活性，而忽略理化和药代性质，会导致药物的效力低下往往也是体外有活性而体内无效的原因成药性评价的意义评价和预测基于药物代谢的潜在药物相互作用是新药研发中的重要环节，美国、欧洲、日本等国的新药注册审批部门对CYPs引起的药物相互作用都十分重视，发布了一系列研究指导原则1.美国FDA,DrugMetabolism/DrugInteractionStudiesintheDrugDevelopmentProcess:StudiesInVitro，1997；2.InVivoDrugMetabolism/DrugInteractionStudies-StudyDesign,DataAnalysis,andRecommendationsforDosingandLabeling，1999；3.日本，MethodsofDrugInteractionStudies,2001并不是所有的药物-药物相互作用都由CYPs引起，也可由UGTs或转运体引起，导致药物吸收、分布、代谢、排泄和毒性（ADME/T）性质改变美国FDA在2006年指南中（DrugInteractionStudies—StudyDesign,DataAnalysis,andImplicationsforDosingandLabeling），增加了转运体P-gp的研究内容2012年美国FDA指南中又新增UGTs和6种转运体BCRP,OATP1B3,OATP1B1,OCT2,OAT1,OAT3（DrugInteractionStudies—StudyDesign,DataAnalysis,ImplicationsforDosing,andLabelingRecommendations）欧洲EMA2010年指南中还列有胆酸盐外排泵(BSEP)和OCT1（GuidelineontheInvestigationofDrugInteractions）；转运体总数达到9种CYPsFDAGuidance2006ITCrecommendation2010FDAGuidance2012EMAGuidelines2010P-gp√MDR1√√BCRP乳腺癌耐药蛋白√√BSEP胆酸盐外排泵√OATP1B1有机阴离子转运蛋白√√OATP1B3√√OCT1有机阳离子转运体√OCT2√√OAT1有机阴离子转运体√√OAT3√√UGTs葡萄糖醛酸转移酶√模拟肠道吸收代谢药物或活性成分Caco-2,MDCK,MDCK/MDR1,LLC-PK1/MDR1,LLC-PK1,MRP,BCRP,Bcap37/MDR1肠道肝脏血液发挥功效整体PK模型人源化体外模型永生化脑脉络膜上皮细胞、重组P-gp等模拟血脑透过性药酶的诱导与抑制PXR等/CYPs报告基因、hPXR转基因动物、原代肝细胞，重组CYPs，UGTs，微粒体等CYPs,UGTs，GST,OATP,PepT等转基因细胞模拟肝脏代谢人源化转基因动物摄入型转运体将内外源性物质摄入细胞内，包括有机阴离子转运多肽家族（OATP）、有机阴离子转运体家族（OAT）、有机阳离子转运体家族（OCT）外排型转运体多药耐药蛋白（MDR）、多药耐药相关蛋白（MRP）、乳腺癌耐药相关蛋白（BCRP）以及肝脏胆盐外排泵（BSEP）二、基于细胞模型的药物吸收和转运成药性评价AbsorptionDistributionMetabolismExcretion红色标记的是美国FDA明确要求的转运体1234MDCKCaco-2Westernblot检测四株MDCK/MDR1细胞P-gp的表达Bcap371234Westernblot检测四株Bcap37/MDR1细胞P-gp的表达药物吸收和转运细胞模型Caco-2cellWorldJGastroenterol.2004;10(9):1365-8.鉴定P-gp底物或抑制剂的体外试验方法试验方法组织参数备注双向转运试验Caco-2细胞；MDCK-MDR1细胞；LLC-PK1MDR1细胞B-A与A-B药物净外排比1.直接测定药物的外排量2.鉴定P-gp的转运与抑制3.已考虑P-gp位于膜的顶端或基底外侧摄取/外排试验肿瘤细胞；cDNA转染细胞；卵母细胞中注入转运蛋白的cRNA抑制荧光探针钙黄绿素-AM或罗丹明-123的摄取和外排1.不能区别底物还是抑制剂2.不能鉴定透过性差的底物和抑制剂ATP酶膜囊法；重组P-gpATP酶的活性1.同外排/摄取试验2.与P-gp的功能不一定具有良好的相关性药物侯选物浓度(mol/L)Papp(10-8cm/s)透过系数EffluxratioAPBLBLAP50.04.20.186.20.291.5100.03.90.238.70.202.2250.03.30.3011.20.153.41.抗病毒候选药物RDSSCaco-2细胞双向转运透过实验该有效部位的透过系数很小，总透过率小于1%，并是外排泵P-gp的底物；再经过动物口服实验的验证，在各时间点未检测到有效部位化合物及代谢物。00.20.400.0040.0080.0121/C1/VRDSRDS+rhodamine-123线性(RDS+rhodamine-123)线性(RDS)00.10.200.0040.0080.0121/C1/VRDSRDS+CsA线性(RDS+CsA)线性(RDS)加入P-糖蛋白抑制剂或底物后,在caco-2细胞单层的透过性增强。认为是P-糖蛋白的底物结论：该化合物难于制成常规口服制剂JPharmPharmacol.2005;57:1297-303花旗松素落新妇苷2.Effectsofinhibitors(100μmol/L)onthetransportofAstorTaxacrossCaco-2cellmonolayerConcentration(μmol/L)EffluxratioControlGF120918VerapamilMK-571落新妇苷107.00.70.56.4506.30.60.76.31006.70.60.66.42506.00.70.86.85007.40.70.96.6花旗松素1016.913.615.43.65015.414.115.93.810036.335.237.33.225025.425.124.43.250028.925.326.53.2Papp非常相近，且均小于1×10-6cm/s落新妇苷和花旗松素分别为P-gp和MRP2的底物外排转运蛋白是限制其口服BA的主要因素之一(大鼠中的绝对生物利用度为0.066%和0.17%)IntJPharmaceut2009;378:1–8花旗松素和落新妇苷对P-gp具有诱导效应P-gp在蛋白表达及mRNA表达水平上均有上调增加R123在Caco-2细胞中的外排IntJPharmaceut2009;378:1–8LLC-PK1/BCRP细胞+抑制剂LLC-PK1/BCRP细胞UptakeofLiensinineinLLC-PK1andLLC-PK1/BCRPcells10M20M40M5101520LLC-PK1LLC-PK1withGF120918LLC-PK1/BCRPLLC-PK1/BCRPwithGF120918CellularAccumulation(nmol/mgprotein/120min)*************转运实验:莲心碱外排作用强烈，在LLC-PK1/BCRP细胞上的净外排比为2.87加入BCRP的抑制剂CsA和GF120918后，净外排比显著降低至1左右细胞摄取实验3.CNSBBBCNSBBBCDCompdConc(mol/L)A-BMDCK-MDR1MDCKPapp(×10-5cm/s)Effluxratio(Papp(B-A)/(A-B))Effluxratio(Papp(B-A)/(A-B))NeteffluxratioR1100.650±0.0122.311.921.20500.535±0.0092.081.731.201000.645±0.0531.631.630.99R2100.550±0.0395.181.782.90500.853±0.0013.391.772.671001.059±0.0232.471.672.16R3100.730±0.0231.321.330.99500.512±0.0341.281.101.161000.376±0.0121.931.131.70R4101.815±0.0191.411.311.07502.634±0.1081.011.130.901002.458±0.1751.011.300.78R5100.133±0.0021.291.081.20500.097±0.0092.271.281.771000.089±0.0154.011.862.16poorlypermeability:05;moderatelypermeability:01,02,03;wellpermeability:04,R02andR05maybethesubstratesofP-gpCompoundsConc(mol/L)MDCK-MDR1EffluxMDCKEffluxNeteffluxratioratio(Papp(B-A)/Papp(A-B))ratio(Papp(B-A)/Papp(A-B))R02104.962.112.35+Verapamil1001.371.051.30+CsA101.181.190.93R051003.821.842.07+Verapamil1001.881.631.16+CsA101.281.211.06OOHHOHOHOH2COCH2OHHOCH2OHCompConc.(mol/L)MDCK-MDR1Papp(×10-5cm/s)EffluxratioA-BB-AGAS1000.0183±0.00140.0449±0.00242.461500.0169±0.00