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

1、藥物研究與開發(fā),生物藥劑學(xué)研究?jī)?nèi)容,生物藥劑學(xué)是研究藥物及其制劑在體內(nèi) 的吸收、分布、代謝與排泄過程中藥物的 劑型因素、生物因素與藥效包括（療效、 副作用及毒性）三者之間關(guān)系的一門學(xué)科,研究?jī)?nèi)容,藥物作用的三個(gè)重要相,給藥劑量,劑型崩解藥物溶出,可被吸收的藥物,藥物利用度,吸收、分布、代謝、排泄,可產(chǎn)生作用的藥物,生物利用度,藥物與靶點(diǎn)相互作用,效應(yīng),藥劑相,藥代動(dòng)力相,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)pKa 藥物的溶出速度 藥物的粒徑 藥物的晶型 溶劑化物與鹽型,藥物理化性質(zhì)的影響,隔室模型的種類,單室模型 雙室模型 多室模型,身體,X0,k,中央室,周邊室,k1

2、2,K21,X0,k10,中央室,周邊二室,k12,K21,X0,k10,周邊一室,k13,k31,定量研究藥物在ADME過程中的變化，隔室是具有動(dòng)力學(xué)均一性的模型,藥物動(dòng)力學(xué)基本參數(shù),生物半衰期（t1/2,清除率（Cl,藥物在體內(nèi)的量或血藥濃度 消除一半所需的時(shí)間,單位時(shí)間內(nèi)機(jī)體或某器官能消除 相當(dāng)多少毫升血中所含的藥物,生物利用度的種類,絕對(duì)生物利用度= 100% 相對(duì)生物利用度= 100% 是指制劑中的藥物吸收進(jìn)入體循環(huán)的相對(duì)程度和相對(duì)速度,AUC0）試驗(yàn)制劑,AUC0）靜注,AUC0）試驗(yàn)制劑,AUC0）標(biāo)準(zhǔn)參比制劑,生物利用度的三個(gè)主要參數(shù),兩種制劑血藥濃度時(shí)間曲線比較,PAMPA,

3、PAMPA: 人工膜平行測(cè)量細(xì)胞通透性的方法 使用卵磷脂和惰性有機(jī)溶劑混合液在一個(gè)疏水的濾板擔(dān)體上，作為生物膜評(píng)價(jià)分子的通透性 不能完全預(yù)測(cè)出通透性，但能給出分子的被動(dòng)擴(kuò)散穿膜能力的趨勢(shì) 在進(jìn)行大量化合物庫篩選時(shí)有一定價(jià)值,Caco-2細(xì)胞-體外吸收研究的細(xì)胞模型,無論是開發(fā)新藥還是開發(fā)新的給藥途徑，化合物在體內(nèi)的吸收特性都非常重要。 Caco-2細(xì)胞是人結(jié)腸腸癌上皮細(xì)胞(The Human Coclon Carcinoma cell Line: Caco-2) 其標(biāo)志酶的功能表達(dá)及通透特征也與小腸類似，因而被大多數(shù)實(shí)驗(yàn)采用作為研究小腸表皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝的體外模型，在國(guó)外，Caco-2細(xì)胞被廣

4、泛用于新藥篩選及吸收機(jī)制研究 利用人小腸上皮Caco-2細(xì)胞單層來進(jìn)行藥物小腸吸收的細(xì)胞水平實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在已經(jīng)成為一種預(yù)測(cè)藥物在人體小腸吸收以及研究藥物轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制的標(biāo)準(zhǔn)篩選工具。 Caco-2細(xì)胞建立了細(xì)胞水平的體外吸收研究模型，并對(duì)該模型進(jìn)行了系統(tǒng)的評(píng)價(jià)與優(yōu)化，為高通量篩選與評(píng)價(jià)候選化合物及天然產(chǎn)物的吸收特性、研究其吸收機(jī)制、篩選促吸收劑提供了良好的技術(shù)平臺(tái),Caco-2細(xì)胞模型的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),具有相對(duì)簡(jiǎn)單、重復(fù)性較好、應(yīng)用范圍較廣的特點(diǎn) 來源于人的直腸癌，結(jié)構(gòu)和功能類似于人小腸上皮細(xì)胞，并含有與小腸刷狀緣上皮相關(guān)的酶系。 在細(xì)胞培養(yǎng)條件下，生長(zhǎng)在多孔的可滲透聚碳酸酯膜上的細(xì)胞可融合并分化為腸上皮細(xì)

5、胞，形成連續(xù)的單層，這與正常的成熟小腸上皮細(xì)胞在體外培育過程中出現(xiàn)反分化的情況不同。 細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)研究表明，Caco-2細(xì)胞與人小腸上皮細(xì)胞在形態(tài)學(xué)上相似，具有相同的細(xì)胞極性和緊密連接 胞飲功能的檢測(cè)也表明，Caco-2細(xì)胞與人小腸上皮細(xì)胞類似，這些性質(zhì)可以恒定維持約20天。由于Caco-2細(xì)胞性質(zhì)類似小腸上皮細(xì)胞，因此可以在這段時(shí)間進(jìn)行藥物的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)實(shí)驗(yàn)。 存在于正常小腸上皮中的各種轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)、代謝酶等在Caco-2細(xì)胞中大都也有相同的表達(dá)，如細(xì)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(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)在Caco-2細(xì)胞中都有與小

6、腸上皮細(xì)胞類似的表達(dá)。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(shí)際環(huán)境,Caco-2細(xì)胞模型的應(yīng)用,Caco-2細(xì)胞模型在新藥吸收評(píng)價(jià)方面 Caco-2細(xì)胞中存在有與小腸上皮相同的各種轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)、代謝酶，因此可用來作為研究與吸收相關(guān)的藥物相互作用的體外模型 人體小腸中存在著豐富的細(xì)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,Artursson.P等人首次用Caco-2細(xì)胞模型研究了藥物的被動(dòng)擴(kuò)散機(jī)制, 測(cè)定了被動(dòng)擴(kuò)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-

7、6cm/s 吸收差的藥物 Papp10-7cm/s,試驗(yàn)結(jié)果如上表所示, 發(fā)現(xiàn)藥物的正向表觀通透系數(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(xì)胞模型可以比較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)藥物的吸收情況,二氫吡啶類藥物的Caco-2模型數(shù)據(jù)庫,用Alchemy 2000計(jì)算幾種二氫吡啶類藥物的有關(guān)參數(shù)后用SAS程序進(jìn)行一次回歸 Papp=-410-4（LogP）2+0.0019LogP-0.0021 Papp = 610-5(pKb)2 - 0.0007 pKb + 0.0022 Papp= 310-8V2-210-5V+0.0031 本實(shí)驗(yàn)研究的五種二氫吡啶類藥物的最佳解離度在pH5.3左

8、右，最佳LogP值在2.4左右。 分子體積對(duì)吸收的影響較小。通過比較我們發(fā)現(xiàn)pKb對(duì)Papp值影響較大。 pKb在5.29時(shí)Papp達(dá)最大值，提示我們今后如果要對(duì)二氫吡啶類藥物進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造時(shí)，可以嘗試控制pKb在5.3左右的范圍，以提高吸收能力,利用Caco-2細(xì)胞模型研究了P-糖蛋白（P-gp）對(duì)藥物吸收的影響,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 使用P-糖蛋白抑制劑可以顯著改善其吸收，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)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 相關(guān)研究成果已發(fā)表于Planta Medica,Biol Pharm Bull, Pharmacol an

9、d Toxicol等國(guó)際權(quán)威期刊,Caco-2細(xì)胞其它相關(guān)研究,國(guó)際上首次建立Caco-2細(xì)胞缺氧復(fù)氧損傷模型，并結(jié)合整體模型研究了燒傷對(duì)二肽類物質(zhì)吸收特性的影響國(guó)際上首次建立Caco-2細(xì)胞缺氧復(fù)氧損傷模型，并結(jié)合整體模型研究了燒傷對(duì)二肽類物質(zhì)吸收特性的影響 首次發(fā)現(xiàn)缺氧復(fù)氧損傷后Caco-2細(xì)胞寡肽轉(zhuǎn)運(yùn)體（PepT1）的表達(dá)下調(diào)，重組人生長(zhǎng)激素可上調(diào)該轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)水平，對(duì)創(chuàng)傷后二肽底物等營(yíng)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 國(guó)際上首次應(yīng)用Caco-2細(xì)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(xì)胞的缺點(diǎn)和對(duì)策,盡管Caco-2細(xì)胞模型具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但仍然存在某些缺陷： 如形成完全分化并具有緊密連接的單層細(xì)胞生物膜所需培養(yǎng)時(shí)間較長(zhǎng)(228天) 缺乏分泌黏液的功能，不似小腸上皮能夠形成黏液層 缺少或低表達(dá)某些藥物代謝酶和轉(zhuǎn)運(yùn)體等 研究者們因此就這些缺陷對(duì)模型本身進(jìn)行的改進(jìn)和對(duì)策： 研究人員選用biocoat腸上皮細(xì)胞分化環(huán)境(BIEDE)來培養(yǎng)Caco-2細(xì)胞，優(yōu)化了細(xì)胞培養(yǎng)條件 添加HT29細(xì)胞共培養(yǎng)小腸的吸收作用與黏液層的存在密切相關(guān)。 利用重組技術(shù)在Caco-2細(xì)胞中引入GYPc