应用ADME成药性评价与非临床药动学研究2013课件.ppt
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1、体内药物分析应用,1,ADME早期成药性评价与非临床药代动力学研究,Productivity trend during 2009 and 2010. The clinical rate of success is depicted as percentage surviving at each clinical phase based on attrition observed during 2009 and 2010.,Ish Khanna,Drug discovery in pharmaceutical industry: productivity challenges and trend
2、s,Drug Discovery Today Volume 17, Issues 19?20 2012 1088 - 1102,http:/dx.doi.org/10.1016/j.drudis.2012.05.007,High cost high failure,新药发现、开发的风险,2,NDA:new drug application,IND: investigational new drug,Shifting paradigm in drug failures during the past two decades. The clinical phase (I-III) failure
3、of drugs is divided based on reasons of failure in the years 1991 (a) and 2000 (b) . Abbreviation : DMPK: drug .,Ish Khanna,Drug discovery in pharmaceutical industry: productivity challenges and trends,Drug Discovery Today Volume 17, Issues 19?20 2012 1088 - 1102,http:/dx.doi.org/10.1016/j.drudis.20
4、12.05.007,DMPK在新药开发中的重要性,新药在临床被淘汰的原因比较,3,早期成药性评价,早期药效成药性评价早期毒理成药性评价早期ADME成药性评价合适的半衰期较好的生物利用度(口服)靶部位浓度较高较小代谢性药物相互作用(酶、转运体),4,5,Absorption Barriers,未被吸收 (nonabsorption)外排 (active efflux)肠道代谢(intestinal metabolism),肝脏代谢 (hepatic metabolism)胆汁排泄 (biliary excretion),药物损失(drug loss),F: 进入体循环的药物量fa: 从小肠肠腔吸
5、收的药物量fg: 小肠代谢后剩余的药物量fh: 肝脏代谢后剩余的药物量,6,小肠转运的体外模型,Transwell System,将待考察物加入AP侧,孵育后测定 BL侧药物,计算Papp APBL将待考察物加入BL侧,孵育后测定AP侧药物,计算Papp BLAP 计算Papp BLAP /Papp APBL 考察给予转运体抑制剂时 (Papp / inhibitor),透过性大小的判断依据:Papp (cm/s),1010-6 , 吸收良好,普萘洛尔Papp AB为 510-6cm/s荧光黄Papp AB 110-6cm/s,对照,dQ/dt 表示单位时间内接收室中药物出现的量;A为膜面积(
6、1.13cm2);C0为给药室药物初始浓度。,selected human transport proteins for drugs and endogenous substances,Membrane transporters in drug development. Nature Reviews, Drug Discovery 2010,9: 215-236.,8,创新药物研究中对药物转运体研究的要求,9,US FDA 创新药物研究中要求考察的CYP,CYP1A2CYP3A4CYP2B6CYP2C8CYP2C9CYP2C19CYP2D6,10,实例1,11,实例2,12,XY-1,XY-1
7、在血浆中的稳定性(37),大鼠iv20.0 mg/kg XY-1后全血中药物的平均浓度-时间曲线,实例3,13,TCDMN,TCDMN对肿瘤细胞毒性的IC50 很小,但口服给药无活性,?,大鼠灌胃给药后血浆及组织中均测不到原型药物TCDMN,但是能测到TCDML,实例3,14,TCDMN在大鼠肝微粒体(A)、空肠组织提取物(B)及血浆(C)中的水解及其产物(TCDML)生成的时间曲线,15,TCDMN与大鼠肝微粒体、S9、肠道蛋白及血浆孵育后,TCDMN的减少及TCDML的生成(mmol/mg protein/min) 比较,数据以meanSE, n=3,iv是否可行?,16,大鼠静注17.5
8、mg/kg TCDMN 4小时后,各组织中水解产物TCDML的浓度(meanSD, n=5),大鼠静注 17.5mg/kg TCDMN 后血浆中TCDML平均浓度-时间曲线,图中数据以meanSE 表示,n=3.,iv TCDMN后肿瘤组织中原型药物浓度很低抑瘤率仍不高,17,1.从制剂着手进行改进,2. 与水解酶抑制剂合用,iv TCDMN后肿瘤组织中原型药物浓度很低抑瘤率仍不高,放弃,18,实例4,鸡尾酒探针底物法结果,19,JS-001对人肝微粒体主要CYP酶亚型抑制的IC50及Ki (mol/L),预测依据(FDA指南),20,JS-001对重组人CYP酶的抑制作用,实例5,21,AS
9、-0010在培养21天的单层Caco-2细胞转运,22,AS-0010在MDCK-mock及MDCK-MDR1中的积聚及Verapamil(100mol/L)及elacridar(20mol/L)对积聚的影响,AS-0010在LLC-PK1及LLC-PK1-BCRP中的积聚及cyclosporin A(100mol/L)及elacridar(20mol/L)对积聚的影响,实例6-SWK-002,23,雄性大鼠口服SWK-002制剂及制剂后血浆中SWK-002浓度-时间变化曲线,雄性大鼠静脉注射SWK-002 5 mg/kg后血浆中SWK-002浓度-时间变化曲线,实例7,24,大鼠口服XHT-
10、0X 50mg/kg)后的血浆药物浓度-时间曲线(meanSD, n=4),大鼠灌胃50 mg/kg XHT-0X后组织中药物浓度,25,XWT-0X(10M)及阳性抑制剂对CYP亚型的抑制 (meanSD, n=3),实例8-YP-128,26,YP128在大鼠血浆中37(A)的稳定性,化合物(100 mol/L) 在混合的正常人肝微粒体(1.0 mg protein/mL)中孵育60 min后的I相代谢消除率(mean),化合物(100 mol/L) 在混合的正常人肝微粒体(1.0 mg protein/mL)中孵育4 h后的II相代谢消除率(mean),27,大鼠灌胃67 mg/kg Y
11、P128后平均血浆药物浓度-时间曲线,大鼠灌胃67 mg/kg YP128后组织中YP128的浓度,28,非临床药代动力学研究,创新药物非临床药代动力学研究,1,2,非创新药物动物生物利用度与生物等效性评价,3,特殊注射剂的非临床药代动力学研究,29,化学药物非临床药代动力学研究技术指导原则,药物非临床药代动力学研究技术指导原则(第二稿)二0一三年四月,30,研究目的,通过动物体内、外和人体外的研究方法,揭示新药在体内的动态变化规律获得新药的基本药代动力学参数, 阐明药物的吸收、分布、代谢和排泄的过程和特点阐明药效或毒性大小的基础,和提供药物对靶器官的效应(药效或毒性)的依据 提供评价药物制剂
12、特性和质量的重要依据;为设计和优化临床研究给药方案提供有关信息为药物结构改造和设计提供结构与动力学关系的信息,31,研究的基本原则,非临床药代动力学研究,要遵循以下基本原则:试验目的明确分析方法可靠试验设计合理所得参数全面,满足评价要求对试验结果进行综合分析与评价具体问题具体分析,32,试验设计的总体要求-1,试验药品 应提供受试药物的名称、剂型、批号、来源、纯度 保存条件及配制方法 使用的受试药物及剂型应尽量与药效学或毒理学研究使用的一致 研制单位应提供质检报告,33,试验动物 一般采用成年和健康的动物。常用动物种属有小鼠、大鼠、兔、豚鼠、犬、小型猪和猴等。选择动物的原则如下:首选动物:尽可
13、能与药效学和毒理学研究一致尽量在清醒状态下试验,动力学研究最好从同一动物多次采样创新药应选用两种或两种以上的动物,其中一种为啮齿类动物;另一种为非啮齿类动物(如犬、小型猪或猴等)。其它类型的药物,可选用一种动物,建议首选非啮齿类动物 经口给药不宜选用兔等食草类动物,试验设计的总体要求-2,药动学实验前先进行体外筛选,选择与人代谢情况比较接近的动物进行体内药动学实验,代谢稳定性研究,34,代谢稳定性研究,35,36,3 剂量选择,试验剂量动物体内药代动力学研究应设置至少三个剂量组,其高剂量最好接近最大耐受剂量,中、小剂量根据动物有效剂量的上下限范围选取。主要考察在所试剂量范围内,药物的体内的动力
14、学过程是属于线性还是非线性,以所得结果有利于解释药效学和毒理学研究中的发现,并为新药的进一步开发和研究提供信息,尽可能与临床用药一致,给药途径,试验设计的总体要求-3,37,研究项目内容,血药浓度-时间曲线 药物的吸收 药物的分布 药物的排泄(物质平衡) 药物与血浆蛋白的结合药物的生物转化对药物代谢酶活性的影响 药代动力学与毒代动力学,38,1 血药浓度-时间曲线,受试动物数 以血药浓度-时间曲线的每个时间点有不少于6个数据为限计算所需动物数。最好从同一动物多次取样。如由多只动物的数据共同构成一条血药浓度-时间曲线,应相应增加动物数,以反映个体差异对试验结果的影响。 建议受试动物采用雌雄各半,
15、如发现动力学存在明显的性别差异,应增加动物数以便认识试验药物的药代动力学的性别差异。 单一性别用药,可选择与临床用药一致的性别,39,给药前需采血作为为空白样品给药后的一个完整的血药浓度-时间曲线,采样时间点的设计应兼顾药物的吸收相、平衡相(或峰浓度附近)和消除相一般在吸收相至少需要2-3个采样点,平衡相在峰浓度附近至少需要3个采样点,消除相需要4-6个采样点。对于吸收快的药物,应尽量避免第一个点是Cmax整个采样时间至少应持续到3-5个半衰期,或持续到血药浓度为Cmax的1/10-1/20正式试验前,选择2-3只动物进行预试验以确定合理的采血点,采样点的确定,口服给药:一般在给药前应禁食12
16、小时以上,以排除食物对药物吸收的影响。在试验中应注意根据具体情况统一给药后禁食时间,以避免由此带来的数据波动及食物的影响,40,药代动力学参数的估算,将试验中测得的各受试动物的血药浓度-时间数据分别进行药代动力学参数的估算,求得受试物的主要药代动力学参数。静脉注射给药,应提供t1/2(消除半衰期)、Vd(表观分布容积)、AUC(血药浓度-时间曲线下面积)、CL或CL/f(清除率)等参数值;血管外给药, 除提供上述参数外, 尚应提供Cmax和Tmax等参数,以反映药物吸收的规律。提供一些统计矩参数,如:MRT、AUC(0-t)和AUC(0-)等,对于描述药物药代动力学特征的描述也有意义,一般需要
17、AUC(0-t) 80%AUC(0-),41,应提供的数据,单次给药 各个(和各组)受试动物的血药浓度-时间数据(列表)及曲线和其平均值、标准差。 各个(和各组)受试动物的主要药代动力学参数及平均值、标准差。 对受试物单次给药非临床药代动力学的规律和特点进行讨论和评价。 多次给药 各个(和各组)受试动物首次给药后的血药浓度-时间数据及曲线和主要药代动力学参数 各个(和各组)受试动物的3次稳态谷浓度数据及平均值、标准差 各个(和各组)受试动物血药浓度达稳态后末次给药的血药浓度-时间数据和曲线,及其平均值、标准差和曲线 比较首次与末次给药的血药浓度-时间曲线和有关参数 各个(和各组) 平均稳态血药
18、浓度及标准差,42,大鼠灌胃不同剂量的菊花提取物后后血浆中Luteolin及Apigenin的浓度-时间曲线,中国药学杂志,2011,46(3):214-218.,43,2 药物的吸收,对于经口给药的新药,应进行整体动物试验,尽可能同时进行血管内给药的试验,提供绝对生物利用度如有必要,可进行体外吸收模型(如Caco-2细胞模型)、在体或离体肠道吸收试验以阐述药物吸收特性对于其它血管外给药的药物及某些改变剂型的药物,应根据立题目的,尽可能提供绝对生物利用度,44,3 药物的分布,选用大鼠或小鼠做组织分布试验较为方便选择一个剂量(一般有效剂量)给药后,至少测定药物在心、肝、脾、肺、肾、胃肠道、生殖
19、腺、脑、体脂、骨骼肌等组织的浓度,以了解药物在体内的主要分布组织 特别注意药物浓度高、蓄积时间长的组织和器官,以及在药效或毒性靶器官的分布(如对造血系统有影响的药物,应考察在骨髓的分布)参考血药浓度-时间曲线的变化趋势,选择至少3个时间点分别代表吸收相、平衡相和消除相的药物分布若某组织的药物浓度较高,应增加观测点,进一步研究该组织中药物消除的情况每个时间点,至少应有5个动物的数据,抗肿瘤药物的组织分布研究中,药物在肿瘤组织内的分布研究也十分必要,45,做组织分布试验,必须注意取样的代表性和一致性同位素标记物的组织分布试验,应提供标记药物的放化纯度、标记率(比活性)、标记位置、给药剂量等参数;提
20、供放射性测定所采用的详细方法,如分析仪器、本底计数、计数效率、校正因子、样品制备过程等;提供采用放射性示踪生物学试验的详细过程,以及对生物样品测定时对放射性衰变所进行的校正方程等尽可能提供给药后不同时相的整体放射自显影图像,46,4 药物的排泄,尿和粪的药物排泄:一般采用小鼠或大鼠,将动物放入代谢笼内,选定一个有效剂量给药后,按一定的时间间隔分段收集尿或粪的全部样品,测定药物浓度粪样品按一定比例制成匀浆,记录总体积,取部分样品进行药物含量测定计算药物经此途径排泄的速率及排泄量,直至收集到的样品测定不到药物为止每个时间点至少有5只动物的试验数据,注意:收集过程中需考虑是否采用一定措施以免药物或代
21、谢物降解,47,应采集给药前尿及粪样,并参考预试验的结果,设计给药后收集样品的时间点,包括药物从尿或粪中开始排泄、排泄高峰及排泄基本结束的全过程胆汁排泄:一般用大鼠在乙醚麻醉下作胆管插管引流,待动物清醒后给药,并以合适的时间间隔分段收集胆汁(总时长一般不超过三天),进行药物测定,记录药物自粪、尿、胆汁排出的速度及总排出量(占总给药量的百分比),提供物质平衡的数据,48,排泄研究实例-1,Glycine,ATPCoA,Kidney,如何在尿液中发现p-FBA,p-FHA?,49,排泄研究,Cumulative excretion of p-FHA and both metabolites in
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