药动学高通量筛选展望
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇药动学高通量筛选展望范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
【中图分类号】R94【文献标识码】A【文章编号】1672-3783（2010）12-0155-02
【摘要】药动学的体外高通量筛选在新药开发研究的早期是一种行之有效的方法。
【关键词】药物;开发
1 新药的开发
许多体外研究认为很有前途的候选化合物因在体内活性很低甚至无体内活性或体内具有大的毒性而夭折,造成极大的人力和财力的浪费缺乏体内活性可能是由于其药动学性质不理想如首关消除较强或不易通过肠粘膜被吸收,生物用度太低;或代谢太快,半衰期太短;或不易通过物膜而进入靶器官。在新药开发的早期阶段,可利用各种体内和体外模型对候选化合物药动学进行初筛,以便在研究开发的早期就确定该候选化合物是否有继续开发的价值,并可以根据筛选的结果对先导化合物进行结构改造或修饰,以获得具有良好药动学特性的新候选化合物。最优的候选化合物是从一次次的优化循环中诞生的,每一次的优化循环都通过药理学、毒理学和药动学筛选结果反馈来指导下一步合成或结构改造。这样循环往复最终产生具有良好的药理学、毒理学和药动学特性的最佳候选化合物,进入下一步的临床研究。
2 体内筛选方法
尽管目前已经建立了许多研究候选化合物吸收、分布和代谢的体外筛选模型,但体内的药动学筛选仍占据重要的地位。因为候选化合物在体内的处置过程极为复杂,可以受到诸多因素的影响。如很多原因都可能造成候选化合物口服生物利用度低,这其中包括候选化合物难以通过肠粘膜而被吸收、存在肝脏或肠道的首关消除、存在P-gp参与外排机制或可通过胆汁迅速排泄,因此很难用一个体外筛选模型来分析其生物利用度低的原因。此外,可以通过口服或注射给药后的体内药动学研究获得一些非常重要的药动学参数如生物利用度、半衰期、清除率、分布容积等。但体内药动学筛选也存在许多缺点,首先,这种方法属于低通量筛选,需要花费大量的时间和人力,且无法进行大规模的筛选。
3 体外筛选方法
3.1 体外吸收模型:研究药物吸收的体外模型有很多,但最合于高通量筛选的是基于细胞的体外吸收型。其中最常用的体外吸收模型是21 d的Cco-2细胞,来源于人的直肠癌,其结构及生理生化特性类似于人小肠上皮细胞,含有与小肠上相似的酶系。这一模型已被成功地用于在体外究药物经肠道的吸收情况。但在应用这一模型应注意,对于高通透性(即吸收良好)的候选化合而言,其体内外的吸收往往具有良好的相关性,对于中、低高通透性的候选化合物而言,其体内的吸收的相关性不如前者。因为有些低分子量水溶性好的候选化合物在体外表现出较低的通性,而在体内却吸收良好,这是由于这类化合物能存在细胞旁通道或某种主动转运机制。Caco细胞模型虽已被广泛地用于体外吸收研究,但相于高通量筛选的要求而言,其仍显得很费时,因近年来一直在对其不断地加以改进,并建立了一新的细胞模型,期望能够提高其筛选效率,以便更适合于高通量筛选。如采用3 d的Caco-2细模型、3 d的MDCK细胞模型、HT29细胞型,这些模型虽然在一定程度上缩短了筛选期,但由于其是基于细胞培养的模型,所用的培皿仅能提供有限的几个孔用于筛选,仍无法满足通量筛选的需要。近年又发展了一种新的片状292中国药科大学学报J China Pharm Univ34卷胞装置(COS),它可以同时制备单层细胞并提供大量的孔用于筛选,尤其适合于高通量筛选。
3.2 体外转运模型:药物吸收转运时转运载体的作用尤其是P-gp的作用近年来备受关注,因为体内许多组织如肠,肝、肾和脑都存在外排系统,研究发现转运载体(如P-gp)在药物的吸收转运及处置中扮演了重要的角色。由于分子生物学技术的迅速发展,使我们可以在体外进行转运载体分子的异种表达并在体外用于药物的转运的研究。目前已经建立的Caco-2和L-MDR1模型可以在体外表达P-gp,这些模型适合于体外转运的高通量筛选,如用于由于P-gp导致的口服生物利用度降低或改变的药物的高通量鉴别。此外,可采用稳定的细胞株在体外表达高水平的摄取转运载体,如有机阴离子转运蛋白(OATP),现已经可以使用克隆和细胞转染技术在体外表达制备并用于有机阴离子转运研究。膜囊泡和分离的肝实质细胞技术也可用于高通量筛选。
3.3 体外代谢模型：一个候选化合物是否存在肝脏或肠道的首关消除是影响其口服生物利用度的一个非常重要的因素,尤其是Ⅰ相代谢反应中P450酶所介导的氧化代谢反应。许多候选化合物在体外具有很高的活性,但由于其具有非常明显的首关消除,在体内却疗效较差甚至无效。因此在创新药物开发研究的早期阶段就必须要了解其是否存在肝脏或肠道的首关消除。目前可用于首关消除研究的体外代谢模型主要有:肝切片、培养的肝细胞、亚细胞部分如S9及肝微粒体,这其中肝微粒体模型是最为简便易行的,也是最适合于高通量筛选的体外代谢模型。目前带有自动装置的96孔微板技术在体外代谢的高通量筛选中发挥了重要的作用,这一技术利用氧生物传感荧光系统来测定肝微粒体中P450酶催化代谢反应时的耗氧速率,进而了解代谢情况。此外还可用重组的人肝P450酶进行体外代谢的高通量筛选。对于代谢产物的分离鉴定可使用超滤结合LC-MS系统,将肝微粒体温孵液经超滤后,直接采用LC-MS进行分析鉴定,采用这一系统每小时最多可以处理60个样品。肝微粒体模型在体外代谢筛选中发挥了重要的作用,但同时也应注意到其存在的缺陷,如缺某些酶,特别是一些Ⅱ相代谢酶;酶的含量和活常常会受到制备技术、肝脏的来源及酶的失活的响而出现较大的差异。新鲜分离的肝细胞可以服上述的问题,但由于其制备技术复杂且人肝的源有限又限制了其在高通量筛选中的应用。
3.4 药酶抑制模型：药物间的抑制性相互作用有时可能导致严的后果,有些药物甚至因此而被撤出市场。此研究药物间的抑制性相互作用已经成为新药动学研究中的一个重要部分。许多酶促代谢反均可被抑制,但只有P450酶(CYP)介导的代谢互作用最为重要,因为它是参与药物代谢的主要酶系。目前常用的药酶抑制模型主要有肝微粒体重组的人肝P450酶和肝细胞悬液。CYP抑制实通常采用人或动物的肝微粒体进行,并运HPLC法测定样品。肝微粒体模型较为适合于体高通量筛选。采用这一方法可以同时研究P450系中的5个重要的P450酶: CYP1A2,CYP2CCYP2C19,CYP2D6和CYP3A4的活性,还可同时究一系列结构相异的候选化合物与上述5种P4酶间的相互作用,进而对候选化合物是否对上述种P450酶存在潜在的抑制作用作出初步评价,这尚待进一步使用CYP同工酶的特异性抑制剂以证实。
3.5 药酶诱导模型：由于肝药酶具有可诱导性,因此肝药酶常常被一些外源性的化学异物(包括许多临床常用的物)所诱导,从而产生药物间相互作用。虽然许多药酶可以被诱导,但对P450酶的诱导更为要,这有两个方面的原因,其一,P450酶是参与物代谢的主要的酶系;其二,某些P450酶在致癌的产生中发挥了重要的作用。传统的诱导实是重复给予动物某种化合物来观察其是否具有药酶诱导作用,但由于P450酶存在明显的种属异,因而无法预测其在人体内的诱导情况。目前经建立了许多体外模型来研究肝药酶诱导,常用肝药酶诱导模型有原代培养肝细胞、HepG2细胞肝切片模型。这其中人肝的原代培养肝细胞型最为适合于常规筛选,同时可以直接反映出人药酶的诱导情况,因而更具有实际意义。
4 展望
必须尽快建立更多适合于高通量筛选的药动学筛选模型,提高药动学筛选的效率,以适应创新药物发展的需要。一个合理的药动学高通量筛体系选应建立在体内、体外方法及计算机技术的基础之上,并具有自动化、可靠性、整体性和高效的数据处理能力,药动学高通量筛体依赖于各学科间紧密协作,选择新的更富预见性的模型,同时这一模型必须是适合于高通量筛选的,开发具有快速处理数据的计算机系统,这样就可以加速创新药物的药动学高通量筛选的发展。
作者单位：150008 哈药集团制药六厂(黑龙江 哈尔滨）