恒兴讲堂

DMPK问题集(五)

来源:恒兴医药

Q1:如何根据动物或者人体内的药物半衰期预测给药的间隔时间?

郭博士:得到人体半衰期(不管是预测出来的还是实测得到的)之后,根据半衰期、Cmax值、最低有效血药浓度值和剂量等可设计出给药方案。理想的给药频率时间为1次/天、2次/天(注意,一天超过2次给药的话,患者容易忘记)、或更长的如1次/周(注意,一般不会出现2~5天一次的给药时长,因为患者容易忘记吃药)。
举例:1)假设某药半衰期为4小时、最低有效血药浓度值为80ng/mL,而200mg的给药剂量下Cmax为400ng/mL,则两个半衰期即8小时后浓度将降到最低血药浓度附近的100ng/mL,这种情况下给药间隔不能超过8小时,可能要设计成4次/天。我们知道,按一定频率给药的话,多次给药后,浓度会逐步上升至一个平台期的。所以在这个例子中,如果预期是连续吃药多天的话,我们也可以设计成3次/天,保证体内血药浓度有足够的时间维持在药效浓度上。
2)上面的例子中,如果将剂量设计为400mg(此时Cmax为800ng/mL),则首次给药后三个半衰期即12小时后,药物才能降至最低血药浓度附近的100ng/mL。这种情况下,可以将给药频率设计为2次/天。但将剂量提升至400mg,需要得到安全性上的允许。
3)在安全性仍然允许的前提下,我们甚至可以将剂量设计为800mg(此时Cmax为1600ng/mL),这样我们可以将给药频率设计为理想的1次/天。
4)以上的三个例子,其实我们可以想象得到:第1)种给药方案中,其血药浓度的波动范围是最小的(意味着最小的安全性风险),但是一天要给3~4次药,患者的适应性不是太好;第3)种方案中,血药浓度的波动范围是最大的(意味着最大的安全性风险),但是给药频率上最优。
5)最终如何选择给药剂量和给药频率,还需要根据具体的药物安全性特征和患者适应性以及药物经济学等进行充分平衡后得出。


Q2:用allometric一般采用单一种属来预测,怎么样选择种属,是否肯定偏向于大动物,在早期筛选中如果现在只有小鼠和大鼠的数据,通过什么参数来选择种属预测更好?因为您说到不管VIVE还是allometric都需要用到体内CL?还有就是现在采用多种属的allometric来计算a和b值,在根据b值得不同去挑选用brain还是MLP来修正,这种方法是否推荐?

郭博士:

1)Allometric Scalling这个方法,传统上用的话其实是要用多个种属来进行拟合后、再推到人的。但是近二十年来,药化家们设计出来的新分子呈现出一种爆发态势,“生物性“的评价工作量也爆发性增长、在时间轴上也越来越往前推了,必然也就导致很多场景中根本没有足够多的的动物种属数据来进行Allometric Scalling的拟合。在这种情况下,科学家们也就越来越多地采用单一动物种属来进行更简单的评价。
2)小动物VS大动物,我曾在大约2016年的时候对我所经历过的近二三十个IND-enabling的Case(这些case里面都做了至少2个种属的PK)做了个统计,采用单一种属进行Allometric Scalling后比较了用犬和大鼠进行预测后和实测的人体数据进行了比较。得出的结论是:犬和大鼠并没有太大不同,两者的准确度都一般;当然,预测出来的方向一般都还是比较准的;如果取犬和大鼠的均值,准确度有所提高。
3)不能说通过“哪个参数”来选择种属预测。有一种情况我认为可能是合理的依据:即体外药代特性(主要是体外内在清除率、血浆蛋白结合、Blood/Plasma比值等参数)上与人更接近的种属可能是更适合进行单物种Allometry的选择,因为这些特性是进行IVIVE计算的基础、同时也是物种间体内药代特性差异性的重要机制。
4)用Brain和Lifespan的方式进行修正,很多文献确实也都用这种方法,但本质上还是用大自然的规律来进行修正、而不是利用实验数据进行修正。这种利用大自然的规律进行的修正,我个人认为并没有大的不同,不否认也不赞同(不赞同的原因是不需要无谓地把问题复杂化了)。


Q3:用IVIVE预测人体清除率时,fu和不加fu校正,差别有时很大,比如rat LMMS的T-half是23min,PPB为90.3%,用well stirl模型算出通过fu校正的CL为0.52(L/h/kg),不校正为2.17(L/h/kg),ratlV的CL为3(L/h/kg),认为该药主要经肝脏代谢,是否可以用不加fu校正的CL建立体内外相关性?

郭博士:原则上,不用fu值(也即默认fu=100%)而进行IVIVE计算并没有理论的依据(因为理论上只有游离的药物分子才能被代谢)。我知道在一些体外的初筛中,经常默认fu=100%来带入到“充分搅拌模型”中进行计算,来完成代谢清除率的classification和化合物筛选;但在正式的IVIVE预测中,是需要有fu带入计算的。
但正如我培训时所讲到的,对于高蛋白结合率的药物来讲,实践中100%发现了有偏差(和你发现的情况一下,偏低),而且血浆蛋白结合率越高、偏差的趋势越大。这种状况的发生其实说明了IVIVE本身的一些缺陷,其并不能很准确地反映体内的一些实际情况。比如药物刚被打进血管时,短时间内血药浓度很高,有可能造成在这种极高血药浓度下的血浆蛋白结合发生饱和(造成的结果是短时间内血浆蛋白结合率其实并不高);另外,药物被注入到血管后,和血浆蛋白的结合达到平衡也是需要一些时间的。这些都导致了在静脉给药的初期,药物的消除速度都快于我们的预期,而IVIVE公式中并没有考虑到。
针对以上这种情况,我给出的方案是进行用动物的IVIVE偏差因子(即动物体内的实测值和IVIVE预测值之间的倍数关系)带入到人体的预测中进行“校正
”。这样的方式我之前也针对NMPA和FDA申报有过成功的处理案例。
采用您说的这种方式,即不采用fu值、而是总血药浓度值进行IVIVE预测,在理论上很可能会被人质疑。但是,以我的经验来讲,其实用总血药浓度值来进行预测通常具有好得多的performance。这其实反过来更加说明了IVIVE的计算方式的一些问题。
对于以上两种处理方法,我们不妨这样想:如果采用5)来进行预测的话,相当于是承认理论的可行性,只是针对理论导出的结果进行了一些修正;但如果采用的是6)的话,相当于是否定了基本理论,这样导出的结果很大可能会被很来质疑。


Q4:复杂注射剂,皮下注射,犬体内药代等效判定对人体BE的预测价值有多大,两者差别大吗?

郭博士:

1)对于复杂注射剂,首先,肯定是需要利用动物在体外进行药代的比对性研究的。我国CDE刚发布的《化学药品注射剂仿制药(特殊注射剂)质量和疗效一致性评价技术要求(征求意见稿,2019年11月)》中明确提到“在开展人体生物等效性研究或临床试验前,应选择合适的动物种属进行非临床药代动力学对比研究,以充分提示受试制剂与参比制剂在体内药代动力学行为和/或在药效/毒性靶器官分布的一致性”。
2)注意:以上值得是“对比研究”,并未要求进行动物体内的“等效判定”,这两者是有着明显的差别的。为什么只需要做“对比研究”,因为这毕竟是动物体内的试验,因为动物与人的不可避免的差异性,在动物体内达到“生物等效”的不一定能在人体内达到“生物等效”。所以在临床前的动物试验中,通常在个体数量上不需要达到人体BE的例数、统计方法上也不需要按照置信区间/双单侧检验来进行。讲白了,动物实验的结果只是一个参考,即是为了制剂开发者自己进行一定的评价也是为了向监管者提供一些支持性证据。
3)关键是,什么是“合适的动物种属”。首先,一般情况下来讲,啮齿类动物不太合适,因为小动物的身体大小及其带来的潜在影响(如代谢更快等)都会对我们利用之的价值大为下降。所以,一般就是在犬和猴做选择。对于大分子药物的复杂注射剂来讲,只能选择猴,这是由于大分子药物在非灵长类动物体内的免疫原性差异太大。对于小分子药物来讲,绝大部分情况下都可以选择犬。药物皮下注射后的吸收过程及其在入血后可能的二次释放过程本质上都可以看做是“物理的”过程,而这个物理的过程用犬或是猴来进行评估的话原则上差异并不大。
4)上面3)中讲到,物理的过程在犬和猴之间理论上差别不大,但如果药物分子明显地在其中一个种属的药代行为明显与人更接近(或其中一个种属的药代行为明显与人差别太大),那就还是需要有所选择了。


Q5:关于毒理动物种属选择问题。根据体外肝细胞和肝微粒代谢产物鉴定结果,相关种属选择大鼠和猴,但是化合物在大鼠和猴中生物利用度较差,在小鼠和犬中生物利用度可以,那么可不可以反过来选择小鼠和犬作为毒性研究的种属呢?

郭博士:“是否可以依据生物利用度来选择动物种属”这个问题的答案是相当明确的,安评动物种属的选择绝对是依据于代谢产物谱来选择的。其中,体外代谢系统中得到的代谢物谱信息占据90%的决策依据(如果需要我给出来一个比例的话)。这个依据背后的逻辑是:
1)原形药和代谢产物的暴露量都是安全性问题的重要形成原因。原形药的血药浓度和暴露量本来就是一定要测的,但是我们一般不会在IND研究中专门针对某一个代谢产物进行血药浓度的测定(因为合成出对照品级别代谢产物也是需要成本和时间的)。当然如果某些代谢产物的量非常巨大的情况下还是要花功夫来测定这些代谢产物的。
2)我们即便针对某些目标代谢产物测定了血药浓度,但也不可能穷尽所有的代谢产物。而代谢产物造成的安全性问题,也很有可能是在极低浓度水平上就能产生的,比如能引起极具危险性的特质性药物毒性反应(idiosyncratic adverse drug reactions,IADRs)的反应性代谢产物(reactive metabolite)。
3)故,我们需要通过metabolite profiling研究来从整体上“勾勒”出药物在不同种属间的代谢物谱,随后进行比较,最后选择合适的安评种属。“代谢物谱”应包括两方面的信息即“种类”(有什么代谢物)和“量”(每个代谢物的生成量有多少)。选择的标准有两个:“相似度”和“覆盖度”(包括种类和量)。具有很高的相似性当然更好,如果求而不得,就可以选择具有足够的覆盖度的种属或种属组合(即啮齿类和非啮齿类动物的总谱可以覆盖人的谱系)。


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