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前言
基于藥物的溶解度和滲透性因素形成了生物藥劑學(xué)分類(lèi)系統（BCS），這套系統目前已經(jīng)成為世界上比較公認的影響藥物的劑型設計和預測藥物體內-體外相關(guān)性的重要指標，同時(shí)也指出了藥物在胃腸道中的溶解性和滲透性是決定藥物吸收程度的關(guān)鍵。
藥物的腸道滲透性是指其跨腸壁細胞進(jìn)入血液循環(huán)的能力,通常以單位時(shí)間或單位面積進(jìn)入的藥量來(lái)衡量。高滲透性有利于藥物跨細胞膜,到達作用靶點(diǎn), 從而發(fā)揮其藥理學(xué)作用; 而低滲透性藥物則難以跨膜轉運、發(fā)揮藥效。若能在研發(fā)早期準確高效地評估化合物的滲透性將有助于避免后續臨床前及臨床研究時(shí)帶來(lái)的挑戰。
藥物滲透性評價(jià)基于人體藥動(dòng)學(xué)研究吸收程度，如絕 對生物利用度(absolute bioavailability)或質(zhì)量平衡(mass balance)。一般認為，當絕 對生物利用度不小于85% ，或不小于85% 的藥物以原形藥物或以原形藥物及代謝物(吸收后產(chǎn)生的代謝物)總和的形式從尿液中排出，即可認為藥物具有高滲透性。因此藥物的滲透性也是一致性評價(jià)中需要關(guān)注的重點(diǎn)，我們需要采取多種模型預測藥物在體內的滲透性，進(jìn)一步了解藥物的本質(zhì)屬性，以此給予藥品更加準確的評價(jià)。
當然，在新藥研究的不同階段，可以采用不同的研究方法獲知藥物滲透性信息，以提高新藥開(kāi)發(fā)效率，推進(jìn)新藥向前。新藥在不同研究階段，常用的滲透性預測方法見(jiàn)圖1。
圖1新藥發(fā)現和開(kāi)發(fā)不同階段的體外滲透性模型。
PCC：臨床前候選化合物；IND：研究性新藥申請；ADME：吸收、分布、代謝和消除；PK：藥代動(dòng)力學(xué)；BE：生物等效性
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滲透性測定
工業(yè)界通常將平行人工膜滲透技術(shù)(PAMPA)和Caco-2細胞模型兩種方法合用作為藥物研發(fā)早期的通透性預測方法，目前尤斯灌流(Ussing chamber)大鼠模型以其吸收窗評估優(yōu)勢應用也較為廣泛。這些方法的準確性主要依賴(lài)人體內單次灌注技術(shù)(Loc-I-Gut)與相關(guān)性進(jìn)行判斷，人體單次灌注技術(shù)是指示藥物滲透性高低的金標準。
1人工膜滲透性測定法（PAMPA）
PAMPA是以人造的非細胞脂質(zhì)膜為基礎，它沒(méi)有孔隙、主動(dòng)轉運載體和代謝酶，被用于預測候選藥物的被動(dòng)跨細胞滲透性。PAMPA方法是用濾膜將96孔板和96孔濾板分成兩個(gè)隔間(供體室和受體室)。供體室中加入待測化合物的緩沖溶液(pH5.0～pH7.4),受體室中加入空白緩沖液(pH7.4左右)，如圖2所示，在37℃孵育一段時(shí)間后，使用紫外分光光度法測定測定受體室一側藥物濃度。
圖2PAMPA試驗示意圖
圖3采用PAMPA預測人空腸滲透性
由圖3可知，有些藥物通過(guò)PAMPA預測的滲透性結果與Coca2基本一致。PAMPA的優(yōu)勢在于無(wú)需進(jìn)行細胞培養，降低了成本，提高滲透性測定的通量。
2Caco-2細胞模型
Caco2是可以無(wú)限分裂的人結腸癌細胞系，Caco2頂膜表面形成微絨毛形態(tài)與胃腸道上皮細胞的小腸絨毛比較相似，且表達眾多的細胞轉運體，包括p-糖蛋白（p-gp），乳腺癌耐藥蛋白（BCRP）,多藥耐藥蛋白（MPR）等常見(jiàn)的外排型轉運蛋白，還包括葡萄糖，氨基酸，寡肽等參與物質(zhì)轉運的吸收型體，有可能預測主動(dòng)轉運和有多種轉運體的藥物相互作用，其示意圖見(jiàn)圖4。
圖4 Caco-2細胞模型表觀(guān)滲透性試驗示意圖
圖5 同一化合物通過(guò)Caco-2細胞模型與PAMPA測定滲透性數據的相關(guān)性
PAMPA與Caco-2細胞模型對于滲透性預測的機理根本區別在于Caco-2細胞模型不僅可以預測化合物的被動(dòng)轉運，還可以表征化合物外排與主動(dòng)吸收；PAMPA所預測的僅僅是化合物被動(dòng)轉運。對于僅僅通過(guò)被動(dòng)擴散進(jìn)行滲透的化合物，Caco-2細胞模型與PAMPA測定滲透性數據落在圖5的兩條相關(guān)線(xiàn)之間；化合物具有外排作用，數據落在右下角；化合物具有主動(dòng)攝取或者細胞旁路進(jìn)行吸收，數據落在左上角。兩者結合，可以更加準確表征化合物的轉運特性。
3尤斯灌流大鼠模型
尤斯灌流技術(shù)是目前常用的研究胃腸道通透性的體外方法之一。將大鼠腸道截取后，分離離體腸段的漿膜層組織，隨后將腸片固定在互不相通的黏膜和漿膜腔室之間的孔上,模擬胃腸道的生理環(huán)境,將測試化合物添加到組織的黏膜或漿膜側,可結合腸道代謝來(lái)研究藥物的轉運（吸收和分泌方向），其示意圖如6所示。
圖6 尤斯灌流大鼠模型試驗示意圖
4人體Loc-I-Gut實(shí)驗
空腸是多數哺乳動(dòng)物對大部分藥物的主要吸收區，它具有最大的表面積，是腸道中最活躍的載體介導轉運位點(diǎn)。最常用和最有效的臨床上測定空腸近端Peff的技術(shù)是Loc-I-Gut。任何用于預測人體腸道吸收的體外模型都必須從對照相應的人體體內數據進(jìn)行驗證開(kāi)始，這些預測的基礎是與Loc-I-Gut的歷史Peff測量值具有相關(guān)性。
圖7 Loc-I-Gut示意圖
將這些空腸Peff值轉化為腸道吸收半衰期(half-lifeofabsorption,t1/2,abs)值，再與傳統藥代動(dòng)力學(xué)(pharmacokinetic,PK)數據分析，即血藥濃度曲線(xiàn)計算出的相應t1/2,abs值進(jìn)行比較，進(jìn)一步分析這些空腸Peff值的有效性。從選定的藥物子集的空腸Peff值獲得的t1/2,abs值與臨床PK研究(口服溶液或速釋制劑)獲得的“真實(shí)”體內吸收數據非常吻合。并且這些藥物的人體空腸Peff值具有位置和時(shí)間依賴(lài)性，但仍然能夠預測整體Fa。這都說(shuō)明了Peff能反映藥物在體內的“真實(shí)”吸收。因此，目前人體Loc-I-Gut實(shí)驗是通透性實(shí)驗的“金標準”。
但是，Loc-I-Gut 研究是在健康的受試者進(jìn)行的。Loc-I-Gut 實(shí)驗操作繁瑣,價(jià)格昂貴,且涉及倫理學(xué)的問(wèn)題, 因此無(wú)法大規模地用于藥物的篩選。
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小結
滲透性預測更多的去預測API分子的滲透性，而不是藥物產(chǎn)品。藥物產(chǎn)品的變化通常對滲透性的影響較小，因為這是藥物分子的一種特性，不太可能隨產(chǎn)品和工藝變化而改變。在新藥的藥物開(kāi)發(fā)過(guò)程中，可以通過(guò)多種技術(shù)來(lái)評估滲透性。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的早期階段和用于評估候選藥物時(shí)，首選更簡(jiǎn)單的方法，而在后期開(kāi)發(fā)中可能會(huì )執行更復雜的測量。雖然，更高檢測的效率，使用更簡(jiǎn)單的方法，在BCS分類(lèi)中不被普遍認可作為定性（例如進(jìn)入高/中/低檔）和定量（以數字表示的滲透性）衡量，但是仍舊具有預測的意義。如果任何定量值可以與有意義的原位人體滲透性或吸收分數的測量相關(guān)聯(lián)，則可以進(jìn)一步增強其有用性。對于正式的BCS分類(lèi)，在使用的方法和方法驗證方面，關(guān)于什么是可接受的滲透率評估方法有具體的指導。
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