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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分類系統(tǒng)（BCS），這套系統(tǒng)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-體外相關性的重要指標，同時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鍵。
藥物的腸道滲透性是指其跨腸壁細胞進入血液循環(huán)的能力,通常以單位時間或單位面積進入的藥量來衡量。高滲透性有利于藥物跨細胞膜,到達作用靶點, 從而發(fā)揮其藥理學作用; 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(xù)臨床前及臨床研究時帶來的挑戰(zhàn)。
藥物滲透性評價基于人體藥動學研究吸收程度，如絕 對生物利用度(absolute bioavailability)或質量平衡(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中需要關注的重點，我們需要采取多種模型預測藥物在體內的滲透性，進一步了解藥物的本質屬性，以此給予藥品更加準確的評價。
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，以提高新藥開發(fā)效率，推進新藥向前。新藥在不同研究階段，常用的滲透性預測方法見圖1。
圖1新藥發(fā)現(xiàn)和開發(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：藥代動力學；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(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人體內單次灌注技術(Loc-I-Gut)與相關性進行判斷，人體單次灌注技術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膜為基礎，它沒有孔隙、主動轉運載體和代謝酶，被用于預測候選藥物的被動跨細胞滲透性。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PAMPA預測的滲透性結果與Coca2基本一致。PAMPA的優(yōu)勢在于無需進行細胞培養(yǎng)，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）等常見的外排型轉運蛋白，還包括葡萄糖，氨基酸，寡肽等參與物質轉運的吸收型體，有可能預測主動轉運和有多種轉運體的藥物相互作用，其示意圖見圖4。
圖4 Caco-2細胞模型表觀滲透性試驗示意圖
圖5 同一化合物通過Caco-2細胞模型與PAMPA測定滲透性數(shù)據(jù)的相關性
PAMPA與Caco-2細胞模型對于滲透性預測的機理根本區(qū)別在于Caco-2細胞模型不僅可以預測化合物的被動轉運，還可以表征化合物外排與主動吸收；PAMPA所預測的僅僅是化合物被動轉運。對于僅僅通過被動擴散進行滲透的化合物，Caco-2細胞模型與PAMPA測定滲透性數(shù)據(jù)落在圖5的兩條相關線之間；化合物具有外排作用，數(shù)據(jù)落在右下角；化合物具有主動攝取或者細胞旁路進行吸收，數(shù)據(jù)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實驗
空腸是多數(shù)哺乳動物對大部分藥物的主要吸收區(qū)，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。最常用和最有效的臨床上測定空腸近端Peff的技術是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(shù)據(jù)進行驗證開始，這些預測的基礎是與Loc-I-Gut的歷史Peff測量值具有相關性。
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(tǒng)藥代動力學(pharmacokinetic,PK)數(shù)據(jù)分析，即血藥濃度曲線計算出的相應t1/2,abs值進行比較，進一步分析這些空腸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”體內吸收數(shù)據(jù)非常吻合。并且這些藥物的人體空腸Peff值具有位置和時間依賴性，但仍然能夠預測整體Fa。這都說明了Peff能反映藥物在體內的“真實”吸收。因此，目前人體Loc-I-Gut實驗是通透性實驗的“金標準”。
但是，Loc-I-Gut 研究是在健康的受試者進行的。Loc-I-Gut 實驗操作繁瑣,價格昂貴,且涉及倫理學的問題, 因此無法大規(guī)模地用于藥物的篩選。
3
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。在新藥的藥物開發(fā)過程中，可以通過多種技術來評估滲透性。在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段和用于評估候選藥物時，首選更簡單的方法，而在后期開發(fā)中可能會執(zhí)行更復雜的測量。雖然，更高檢測的效率，使用更簡單的方法，在BCS分類中不被普遍認可作為定性（例如進入高/中/低檔）和定量（以數(shù)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(shù)的測量相關聯(lián)，則可以進一步增強其有用性。對于正式的BCS分類，在使用的方法和方法驗證方面，關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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