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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)分類系統(tǒng)（BCS），這套系統(tǒng)目前已經(jīng)成為世界上比較公認(rèn)的影響藥物的劑型設(shè)計和預(yù)測藥物體內(nèi)-體外相關(guān)性的重要指標(biāo)，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(guān)鍵。
藥物的腸道滲透性是指其跨腸壁細(xì)胞進(jìn)入血液循環(huán)的能力,通常以單位時間或單位面積進(jìn)入的藥量來衡量。高滲透性有利于藥物跨細(xì)胞膜,到達(dá)作用靶點, 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(zhuǎn)運、發(fā)揮藥效。若能在研發(fā)早期準(zhǔn)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(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(rèn)為，當(dāng)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(rèn)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(guān)注的重點，我們需要采取多種模型預(yù)測藥物在體內(nèi)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(zhǔn)確的評價。
當(dāng)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(jìn)新藥向前。新藥在不同研究階段，常用的滲透性預(yù)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(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(xì)胞模型兩種方法合用作為藥物研發(fā)早期的通透性預(yù)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(yīng)用也較為廣泛。這些方法的準(zhǔn)確性主要依賴人體內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)。
1人工膜滲透性測定法（PAMPA）
PAMPA是以人造的非細(xì)胞脂質(zhì)膜為基礎(chǔ)，它沒有孔隙、主動轉(zhuǎn)運載體和代謝酶，被用于預(yù)測候選藥物的被動跨細(xì)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(cè)藥物濃度。
圖2PAMPA試驗示意圖
圖3采用PAMPA預(yù)測人空腸滲透性
由圖3可知，有些藥物通過PAMPA預(yù)測的滲透性結(jié)果與Coca2基本一致。PAMPA的優(yōu)勢在于無需進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，降低了成本，提高滲透性測定的通量。
2Caco-2細(xì)胞模型
Caco2是可以無限分裂的人結(jié)腸癌細(xì)胞系，Caco2頂膜表面形成微絨毛形態(tài)與胃腸道上皮細(xì)胞的小腸絨毛比較相似，且表達(dá)眾多的細(xì)胞轉(zhuǎn)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(zhuǎn)運蛋白，還包括葡萄糖，氨基酸，寡肽等參與物質(zhì)轉(zhuǎn)運的吸收型體，有可能預(yù)測主動轉(zhuǎn)運和有多種轉(zhuǎn)運體的藥物相互作用，其示意圖見圖4。
圖4 Caco-2細(xì)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(xì)胞模型與PAMPA測定滲透性數(shù)據(jù)的相關(guān)性
PAMPA與Caco-2細(xì)胞模型對于滲透性預(yù)測的機(jī)理根本區(qū)別在于Caco-2細(xì)胞模型不僅可以預(yù)測化合物的被動轉(zhuǎn)運，還可以表征化合物外排與主動吸收；PAMPA所預(yù)測的僅僅是化合物被動轉(zhuǎn)運。對于僅僅通過被動擴(kuò)散進(jìn)行滲透的化合物，Caco-2細(xì)胞模型與PAMPA測定滲透性數(shù)據(jù)落在圖5的兩條相關(guān)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(xì)胞旁路進(jìn)行吸收，數(shù)據(jù)落在左上角。兩者結(jié)合，可以更加準(zhǔn)確表征化合物的轉(zhuǎn)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(cè),可結(jié)合腸道代謝來研究藥物的轉(zhuǎn)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(dǎo)轉(zhuǎn)運位點。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(yù)測人體腸道吸收的體外模型都必須從對照相應(yīng)的人體體內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證開始，這些預(yù)測的基礎(chǔ)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(zhuǎn)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(xué)(pharmacokinetic,PK)數(shù)據(jù)分析，即血藥濃度曲線計算出的相應(yīng)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”體內(nèi)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(yù)測整體Fa。這都說明了Peff能反映藥物在體內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)”。
但是，Loc-I-Gut 研究是在健康的受試者進(jìn)行的。Loc-I-Gut 實驗操作繁瑣,價格昂貴,且涉及倫理學(xué)的問題, 因此無法大規(guī)模地用于藥物的篩選。
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小結(jié)
滲透性預(yù)測更多的去預(yù)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(shù)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(fù)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(rèn)可作為定性（例如進(jìn)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(yù)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?jǐn)?shù)的測量相關(guān)聯(lián)，則可以進(jìn)一步增強(qiáng)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(guān)于什么是可接受的滲透率評估方法有具體的指導(dǎo)。
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