α-1酸性糖蛋白在药代动力学和药效研究中扮演着哪些重要角色？

血浆蛋白结合在药物药代动力学和药效学中起着关键作用，其中，α-1酸性糖蛋白（AAG）对药物在体内分布和清除的影响越来越受到重视。为什么它在药物动力学中如此重要，以及研究者如何深入理解AAG结合在推动新药开发中的重要性？我们的回答如下：

• α-1-酸性糖蛋白 （AAG） 是一种主要的血浆蛋白，具有高亲和力和低结合容量的特征。它通过与药物结合来影响药物的生物利用度和分布，从而影响其疗效和安全性。

• 多个临床案例表明，药物与AAG的结合可能显著影响药物的药代动力学特性。

• 在研究AAG对药代动力学影响时，有多方面实验因素需要纳入考量。

AAG 是一种主要的血浆蛋白，具有高亲和力和低结合容量的特征。

在血浆中，白蛋白占比约60%，远高于AAG的1-3%，但AAG在药物结合和PK领域仍然扮演着不可或缺的角色。它是急性期蛋白（APP）家族的成员，是一种高度酸性、低等电点的蛋白质。AAG在肝脏中形成，在健康人的血浆中以0.5到1.0mg/mL的浓度循环, 但在多数疾病状态如炎症、感染和癌症条件下，AAG水平能增加2至6倍，这可能影响药物疗效。因此，监测AAG水平对于合理调整药物剂量、预测和评估治疗效果至关重要。AAG对碱性药物有很高的结合亲和力，也可以与中性和酸性药物结合。AAG的生物化学特性使其能够结合多种类型的药物，其糖基化的多样性增加了与药物相互作用的复杂性。这种结构多样性使AAG成为一种能与多种药物相互作用的血浆蛋白，进而影响药物的分布、疗效和毒副作用。

多个临床案例表明，药物与AAG的结合可能显著影响药物的药代动力学特性。

全面了解 AAG的结合特性有助于预测体内的药物行为，从而提高药代动力学/药效学模型的准确性，优化药物剂量、提高疗效并减少早期开发阶段的不良反应。以下案例可以说明研究AAG与药物结合在临床中的意义。

案例1

UCN-01是一种小分子蛋白激酶抑制剂，主要用于肿瘤相关的适应症。在临床实验中，UCN-01显示出与动物实验不一致的PK参数。动物模型中，UCN-01表现出高清除率、高分布容积和中等半衰期，但在人体中实际表现为低清除率、低分布容积和长半衰期。

图1. UCN-01 分子式^[3]

此外，血浆中UCN-01和蛋白的游离率从动物种属的0.5-1.8%降低到人的0.02%。进一步的蛋白结合研究发现，UCN-01与人血浆AAG之间存在高度特异性的结合，这种特异性结合影响了药物的游离率并随着药物浓度的变化而变化，从而导致了临床的非线性PK。同时，由于人AAG与UCN-01的K_d与临床前物种显著不同，导致异速生长方法的预测准确性非常差。UCN-01与人AAG具有非常缓慢的解离速率，导致分布容积减少，进一步阻碍游离药物与靶标的相互作用^[1]。

案例2

Vismodegib是一种治疗转移性基底细胞癌的药物，在I期临床实验中，预期其具有较高清除率和较短的半衰期，但在人体内实际观察到低清除率和长半衰期。此外，单次150mg剂量给药与每日重复150mg剂量间Vismodegib游离率有一定差异，分别是0.25%与0.65%。研究发现，这种差异部分来源于Vismodegib对人类AAG亚型的亲和力高于对大鼠亚型的亲和力。在体外药效实验中，AAG浓度与靶标结合之间存在负相关关系，实验体系中补充生理相关浓度的AAG会导致药效减弱，这表明在Vismodegib药物处置中需充分考虑血浆蛋白结合对药代动力学和药效的影响。在癌症患者的血浆样本中，AAG和总Vismodegib的平均稳态浓度之间有高度相关性，且总Vismodegib浓度随AAG的浓度而对应变化。由于临床PK呈现非线性，Ib期临床实验中评估了Vismodegib维持稳态浓度时的具体给药方案，发现每日一次150mg的给药方式可以保证AAG在被饱和结合后，仍有足够的游离Vismodegib与靶标相互作用以发挥药理作用。此案例体现了深入了解药物与AAG的蛋白结合的重要性，以便更准确地预测和调整药物剂量^[1]。

案例3

Imatinib是一种治疗慢性髓性白血病的酪氨酸激酶抑制剂，在患者中表现出线性PK特征。研究表明，Imatinib的PK与ABCB1基因型、体重和AAG水平相关。

图2. Imatinib 分子式^[3]

尽管Imatinib的总血浆浓度表现出线性PK特征，但由于它对AAG具有高亲和力，而对白蛋白的亲和力大约弱55倍，导致游离分数和血浆总浓度之间存在非线性关系。值得注意的是，AAG水平的增加与患者对Imatinib治疗反应减弱或产生药物抵抗现象之间存在一定的关联。同时，还发现增塑剂DEHP对人血浆中Imatinib游离率有较大影响，在体外研究中，当人血浆中添加800μM DEHP时，Imatinib的游离率从3.5%增加到15.3%^[1]。

案例4

Alobresib是一种目前处于临床研究阶段的抗肿瘤BET蛋白质抑制剂，其游离率受AAG影响较大。当血浆AAG浓度从0.9mg/mL增加到4.5mg/mL时，Alobresib的游离率下降5倍以上。在晚期癌症患者的血浆中，Alobresib显示出更高的结合，平均游离率为1.48%；而在健康捐献者的血浆中，平均游离率为5.49%。这种差异可能有助于解释晚期癌症患者的血浆PK为何存在较高的个体间变异性，特别是在那些具有较高AAG含量的患者中，他们的血浆药物暴露量非常高^[2]。

在研究AAG对药代动力学影响时，有多方面实验因素需要纳入考量。

当存在以下条件时，药物与AAG的结合具有重要的临床意义^[3]：

1. 药物与AAG具有很高的亲和力，如结合常数K_a > 10⁵ M⁻¹，意味着药物与AAG结合的趋势非常强，可能在血浆中主要以结合状态存在。

2. 稳态分布容积（Volume of distribution at steady-state，Vdss）较小，表明药物在体内分布的范围有限，大部分药物可能存在于血液中。

3. AAG是血浆中药物的主要结合蛋白，说明药物在血浆中的分布和动力学特性可能受AAG的影响。在药物开发过程中，我们建议除测定血浆的总结合外，还需要测试药物与血浆白蛋白和糖蛋白的结合情况，这有助于前瞻性的预测人体药代动力学表现。为此，业内专家制定了相应的决策流程图^[1] (图3)。

图3. 评估AAG是否构成导致药代动力学（PK）变异性的潜在协变量的流程图

在开展AAG蛋白结合实验时，需要特别注意以下事项：

• 考虑塑化剂的影响：实验中应注意基质收集和储存过程中塑化剂的潜在干扰。部分塑化剂可能会从储血袋中渗出并影响药物与蛋白的结合，如DEHP等。

• 蛋白结合的浓度依赖性：设计实验时要考虑药物与AAG蛋白质结合可能的浓度依赖性。

• AAG水平的变化：在不同疾病状态下，AAG水平可能发生的变化会影响药物的结合特性。因此，实验设计应该考虑疾病状态下AAG水平的潜在变化。

• 跨种属比较：当药物在不同种属之间显示出显著的结合差异时，需要特别注意。

通过关注这些，研究人员可以更准确地设计蛋白结合实验和理解结果，从而为药物的开发和临床应用提供更可靠的数据。

结语

综上所述，AAG作为血浆中重要的药物结合蛋白，其独特性质（包括在疾病状态下的变化）对药物的药效和毒性具有重要影响。因此，在药物开发和临床应用中，我们需要将其纳入考量范围。此外，AAG还具有作为生物标志物的潜力，可以反映疾病状态和药物治疗的反应性。为了充分考虑AAG的这些功能，我们需要准确地测量和解析AAG与药物的结合。

作者：李梦瀛，王洁，王翔凌，陈根富

编辑：富罗娜·克里木，钱卉娟

设计：倪德伟，张莹莹

药明康德DMPK依托中国（上海、苏州、南京和南通）和美国（新泽西）的研发中心，提供从早期筛选、临床前开发、到临床研究阶段的综合型药代动力学服务，助力您快速推进药物研发流程。拥有上千人的研发团队，服务超1600家全球客户，具有超过十五年的新药申报经验，已成功支持超过1700个新药临床研究申请（IND）。

点击此处与我们的专家进行联系