临床前眼科药物药代动力学研究：离体与体内研究方法

随着人们用眼压力不断增加、生活方式改变与社会老龄化加重，眼部疾病在全球范围内的发病率不断攀升，患者基数也随之增大，眼科药物已成为全球药物研发领域的热点之一。眼睛是机体的重要组成部分，许多全身系统性疾病在眼部有病症表现。由于眼睛具有特殊的解剖结构和生理屏障，使得外源性药物很难通过组织渗透和血液循环等途径进入到眼内靶组织进而发挥药效，这给眼科药物的研发带来了诸多挑战。目前，临床眼科药物局部递送主要包括非侵入性滴眼给药和借助外科手术完成的侵入性给药。眼科药物的递送通过提高和维持药物在靶位点的有效浓度来提高药物的眼部生物利用度；通过减少给药频率，提高患者的依从性；同时，通过优化药物递送通路及制剂类型，克服眼部的动静态屏障^[1]。本文主要介绍了药明康德DMPK体内外实验平台针对眼科药物药代动力学研究的一些方法。

离体眼科渗透性研究

滴眼给药具有无创性，患者依从性好等优势。因此，眼科治疗中滴眼药物的使用占比超过70%。滴眼给药的主要吸收部位是角膜，因其具有脂溶性—水溶性—脂溶性的特殊生理结构，使得大部分药物难以突破角膜全层进入眼内。离体眼科渗透性研究可直接用角膜和巩膜组织进行渗透性评价，排除了其他生物因素的干扰，同时可助力临床前眼科药物体内实验设计和药物非角膜渗透途径开发。

离体角巩膜渗透性实验采用Franze cell扩散池系统（图1），搭载实验样本为新西兰大白兔角巩膜组织，分别定向模拟滴眼给药及球结膜下注射的药物递送过程（图2），完成药物在角巩膜组织的渗透性评价。结合文献与本平台实验经验，离体眼组织的质量是影响实验结果的关键因素^[2]。通过优化实验眼组织样本筛选方法，提高实验数据的可信度和准确度。

图1. 扩散池装置图

图2. 离体角膜渗透实验（左）与离体巩膜渗透实验（右）

离体眼组织筛选方法：

• 荧光素钠染色法（实验前）：离体角膜完整性评价。荧光素钠染色后，使用裂隙灯钴蓝色滤光片检测。

• 角膜水合程度（Hydration Levels）测定（实验后）：采用称重法（实验终点称取角膜湿重W_b与70℃干燥12h的干重W_a），计算角膜水合程度HL。

验证实验：药物的不同剂型在角巩膜组织的渗透性研究

图3. 0.3%加替沙星滴眼液（左）和凝胶（右）在兔角膜或巩膜的累计渗透量Q_n

实验结果表明（图3），加替沙星滴眼液在角巩膜组累计渗透量Q_n与表观渗透系数P_app均高于眼用凝胶组。药物的两种剂型在巩膜组织的Q_n与P_app也均高于角膜组织。

结合文献及研究显示赋形剂的添加可提高药物在眼表滞留时间，同时影响药物在眼表组织的渗透速率。因此，赋形剂的使用需要把握存留时间和渗透速率两者间的平衡。相对于角膜复杂的生理屏障，巩膜结构简单，由大量胶原与弹力纤维构成，离体渗透性实验结果显示多数药物开发非角膜渗透途径具有特殊的优势^[3]。

离体眼科渗透性研究优势

离体眼科渗透性研究作为初步筛选实验有其独特的优势（图4）。目前，药明康德DMPK已完成离体眼科渗透性研究平台的搭建并完成多种化合物与市售药物的角巩膜渗透性研究。

图4. 离体眼科渗透性研究优势

在体眼科药代动力学研究

眼科药物递送方式选择

眼部结构复杂且存在多重生理屏障（角膜屏障、血-房水和血-视网膜屏障），因此眼组织的药代动力学参数受眼部影响因素较大。除了药物的理化性质（如分子量、溶解度、logP、稳定性及化合物结构等）会影响药物在用药部位的分布以外，药物递送的通路选择显得尤为关键。

针对不同眼组织靶位点，结合安全性与生物利用度等多角度考虑，选择适合的透屏障路径与适用的眼科药物递送方法是眼科药代动力学研究中的重要步骤（图5）。例如针对眼前节疾病的药物可结合离体眼组织渗透性研究结果考虑角膜渗透途径或球结膜下注射等；对希望参与房水循环，广泛作用于眼组织的药物可考虑前房注射；治疗眼后节疾病的药物可以考虑球周注射，玻璃体腔注射或视网膜下腔注射。近年来，眼科基因治疗药物及眼部植入体发展迅速，可以结合药物剂型与眼部免疫豁免的生理基础选择前房注射，玻璃体腔注射或是视网膜下腔注射等方式^[5]。

对于大多数眼前节疾病，滴眼液被认为是最安全、最方便的剂型。通过借助纳米胶束、纳米颗粒、脂质体、树状大分子、纳米水分子和微针等纳米制剂，控制药物递送可以在结膜和角膜等眼前节组织中提高生物利用度。目前，所有治疗眼后节疾病的方法本质上都是侵入性的。频繁的玻璃体注射可导致视网膜脱离、出血和患者不适。因此，这就迫切需要开发安全的眼科植入体等，借助植入手术克服眼部屏障且维持药物释放，保证眼后节有效的药物水平。

图5. 眼科药物递送通路

药明康德DMPK体内团队目前可进行包括滴眼给药，前房注射，球结膜下/球旁/球后注射，玻璃体腔注射和视网膜下腔注射等全通路眼科药物递送与多种眼科植入体植入操作（图6）。

图6. 眼科药物递送方法

实验动物选择

基于药物性质与不同种属动物眼球的解剖学和生理学特征，选择合适的动物种属是开展临床前眼科药代动力学研究的关键。由于动物与人存在种属差异，任何动物模型都不能完全模拟药物在人体的代谢过程，因此建议使用多种动物模型组合进行眼科药物测试。各动物种属间具有不同特点，眼球结构也有区别，在选择动物模型时需要考虑各动物模型优劣势（表1）。

表1. 常见眼科实验动物特点

眼科检查

药物在眼组织的吸收、分布、代谢和排泄很大程度上受眼部屏障完整性与眼部生理状态影响，完善的眼科检查可以保障实验动物眼部条件可控，同时将眼部各项指标量化参考，使实验数据分析更加科学可靠。

• 眼前节检查：参照国标GB28538-2012，在MS眼评分与Draize眼损伤评分的指导下使用裂隙灯进行眼前节检查，指导性判断药物与侵入手术过程是否对前节造成刺激与损伤。

• 眼压监测：侵入性药物递送前后进行的眼压测量可有效评估药量及操作过程是否影响到正常房水循环。

• 眼底检查：眼后节侵入性手术前后严格执行眼底检查。主要评估指标包括眼底血管及网膜状态等，可作为眼部屏障完整性与眼部状态的重要评估因素。

对于详细的眼科样品采集及眼部检查内容和方法，可以参考我们此前已发布的文章：眼科药物临床前体内PK研究：给药、采样、检查及制剂策略。

其他影响因素

• 药物与色素组织结合：部分药物与黑色素有较高的亲和力，药物进入眼内可能会与脉络膜和视网膜上皮层等色素组织结合，导致药物在眼部的滞留时间延长，影响该类型药物在眼组织的药代动力学参数预测与评估^[6]。关于黑色素结合的体外评估我们已发布了相关文章，欢迎扩展阅读：药物与黑色素结合的体外研究方法及意义。

• 转运体的影响：外排转运体位于角膜与视网膜上，在药物的眼组织局部治疗中发挥重要作用。外排转运体通过外排作用保护组织免受外来物质的侵害，对于药物的渗透吸收具有屏障作用；而摄取转运蛋白则能有效地促进药物的吸收和分布。但到目前为止，关于眼部组织转运体的相关机制研究并不完全明确，还需要进行深入的研究与验证^[7]。

结语

随着人们公众健康意识的提高以及对视觉质量的追求，推动着眼科药物的市场需求。眼科药物在覆盖全年龄段的眼科疾病治疗中均占据一席之地，而眼科药物研究将会为眼科疾病治疗方案提供更多选择与可能性，为更多眼科疾病患者提供积极有效的治疗。

药明康德药物代谢与动力学部自2014年开始进行眼科相关研究，拥有丰富的临床前眼科药物研发经验。同时依托药明康德平台，跨团队合作为客户提供一体化药物研发服务。目前已经完成包括常规小分子、多肽、抗体、以及寡核苷酸等新分子实体类型眼科药物研究项目百余项，成功助力多个眼科药物进入临床阶段。未来也将继续精耕眼科技术与能力，推动眼科药物在临床前的研究进程。

作者：钱宏峰，焦桴荣，董轩，汤城

编辑：方健，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1800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2100个新药临床研究申请（IND）。

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