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概述
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研究平台与模型
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体外模型
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特色优势
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学习策略和分析
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常见问题解答
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相关资源
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相关服务
概述
多肽药物要实现口服给药,必须克服三道生理屏障:胃酸降解(胃液pH低至1.5–3.5,肽键易被水解)、胃肠道渗透性差(分子量通常超过500 Da,难以被动扩散穿过肠上皮细胞)以及胃肠道酶屏障(胰蛋白酶等可迅速将多肽水解为无活性片段)。药明康德DMPK围绕口服多肽吸收评估,建立了胃部吸收、肠部吸收和促渗策略评价三大核心能力,提供从体外渗透性筛选、溶媒优化到体内PK验证的系统化研究服务,助力客户突破口服多肽的吸收瓶颈。依托15+年的多肽研发经验,我们可为每个口服多肽项目制定定制化DMPK研究策略,有效缩短开发周期。
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研究平台与模型
药明康德DMPK基于丰富的体内外实验模型,围绕促渗策略评价、胃部吸收评估和肠部吸收评估三个核心方向,建立了系统化的研究体系。体外方面,配备Caco-2肠上皮细胞模型、NCI-N87胃上皮细胞模型和Ussing chamber离体灌流模型,同时建有促渗透研究及溶媒筛选平台,覆盖从渗透促进剂筛选到溶媒优化的全流程。体内方面,建立了幽门结扎、门静脉/脾静脉双插管、分段肠插管和X光/CT影像等多维度犬模型研究体系。建立体外模型数据与体内PK结果的相关性,可形成了体内外联动的系统化评估路径。
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平台
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促渗透与溶媒筛选研究平台
药明康德DMPK促渗透研究平台整合体外渗透促进剂筛选、溶媒优化和pH调节等多维度策略,支持口服多肽促渗方案的系统评估。我们利用Caco-2和Ussing chamber模型,开展常见PEs(如SNAC、C8、C10、ALF等)的体外促渗筛选,并结合体内PK和吸收模型验证其效果。同时评估理化性质(包括EPSA)、肠溶包衣、自乳化制剂、PH调节、局部抑酶等制剂策略对多肽口服吸收的影响。
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体外模型
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Ussing chamber(includes ex vivo intestinal segment models and an ex vivo gastric model)
技术原理:包括离体肠段模型和离体胃模型。基于大鼠离体组织模型,剥离胃、肠组织并分离黏膜层,将其固定于双室装置中确保两侧隔离。通过电压钳将跨膜电位归零,排除被动扩散干扰,测得短路电流反映细胞主动离子转运能力。
应用价值:操作简便、通量高,适用于药物优化阶段:
采用真实胃肠道组织,实时监测活性,在接近生理状态下评估药物转运特性;
可针对不同肠段或胃部进行区域性吸收研究,为靶向给药提供依据;
评估药物间互作用对吸收的影响;
适用于口服多肽等大分子药物的吸收评估,是筛选促渗剂的高效工具。
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体内模型
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分段肠插管模型
技术原理:通过手术将导管置入大小鼠目标肠段(十二指肠、空肠、回肠、结肠),实现在生理状态且清醒状态下的肠段定位给药,从而精准捕捉药物不同肠段的吸收差异,为确定药物主要吸收部位,首过效应提供依据。
应用价值:
通过比较口服给药、十二指肠、空肠、回肠、结肠插管动物外周血暴露量差异来确定药物主要吸收部位;
通过不同肠道插管结合肝门静脉插管以及颈动脉插管,来研究药物口服生物利用度低的原因,如肠道渗透性低或者肝首过效应高;
溶媒优化,如靶向递送验证。
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犬脾静脉-门静脉双插管模型
技术原理:基于消化道回流的解剖学特点,通过脾静脉与门静脉联合置管,实现三通道同步采样与实时浓度监测,从而精准捕捉胃与肠道的吸收动态差异,为确定药物主要吸收位点提供直接、客观的血流动力学依据。
应用价值:直接给出胃与肠道各自的吸收贡献比例,是精确定量的黄金标准,不同部位主导吸收特征如下:
胃吸收主导特征:脾静脉血液浓度先于门静脉升高,且峰值显著更高。这一特征直接反应药物经胃部快速吸收后,优先汇聚于脾静脉的动力学特征。血药浓度:脾静脉>门静脉>外周血。
肠吸收主导特征:门静脉与脾静脉浓度同步上升,甚至门静脉浓度会反超。此现象源于药物在肠道被广泛吸收后,汇入整个门静脉系统,导致两者浓度无显著差异。
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犬幽门结扎模型
技术原理:通过外科手术对实验犬进行幽门结扎,从解剖结构上完全阻断胃内容物向肠道排空,建立单独的胃部吸收环境,消除肠道吸收的干扰。
应用价值:
隔离肠道干扰,反应多肽药物在胃中的吸收情况;
评估胃酸条件下药物的稳定性及吸收动力学。
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X光/CT影像模型
技术原理:将多肽药物与高X光吸收系数的医用钡餐粉按比例混合制备口服制剂。利用X光/CT成像,通过追踪钡餐高密度影的实时位置与运动轨迹,间接但直观反映多肽药物在胃肠道(GIT)各段(胃、十二指肠、空肠、回肠、结肠)的时空分布特征。
应用价值:
直观、实时追踪药物在胃肠道的分布、转运与驻留行为;
弥补传统方法(如放射性同位素标记、荧光标记)存在安全性、穿透深度、解剖背景不足等局限性。
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体外模型
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Caco2体外细胞模型与大鼠分段肠插管模型联用的促渗透剂筛选
研究目的:本研究以去氨加压素(一种多肽化合物)为模型药物,结合Caco2体外细胞模型与大鼠分段肠插管模型,系统评估四种促渗透剂,包括ALF(辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯)、C10(癸酸钠)、MC60(单双辛酸癸酸甘油酯),以及Na TDC(牛磺脱氧胆酸钠)对药物吸收的促进作用。通过对比添加与未添加促渗透剂条件下,Caco2模型中药物渗透量的变化,以及大鼠分段肠插管模型中血浆暴露水平的差异,筛选出最优促渗透剂。
实验设计:去氨加压素在Caco2体外细胞模型中进行孵育,并在大鼠十二指肠段肠插管模型中给药,同时联合使用不同浓度的促渗透剂。
实验结果:与未添加促渗透剂的对照组相比:
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ALF对去氨加压素的促渗透效果最为显著;
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Caco2体外模型与大鼠体内分段肠插管模型的吸收结果表现出良好的一致性。
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表. 去氨加压素在不同促渗透剂条件下的相对渗透/暴露倍数(以Vehicle组为1.00)
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图. 去氨加压素在Caco2体外模型与大鼠体内分段肠插管模型的体内外相关性
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犬幽门结扎模型案例
实验设计:司美格鲁肽口服给药14 mg/犬,常规组(n=5)vs 幽门结扎组(n=3)
结果:如下图所示,未结扎组和幽门结扎组暴露量相当,和文献结果一致,证明司美格鲁肽可以在胃部被吸收,同文献报道一致[1]。
PK参数
未结扎组
Mean±SD(n=5)
幽门结扎组
Mean±SD(n=3)
Cmax(ng/mL)
670±461
843±463
AUC₀₋₂ (ng·h/mL)
843±463
965±574
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特色优势
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明确吸收部位
体内外模型联动,区分胃吸收与肠吸收,为制剂设计提供依据
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系统评估促渗
整合促渗透剂体外筛选、溶媒与制剂优化与体内大小动物药代吸收模型验证,覆盖从促渗剂选择到制剂策略优化的完整评估流程
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体内外关联
体外模型与体内PK结果具有良好相关性,支持"筛选-验证-优化"研究闭环
学习策略和分析
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早期筛选阶段,开展理化性质评估、胃肠液稳定性考察和渗透性模型研究,并进行渗透促进剂初步筛选。
PCC候选确认阶段,进行渗透促进剂体内PK验证、溶媒与制剂处方筛选和犬模型口服PK研究,评估吸收部位和生物利用度。
IND申报阶段,补充组织分布、排泄途径和放射性标记ADME研究。各阶段数据相互关联,形成从体外筛选到体内验证再到策略优化的系统研究路径。
阶段 | 临床前筛选优化 | 临床前候选化合物 | 临床申报 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
ADME | 全血/血浆稳定性 模拟胃肠液稳定性(SGF/SIF) 肝肾S9/匀浆稳定性 肝细胞代谢稳定性 渗透促进剂筛选(SNAC、C8、C10等) EPSA 体外渗透性(MDR1-MDCK) 血浆蛋白/白蛋白结合率(超离法) | Caco-2/NCI-N87渗透性 Ussing chamber离体渗透性 血浆蛋白结合率(超离法) 代谢产物鉴定(肝细胞、肝S9、血浆) 渗透促进剂体外验证 制剂处方体外评价 | 全血/血浆稳定性 模拟胃肠液稳定性 肝肾S9/匀浆稳定性 肝细胞代谢稳定性 代谢产物鉴定(肝细胞、肝S9) 体外渗透性(Caco2) 血浆蛋白结合率(超离法) 动物体内样品代谢产物鉴定 | |||
DDI 针对分子量<2000 Da的多肽) | 细胞色素P450酶抑制研究 | 转运体抑制研究 转运体底物研究 | P450酶抑制和诱导研究 外排与摄取转运体抑制和底物研究 | |||
PK | 啮齿动物PK研究 | 溶媒筛选 犬模型吸收部位判定(幽门结扎/双插管/分段肠插管) 食物影响评估 渗透促进剂体内PK验证 制剂处方体内验证 啮齿动物组织分布预试验 啮齿动物中尿、粪、胆汁排泄预试验 非啮齿动物PK研究 | 分析方法开发与验证(包括ADA) 啮齿动物组织分布试验 啮齿动物中尿、粪、胆汁排泄试验 非啮齿动物PK研究 放射性同位素标记的动物ADME,QWBA试验 | |||
常见问题解答
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高浓度的渗透促进剂是否总是能带来更佳的促渗效果?
不是。这需要高度综合考量每种促进剂的特定作用机制以及安全浓度阈值。此外,结合体外细胞安全性数据(如细胞毒性/细胞活力评价)进行综合评估,能为制剂开发提供更具参考价值的可靠基准。
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含有渗透促进剂的制剂处方是否必须呈澄清状态?
并非必须。物理性状均匀的混悬液(均一的混悬体系)同样是完全可以接受的。
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使用渗透促进剂通常能将生物利用度(F%)提升多少?
根据目前的实际项目经验,通过辅料改善渗透性来增加体内暴露量(Exposure)的成效,通常逊于通过增溶手段(Solubility enhancement)带来的提升。在口服大分子制剂中,若能将生物利用度提升至 1%–10%,在行业内即已被视为非常优异的试验数据。
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既然脾静脉-门静脉双插管模型可以量化胃肠吸收贡献,为什么还要牺牲动物选择幽门结扎模型?
双插管模型确实在“数值量化”上具有不可替代的精准性,它能直接给出胃与肠道各自的吸收贡献比例。
但幽门结扎模型的意义恰恰在于它“非生理状态下的压力测试”所带来的诊断价值。它通过人为延长胃内滞留时间,通过人为延长胃内滞留时间,帮助我们判断吸收受限的根本原因,有三大核心价值:
1. 结构优化(先导化合物阶段):判断吸收限制是由于胃部渗透性差,还是肠道不稳定(酶解、黏液捕获),从而指明化学修饰的方向。
2. 处方筛选(制剂阶段):评估制剂策略究竟攻克了“胃内降解”还是“肠道跨膜”屏障,精准指导肠溶包衣、促渗剂(PE)或酶抑制剂(PI)的配方组合。
3. 申报与转化(临床前PK与IND阶段):明确体内吸收的限速环节,为 IND 申报提供关键的胃肠道命运机制性证据,同时指导临床给药方案设计(如餐前/餐后、空腹/饱腹)
简言之,双插管告诉我们"是多少",幽门结扎告诉我们"为什么",两者组合才能实现从定量到策略的完整闭环。
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Ussing chamber模型对于药物早期筛选的作用有哪些?
在体外细胞实验之后,动物实验之前,Ussing chamber可以直接测出化合物渗透系数(Papp)。
通过分段取样,可以明确具体药物吸收部位。
通过双向转运实验,可以识别药物是否是P-gp等外排泵的底物。
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Ussing chamber模型对于口服多肽的研究意义有哪些?
口服多肽一大难点跨膜吸收难,目前一些口服多肽的研究都是搭配促渗剂来提高渗透性。Ussing chamber作为接近真实生理环境的组织黏膜上皮模型,可以作为口服多肽研究促渗剂的有效工具。
体内外数据相关性不好的情况下,因其更接近生理环境,可以作为一个有效鉴定模型。
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如何利用分段肠插管模型的体内数据,设计并提升口服多肽的生物利用度?
分段肠插管模型可精准表征多肽在肠道不同区段的吸收与降解情况,从而为制剂开发提供关键的体内数据支撑。具体思路包括:
1. 明确“吸收窗”:定位最佳吸收部位,同时避开高酶解或高降解区域;
2. 筛选促渗策略:基于特定肠段特征,针对性评估吸收促进剂(渗透促进剂)的效用;
3. 指导溶媒成药:利用模型数据,指导“局部酶抑制剂 + 吸收促进剂 + 纳米载体/肠溶包衣”的组合设计。 最终协助客户打造“酶解保护-靶向定位释放-高效促渗”一体化的口服多肽递送系统。
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参考文献
[1] Buckley ST, Bækdal TA, Vegge A, et al. Transcellular stomach absorption of a derivatized glucagon-like peptide-1 receptor agonist. Sci Transl Med. 2018 Nov 14;10(467):eaar7047.
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