FDA藥物相互作用研究指南.ppt

FDA藥物相互作用研究指南 藥學部盧進2010 7 13 介紹內容 簡介藥物相互作用研究的背景知識藥物相互作用研究的一般策略體內藥物相互作用的實驗設計藥物代謝酶的確認CYP酶抑制 誘導作用的體外評價P gp底物和抑制劑的體外實驗研究 簡介 美國FDA 藥物評價和研究中心 CDER 生物制品評價和研究中心 CBER 2006年9月 共同發(fā)布 藥物相互作用研究 實驗設計 數據分析及其在劑量調整和處方標簽中的應用的指南 簡介 指南為新藥和新生物制品的研發(fā)者提供了 藥物代謝 藥物轉運 體內 體外 相互作用研究規(guī)范 簡介 內容涉及藥物相互作用研究的全過程包括 實驗設計研究人群或體外研究用細胞 微粒體探針底物 抑制劑 誘導劑的選擇觀察指標 樣本量和數據統計分析 等除了代謝性藥物相互作用以外 還對P糖蛋白介導的藥物相互作用的研究方法給予了詳細的指導 與1999年版本相比的增加內容 1 藥物相互作用研究的背景知識 包括細胞色素P450 CYP 酶在內的多個藥物代謝酶都能被聯用的藥物所抑制 誘導 藥物濃度發(fā)生巨大改變 影響藥物安全性和有效性 同時 藥物轉運蛋白相關的藥物相互作用受到越來越多的關注如 P gp 有機陰離子轉運蛋白 OAT 等 表一 人類主要的轉運蛋白和已知的底物 抑制劑 誘導劑 2 藥物相互研究的一般策略 根據體外代謝 已知和誘導實驗的結果及體內代謝實驗數據確定體內相互作用研究必要性 流程圖 目前尚未發(fā)現CYP2D6酶被誘導的情況 而CYP2C CYP2B和P gp是可以和CYP3A一起被誘導的 CYP3A對所有已知的誘導劑都很敏感 因此 考察受試藥物能否能夠誘導CYP1A2 CYP2C8 CYP2C9 CYP2C19和CYP3A時 只需要體外考察對CYP1A2和CYP3A酶的誘導情況即可 若體外實驗顯示受試藥物對CYP3A無誘導作用 那么就可以免做對CYP2C和CYP2B的誘導研究 3 體內藥物相互作用實驗設計 實驗設計研究群體底物和作用藥物的選擇給藥途徑給藥劑量 3 1實驗設計 思路 比較底物 S 濃度在有和沒有作用藥物 I 時的變化情況 隨機交叉法 先服用S后服用S I組 先服用S I組后服用S組 單次序交叉法 總是先服用S后服用S I組 或相反 平行設計 一組服用S 一組服用S I 設計方案時應該注意 1 如果實驗需要達到穩(wěn)態(tài)血藥濃度而底物或作用藥物和 或 其代謝物的半衰期較長 此時不能采用額外給予一個負荷劑量的方法加快達到穩(wěn)態(tài) 2 如果作用藥物是一個快速可逆的抑制劑 其服用時間應該在測定當天服用底物前或同時服用 這樣才能增加其敏感性 對于基于作用機制的抑制劑 如紅霉素 在服用底物藥物前服用作用藥物可以放大相互作用強度 如果作用藥物 抑制劑或誘導劑 的吸收受多種因素的影響 如胃pH值 則需要采取適當的方法控制吸收方面的變化 3 為了排除由于食物 飲料 果汁等影響代謝酶和轉運蛋白而引起誤差 指南建議實驗過程中要嚴格控制飲食 3 2研究群體 一般是健康受試者 在特定環(huán)境下 受試藥物表現的治療效果或者藥效學效果不在健康者身上出現 此時要從患者群體中招募受試者 藥物相互作用的程度可能因受試者某個具體CYP酶的基因型不同而有所差異 3 3底物和作用藥物的選擇 表二 指南推薦的CYP酶底物 雞尾酒 模式釋義 在一個實驗中受試者同時服用多種CYP酶底物 實驗設計需考慮下列因素 1 一種特定酶的底物對該酶具有較高的選擇性 2 底物之間沒有相互作用發(fā)生 3 受試者的數量達到統計學要求 4 藥物濃度變化在安全范圍內 5 入選的CYP酶都參與藥物代謝消除 6 藥物其他代謝途徑或者不被抑制的途徑的藥物清除率低 評價 這種雞尾酒實驗的陰性結果可以免除對其中某個具體酶的進一步評價 然而陽性結果則需要進一步的體內研究 雞尾酒實驗可比單個相互作用研究提供更多的信息 而結論的確定程度取決于藥物其他不被抑制的代謝途徑的清除率分數 清除率分數越小 確定程度越高 如果單一的相互作用實驗顯示抑制效應可以導致嚴重的安全隱患 則不能進行雞尾酒設計法 3 4給藥途徑 受試藥物的給藥途徑應與將來臨床應用的方式一致 體內相互作用研究采取的給藥方式取決于未來上市劑型 3 5給藥劑量 實驗設計應盡可能將底物和作用藥物相互作用的結果最大化 因此指南推薦作用藥物 抑制劑 誘導劑 使用最大安全劑量和最短給藥間隔 當使用低于臨床常用劑量的給藥方案時 體內藥物相互作用研究方案應在結果報告中進行討論 4 藥物代謝酶的確認 如果某個酶對藥物的代謝量占整個藥物消除量 25 則可以確認此酶是藥物的主要代謝酶 將藥物和肝細胞或肝切片一起孵育 然后通過色譜方法分析孵育介質和細胞內藥物濃度 這種方法可以直接獲得氧化 水解或基團轉移形成的代謝物 提供平行代謝還是先后代謝的信息 另一種方法是用HPLC來分析孵育介質 實驗還需要優(yōu)化介質中受試藥物濃度和孵育時間 臨床預期的穩(wěn)態(tài)血藥濃度可以用來指導體外實驗介質中藥物濃度的選擇 有三種方法可以很好地確認不同的CYP酶對藥物代謝的貢獻 1 特定的化學物質或抗體作為特定酶的抑制劑表5 列出了常用的特異性化學抑制劑 在確定代謝酶種類及其在藥物代謝中的相對貢獻時 藥物的濃度要 Km值 而抑制劑的濃度既要保證其選擇性又要保證足夠的量 所以可以采用一系列的抑制劑濃度 當使用基于作用機制的抑制劑時 最好將抑制劑與酶預先孵育15 30min 2 應用不同的人重組CYP酶 這種技術對研究單個CYP酶在整個藥物代謝中的相對貢獻的大小具有很高的價值 但不能代表人肝微粒體酶中的絕對的代謝比率 3 根據不同供體來源的CYP酶不同活性建立人肝微粒體庫 指南建議至少采用上述兩種方法來確認藥物代謝酶 5 CYP酶抑制作用的體外評價 Review Ki 抑制率常數 抑制作用越強 此值越小IC50 反應被抑制一半時抑制劑的濃度 越低表明抑制劑的抑制能力越強 5 CYP酶抑制作用的體外評價 CYP酶抑制劑體外實驗設計注意事項 1 IC50測定時 在底物代謝率允許的情況下 盡量使底物的濃度低于其Km值 使IC50與其Ki值更具相關性 2 肝微粒體蛋白濃度通常 1g L 1 3 緩沖液的性質 pH對Vmax和Km的影響顯著 盡可能采用標準化的分析條件 4 反應系統中最好控制底物或抑制劑的消耗不超過10 30 但是對于Km值很低的藥物來說 控制反應體系底物消耗 10 很困難 5 建議建立時間 產物形成量的線性關系 6 建議建立酶量 產物形成量的線性關系 7 因為某些有機溶劑具有酶誘導或抑制作用 溶劑的濃度都要 1 v v 最好 0 1 實驗應包括無溶劑對照和溶劑對照 8 實驗應該有一個已知抑制劑的陽性對照 相互作用程度的模擬 R 1 I Ki I 代表作用部位抑制劑的濃度 Ki是抑制常數 指南推薦體內相互作用的可能性通過 I Ki來推斷 I 代表服用臨床最大用藥量后平均穩(wěn)態(tài)的藥物濃度 游離或結合的全部藥物 比值升高 產生相互作用的可能性增大 盡管通過體外數據定量預測體內相互作用發(fā)生的可能性存在困難 但可以通過同一個藥物對不同CYP酶 CYP1A2 CYP2C8 CYP2C9 CYP2C19 CYP2D6和CYP3A 的Ki值進行篩選排序 體內實驗從 I Ki最大者 或者Ki最小者 的CYP酶開始 如果實驗顯示體內不存在藥物相互作用 其他的 I Ki相對較小的CYP酶的體內實驗就可以不做 6 CYP酶誘導作用的體外評價 實驗設計中應包括一個公認的酶誘導劑作為陽性對照 來減小不同供體酶催化活性差異引起的誤差 表7 誘導劑選擇列表 實驗中應注意 1 受試藥物的濃度應該參考臨床治療劑量的血藥濃度 至少包括3個涵蓋治療窗的篩選濃度 其中至少1個濃度要超過平均預期治療濃度1個數量級 2 與肝細胞共孵育2 3d后 通過CYP特異的探針藥物 參考指南推薦 測定酶活性 3 使用新鮮分離的或者凍存的肝細胞進行實驗時 應該至少選擇3份不同的供體以減少誘導實驗中存在的個體差異 評價藥物酶誘導作用時 指南建議 1 藥物體外實驗引起的酶活性的改變 40 陽性對照結果時 可以認為藥物具有酶誘導作用 需要進一步的體內研究 2 EC50可以用來比較不同誘導劑誘導能力的強弱 3 指南認為 根據目前了解的CYP酶誘導的細胞學機制 如果一個誘導實驗顯示對CYP3A4酶沒有誘導作用 可以推斷此藥物對CYP2C8 CYP2C9和CYP2C19也沒有誘導作用 7 P gp底物和抑制劑的體外實驗研究 考察藥物是否是P gp的底物或抑制劑 最常見的方法有哪些 雙向轉運測定法由于更直接 因此被作為標準的方法 ATP酶活性測定法和攝取 外排法可以用于快速篩選 但是不能區(qū)分是底物還是抑制劑 如果藥物透過性 膜擴散能力 低 ATP酶法和熒光定量法常常無法識別是否是P gp的底物 對高通透性化合物 雙向轉運測定法也不適用 這些底物作為陽性對照 保證實驗用細胞能夠表達功能性的P gp 7 1雙向轉運實驗確定藥物是否是P gp的底物 選擇好細胞系和P gp底物陽性對照后 遵循下列步驟完成實驗 1 設計幾個不同的藥物濃度 如1 10 100 mol L 1 考察P gp對藥物的外排作用 2 實驗開始前 將極性細胞組成的膜兩側的介質去掉 加入新的介質并孵育30min 3 進行雙向膜轉運通透性研究 在極性膜的A側 apical側 腔側 頂區(qū)側 轉運方向是A B 或B側 basolateral側 基底側 轉運方向是B A 加入適量體積的含有已知P gp底物或受試藥物的緩沖液 4 在37 C孵育 在預定的時間 通常是1 2 3 4h 收集受側的介質測定藥物濃度 同時迅速補充緩沖液 5 已知P gp底物作為陽性對照進行同樣的實驗 6 當采用LLC2PK1 MDR1MDCK MDR1作為實驗細胞系時 相應的野生型細胞系LLC PK1和MDCK作為陰性對照 7 每個實驗至少在不同日期重復3次 考察日間和日內變異情況 8 理想的實驗還應該測定底物的回收率 來消藥物代謝和非特異性結合帶來的誤差 由于Caco 2 野生型的LLC PK1和MDCK也能表達其他外排轉運蛋白 因此在評價藥物是否是P gp底物時要謹慎 為增加實驗的可信性 建議增加P gp抑制劑 表10 存在下的底物驗證實驗 如果藥物的外排可被P gp抑制劑明顯抑制 則說明藥物的外排與P gp有關 指南還建議 可以通過實驗對比MDR1過度表達細胞 轉染型細胞 和它們的野生型細胞對藥物外排活性的差異 確定P gp在藥物外排中的貢獻大小 利用下列公式描述藥物跨膜表觀通透性 Papp Vr c0 1 S dc dt 其中 Vr是極性膜受側介質體積 c0是指膜供側實驗藥物的濃度 S是指極性細胞形成的膜的面積 dc dt是受側介質藥物濃度與時間曲線的斜率 準確計算Papp必須要求受側藥物濃度與時間是直線關系 藥物經P gp外排速率RE可以通過下列公式計算 RE PB A PA BPB A和PA B分別代表受試藥物B A和A B的跨膜表觀通透性 7 2雙向轉運實驗確定藥物是否是P gp抑制劑 1 使用Caco 2細胞系時 要使用無藥介質作為空白對照 測試藥物的濃度要適宜 2 當采用LLC PK1 MDR1和MDCK MDR1作為實驗細胞系時 相應的野生型細胞系LLC PK1和MDCK作為陰性對照 3 37 孵育細胞系0 5 1h后 去除孵育介質 換成濃度合適的P gp探針底物 表9 4 孵育細胞系1 3h后 測定受側介質中P gp探針底物的濃度 5 每個實驗至少在不同日期重復3次 每個實驗也要用至少3個極性細胞膜進行測定 7 3受試藥是否是P gp底物或抑制劑 以及是否需要進行體內實驗的判定流程 7 4潛在P gp誘導藥物的確定 P gp的表達可被誘導 已知的誘導劑包括利福平和圣約翰草 P gp對其誘導劑的反應存在明顯的物種差異 因此動物實驗不能用來評價受試藥對人P gp的誘導效應 P gp的表達也受PXR的調控 因此和CYP3A酶具有共誘導現象 Caco 2缺乏PXR 不是研究P gp誘導作用的合適細胞系 文獻報道人類結腸腺癌細胞LS180 WT和其多柔比星抵抗亞系 LS180 AD50 長春堿抵抗亞系 LS180 V 被用來研究P gp和CYP3A酶的誘導效應 指南指出 目前