節(jié)約臨床研究成本 | 基于PBBM模型預測速釋制劑空腹和餐后生物等效性
《以藥動學參數(shù)為終點評價指標的化學藥物仿制藥人體生物等效性研究技術(shù)指導原則》指出,口服常釋制劑和調(diào)釋制劑通常情況都需進行空腹和餐后生物等效性研究(BE)。目前一項餐后BE臨床試驗費用至少需50萬元,若能應用藥物動力學模型簡化或替代仿制藥餐后生物等效性試驗,可極大節(jié)約臨床研究成本,提高仿制藥競爭力。
食物影響藥物吸收的因素,建立一個可準確預測食物效應,高置信度的藥代動力學模型存在一定困難,本文將總結(jié)分析如何建立一個高置信度藥代動力學模型,哪些食物效應可被準確預測,探討藥代動力學模型能否簡化仿制藥餐后生物等效性試驗。
參考FDA指導原則,模型建立標準流程為:
通過文獻調(diào)研或體外實驗收集模型建立所需參數(shù),包括但不限于:
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理化與生物藥劑學參數(shù):活性成分結(jié)構(gòu)式、分子量、脂溶性、各pH條件下飽和溶解度、脂溶性、滲透性、pKa、熔點、化學化學降解速率、血漿蛋白結(jié)合率、全血血漿藥物濃度比等。
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制劑學參數(shù):劑型、給藥劑量、給藥體積、沉淀時間、粒子密度、擴散系數(shù)、粒徑、溶出曲線等。
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藥代動力學參數(shù):清除率、分布體積、分布特征、生物利用度、靜脈或者口服的藥動學曲線等。
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酶或轉(zhuǎn)運體數(shù)據(jù):具體作用的酶或轉(zhuǎn)運體、酶促動力學(Km、Vmax、Clint)、抑制常數(shù)、誘導常數(shù)、酶或轉(zhuǎn)運體生態(tài)學等。
在模型構(gòu)建過程中,部分參數(shù)需先通過假設再進行確認,例如:藥物溶出、沉淀、降解和首過代謝等參數(shù)的假定;在模型構(gòu)建過程中藥品質(zhì)量屬性的參數(shù),需考慮分析物料關(guān)鍵質(zhì)量屬性(例如原料藥粒徑、晶型以及輔料類型等)、關(guān)鍵工藝參數(shù)(壓片壓力、制粒參數(shù)等)、產(chǎn)品關(guān)鍵質(zhì)量(體外溶出、崩解時限等)與模型參數(shù)共同影響藥物體內(nèi)溶出和吸收。
將模型預測的血藥濃度曲線和PK參數(shù)(例如Cmax、Tmax和AUC)與實測值比較是否存在顯著性差異,若存在顯著性差異,需對模型進行分析,對模型參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整,再次進行模型構(gòu)建。
食物影響藥物吸收的因素
食物影響藥物吸收的因素有多種包括,食物中的某種成分與藥物或輔料發(fā)生化學反應例如螯合反應;影響胃腸道環(huán)境,改變其pH值、膽酸鹽濃度或粘度等;影響胃腸道生理條件,例如胃排空時間和腸道轉(zhuǎn)移時間或者影響到腸道轉(zhuǎn)移體或酶等。
胃腸道環(huán)境和生理條件的影響因素,可通過飽和溶解度和溶出曲線研究進行有效的體外評價,在此基礎上建立的藥代動力學模型能夠準確預測食物效應。其他影響因素缺乏相關(guān)有效的體外評價方法,難以通過藥代動力學模型準確預測食物效應。
相關(guān)文獻分析
在Rebeka jereb等人撰寫的文章所建立6個藥代動力學模型預測結(jié)果均能與實測值擬合較好,虛擬BE結(jié)果與實際BE結(jié)果相似,文章通過案例研究證明了如果空腹BE結(jié)果可以準確預測,對于BCS1類和BCS2類化合物是極有可能預測餐后BE結(jié)果。
置信度高模型的建立需基于可靠的實驗數(shù)據(jù)和合理的生理條件,飽和溶解度,滲透性和溶出曲線是模型建立關(guān)鍵的藥學實驗,文章中案例為與實測數(shù)據(jù)更擬合調(diào)整了胃腸道和結(jié)腸內(nèi)液體體積,雖有文獻支持參數(shù)調(diào)整合理性說明,但其可接受度仍待考證。
在Arian Emami Riedmaier等人撰寫的文為評估PBPK模型食物效應的預測能力,對30個化合物進行模型建立,提出了模型驗證和優(yōu)化的決策樹:
決策樹中通過評估空腹和餐后臨床Cmax和AUC實測值的比值評估模型的置信度,若預測的空腹和餐后的PK參數(shù)在觀測值的2倍以內(nèi),且PK曲線擬合良好,無需優(yōu)化吸收參數(shù),則該模型的置信度較高;若優(yōu)化了吸收相關(guān)參數(shù)后,預測的空腹和餐后PK參數(shù)為觀測值的0.8-1.25范圍內(nèi),則該模型的置信度較高;若優(yōu)化了吸收相關(guān)參數(shù)后,預測空腹和餐后的PK參數(shù)超出0.8-1.25范圍,在2倍的范圍以內(nèi),則該模型的置信度中等;若預測空腹和餐后的PK參數(shù)超出觀測值2倍,則該模型的置信度低。
具體案例分析
新領(lǐng)先擁有國內(nèi)領(lǐng)先的體內(nèi)外橋接平臺,通過GastroPlus軟件進行仿制藥模型預測,運用理化與藥代參數(shù)建模,協(xié)助仿制藥研發(fā),加速創(chuàng)新藥研發(fā)進程。
小編運用GastroPlus軟件基于理化與藥代參數(shù)建立PBBM模型,具體研究如下:
化合物1是BCS2類弱堿性化合物,在1mg到600mg劑量遞增試驗中AUC與Cmax表現(xiàn)出隨劑量的線性增加現(xiàn)象。在一項兩周期交叉試驗中研究了食物對藥代動力學的影響,該研究比較了空腹狀態(tài)和美國FDA高脂肪、高熱量早餐后口服10mg劑量的PK差異。此研究表明餐食對藥物的AUC和Cmax沒有影響,因為這兩個參數(shù)幾何均值比(GMR)的90%置信區(qū)間(CI)均落在80%-125%范圍內(nèi)。在空腹狀態(tài)下,藥物表現(xiàn)出近似完全的吸收(基于絕對生物利用度研究推測口服吸收百分數(shù)約為95%)。、
(2)模型建立
化合物1溶出曲線及藥時曲線參考文獻圖如下:
小編將文獻中的理化與藥代參數(shù)進行整合,運用摳圖軟件獲得參考文獻中的溶出曲線及藥時曲線如下:
(3)結(jié)果分析
運用GastroPlus軟件建立PBBM模型評估自制和參比制劑間的虛擬等效性情況如下:
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說明:E和F是參考文獻模擬值,圖G和H是小編運用GastroPlus軟件模擬值。
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結(jié)論:這些結(jié)果表明所建立的模型可以預測自制和參比制劑生物等效的情況,建模模擬結(jié)果與文獻報道結(jié)果相似,運用模型可準確預測自制品與參比制劑的空腹及餐后生物等效性情況。
討論
根據(jù)相關(guān)文獻研究,影響藥物吸收的食物效應機制為胃腸道生理學變化的BCS1類或2類化合物,可以建立準確預測食物效應高置信度的藥代動力學模型,通過虛擬BE預測餐后BE結(jié)果。
實現(xiàn)難度包括但不限于:
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關(guān)鍵性藥學實驗數(shù)據(jù)的分析;
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藥物體內(nèi)處置參數(shù)假定、優(yōu)化和驗證;
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影響藥物吸收的食物效應機制的確認;
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PK參數(shù)和人群變異系數(shù)的確認。
相較于新藥,仿制藥在參比制劑研究基礎上,更易獲取模型參數(shù)的有效信息,建立高置信度藥代動力學模型,并利用空腹BE驗證模型的置信度,在此基礎上認為可以通過模型的餐后虛擬BE結(jié)果豁免餐后BE,或進行少量受試者餐后BE。
參考文獻:
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