Whathappensafteryoutakeapill...AbsorptionDistributionMetabolismExcretion1目前一頁\總數三十三頁\編于十八點WhatisADME??ADME?Absorption(Howmuch?Howfast?)?Distribution(Howextensive?Howfast?Whereisthedrugdistributed?)?Metabolism(Howfast?Whatmechanism/route?Whatmetabolites?Aretheyactive?Aretheytoxic?)?Excretion(Howfast?Whichroute?)?MeasureandunderstandADMEandyoucanpredictpharmacokinetics?ThesemeasurementsarekeyapplicationsforDrugdevelopmentanddiscovery2目前二頁\總數三十三頁\編于十八點DrugDiscovery&Development3目前三頁\總數三十三頁\編于十八點

不良ADME問題至少和缺乏藥效同樣嚴重在臨床研究中被淘汰的候選化合物大約30%是由于在人體內無活性，40%是由于藥代動力學特性差

如藥物代謝速度過快導致藥物作用時間過短或吸收不良11%產生了毒性產物。失敗的原因ADME性質的研究僅僅在藥物開發階段進行。人和動物，人和人之間存在著明顯的ADME的差異。沒有適宜的體外研究模型。

WhyADME

SFDA指出：“非臨床藥代動力學研究在新藥研發和評價過程中起著重要的橋梁作用，為藥效學和毒理學評價提供了藥物或活性代謝物濃度數據，是產生、決定或闡明藥效或毒性大小的基礎，是提供藥效或毒性靶器官的依據，也是藥物制劑學研究的主要依據和工具，并為設計和優化臨床研究給藥方案提供有關依據”4目前四頁\總數三十三頁\編于十八點ModernNewDrugDiscovery1945-1995：傳統藥物研究方法遵循：分子庫活性篩選傳統QSAR模型ADME/PK研究毒性研究候選藥物1995-現代藥物研究方法遵循分子庫平行篩選(包括活性,ADME/Tox等）ADME/Tox模型合成分子平行篩選綜合考慮藥物代謝及其動力學性質，參考分子生物學、藥理學和毒理學數據，尋找有效、安全、方便的藥物5目前五頁\總數三十三頁\編于十八點一.代謝與藥物設計1.Harddrug

理想藥物應該安全；體內代謝過程已知；不被代謝。無活性中間產物或活性代謝物引起的毒性；經膽汁或腎臟排泄，藥代動力學過程簡單；可根據腎功能預測動物與人藥代動力學性質的差異。米索前列醇前列地爾OH由C1移到C16,并引入甲基，叔醇不易受酶影響而氧化。代謝失活不易發生，作用時間長，口服有效6目前六頁\總數三十三頁\編于十八點2.Softdrug具有藥理活性，代謝過程可預知、可調控，代謝物無無活性。設計原則：盡可能避免氧化代謝；并利用水解酶達到可預知、可調控的代謝。含季銨功能基團和酯結構，于體內經Hofmann降解生成能胺和烯烴，或在酯酶作用下水解阿曲溴銨經酯酶廣泛代謝（90%)

代謝物無活性經尿液排泄。雷米芬太尼7目前七頁\總數三十三頁\編于十八點醋酸氫化可的松3-螺噻唑衍生物無活性的前藥型軟藥。大部分藥物集中在局部的炎癥皮膚里，持續緩慢釋放活性成分，使活性和毒性得到分離8目前八頁\總數三十三頁\編于十八點3.代謝物比原形更少不良反應生物轉化為滅活過程；許多藥物代謝為具有藥理活性的代謝產物；多數代謝物經歷Ⅱ相除，更安全。

止痛作用更強；無/少高缺血紅蛋白血癥，溶血性貧血發生。有更好消炎止痛作用；更少胃腸道反應。

非那西汀乙酰氨基酚羥基保太松保太松9目前九頁\總數三十三頁\編于十八點4.活性代謝物比原形有更好藥動學性質許多苯二氮卓類藥物可生成具有與原形相似藥理活性，但比原形有更好藥動學性質的代謝物。去甲羥基安定具有速效催眠鎮靜作用其葡萄醛酸化作用代謝產物較前體現藥物半衰期短，適用于老年人及肝腎功能不良者10目前十頁\總數三十三頁\編于十八點阿司咪唑諾阿司咪唑H1-受體的選擇性比前者強，而且活性是代謝前的40倍。藥物的活性代謝物直接作為藥物，可減輕體內代謝的負擔，有些藥物更適合老年人使用。11目前十一頁\總數三十三頁\編于十八點二.藥代動力學與藥物設計1.吸收

目前藥物吸收的研究主要是針對口服吸收的研究。口服藥物基本上由胃腸道吸收,主要集中在小腸、十二指腸、空腸和回腸等部位。吸收率決定了藥物的透腸上皮細胞吸收效率。生理、物理、化學因素影響藥物吸收的速度和程度。平衡脂溶性與透膜作用。膜透過性增加，清除率增加，首過代謝廣泛，生物利用度低。脂溶性通過增加藥物與酶的親合力影響代謝清除率。在腸上皮細胞上還存在一種特殊的轉運分子P-gp,它定位于胃腸道細胞的膜表面。凡是能被P-gp識別作為底物的藥物在通過其他途徑進入細胞后,還會被P-gp通過一個耗能的過程擠壓出細胞。12目前十二頁\總數三十三頁\編于十八點目前預測藥物腸吸收的模型主要有:動物體內實驗：由于種間差異性,不能很好地反映人體內情況體外細胞實驗：使用人造細胞膜、細胞系及腸組織的.Caco-2模型實驗模型CaCo-2細胞源于人體結腸癌細胞,其結構和生化作用都類似于人小腸上皮細胞。含有與刷狀緣上皮細胞相關的酶系,如γ-谷氨酰胺轉肽酶、堿性磷酸酶、谷胱甘肽S-轉移酶、磺基轉移酶，P450細胞色素同功酶。與小腸主動轉運相關的12種轉運系統

也都在CaCo-2細胞內表達。Caco-2能較好地模擬藥物經不同途徑的轉運,其中模擬最好的是跨細胞膜被動轉運.

Caco-2滲透性實驗13目前十三頁\總數三十三頁\編于十八點Artificialmembraneismadeusinglipidsand/oroilandspottedinafilterCompoundisaddedtothelowerchamberTherateofappearanceofthecompoundintheupperchamberismeasuredbymassspecorUVPAMPA(Parallelartificialmembranepermeationassay)PAMPAplate浙江工業大學學報,2010,38,61714目前十四頁\總數三十三頁\編于十八點Caco-2vs.PAMPANote:PAMPAandCaco-2testscanbecomplementaryteststodeterminebothpassiveandactivepermeabilities.Caco-2testsalonemeasurethesumofpassiveandactivepermeabilitieswhichcannotbedecoupledwithouttheinformationobtainedfromPAMPAtests.15目前十五頁\總數三十三頁\編于十八點前藥（Prodrug）目的：改善吸收，定位釋放

改善吸收：巴氨西林、氨芐青霉素肽酯、匹氨西林）為氨芐青霉素的前藥，生物利用度由50%提高到98%-99%依那普利為依那普利拉的前藥，生物利用度由10%增至60%

16目前十六頁\總數三十三頁\編于十八點定位釋放：

γ-谷氨酰多巴可特異性釋放L-多巴。L-dopa為多巴胺信使，作用于中樞神經系統,亦作用于腎臟受體，具有擴血管作用。大鼠腹腔注射γ-谷氨酰多巴，在富集于腎臟的

γ-谷胺酰胺轉肽酶(1)和L-芳胺酸脫羧酶(2)的作用下，使腎臟多巴胺的量5倍于給予相同劑量的L-多巴。γ-谷胺酰多巴可用于腎血流不佳患者。17目前十七頁\總數三十三頁\編于十八點2.分布

藥物的親酯性越強，蛋白結合率越高，分布越廣泛。甾類激素血腦屏障透過率與氫鍵數密切相關，氫鍵數越多，透過率越低。親脂性是影響大腦透過率的重要因素，但僅在一定范圍內相關。2.1藥物與血清蛋白結合模型平衡透析法：采用半透膜將藥物（通常是小分子）和蛋白（大分子）分在兩個小室內,只有小分子可以透膜,達到平衡后測量兩室內藥物的濃度;超濾法：采用超濾膜,將離心管隔開,藥物與蛋白混合液加在上室內開始離心,蛋白分子不能透膜,與蛋白結合的藥物分子也不會被離心到下室,只有游離的藥物分子能進入下室;凝膠過濾：是通過凝膠滲透層析將蛋白與小分子藥物分離開。光譜法：是通過蛋白與藥物結合后的光吸收改變來測定與蛋白結合的藥物的量,這種方法只在特殊的情況下才能使用。平衡透析、超濾和凝膠過濾的特點都是將與蛋白結合的藥物與未結合的藥物分開,從而便于衡量藥物與蛋白的結合率。光學生物傳感器：使用表面等離子體共振技術,主要用于探測生物分子間的相互作用,因而可用于藥物開發的許多過程中。該技術可篩選針對某一靶位點的先導化合物,也可檢測藥物與蛋白包括酶的結合能力。體外研究方法主要有:18目前十八頁\總數三十三頁\編于十八點2.2藥物向各組織分布的模型目前在這方面沒有有效的體外模型，主要是因為各組織的生物膜組分不同，同時生物膜上的蛋白受體不可能很好模擬。2.3透血腦屏障模型藥物要透過血腦屏障才能進入腦組織。模擬血腦屏障的模型,主要是采用腦血管內皮細胞和神經膠質細胞的共培養物。內皮細胞和神經膠質細胞共培養物模型采用transwell培養板的方法,先在下層小池底部接種神經膠質細胞,培養2～3天后,再在上層小池底部的膜上接種血管表皮細胞,經培養可形成緊密連接的單層細胞。也可將神經膠質細胞接種于上層小池的膜底部。研究藥物的穿透能力也是在上層小池內加入藥物,過一段時間再測外面大池內藥物濃度。19目前十九頁\總數三十三頁\編于十八點3.藥物代謝

I相反應：氧化、還原或水解為極性更大的代謝物。關鍵酶為P450酶;

II相反應：藥物及其代謝物與內源性物質結合。酶較多,重要的有葡萄糖醛酸轉移酶，谷胱甘肽-S-轉移酶，N-乙酰基轉移酶等3.1代謝穩定性（Metabolicstability）Scientistsareinterestedinmeasuringsomethingcalled“clearance”?

Conceptually,thisistherateatwhichthedrugiseliminatedbythebody?Themetabolicenzymes“clear”thedrugfromthebodybymetabolizingit

tosomethingelse?Therateofclearanceisveryimportantindetermininghowmuchdruggets

throughtheliverandhowlongadrugwillstayinthebody?“Howbigapillisneededandhowoftenyouneedtotakeit”20目前二十頁\總數三十三頁\編于十八點example21目前二十一頁\總數三十三頁\編于十八點PhaseI/IIDrugMetabolism22目前二十二頁\總數三十三頁\編于十八點ExperimentalApproach將微粒體或肝實質細胞與供試藥物共同孵育,然后用LC/MS對藥物進行定量分析,可得出藥物的代謝率,還可對一系列結構相關的化合物進行測量,對代謝中間物進行研究。23目前二十三頁\總數三十三頁\編于十八點Gilson215liquidhandler系統可以進行編程控制，并對測試過程中的試劑添加，及反應終止進行自動化操作，并可進行溫度控制。可與HPLC系統聯用，實現自動進樣測試。自動化操作重復性好24目前二十四頁\總數三十三頁\編于十八點

半衰期是確定給藥間隔，頻率的重要參數。增加藥物分布容積或降低清除率可延長半衰期。制成緩控釋制劑或進行化學修飾可降低清除率，延長半衰期。

緩、控釋制劑:Modified,control,slow-releasepreparations半衰期化學修飾:尼非地平經歷廣泛首過代謝,半衰期短,需頻繁給藥。在二氫吡啶二甲基側鏈連接烷氨基側鏈,形成新的化合物阿莫地平，口服生物利用度增加,半衰期延長,而抗高血壓活性不變。阿莫地平尼非地平25目前二十五頁\總數三十三頁\編于十八點3.2藥物相互作用（Drug-druginteraction）CPY-inhibitor26目前二十六頁\總數三十三頁\編于十八點3.2藥物相互作用（Drug-druginteraction）CPY-inducer27目前二十七頁\總數三十三頁\編于十八點ExperimentalApproachKeyProducts:BDUltraPool?HLM150,BDSupersomes?,

CYPInhibitionKits,Chemicals了解一個藥物對協同治療藥物的潛在代謝影響是必要的。可以在96孔板上進行人肝細胞長期單層培養,研究藥物對肝基因表達的影響。當代謝酶表達穩定后,加入藥物然后檢測代謝酶的量,就可用mRNA定量方法來衡量基因表達變化,也可通過測酶的活性來衡量。mRNA的量基本可以反應出誘導與否,因為許多誘導都是通過與特定的上游感應元件相互作用提高轉錄水平的。qRT-PCR可以在100ng的總RNA(50000個細胞)中檢驗出10個拷貝,還可實時測定mRNA。確定一個孔細胞多基因表達的實現,使得同時研究一個藥物對所有CYPs酶的影響成為可能。28目前二十八頁\總數三十三頁\編于十八點3.3藥物毒性（Drugtoxicity）藥物毒性很多體現在肝毒性,而且藥物代謝會改變藥物的毒性,因此經常使用分離的肝細胞進行毒性試驗。其他體外模型如：視覺中毒試驗模型,有用于急性試驗的人角化細胞和角膜上皮細胞的單層培養物,也有用于慢性試驗的角膜上皮3D模型,還有人造的角膜。皮膚模型中,包括角化細胞或纖維原細胞的單層培養物和人表皮的3D模型。腎毒性試驗可用近球小管細胞單層培養物也可使用新鮮分離的腎小球囊或腎單元進行,但它們的存活期只有幾個小時。人的其他組織如肺、心、腸和淋巴都可用來進行毒性試驗,不過大都只能進行細胞中毒試驗。藥物毒性是藥物的一個至關重要的性質,也是最難加以篩選的性質。藥物毒性可能是種屬特異性的或組織特異性的,也可能是多種其他因子共同作用的結果,有時需要長期服用才能體現。29目前二十九頁\總數三十三頁\編于十八點ExperimentalApproach這些細胞毒性篩選模型基本都是將藥物與細胞共同孵育一段時間,然后檢測細胞的活性,或是檢測一些其他指標。細胞活性可通過多種方法來檢測,如基于線粒體活性的MTT法、中性紅染色法、基于細胞膜完整的酶釋放測量。其他測試指標還有對分化細胞DNA合成或所有種類細胞的RNA、蛋白合成檢測,以及針對自由基毒性的GSH(谷胱甘肽)檢測。生物技術如基因芯片技術通過基因表達能檢測出常規方法不能檢測到的毒性作用。極其昂貴