药物非临床药代动力学研究技术指导原则.doc

附件5药物非临床药代动力学研究技术指导原则一、概述非临床药代动力学研究是通过体外和动物体内的研究方法，揭示药物在体内的动态变化规律，获得药物的基本药代动力学参数，阐明药物的吸取、分布、代谢和排泄（Absorption, Distribution, Metabolism, Excretion, 简称ADME）的过程和特性。非临床药代动力学研究在新药研究开发的评价过程中起着重要作用。在药物制剂学研究中，非临床药代动力学研究结果是评价药物制剂特性和质量的重要依据。在药效学和毒理学评价中，药代动力学特性可进一步进一步阐明药物作用机制，同时也是药效和毒理研究动物选择的依据之一；药物或活性代谢产物浓度数据及其相关药代动力学参数是产生、决定或阐明药效或毒性大小的基础，可提供药物对靶器官效应（药效或毒性）的依据。在临床实验中，非临床药代动力学研究结果能为设计和优化临床实验给药方案提供有关参考信息。 本指导原则是供中药、天然药物和化学药物新药的非临床药代动力学研究的参考。研究者可根据不同药物的特点，参考本指导原则，科学合理地进行实验设计，并对实验结果进行综合评价。本指导原则的重要内容涉及进行药物非临床药代动力学研究的基本原则、实验设计的总体规定、生物样品的测定方法、研究项目（血药浓度-时间曲线、吸取、分布、排泄、血浆蛋白结合、生物转化、对药物代谢酶活性及转运体的影响）、数据解决与分析、结果与评价等，并对研究中其他一些需要关注的问题进行了分析。附录中描述了生物样品分析和放射性同位素标记技术的相关方法和规定，供研究者参考。二、基本原则进行非临床药代动力学研究，要遵循以下基本原则：（一）实验目的明确；（二）实验设计合理；（三）分析方法可靠；（四）所得参数全面，满足评价规定；（五）对实验结果进行综合分析与评价；（六）具体问题具体分析。三、实验设计（一）总体规定1. 受试物中药、天然药物：受试物应采用能充足代表临床实验拟用样品和/或上市样品质量和安全性的样品。应采用工艺路线及关键工艺参数拟定后的工艺制备，一般应为中试或中试以上规模的样品，否则应有充足的理由。应注明受试物的名称、来源、批号、含量（或规格）、保存条件、有效期及配制方法等，并提供质量检查报告。由于中药的特殊性，建议现用现配，否则应提供数据支持配制后受试物的质量稳定性及均匀性。当给药时间较长时，应考察配制后体积是否存在随放置时间延长而膨胀导致终浓度不准的因素。假如由于给药容量或给药方法限制，可采用原料药进行实验。实验中所用溶媒和/或辅料应标明名称、标准、批号、有效期、规格及生产单位。化学药物：受试物应采用工艺相对稳定、纯度和杂质含量能反映临床实验拟用样品和/或上市样品质量和安全性的样品。受试物应注明名称、来源、批号、含量（或规格）、保存条件、有效期及配制方法等，并提供质量检查报告。实验中所用溶媒和/或辅料应标明名称、标准、批号、有效期、规格和生产单位等，并符合实验规定。在药物研发的过程中，若受试物的工艺发生也许影响其安全性的变化，应进行相应的安全性研究。化学药物实验过程中应进行受试物样品分析，并提供样品分析报告。成分基本清楚的中药、天然药物也应进行受试物样品分析。2. 实验动物 一般采用成年和健康的动物。常用动物有小鼠、大鼠、兔、豚鼠、犬、小型猪和猴等。动物选择的一般原则如下:2.1 首选动物：在考虑与人体药代动力学性质相关性的前提下，尽也许选择与毒理学和药效学研究相同的动物。2.2 尽量在动物清醒状态下进行实验，最佳从同一动物多次采样获取药代动力学参数。2.3 创新性药物应选用两种或两种以上的动物，其中一种为啮齿类动物；另一种为非啮齿类动物（如犬、小型猪或猴等）。其他药物，可选用一种动物，建议首选非啮齿类动物。在动物选择上，建议采用体外模型比较动物与人代谢的种属差异性，涉及代谢反映类型的差异和代谢产物种类及量的差异。通过比较，选取与人代谢性质相近的动物进行非临床药代评价；同时尽也许明确药物代谢的研究对象（如：原形药物、原形药物与代谢产物、或几个代谢产物同时作为药代动力学研究观测的对象）。2.4 经口给药不宜选用兔等食草类动物。3. 剂量选择动物体内药代动力学研究应设立至少三个剂量组，低剂量与动物最低有效剂量基本一致，中、高剂量按一定比例增长。不同物种之间可根据体表面积或药物暴露量进行剂量换算。重要考察在所设剂量范围内，药物的体内动力学过程是属于线性还是非线性，以利于解释药效学和毒理学研究中的发现，并为新药的进一步开发和研究提供信息。4. 给药途径所用的给药途径和方式，应尽也许与临床用药一致，也要兼顾药效学研究和毒理研究的给药途径。（二）生物样品的分析方法生物样品中药物及代谢产物的分析方法涉及色谱法、放射性同位素标记法和微生物学方法等。应根据受试物的性质，选择特异性好、灵敏度高的测定方法。色谱法涉及高效液相色谱法（HPLC）、气相色谱法（GC）和色谱-质谱联用法（如LC-MS，LC-MS/MS，GC-MS，GC-MS/MS方法）。在需要同时测定生物样品中多种化合物的情况下，LC-MS/MS和GC-MS/MS联用法在特异性、灵敏度和分析速度方面有更多的优势。对于前体药物或有活性（药效学或毒理学活性）代谢产物的药物，以及重要通过代谢从体内消除的药物，建立生物样品分析方法时应考虑测定原形药和重要代谢产物，考察物质平衡（Mass Balance），阐明药物在体内的转归。在这方面，放射性同位素标记法和色谱-质谱联用法具有明显优点。应用放射性同位素标记法测定生物样品可配合色谱法，以保证良好的检测特异性。如某些药物难以用上述的检测方法，可选用其他方法，但要保证其可靠性。方法学验证（Validation）是生物样品分析的基础。所有药代动力学研究结果，都依赖于生物样品分析，只有可靠的方法才干得出可靠的结果。应通过准确度、精密度、特异性、灵敏度、重现性、稳定性等研究，对建立的方法进行验证。制备随行标准曲线并对质控样品进行测定，以保证生物样品分析数据的可靠性。本指导原则提供了生物样品分析方法的基本规定见附录（一），研究时可根据药物特点及分析方法的具体类型进行选择。（三）研究项目1. 血药浓度-时间曲线1.1 受试动物数：以血药浓度-时间曲线的每个采样点一般不少于5个数据为限计算所需动物数。建议受试动物采用雌雄各半。对于单一性别用药，可选择与临床用药一致的性别。1.2 采样点：采样点的拟定对药代动力学研究结果有重大影响，若采样点过少或选择不妥，得到的血药浓度-时间曲线也许与药物在体内的真实情况产生较大差异。给药前需要采血作为空白样品。为获得给药后一个完整的血药浓度-时间曲线，采样时间点的设计应兼顾药物的吸取相、平衡相（峰浓度附近）和消除相。对于吸取快的血管外给药药物，应尽量避免第一个点是峰浓度（Cmax）；在Cmax附近需要3个时间点，尽也许保证Cmax的真实性。整个采样时间应连续到35个半衰期，或连续到血药浓度为Cmax的1/101/20。为保证最佳采样点，建议在正式实验前进行预实验，然后根据预实验的结果，审核并修正原设计的采样点。同时应注意采血途径和整个实验周期的采血总量不影响动物的正常生理功能和血液动力学，一般不超过动物总血量的1520%。例如，每只大鼠24h内采血总量不宜超过2 mL。在采血方式上，同时也要兼顾动物福利（Animal welfare）。1.3 口服给药：一般在给药前应禁食12小时以上，以排除食物对药物吸取的影响。此外在实验中应注意根据具体情况统一给药后禁食时间，以避免由此带来的数据波动及食物的影响。1.4 多次（反复）给药对于临床需长期给药或有蓄积倾向的药物，应考虑进行多次（反复）给药的药代动力学研究。多次给药实验时, 一般可选用一个剂量(有效剂量)。 根据单次给药药代动力学实验结果求得的消除半衰期，并参考药效学数据, 拟定药物剂量、给药间隔和连续给药的天（次）数。1.5 血药浓度测定按照已验证的分析方法，对采集的生物样品进行解决及分析测定，获得各个受试动物的各采样点的血药浓度数据。生物样品的解决应与分析方法验证中的解决方法一致。1.6 药代动力学参数根据实验中测得的各受试动物的血药浓度-时间数据，求得受试物的重要药代动力学参数。静脉注射给药，应提供消除半衰期（t1/2）、表观分布容积（Vd）、血药浓度-时间曲线下面积（AUC）、清除率（CL）等参数值；血管外给药，除提供上述参数外，还应提供峰浓度（Cmax）和达峰时间（Tmax）等参数，以反映药物吸取、消除的规律。此外，应提供记录矩参数，如: 平均滞留时间（MRT）、AUC(0-t)和AUC(0-)等，对于描述药物药代动力学特性也是故意义的。1.7 应提供的数据1.7.1 单次给药各个受试动物的血药浓度-时间数据及曲线和各组平均值、标准差及曲线。各个受试动物的重要药代动力学参数及各组平均值、标准差。对受试物单次给药非临床药代动力学的规律和特点进行讨论和评价。1.7.2 多次（反复）给药各个受试动物初次给药后的血药浓度-时间数据及曲线和重要药代动力学参数及各组平均值、标准差和曲线。各个受试动物的3次稳态谷浓度数据及各组平均值、标准差。各个受试动物血药浓度达稳态后末次给药的血药浓度-时间数据和曲线和重要药代动力学参数，及各组平均值、标准差和曲线。比较初次与末次给药的血药浓度-时间曲线和有关参数。对受试物多次给药非临床药代动力学的规律和特点进行讨论和评价。2. 吸取对于经口给药的新药，进行整体动物实验时应尽也许同时进行血管内给药的实验，提供绝对生物运用度。如有必要，可进行体外细胞实验、在体或离体肠道吸取实验等以阐述药物的吸取特性。对于其他血管外给药的药物及某些改变剂型的药物，应根据立题目的，提供绝对生物运用度或相对生物运用度。建议采用非啮齿类动物（如：犬或猴等）自身交叉实验设计，用同一受试动物比较生物运用度。3. 分布一般选用大鼠或小鼠进行组织分布实验，但必要时也可在非啮齿类动物（如犬）中进行。通常选择一个剂量（一般以有效剂量为宜）给药后，至少测定药物及重要代谢产物在心、肝、脾、肺、肾、胃肠道、生殖腺、脑、体脂、骨骼肌等组织的浓度，以了解药物在体内的重要分布组织和器官。特别注意药物浓度高、蓄积时间长的组织和器官，以及在药效靶组织或毒性靶组织的分布（如对造血系统有影响的药物，应考察在骨髓的分布）。必要时建立和说明血药浓度与靶组织药物浓度的关系。参考血药浓度-时间曲线的变化趋势，选择至少3个时间点分别代表吸取相、平衡相和消除相的药物分布。若某组织的药物或代谢产物浓度较高，应增长观测点，进一步研究该组织中药物消除的情况。每个时间点，一般应有6个动物（雌雄各半）的数据。以下情况可考虑进行多次给药后特定组织的药物浓度研究：（1）药物/代谢产物在组织中的半衰期明显超过其血浆消除半衰期，并超过毒性研究给药间隔的两倍；（2）在短期毒性研究、单次给药的组织分布研究或其他药理学研究中观测到未预料的，并且对安全性评价有重要意义的组织病理学改变；（3）定位靶向释放的药物。进行组织分布实验，必须注意取样的代表性和一致性。4. 排泄建议同时提供啮齿类和非啮齿类动物的排泄数据，啮齿类（大鼠、小鼠等）每个性别3只动物，非啮齿类（如犬）每个性别23只动物。根据药物特性，也可选择单一性别动物，但需说明。4.1 尿和粪的药物排泄：将动物放入代谢笼内，选定一个有效剂量给药后，按一定的时间间隔分段收集尿或粪的所有样品，直至收集到的样品中药物和重要代谢产物低于定量下限或小于给药量的1%。粪样品收集后按一定比例制成匀浆，记录总重量或体积，取部分尿或粪样品进行药物和重要代谢产物浓度测定或代谢产物谱（Metabolite profile）分析，计算药物和重要代谢产物经此途径排泄的速率及排泄量。每个时间段至少有5只动物的实验数据。4.2 胆汁排泄：一般在动物麻醉下作胆管插管引流，待动物清醒且手术完全恢复后给药，并以合适的时间间隔分段收集胆汁，进行药物和重要代谢产物测定。4.3 记录药物及重要代谢产物自粪、尿、胆汁排出的速度及总排出量（占总给药量的比例），提供物质平衡的数据。5. 与血浆蛋白的结合一般情况下，只有游离型药物才干通过脂膜向组织扩散，被肾小管滤过或被肝脏代谢，因此药物与蛋白的结合会明显影响药物分布与消除的动力学过程，并减少药物在靶部位的浓度。建议根据药理毒理研究所采用的动物种属，进行动物与人血浆蛋白结合率比较实验，以预测和解释动物与人在药效和毒性反映方面的相关性。研究药物与血浆蛋白结合可采用多种方法，如平衡透析法、超过滤法、分派平衡法、凝胶过滤法、色谱法等。根据药物的理化性质及实验室条件，可选择使用一种方法进行至少3个浓度（涉及有效浓度）的血浆蛋白结合实验，每个浓度至少反复实验次，以了解药物与血浆蛋白结合率以及也许存在的浓度依赖性和血浆蛋白结合率的种属差异。对血浆蛋白结合率高，且安全范围窄的药物，建议开展体外药物竞争结合实验，即选择临床上有也许合并使用的高蛋白结合率药物，考察对所研究药物蛋白结合率的影响。6. 生物转化对于创新性的药物，尚需了解在体内的生物转化情况，涉及转化类型、重要转化途径及其也许涉及的代谢酶表型。对于新的前体药物, 除对其代谢途径和重要活性代谢产物结构进行研究外, 尚应对原形药和活性代谢产物进行系统的药代动力学研究。而对重要在体内以代谢消除为主的药物(原形药排泄1%的单一杂质。3.放射性同位素标记药物的药代动力学实验放射性化合物药代动力学实验与非标记药物药代动力学实验相似，如剂量、给药途径、受试动物等等。剂量除按常规剂量水平(mg/kg)表达外，还需提供放射性剂量（Ci/kg）。给药制剂的配制和给药途径一般也应与非标记药代动力学实验相似，特殊情况需说明。为减少实验误差，常采用称重法拟定实际给药量。样品收集常涉及全血、血浆、尿液、胆汁、粪便、笼具清洗液及组织等样本。血液样本的收集时间点可根据药物的药代动力学参数决定，排泄物一般采样710天（对于长半衰期的药物，应适当延长采样时间），或采样至排出的放射性量超过给药量的90%或连续2天的排出放射性量小于放射性给药剂量的1%。进行小动物（如小鼠、大鼠等）物质平衡实验时，如总放射性回收率90%，应测定尸体残留总放射量，必要时应解剖动物，观测药物的重要储留部位和组织。为防止原形药及代谢产物降解，尿液和胆汁收集过程中容器置放于干冰内。样品解决（如液体样品离心去固体杂质、血浆、粪便及组织提取等）和分析（如应用HPLC和在线或离线放射性检测仪联用获得放射性代谢产物谱）应密切关注放射性的回收率，一般总回收率应85%。应根据放射性代谢产物谱研究获得的各代谢产物的血浆暴露量比例和在排泄物中占给药百分率选择需要鉴定的代谢产物，并使用HPLC在线或离线放射性检测仪帮助鉴定工作中对代谢产物的监测。放射性ADME实验报告除涉及常规药代动力学研究内容外，还应提供放射性同位素标记药物的标记位置、放化纯度、化学纯度、比活度等以及在给药制剂中的放化稳定性数据。实验结果应提供放射性回收率，代谢产物鉴定需提供质谱和在线或离线放射性检测仪关联数据。（三）几个需要关注的问题1.关于中药、天然药物药代动力学研究在中药、天然药物新药研究开发的过程中，通过对活性成分或活性代谢产物非临床药代动力学研究，了解其相关药代动力学参数，可作为阐明药效或毒性产生的基础及了解药效或毒性反映靶器官的依据，并为设计和优化临床实验给药方案提供有关参考信息。中药活性成分情况较为复杂，有些活性成分较为单一，有些物质基础比较清楚但成分较多，有些活性成分复杂且不清楚。对于活性成分单一的中药、天然药物，其非临床药代动力学研究与化学药物基本一致。对于非单一活性成分但物质基础基本清楚的中药、天然药物，其中药效或毒性反映较强、含量较高的成分，一般需要进行药代动力学探索性研究。对于活性成分复杂且物质基础不太清楚的中药、天然药物，应根据对其中部分已知成分文献研究的基础上，重点考虑是否进行有明确毒性成分的非临床药代动力学研究。若有足够证据表白某类结构相似的一类成分中某一个成分的药代动力学属性可以代表该类成分的药代动力学特性，可从同类成分中选择一个代表性成分进行测定。被测成分应根据机体的暴露水平和暴露形式，以及药效作用/安全性相关性等因素来拟定。此外，在进行中药、天然药物非临床药代动力学研究时，应充足考虑中药、天然药物所含化学成分不同于化学合成药物的特点，结合其特点选择适宜的方法开展体内过程或活性代谢产物的研究，为后续研发提供参考。若拟进行的临床实验中涉及到与其他药物（特别是化学药）联合应用，应考虑通过体外、体内实验开展药物互相作用研究。2.关于药代动力学研究的体外方法随着体外生物技术的发展，为深层次地了解和阐明药物的某一性质以及与药效和毒性的相关性，不少药代动力学的体外方法有效地应用于药物代谢和互相作用评价，如体外吸取模型（Caco-2细胞模型）、体外肝系统研究、体外转运系统等。这些体外方法学在推测人药代动力学参数和特性时，提供了同种属的体外到体内的推测。体外方法学可以通过应用不同辅酶、不同选择性克制物，不同重组基因纯酶，在实验设计上，可以填补动物体内方法学的缺陷。人和动物的体外方法学结合动物的体内方法学，在新药研发的临床前阶段，可以较准确和有效地评价药物的吸取、运转、分布、代谢，比如药物代谢产物鉴定、代谢途径鉴定、药物对代谢酶和转运体的克制和诱导等，为阐明药理和毒理作用机制和设计第一个临床研究剂量和评价潜在性药物代谢性或运转性互相作用提供可靠的参数。药代动力学的体外方法学的应用，在不影响或优化临床前研究信息量的同时，减少了实验动物的使用，使动物伦理学的实行逐渐可行。对于体外研究发现有明显种属差异的药物，应进一步分析解释。3.关于动物选择由于动物药代动力学研究是联系动物研究与人体研究的重要桥梁，动物选择的恰当与否是该研究价值大小的关键。应尽量选择适宜的动物来进行研究，如口服给药的药物不宜选择食草类动物或与人胃肠道情况差异较大的动物，以免由于吸取的差异导致实验结果不能充足提醒临床。对于创新性的药物，可运用体外药代动力学手段预先对动物种属进行筛选，以选择药物动力学特点与人体最接近的动物，提高实验结果的临床预测价值。由此也可为毒性实验选择合适的动物种属提供依据，并对毒性实验与人体的相关性做出判断。4.关于手性药物对映异构体具有几乎相同的物理性质（旋光性除外）和化学性质（在手性环境中除外），通常需要特殊的手性技术对它们进行鉴定、表征、分离和测定，但生物系统经常很容易区分它们，并也许导致不同的药代动力学性质（吸取、分布、代谢、排