第六章生物技术药物的药代动力学特点及检测

Oral administration
Generally not therapeutically active; Factors for lack of systemic bioavailability:


high gastrointestinal enzyme activity gastrointestinal mucosa as an absorption barrier; cytochrome P450 3A and p-glycoprotein activity

影响蛋白肽类药物吸收因素
药物稳定性； 细胞渗透性：MW1000，鼻粘膜》肠粘膜
Correlation between MW and the cumulative recovery of sc rINF alpha-2a, cytochrome c, inulin and 5-fluoro-2 deoxyuridine (FUDR) in the efferent lymph in sheep
ELISA法的干扰因素

具有抗原决定族的代谢物片断； 被测试药物的内源性物质； 基质效应; 被测试药物的可溶性受体 结合蛋白;

低亲活力结合蛋白 高亲活力结合蛋白

反复给药产生抗被测试药物的抗体：中和性或非 中和性

长期给药； 生物等量性实验
Immunogenicity of native ADI and ADI-SS PEG in mice and rabbits

小分子药物代谢
蛋白肽类药物代谢与排泄（消除： elimination)

蛋白水解酶（溶酶体、蛋白酶、组织蛋白 酶、氨肽酶、二肽酶）: throughout body
Proteoses Peptisases
受体介导清除(receptor-mediated endocytosis): t-PA－liver－low density lipoprotein receptor-mannoseasialogglycoprotein receptor; insulin 蛋白水解酶稳定：环孢菌素－P450?
蛋白肽类药物吸收



非肠道给药( Parenteral Route)：IV>M＝SC＝ IP>鼻腔>肺>直肠>回肠>阴道>颊>口服 鼻腔给药(Intranasal administration); Inhale administration; 口服给药(Oral administration ) Peroral administration 经皮给药(Transdermal administration); 其他给药途径: 结肠、回肠、子宫、阴道、颊、 眼睛等。
放射免疫测定法和免疫放射定量法
抗原，标记抗原，抗体 灵敏度高，尤其免疫放射定量法 需同位素 常用于激素浓度测定

同位素标记示踪法

在目标蛋白多肽分子上标记同位素,从而鉴别目标蛋白多 肽与内源性蛋白多肽 该法需将目标蛋白多肽进行同位素标记,标记方法有外标 法(化学联接法) 和内标法(掺入法) 2 种；
第六章 生物技术药物的药 代动力学特点及检测
Cumulative Revenues of Selected Biotechnology Companies (Amgen, Genentech, Chiron, Genzyme and Biogen)
Selected Blockbuster Protein Pharmaceuticals
SC生长激素（0.4 IU/kg）后食蟹猴 (n=7-8/组)的血清生长激素浓度
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 -10 0
血药浓度-时间曲线
受试药品 参比药品
ng/ml
10 小时
20
30
普通ELISA 、高灵敏度ELISA（additional 增色放大系统）和化学发光 ELISA 法(luminol/过氧化氢底物)灵敏度和线性范围比较 (From 汤仲明，2002）

分布容积小：0.04-0.2 L/kg vs. 1-20 L/kg(小分 子);
分子量大; 水溶性大; 蛋白结合率高？

中央室（Vc):3-8 L=plasma volume和平衡室 (Vss):14-20 L<2x中央室; 蛋白结合: reduce clearance; Site-specific and target-oriented receptor mediated uptake





肝脏: insulin, glucagon, epidermal growth factor, antibodies, and tPA 胆道: 血液: endo-oligopeptidase? 肠道
Peritubular capillaries: growth hormone
蛋白肽类药物特点及其应用

蛋白肽类药物样品检测方法

免疫测定法 (Immunoassays)




同位素标记示踪法 (Isotope label trace assay) 生物检定法 (Bioassays); 高效液相（HPLC）、液质联用（LC-MS）法: comparable sensitivity higher selectivity; eg, plasma bradykinin peptide antagonist; 毛细血管电泳(CE)、高效毛细血管电泳(HPCE) 和毛细血 管电泳色普(CEC)； Real time PCR、protein chips
CSF Ziconotide Pharmacokinetic Results by Dose Group
小分子药物代谢
Drug biotransformation is divided into two types of reactions: phase I (hydrolysis, oxidation, and reduction) phase II reactions: conjugation ((uridine diphosphoglucuronosyl transferase (UGT), N-acetyl transferase (NAT), glutathione Stransferase (GST), and sulfotransferase (ST)).
明显的种族特异性：实验动物的选择； 免疫原性：ELISA; 反复给药产生抗被测试药物的抗体； 体内有大量的蛋白肽类物质包括结合蛋白：生物样品的前 处理：LC-MS； 被测试药物尤其细胞因子给药量极小（ng-pg/ml): 检测灵 敏度； 存在被测试药物的内源性物质：本底效应；同位素法; suppression via physiological regulation or feedback, eg, infusing glucose to suppress endogenous insulin 生物活性不仅取决于药物的一级结构,而且与其二级、三 级结构有关：生物检定法；生物PD-PK模型
Proteases in the lung Local effects Effect of molecular weight?

Plasma bioavailability of therapeutic peptides versus MW after pulmonary administration
Intranasal administration

易给药；鼻粘膜上皮细胞有大量的微绒毛和广泛 分布的血管淋巴管；无肝首过效应； 伪首过效应(Pseudo－first－pass effect)；多肽、 蛋白酶（主要是氨肽酶）； calcitonin, oxytoxin, LH-RH, growth hormone, interferone, vaccines； 分子量up to 2 KDa: pharmacologically acitive； 血脑屏障：IGF-1。
Inhalation administration

Ease of administration large surface area (75 m2) High vascularity Bypass of first-pass metabolism Insulin for Type II diabetes Dornase-alpha for cyctic fibrosis
生物技术药物
重组蛋白多肽类 单克隆抗体及其片断 寡核苷酸 疫苗制剂 基因治疗药物（核酸制剂） 干细胞药物？

蛋白肽类药物药代动力学
吸收 分布 代谢与排泄

蛋白肽类药物吸收
小分子多肽：被动吸收 大分子多肽：

水溶性：细胞间隙
脂溶性：膜脂扩散
胞饮 淋巴系统吸收：po干扰素；高度脂溶性？
来自百度文库
蛋白肽类药物分布：血脑屏障

血脑屏障：
缺乏特异转运系统； 存在蛋白分解酶； 外排作用泵

提高血脑屏障对蛋白多肽类药物摄取的方 法：
脂质体
鼻腔给药； 脊髓管灌注或泵连续输注。
Ziconotide cerebrospinal CSF concentration as a function of time

ELISA法

优点
高度的灵敏度: ng－ pg/ml; 较高的特异性; 易于操作、快速、不使 用同位素、无辐射源, 适用于批处理; 试剂使用寿命长； 目前最常用的检测方法。


缺点

待测蛋白多肽的免疫活 性而非生物活性; 不能区别具有抗原决定 族的代谢物片断； 不能同时测定代谢物片 断; 不同来源抗体结合性不 一； 受一些因素的干扰
85 37 66 91
Alefacept Interferon alpha-2a
63 >80
Triptorelin
83
Interferon beta- 50 1b Teriparatide 95
Pharmacokinetics of IM ADI-SS PEG 20,000 mw in humans with hepatocellular carcinoma
IM 和SC给药生物利用度
IM Administration
SC Administration Drug Bioavailability (%)
Drug
Bioavailability (%)
Anakinra
Cetrorelix Darbepoetin Follitropin Ganirelix
95
Available oral forms: cyclosporine (30%) and desmopressin (0.16%); Absorption enhancers; encapsulation in microparticles or nanoparticles.

蛋白肽类药物的分布

蛋白肽类药物代谢与排泄

肾脏

肾小球：<30 Kd, eg.,IFN, IL-2, 肾小管
近曲小管(proximal tubule) endocytic vesicle hydrolysis into peptide fragments: IL-2, IL-11, growth hormone, insulin Luminal membranes: hydrolysis: small linear peptides: ANGI, ANGII, bradykinin, glucagon, LH-RH Endocytosed and degraded in lysozymes: larger and more complex proteins peptides
酶联免疫吸附测定法 (Enzyme-linked immunosobant assay,ELISA); 放射免疫测定法 (Radioimmunoassay,RIA); 免疫放射定量法 (IRMA);
ELISA法
一抗（种族特异性） 抗原（待测药物） 二抗（酶偶联） 显色酶底物 酶标仪