藥代動力學新技術(shù)提高藥物臨床研究成功率

潘鋒

由中國醫(yī)師協(xié)會、中國醫(yī)師協(xié)會血液科醫(yī)師分會聯(lián)合主辦，國家血液系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學研究中心蘇州大學附屬第一醫(yī)院、國家血液系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學研究中心北京大學人民醫(yī)院、北京大學血液病研究所承辦的“2020中國血液病大會暨第十四屆中國醫(yī)師協(xié)會血液科醫(yī)師年會”，8月14—15日在蘇州舉行。本屆大會在傳承往屆年會特色的基礎(chǔ)上增加了創(chuàng)新環(huán)節(jié)，邀請我國多位院士、著名學者圍繞科研方法、轉(zhuǎn)化醫(yī)學、血液學進展等熱點話題進行了專題講座，與會學者通過線上+線下方式共同探討了血液病學未來發(fā)展趨勢和方向。

大會主席、中國醫(yī)師協(xié)會血液科醫(yī)師分會會長、北京大學血液病研究所所長黃曉軍教授說，年會特色鮮明，為開闊醫(yī)生的職業(yè)生涯和臨床視野提供了一個高水平的學術(shù)交流平臺。大會主席、中華醫(yī)學會血液學分會主任委員、國家血液系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學研究中心常務(wù)副主任吳德沛教授介紹說，年會每年舉行的辯論賽，辯論內(nèi)容緊密結(jié)合臨床，辯出了水平和辯出了特色。中國工程院院士、中國藥科大學原副校長、中國藥科大學學術(shù)委員會主席王廣基教授在題為“精準醫(yī)學背景下藥代動力學新技術(shù)在新藥及臨床研究中的探索”的主題報告中介紹說，由中國科學家首次提出的細胞PK/PD理論和技術(shù)方法，有力地推動了藥代動力學研究從血漿到細胞的突破。

循證醫(yī)學需向精準醫(yī)學轉(zhuǎn)換

王廣基院士首先介紹說，基于循證醫(yī)學建立的臨床用藥規(guī)則對藥物使用有著的統(tǒng)一標準，所有患者用藥“一刀切”，但卻臨床療效各異且常常伴有不良反應(yīng)，同一個用藥方案部分患者有效，部分患者無效，部分甚至產(chǎn)生毒副作用。對2015年Nature發(fā)表的文章統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，常見臨床藥物對同一患者群體治療的有效率僅為4%～65%，造成這一現(xiàn)狀的原因復雜，既有基因多態(tài)性和遺傳等基因方面的因素，也有飲食、吸煙、伴隨藥物等環(huán)境因素，因此，循證醫(yī)學向精準醫(yī)學轉(zhuǎn)換是提高藥物臨床療效的重要方向。美國前總統(tǒng)奧巴馬2015年1月30日向美國國會申請實施“精準醫(yī)學”項目，以實現(xiàn)對疾病的精準預防、精準診斷和精準治療的3R診療。

“精準用藥是精準治療的核心關(guān)鍵科學問題之一，涉及用藥種類、給藥方案設(shè)計、給藥時間、藥物劑量等問題，精準醫(yī)學對藥代動力學研究提出了新挑戰(zhàn)。”王廣基院士說。

王廣基院士介紹，藥代動力學是通過研究機體對藥物的處置能力，指導藥物的劑量選擇，從而達到精準用藥的目的。具體地說，藥代動力學就是定量研究藥物在體內(nèi)的吸收、分布、代謝、外排的一門科學，在血漿藥物濃度測定的基礎(chǔ)上通過房室模型等數(shù)學模型求算相應(yīng)的藥代動力學參數(shù)后，描述或預測藥物的體內(nèi)過程。基因組學是精準用藥的一個重要方面，通過對疾病的分子分型將有助選擇更為有效的藥物種類。經(jīng)典藥代動力學認為血漿藥物濃度與藥效成正比，但其局限性性在于還不能完全解釋所有臨床用藥問題，如小檗堿對抗利托那韋引起的炎性損傷，以及利托那韋增強小檗堿抗炎效應(yīng)。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)靶點位于細胞內(nèi)的藥物常出現(xiàn)藥代動力學（PK）與藥效學（PD）不相關(guān)的現(xiàn)象，有研究發(fā)現(xiàn)32%的藥物靶點在細胞內(nèi)，而作用靶點在細胞內(nèi)的藥物，藥物進入人體后從血漿到達靶點需要穿透多重屏障。因此，與經(jīng)典血漿藥物濃度研究比較，細胞藥代動力學通過研究細胞或亞細胞器內(nèi)藥物濃度的經(jīng)時過程更具重要意義。

實現(xiàn)從血漿到細胞技術(shù)突破

王廣基院士介紹說，細胞藥代動力學的核心是以細胞為單元，定量研究藥物在細胞和亞細胞內(nèi)的吸收、轉(zhuǎn)運、分布、代謝和外排的動力學過程，通過建立數(shù)學模型，闡明藥物在細胞內(nèi)的處置規(guī)律，科學評價藥物的藥效。經(jīng)過多年努力，中國藥科大學研究團隊在細胞藥代動力學研究方面取得多項進展。

王廣基院士介紹，研究團隊建立了細胞藥代動力學研究技術(shù)平臺，基于質(zhì)譜定量檢測和熒光可視化，建立了全細胞吸收、亞細胞分布、細胞藥效動力學研究平臺，旨在解決亞細胞內(nèi)藥代動力學研究的難題。根據(jù)阿霉素靶點位于細胞核內(nèi)這一特征，建立了阿霉素全細胞吸收測定方法這一細胞藥代動力學研究方法，將細胞接種在培養(yǎng)瓶中，在培養(yǎng)瓶中進行藥物處理后棄去含藥培養(yǎng)基、洗滌細胞和消化細胞等，再加入磷酸鹽緩沖液，凍融裂解細胞后進行樣品處理和儀器測定。研究人員通過對阿霉素全細胞吸吸收動力學過程研究發(fā)現(xiàn)，在敏感乳腺癌細胞和耐藥乳腺癌細胞上阿霉素的全細胞攝取動力學存在顯著差異，敏感細胞攝取阿霉素快且多，耐藥細胞攝取阿霉素慢且少。獨創(chuàng)的阿霉素亞細胞分布測定方法是將細胞接種在培養(yǎng)瓶中，在培養(yǎng)瓶中進行藥物處理后棄去含藥培養(yǎng)基、洗滌細胞、消化細胞，加入裂解液并在凍融條件下手動勻漿，離心沉淀后，沉淀物為細胞核。然后將上清液再離心，上清部分為胞漿成分，沉淀為線粒體成分，之后進行樣品處理和儀器測定。阿霉素亞細胞分布動力學過程研究提示，亞細胞攝取阿霉素后在細胞核的分布顯著高于胞漿和線粒體，阿霉素有核靶向性，在耐藥細胞上核內(nèi)阿霉素濃度顯著低于敏感細胞，耐藥細胞對阿霉素核攝取減少可能是腫瘤耐藥的機制之一。

王廣基院士介紹，研究人員還通過應(yīng)用細胞藥代動力學發(fā)現(xiàn)了腫瘤多藥耐藥逆轉(zhuǎn)劑人參皂苷Rh2，人參皂苷Rh2可增加阿霉素在耐藥細胞的吸收，增加阿霉素在耐藥細胞在亞細胞的分布。當在耐藥細胞上給予人參皂苷Rh2和維拉帕米后，可以時間、濃度依賴性地顯著增加阿霉素在細胞核、線粒體和細漿內(nèi)的積累，尤其以細胞核內(nèi)的增加最為明顯，阿霉素進入細胞器的量增多且進入速度提高濃度-時間曲線上移。人參皂苷Rh2增加了阿霉素在耐藥細胞的胞核與胞漿比，活細胞工作站定量分析發(fā)現(xiàn)，在耐藥細胞上人參皂苷Rh2不僅在阿霉素細胞內(nèi)聚集，同時增強阿霉素細胞核分布，但在敏感細胞上人參皂苷Rh2沒有顯示出明顯作用。

此外，研究發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rh2還可協(xié)同增敏誘導細胞凋亡，通過熒光顯微鏡觀察及流式細胞儀定量研究發(fā)現(xiàn)，人參皂苷Rh2濃度依賴性地增加了阿霉素誘導的耐藥細胞凋亡，顯示出明顯的增敏阿霉素作用。研究人員還建立了人參皂苷Rh2協(xié)同增敏阿霉素PK/PD模型，細胞PK模型擬合顯示，在敏感細胞和耐藥細胞的各亞細胞器內(nèi)，細胞動力學模型都能很好地擬合阿霉素在細胞內(nèi)的亞細胞分布過程;細胞PD模型擬合顯示，藥效學模型擬合效果較好，能夠描述阿霉素誘導的耐藥細胞凋亡作用，由中國學者率先提出的細胞藥代動力學研究獲得國內(nèi)外高度認可。進一步深入研究發(fā)現(xiàn)阿霉素耐藥細胞的細胞核以及核膜上存在的高表達P-jp形成了“雙重屏障”，降低了阿霉素向細胞核內(nèi)的轉(zhuǎn)運速度和程度，阻礙了阿霉素有效到達細胞核內(nèi)靶點。以優(yōu)化阿霉素向核內(nèi)轉(zhuǎn)運速率和程度為目標，通過細胞、整體藥代動力學和藥效學結(jié)合研究，中國藥科大學研究人員發(fā)現(xiàn)了具有開發(fā)前景的腫瘤多藥耐藥逆轉(zhuǎn)劑23-HBA，23-HBA作為臨床候選藥物獲得國家重大專項資助。

探索新藥研究

王廣基院士說，傳統(tǒng)藥物篩選與評價只重視藥物在細胞內(nèi)的總量，只是研究了藥物攝取進入與外排排出細胞的過程，但忽視了藥物在細胞內(nèi)分布和與亞細胞器結(jié)合過程，細胞藥代動力學在藥物篩選中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在對靶點位于細胞內(nèi)的藥物，特別重視藥物透過亞細胞器膜的功能研究。如已發(fā)現(xiàn)新型抗腫瘤藥物是PARP酶抑制劑的活性與藥物細胞內(nèi)濃度不相關(guān)，而與細胞核內(nèi)的濃度具有很好的相關(guān)性，提示在進行此類新藥設(shè)計時應(yīng)更多關(guān)注新藥透過細胞核膜的能力。

王廣基院士舉例介紹了細胞藥代動力學在氨基糖苷類藥物耳腎毒性機制的研究和甘草酸制劑保肝研究的進展。

王廣基院士說，近年來由于抗感染藥物的濫用，細菌耐藥性在全球蔓延，導致有效治療藥物越來越少，細菌耐藥已成為嚴重威脅人類健康的全球性問題。氨基糖苷類藥物是目前臨床上用于應(yīng)對革蘭陰性菌和耐藥菌的重要抗感染藥物，但氨基糖苷類藥物有較為嚴重的耳腎毒性，限制了這類藥物如阿米卡星、慶大霉素、依替米星等的臨床的使用。動物研究顯示，連續(xù)7天腹腔注射給予相同劑量的阿米卡星、慶大霉素等，病理結(jié)果顯示慶大霉素所致腎損傷即腎小管上皮細胞壞死最為嚴重，慶大霉素組耳蝸毛細胞及纖毛缺失排列紊亂;連續(xù)兩周給藥后，阿米卡星高劑量組、慶大霉素組的聽覺誘發(fā)電位（ABR）閾值顯著升高，聽力嚴重損傷，表明氨基糖苷類藥物的聽力損傷是從高頻開始的。此外，氨基糖苷類藥物多次給藥后雖然廣泛分布于各組織中，但在腎臟和內(nèi)耳組織中表現(xiàn)出明顯蓄積，以慶大霉素蓄積最為顯著。亞細胞分布實驗研究發(fā)現(xiàn)，氨基糖苷類藥物在線粒體分布最多，濃度最高，胞漿和細胞核內(nèi)分布較少，提示線粒體可能是其作用的靶點之一;進一步深入研究發(fā)現(xiàn)氨基糖苷類藥物對線粒體復合物活性具有抑制作用，主要損傷線粒體復合物Ⅳ。

王廣基院士表示，在藥物毒理學研究中經(jīng)典的藥代動力學研究主要是發(fā)現(xiàn)靶器官藥物蓄積，細胞藥代動力學研究則是通過發(fā)現(xiàn)亞細胞器的作用部位，針對作用靶部位和機制來探索藥物致毒機制和預防藥物損害。上述研究首先從血漿到組織再到靶細胞/細胞器，多緯度揭示了氨基糖苷類藥物在耳腎組織的高度蓄積是其耳腎毒性的重要原因;第二是基于細胞/亞細胞藥代動力學研究揭示了氨基糖苷類藥物靶向分布于線粒體，證實線粒體復合物是此類藥物毒副作用的重要靶點，為篩選評價高效低毒的新型氨基糖苷類藥物提供了新思路;第三是發(fā)現(xiàn)依替米星的耳腎毒性小于其他氨基糖苷類藥物的機制，與其在耳蝸毛細胞、腎小管上皮細胞線粒體中蓄積量較少密切相關(guān)。

王廣基院士繼續(xù)介紹說，恩替卡韋是抗乙肝病毒一線藥物，但臨床長期使用后有一定的肝損害。甘草酸制劑是臨床常用的保肝藥物，具有抗炎、抗氧化、抗病毒和免疫調(diào)節(jié)作用，《慢性乙型肝炎防治指南》等多部指南都推薦甘草酸制劑可用于肝損傷治療，臨床數(shù)據(jù)顯示，恩替卡韋聯(lián)合甘草酸制劑能夠增強恩替卡韋的治療效果并減少肝損傷。細胞藥代動力學研究證實，恩替卡韋主要分布于細胞漿中，其次為細胞核，極少量分布于線粒體。甘草酸的體內(nèi)代謝產(chǎn)物甘草次酸對MRP、BCRP外排轉(zhuǎn)運具有較強的抑制作用，而恩替卡韋是外排轉(zhuǎn)運體底物。甘草次酸通過抑制外排顯著提高了胞漿及細胞核內(nèi)的恩替卡韋濃度，這與抑制病毒DNA的藥理作用部位一致，并且體內(nèi)外藥效試驗均證實甘草次酸可增加恩替卡韋在胞內(nèi)靶部位的分布從而增強了其抗病毒的藥效。

王廣基院士說，由中國學者建立的藥物在細胞/亞細胞的動態(tài)可視化檢測技術(shù)體系，可定量描述藥物在單層、三維和多細胞的轉(zhuǎn)運動力學過程;建立的基于細胞的PK/PD模型以及創(chuàng)建的“靶細胞藥代動力學—藥效學結(jié)合研究”新理論和新模型，解決了細胞內(nèi)靶向藥物或制劑PK/PD不相關(guān)，體內(nèi)預測難這一重大科學問題，提高了藥物從臨床前到臨床研究的成功率。

精準治療血液病

血液病精準治療是本屆年會的熱點議題之一，河南省腫瘤研究院院長、河南省血液病研究所所長、鄭州大學附屬腫瘤醫(yī)院副院長宋永平教授介紹說，彌漫大B細胞淋巴瘤（DLBCL）是最常見的一種非霍奇金淋巴瘤（NHL），需要根據(jù)患者年齡和預后分層進行精準治療，DLBCL具有高度異質(zhì)性，原因在于其細胞起源、腫瘤微環(huán)境、原發(fā)部位、遺傳因素、免疫病理和細胞內(nèi)信號傳導通路等存在差異。初診DLBCL患者中有11%～34%通過骨髓活檢病理學檢查即確認有淋巴瘤骨髓侵犯，臨床分期歸為Ⅳ期，屬進展期淋巴瘤。但即使同為骨髓侵犯也存在異質(zhì)性，以骨髓同樣被侵襲性大B細胞淋巴瘤浸潤的病理一致性骨髓侵犯占多數(shù)，而骨髓被惰性的小B細胞浸潤的病理不一致性骨髓侵犯占少數(shù)，因此DLBCL的精準診療就顯得尤為重要。DLBCL精準診斷需要病理切片、免疫組化、流式細胞、FISH和PCR檢測，明確患者是否存在克隆性基因重排、T細胞受體基因重排、特殊的標志基因，不僅要明確DLBCL分型，還要通過PET-CT、骨髓活檢等進行精準的分期和預后分層，為精準治療提供依據(jù)。

宋永平教授強調(diào)，由于DLBCL的高度異質(zhì)性導致患者的臨床特征及對治療反應(yīng)的不同，高達半數(shù)的患者不能通過標準治療方案獲得治愈，經(jīng)初期治療緩解后仍有30%～40%的患者會復發(fā)。因此在標準治療方案的基礎(chǔ)上，還要根據(jù)患者的年齡和預后分層進行精準治療，如對于年輕高危患者，可以選用更強的化療方案或造血干細胞移植，合并大腫塊患者可以增加局部放射治療。

中國醫(yī)師協(xié)會血液科醫(yī)師分會副會長、中國醫(yī)學科學院血液病醫(yī)院副院長、白血病診療中心主任王建祥教授說，近年來隨著國家的工業(yè)化和城市化的發(fā)展以及人口逐步老齡化，急性髓性白血病（AML）發(fā)病率逐年增加，AML占兒童和青少年急性白血病的15%～20%和成人的85%。王建祥教授介紹說，隨著對白血病的細胞遺傳學、免疫分型以及基因表達譜分析等領(lǐng)域的進展，人們對其本質(zhì)的認識也越來越清晰，隨著基因檢測的普及人們開始逐漸認識到不同AML患者存在不同基因突變，不同的基因突變對患者的預后有直接的影響，AML的治療策略也發(fā)生了里程碑式的進展，即通過對AML進行危險度分層，根據(jù)不同的級別再確定相應(yīng)的治療策略，一是將患者分類，分為適合強烈化療和不適合強烈化療組，需依據(jù)患者年齡、合并癥、體能和認知情況進行綜合評估;二是根據(jù)患者分類決定患者是否進行移植或非移植，通常高危或中危患者建議進行異基因造血干細胞移植。

專家簡介

王廣基，中國工程院院士，教授，博士生導師，現(xiàn)任中國藥科大學學術(shù)委員會主席，江蘇省科學技術(shù)協(xié)會副主席，江蘇省藥物代謝動力學重點實驗室主任，國家中醫(yī)藥管理局中藥復方藥代動力學重點實驗室主任。國家“863”重大專項“臨床前藥代動力學關(guān)鍵技術(shù)及平臺研究”的全國牽頭人，在國內(nèi)建立了國際先進的臨床前藥代動力學技術(shù)平臺體系，成為我國創(chuàng)新藥物研發(fā)的重要支撐，促進了我國創(chuàng)新藥的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。開拓了中藥多成分藥代動力學研究理論方法，解決多個關(guān)鍵技術(shù)難題，推動了我國中藥新藥研發(fā)現(xiàn)代化與中藥國際化進程。獲國家科學技術(shù)進步獎二等獎3項、部省級科技進步獎一等獎4項，獲2012年何梁何利基金科學與技術(shù)進步獎。