企業(yè)展示

有濟(jì)說 | 眼科藥物非臨床藥代動(dòng)力學(xué)研究策略

眼是我們通向世界的窗戶，隨著世界人口老齡化程度的提高、生活方式的改變，白內(nèi)障、青光眼、年齡相關(guān)性黃斑變性（AMD）、糖尿病視網(wǎng)膜病變（DR）、糖尿病性黃斑水腫（DME）、視網(wǎng)膜靜脈阻塞（RVO）、干眼病及過敏性結(jié)膜炎等眼科疾病，發(fā)病率逐年上升，在當(dāng)前全球人口老齡化不斷加劇的背景下，這些“定時(shí)炸彈”不僅影響個(gè)人的身體健康和生活質(zhì)量，還給家庭和社會帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，已成為重大公共衛(wèi)生問題和社會問題。


隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對眼科疾病發(fā)病機(jī)制認(rèn)識的不斷深入，眼科治療藥物研發(fā)取得了突破性的進(jìn)展。全球藥物市場分析數(shù)據(jù)顯示，眼科藥物市場增長約是醫(yī)藥行業(yè)整體增長速度的2.5 倍[1]。越來越多的新創(chuàng)企業(yè)和生物公司加入到眼科藥物研發(fā)行列，眼科藥物開發(fā)正面臨前所未有的機(jī)遇。眼科藥動(dòng)學(xué)是藥動(dòng)學(xué)的一個(gè)分支，研究眼部各組織對藥物吸收、分布、代謝和排泄的時(shí)間過程，并可用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行定量表示，相對整體藥動(dòng)學(xué)更精細(xì)、復(fù)雜。





一、眼的解剖結(jié)構(gòu)

眼由眼球壁和內(nèi)容物構(gòu)成。眼球壁由三層組織構(gòu)成，外層為纖維膜（包括眼前部透明的角膜、后部白色的鞏膜及中間起連接作用的角膜緣），中層為葡萄膜（由虹膜、睫狀體和脈絡(luò)膜組成），內(nèi)層為視網(wǎng)膜。

眼內(nèi)容物包括房水、晶狀體和玻璃體，與角膜一起構(gòu)成眼的屈光系統(tǒng)。其中晶狀體是眼內(nèi)重要的透明實(shí)體組織，它位于虹膜后、玻璃體前，被晶狀體懸韌帶固定于睫狀體之間。晶狀體之前的眼結(jié)構(gòu)稱為眼前段，約占眼球的1/3，由角膜、結(jié)膜、虹膜、睫狀體、晶狀體和房水組成；晶狀體之后的眼結(jié)構(gòu)為眼后段，約占眼球的2/3，由鞏膜、脈絡(luò)膜、視網(wǎng)膜及充滿玻璃體液的玻璃體組成[2-3]。

1.png





二、眼科藥物常見給藥途徑

眼部給藥途徑大致可分為三類：局部給藥（滴眼液、眼膏、眼凝膠等）、眼內(nèi)（玻璃體腔注射及前房注射等）或植入給藥、眼周給藥（結(jié)膜下、球后、球周、筋膜下給藥等）。用于治療眼前段疾病的藥物常采用局部給藥途徑，治療眼后段疾病的藥物常采用眼內(nèi)、眼周注射或植入給藥途徑。

1

?

局部給藥

局部給藥患者用藥方便，可選擇性的將藥物遞送到眼前段組織中，是目前眼科藥物的主要給藥途徑。

角膜前淚液體積僅7~10 μL，且淚液每2~3 min周轉(zhuǎn)一次，因此滴眼液常采用下結(jié)膜囊給藥[2]。結(jié)膜囊最大體積約為30 μL，由于眨眼等生理反應(yīng)，大部分藥物會通過鼻淚管或面頰排出。由于眼的靜態(tài)屏障和動(dòng)態(tài)屏障，最終僅有1% ～ 7% 的藥物進(jìn)入房水中。藥物一旦進(jìn)入房水，可很快分布到虹膜和睫狀體中[3]，進(jìn)入房水的少量藥物很難再進(jìn)入眼后段組織中達(dá)到有效的治療濃度，因此眼后段疾病治療藥物一般不采用局部給藥途徑。

2

?

玻璃體腔注射

玻璃體腔給藥可將溶液、混懸液等直接注射進(jìn)入玻璃體腔中，藥物可直接與視網(wǎng)膜接觸。玻璃體腔注射藥物，一般需幾個(gè)小時(shí)才能擴(kuò)散分布至整個(gè)玻璃體腔。進(jìn)入玻璃體的藥物同時(shí)也可擴(kuò)散到眼前段組織或跨過視網(wǎng)膜內(nèi)屏障進(jìn)入視網(wǎng)膜毛細(xì)血管中消除[3]。受視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞緊密連接的阻礙，藥物從玻璃體腔轉(zhuǎn)運(yùn)到脈絡(luò)膜的速度很慢。影響玻璃體腔中藥物暴露的因素包括給藥劑量、分布容積和消除速率。玻璃體腔中藥物的清除速率主要和藥物分子量有關(guān)，小分子藥物相對大分子藥物清除速率更快。

與眼周給藥途徑相比，玻璃體腔注射可獲得更高的玻璃體、視網(wǎng)膜、脈絡(luò)膜藥物濃度，適用于眼底疾病治療藥物。但這種給藥方式會帶來嚴(yán)重的不良反應(yīng)，如眼內(nèi)炎癥、晶狀體渾濁、視網(wǎng)膜脫落、視網(wǎng)膜出血等[4]。

3

?

眼周給藥

眼周給藥包括結(jié)膜下、球后、球周及筋膜下等給藥途徑，靠近鞏膜部位[3-4]。鞏膜是由膠原纖維構(gòu)成的纖維組織，藥物通透性較高。經(jīng)眼周給藥，藥物可穿過鞏膜，在視網(wǎng)膜和玻璃體腔中達(dá)到較高的藥物濃度，這是眼后段組織給藥最常采用的給藥方式。

  • 結(jié)膜下給藥：結(jié)膜是一種薄而半透明的黏液分泌組織，與角膜相連，覆蓋在鞏膜上方，在結(jié)膜和鞏膜之間的空隙即為結(jié)膜下。結(jié)膜下給藥一次可給予大約500 μL。


  • 筋膜下給藥：可將藥物直接注射于筋膜囊和鞏膜之間的間隙中，一次最大可注射4 mL，常用于眼科手術(shù)時(shí)的麻醉劑給藥，常見的不良反應(yīng)包括結(jié)膜下出血、結(jié)膜腫脹及眼部疼痛。
  • 球周給藥：在上下直肌和內(nèi)外直肌外側(cè)給藥，根據(jù)注射部位又分為前或后球周注射，一般用于白內(nèi)障手術(shù)時(shí)的麻醉藥物給藥，一次可注射8 ~10 mL。


  • 球后給藥：一種直接穿過眼瞼和眶筋膜將藥物注射入上下直肌和內(nèi)外直肌的肌間隙，主要用于麻醉藥物，這種給藥方式有損傷視神經(jīng)的風(fēng)險(xiǎn)。


不同給藥途徑的優(yōu)缺點(diǎn)見下表1[5-8]。

2.png

【表1】不同眼部給藥途徑的優(yōu)缺點(diǎn)





三、動(dòng)物種屬的選擇依據(jù)

由于眼的解剖結(jié)構(gòu)存在種屬差異，不同物種眼球?qū)τ谒幬锏娜菁{體積不同，藥物在眼內(nèi)的作用方式也不同。如對于藥物-黑色素親和性的研究，應(yīng)選擇眼內(nèi)含有黑色素的有色動(dòng)物。要根據(jù)藥物的性質(zhì)、劑型等特點(diǎn)選擇合適的動(dòng)物種屬，從而對非臨床安全性評價(jià)數(shù)據(jù)能夠有更加科學(xué)的解釋。

人的視盤與視覺中央?yún)^(qū)域的相對位置為鼻側(cè)和顳側(cè);非人靈長類動(dòng)物(NHP) 視盤與視覺中央?yún)^(qū)域的相對位置為鼻側(cè)和斜上方的眼底上半球;小型豬的視盤與視覺中央?yún)^(qū)域的相對位置為眼底下半球和上半球;而兔子與小型豬相反，視盤與視覺中央?yún)^(qū)域的相對位置為眼底上半球和下半球;貓和犬的眼球有獨(dú)特的絨氈層結(jié)構(gòu)，絨氈層是反射性的藍(lán)/綠/黃色層，位于眼底上半球，在具有絨氈層的動(dòng)物眼球中，視網(wǎng)膜色素上皮層幾乎沒有色素或根本沒有色素(否則會破壞光放大作用的目的)，可使絨氈層的顏色得以顯示出來;犬的黃斑發(fā)育不完整，NHP眼底有一個(gè)橢圓形的視盤和發(fā)育良好的黃斑，有一中央動(dòng)脈供應(yīng)系統(tǒng)，有中心無血管區(qū)。除NHP外很多動(dòng)物都沒有黃斑區(qū)，總體上講NHP與人眼的解剖結(jié)構(gòu)最為接近。

對于眼底疾病治療的生物技術(shù)藥物，非臨床研究的動(dòng)物種屬應(yīng)首選NHP。

人類約75-80% 的淚液量通過每次眨眼排出。據(jù)估計(jì)，高達(dá) 80% 的滴眼液可被吸收而分布全身，其中部分通過結(jié)膜的血管吸收，而大部分液體則通過鼻淚管系統(tǒng)直接到達(dá)高吸收性的鼻粘膜。眼瞼的大小和形狀對藥物的全身吸收也有一定的影響。眼瞼較松弛且結(jié)膜囊較大的動(dòng)物（例如兔）在眨眼時(shí)可吸收比非人靈長類動(dòng)物更多的“液滴”，因?yàn)榉侨遂`長類動(dòng)物的眼瞼更貼緊于眼球，其通過眨眼流出到周圍皮膚和被毛上的液體量可能更高（參見圖1）。在犬和兔中所觀察到的滴眼給藥后的全身吸收是相似的。由于兔易獲得、成本低，小分子藥物常采用兔開展藥代動(dòng)力學(xué)研究；大分子藥物受免疫原性及嚴(yán)重炎癥反應(yīng)影響，常采用猴開展藥代動(dòng)力學(xué)研究。

3.png

【圖1】眼瞼結(jié)構(gòu)和眼球暴露：a 食蟹猴 b 犬 c 新西蘭大白兔 d 哥廷根小型豬 e Brown Norway大鼠 f 白化小鼠


由于眨眼可影響局部給藥的供試品在眼內(nèi)的停留時(shí)間以及淚膜，因此眨眼頻率可提供不同種屬給藥后局部或全身反應(yīng)的一些解釋角度。與較慢的眨眼速率相比，更快的眨眼速率可縮短藥物在眼部的停留時(shí)間，并改變局部給藥供試品的全身吸收特征。不同種屬的眨眼頻率見表2。

4.png

【表2】不同種屬的平均眨眼頻率[9]





四、眼組織生物樣品的采集和處理

對于眼部藥代動(dòng)力學(xué)研究而言，采樣時(shí)間點(diǎn)的確定對研究結(jié)果有重大影響，若采樣點(diǎn)過少或選擇不當(dāng)，得到的眼部血藥濃度-時(shí)間曲線不能反映藥物在眼內(nèi)的實(shí)際過程，也無法獲得合理的眼部藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)。與全身藥代動(dòng)力學(xué)類似，完整的眼部血藥濃度-時(shí)間曲線應(yīng)包括藥物的吸收相、平衡相及消除相，因此采樣點(diǎn)的設(shè)計(jì)應(yīng)兼顧各個(gè)時(shí)相。整個(gè)采樣時(shí)間一般應(yīng)至少持續(xù)到峰濃度的1/10，以準(zhǔn)確判斷藥物在眼內(nèi)作用的持續(xù)時(shí)間。對具有緩、控釋作用的滴眼劑應(yīng)特別注意消除相的分布，以有效評估藥物濃度在眼內(nèi)的保持時(shí)間及藥物的消除規(guī)律。

由于眼部采樣的特殊性，一般無法在同一受試眼中連續(xù)采集生物樣品，需按不同時(shí)間點(diǎn)對受試者進(jìn)行隨機(jī)分組采樣，每個(gè)時(shí)間點(diǎn)通常至少應(yīng)有6只受試眼的數(shù)據(jù)，以減少試驗(yàn)誤差。眼部藥代動(dòng)力學(xué)樣本濃度的個(gè)體差異較大，因而在正式試驗(yàn)前，通常需先選擇少量受試者進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)，并根據(jù)預(yù)試驗(yàn)的結(jié)果調(diào)整采樣點(diǎn)。

眼由多種異質(zhì)性的組織和液體組成，在進(jìn)行眼組織藥代動(dòng)力學(xué)研究時(shí)，需要對各組織、液體進(jìn)行精細(xì)分離。

按照結(jié)構(gòu)組成和樣品后續(xù)處理程序的不同分為：

① 淚液，主要由蛋白、脂質(zhì)、碳水化合物和電解質(zhì)組成，可采用淚液檢測濾紙條采集；


② 房水，和血漿超濾液電解質(zhì)濃度基本相似，但房水中蛋白含量很低，約是血漿蛋白濃度的0.5%，樣品處理方法相對簡單；


③ 玻璃體液，主要由水組成，但含有膠原蛋白、透明質(zhì)酸及其他蛋白聚糖，這使玻璃體液具有凝膠樣性質(zhì)，藥物在玻璃體液中不均勻分布，因此應(yīng)將全部玻璃體液混勻后再取樣分析；


④ 角膜、鞏膜和晶狀體組織含有膠原蛋白、糖胺聚糖和蛋白聚糖，難以勻漿，需要更長或更多的勻漿處理操作；


⑤ 虹膜、睫狀體、脈絡(luò)膜和視網(wǎng)膜組織中存在黑色素，若藥物與黑色素結(jié)合，可能會影響藥物的檢出，樣品處理和分析時(shí)應(yīng)考慮黑色素結(jié)合對檢測結(jié)果的影響。


動(dòng)物安樂死后，眼組織中的生物屏障會迅速破壞，藥物會在整個(gè)眼組織中迅速達(dá)到平衡。眼組織中的酯酶在離體條件下也有一定的活性。因此處理動(dòng)物后，應(yīng)迅速摘取眼球并立即放入液氮或干冰中保存，以防止藥物轉(zhuǎn)移到鄰近組織中或被代謝消除，解剖分離眼組織時(shí)也應(yīng)全程在冷凍狀態(tài)下完成[10-11]。

結(jié)語

眼具有的特殊的解剖生理結(jié)構(gòu)和屏障系統(tǒng)，使外源藥物很難進(jìn)入眼內(nèi)。不同給藥途徑下，藥物在眼內(nèi)的藥代動(dòng)力學(xué)特征和風(fēng)險(xiǎn)也各不相同。

因此，眼科新藥非臨床研究也不同于其他藥物，藥效、藥代動(dòng)力學(xué)方面需證明藥物可在靶組織中達(dá)到有效治療濃度，安全性方面需同時(shí)考察全身毒性和眼局部毒性。對于眼科新藥，應(yīng)根據(jù)擬定適應(yīng)證、用藥人群、給藥途徑、給藥期限、給藥頻率，按照“Case-by-Case”及“基于風(fēng)險(xiǎn)”的原則分階段的開展相應(yīng)的非臨床研究，為擬開展的臨床試驗(yàn)或上市提供支持性數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Gower NJ,Barry RJ,Edmunds MR,et al.Drug discovery in ophthalmology:past success,present challenges,and future opportunities [JJ.BMC Ophthalmol,2016,161):1-11.
[2] Barar J,Aghanejad A,Fathi M,et al.Advanced drug delivery and targeting technologies for the ocular diseases [J] Biolmpacts,2016,6（1):49-67.
[3] Agrahari V,Mandal A,Agrahari V,et al.A comprehensive insight on ocular pharmacokinetics [J].Drug Deliv Transl Res,2016,6(6):735-754.
[4] Cholkar K,Vadlapudi AD,Trinh HM,et al.Compositions,Formulation,pharmacology,pharmacokinetics, and toxicity of topical,periocular,and intravitreal ophthalmic drugs [M].Gilger,Brian C.Ocular pharmacologyand toxicology.New York:Humana Press.2014:91-118.
[5] Carvalho Im,Marques CS,Oliveira RS,et al.Sustained drug release by contact lenses for Glaucomatreatment-Areview [J].J Control Release,2015,202:76-82.
[6] Nayak K,Misra M.A review on recent drug delivery systemsfor posterior segment of eye [J].Biomed Pharmacother,2018,107:1564-1582.
[7] Johnson KS,Chu DS.Evaluation of sub-Tenon triameinoloneacetonide injections in the treatment of seleritis [J].Am J Oph-thalmol,2010,149(1):77-81.
[8] Mandal A,Bisht R,Rupenthal I,et al.Polymeric mi-celles for ocular drug delivery:From structural frameworks to re-cent preclinical studies J Control Release,2017,248:96-116.
[9] Weir A B, Collins M.[Molecular and Integrative Toxicology] Assessing Ocular Toxicology in Laboratory Animals || Comparative Ocular Anatomy in Commonly Used Laboratory Animals[J]. 2013, 10.1007/978-1-62703-164-6(Chapter 1):1-21.DOI:10.1007/978-1-62703-164-6_1.
[10] 武峰，趙秀麗，滴眼劑人眼部藥代動(dòng)力學(xué)研究的方法學(xué)探討[J].中國臨床藥理學(xué)雜志，2015，31（5）：395-397.
[11] 戴學(xué)棟，眼科藥物非臨床研究的考慮[J]. 中南藥學(xué)雜志，l672-2981(2018)10-1345-04.


會員登錄

返回頂部
注冊
╳

姓名*

公司名稱*

郵箱*

電話號碼*

驗(yàn)證碼* 獲取驗(yàn)證碼

您想咨詢的業(yè)務(wù)*

登錄
╳

電話號碼*

驗(yàn)證碼* 獲取驗(yàn)證碼

注冊賬號

完善信息
╳

公司名稱*

姓名*

郵箱*

您想咨詢的業(yè)務(wù)*

╳
注冊須知

注冊賬號

部分本平臺服務(wù)僅向注冊用戶提供，如果您使用本平臺提供的網(wǎng)絡(luò)存儲空間進(jìn)行視聽、文字等內(nèi)容的上傳及傳播等，請先根據(jù)本協(xié)議及其他本平臺規(guī)則提示的規(guī)則、流程注冊成為注冊用戶，并確保注冊信息的真實(shí)性、正確性及完整性，如果上述注冊信息發(fā)生變化，您應(yīng)及時(shí)更改。

您應(yīng)對注冊獲得的本平臺賬號（以下簡稱“賬號”）項(xiàng)下的一切行為承擔(dān)全部責(zé)任，不得侵犯包括但不限于本平臺在內(nèi)的任何主體的合法權(quán)益。

您理解并同意，您僅享有賬號及賬號項(xiàng)下由本平臺提供的虛擬產(chǎn)品及服務(wù)的使用權(quán)，賬號及該等虛擬產(chǎn)品及服務(wù)的所有權(quán)歸本平臺所有（法律法規(guī)另有規(guī)定的除外）。未經(jīng)本平臺書面同意，您不得以任何形式處置賬號的使用權(quán)（包括但不限于贈與、出借、轉(zhuǎn)讓、銷售、抵押、繼承、許可他人使用）。如果本平臺發(fā)現(xiàn)或者有合理理由認(rèn)為使用者并非賬號初始注冊人，本平臺有權(quán)在不通知您的情況下，暫?；蚪K止向該注冊賬號提供服務(wù)，并注銷該賬號。

您應(yīng)妥善保管賬號信息、賬號密碼以及其他與賬號相關(guān)的信息、資料。如因您的原因，造成賬號信息、資料、數(shù)據(jù)的變動(dòng)、滅失或財(cái)產(chǎn)損失等，您應(yīng)立即通知本平臺并自行承擔(dān)相關(guān)法律后果。



本平臺上的內(nèi)容

本平臺上的內(nèi)容是指經(jīng)由本平臺提供的服務(wù)，以上傳、張貼或任何其他方式傳送或傳播的任何資訊、資料、文字、軟件、音樂、音頻、照片、圖形、視頻、信息、鏈接或其他資料，無論系公開還是私下傳送（以下簡稱“內(nèi)容”），內(nèi)容提供者、上傳者應(yīng)對其提供、上傳的內(nèi)容承擔(dān)全部責(zé)任，如果給本平臺造成損失的，還應(yīng)向本平臺承擔(dān)賠償責(zé)任。對于第三方因用戶上傳的內(nèi)容向本平臺主張權(quán)利的，本平臺有權(quán)在不事先通知內(nèi)容提供者、上傳者的情況下直接采取刪除、屏蔽、斷開鏈接等必要措施。

您在本平臺上傳或發(fā)布的內(nèi)容，您保證對其享有合法的著作權(quán)或相應(yīng)授權(quán)，本平臺有權(quán)展示、散布及推廣前述內(nèi)容。

為提高您內(nèi)容曝光量及發(fā)布效率，本平臺將額外為您提供全球范圍內(nèi)的展示和推廣服務(wù)，您同意您在本平臺的賬號所發(fā)布的全部內(nèi)容均授權(quán)本平臺以您的賬號同步至本平臺運(yùn)營的全部產(chǎn)品，包括但不限于PC、平板、手機(jī)、電視、機(jī)頂盒、可穿戴設(shè)備等全部客戶端軟件和/或網(wǎng)站。同時(shí)，您允許本平臺在同步并展示內(nèi)容時(shí)可自行或委托第三方進(jìn)行必要的處理（包括但不限于翻譯、匯編、改編等）。您在此確認(rèn)并同意，本平臺有權(quán)自行或委托第三方在與上述內(nèi)容、本平臺產(chǎn)品及相關(guān)服務(wù)、本平臺和/或本平臺品牌有關(guān)的任何宣傳、推廣和/或研究中以適當(dāng)?shù)姆绞介_發(fā)和使用上述內(nèi)容（全部或部分）。