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不同动物给药方式分别对应临床哪种给药途径
探索生命空间,助力基础研究

PREFACE 00

前言

动物药效方案里,“怎么给药”经常被当成一个操作问题。

口服就灌胃,注射就选腹腔、皮下或者尾静脉,局部药物再根据器官直接滴一点、涂一点。只要药物能够顺利进入动物体内,后面观察药效和PK,好像给药方式就完成了。

到了真正的药物开发阶段,这种思路很容易留下隐患。

临床上的口服片剂、肠溶胶囊、缓释制剂、吸入制剂、皮下注射、静脉输注、眼用制剂、鼻喷剂、经皮制剂、直肠制剂和局部腔内给药,对应的吸收位置、进入体内的速度、局部浓度、首过效应和暴露持续时间都有明显区别。

动物实验如果把这些制剂全部简化成“给进去就行”,很可能得到一组药效很好、后面却很难向临床解释的数据。

例如临床准备开发肠溶胶囊,动物阶段每天用水溶液灌胃。药物在动物胃里已经完全溶出并接受胃酸环境,临床制剂却设计成通过胃以后才在小肠释放。两种条件下药物的降解、局部暴露和吸收位置已经不同。

再比如临床准备开发长效皮下注射微球,动物药效却使用每天一次普通皮下注射溶液。两种实验都叫“皮下注射”,真正形成的PK曲线却完全不同。前者关注数周持续释放,后者形成每天一次的峰谷暴露。

吸入药物也一样。动物气管内滴注能够保证药物进入肺部,很适合早期验证靶点,但它和患者使用雾化器、干粉吸入器或定量吸入器形成的气溶胶沉积分布存在明显差异。

所以动物给药方式和临床给药途径之间,很少存在简单的一一对应。

更合理的做法,是先把问题拆成三层:药物通过什么入口进入人体,制剂准备在哪里释放,临床需要形成什么样的局部或系统暴露。动物实验再去选择能够模拟其中最关键部分的给药方式。

这篇文章就从这个角度,把常见动物给药方式和临床给药途径系统对应起来,同时把肠溶胶囊、缓控释、吸入、局部递送、长效注射等更容易选错动物方案的情况单独拆开。

导读

一、动物给药和临床给药对应时,需要同时看途径、制剂和暴露

二、动物灌胃主要对应哪些临床口服药

三、临床普通片剂和胶囊,动物阶段怎样模拟更合理

四、肠溶片和肠溶胶囊,为什么普通灌胃很难完整模拟

五、缓释和控释口服制剂,动物实验重点应该放在哪里

六、混饲和饮水给药适合模拟哪些长期口服场景

七、舌下和口腔黏膜制剂,为什么不能简单用灌胃替代

八、动物静脉给药对应哪些临床静脉途径

九、静脉推注和静脉输注在动物中应该分开设计

十、动物皮下注射对应哪些临床皮下制剂

十一、长效皮下注射、微球和植入剂需要怎样设计动物实验

十二、肌内注射适合哪些疫苗和长效制剂

十三、腹腔注射为什么很常用,却很少有直接临床对应

十四、经皮涂抹、外用和透皮制剂在动物中要怎样区分

十五、皮内注射对应哪些临床应用

十六、吸入、雾化和气管内给药分别能回答什么问题

十七、鼻腔给药需要区分局部鼻用药和鼻脑递送

十八、眼部给药应该怎样对应滴眼、玻璃体和结膜下给药

十九、直肠、阴道和宫腔局部给药怎样建立临床对应

二十、膀胱灌注和其他腔内给药适合哪些局部治疗

二十一、关节腔注射为什么尤其需要关注局部滞留时间

二十二、鞘内、硬膜外和脑内给药为什么不能混在一起解释

二十三、肿瘤局部注射和瘤内给药适合什么产品

二十四、动物给药方式什么时候可以为了PoC暂时偏离临床

二十五、从早期筛选到IND阶段,给药方式应该怎样逐步升级

二十六、不同给药途径最容易出现哪些实验设计错误

二十七、一套更实用的“临床途径—动物给药—PK/PD—药效”设计路线

二十八、博恩生物可以为不同给药途径候选药提供哪些实验支持

SECTION 01

01

动物给药和临床给药对应时,需要同时看途径、制剂和暴露

1、给药入口只是第一层

口服、静脉、皮下、肌内、吸入、鼻腔和局部涂抹,解决的是药物从哪里进入人体。

这个层级决定药物首先遇到什么生理环境。

口服药会经历胃肠环境和肝脏首过,吸入药先进入呼吸道,外用药先面对角质层,静脉药则直接进入系统循环。

动物给药首先应该尽量保持这个入口一致。

2、同一个入口还可能对应完全不同的制剂

同样叫口服,普通速释片、肠溶胶囊、缓释片、胃内滞留制剂和结肠靶向制剂,临床药代过程完全不同。

同样叫皮下注射,普通水针、长效微球、悬混制剂和可降解植入物形成的暴露曲线也差别很大。

因此“动物和临床都是口服”只能说明第一层对应了。

制剂释放过程是否一致,还要继续判断。

3、最终还需要比较暴露形态

临床药效真正面对的是Cmax、AUC、Cmin、局部组织浓度和暴露持续时间。

动物和临床给药途径相同,但如果形成的PK完全不同,转化价值仍然有限。

所以给药方式选择最后应该回到一个问题:动物当前形成的暴露,能不能代表未来临床希望形成的药理刺激。

SECTION 02

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动物灌胃主要对应哪些临床口服药

1、灌胃最接近普通口服制剂的系统给药入口

小鼠和大鼠无法像人一样稳定吞服普通片剂,因此水溶液、混悬液或者适合载体中的候选药通常通过灌胃进入胃内。

从吸收路径看,灌胃后的药物仍然需要经过胃、小肠和门静脉进入肝脏,因此保留了口服首过过程。

这也是灌胃长期作为口服候选药早期药效主要方式的原因。

2、速释片和普通胶囊早期通常可以用灌胃近似

如果未来产品属于普通速释片或硬胶囊,药物进入胃以后很快崩解和释放,早期使用溶液或混悬液灌胃具有较高实用价值。

这一阶段主要回答候选药经胃肠道吸收以后能否形成足够系统暴露,以及在合理口服剂量下有没有药效。

项目进入制剂开发阶段以后,再逐渐换成最终临床处方。

3、灌胃溶液和临床固体制剂仍然存在吸收速度差异

溶液进入胃以后已经完成溶解过程,临床片剂还需要崩解和溶出。

难溶性化合物尤其容易出现这种差异。

动物使用助溶剂后AUC和Cmax很好,临床片剂如果溶出不足,人体暴露可能明显下降。

所以难溶性口服小分子不能只看灌胃溶液PK。

越接近候选物确认阶段,越需要关注真实制剂条件下的暴露。

SECTION 03

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临床普通片剂和胶囊,动物阶段怎样模拟更合理

1、小鼠和大鼠早期以灌胃为主

小型啮齿动物直接吞服完整片剂或胶囊操作困难,剂量准确性也不好控制。

因此普通溶液、混悬液或合适处方灌胃仍然是最常见的方案。

如果化合物吸收良好、临床制剂也是速释型,这种模拟通常足以完成早期PoC。

2、进入制剂阶段以后,可以使用小型胶囊等方式

大鼠在合适条件下可以使用专用小胶囊或颗粒制剂进行口服,但操作要求明显高于灌胃。

更大的动物,例如犬、小型猪或非人灵长类,对胶囊和片剂的接受度更高,也更适合评价真实固体制剂。

因此很多口服制剂开发在啮齿类完成基础药效以后,会利用大动物继续评价临床拟用片剂或胶囊的PK。

3、最终处方的价值主要体现在吸收过程

如果普通灌胃溶液和最终胶囊获得相似暴露,前期药效数据的桥接比较容易。

如果制剂更换以后Cmax、AUC或者Tmax发生明显变化,就需要重新判断动物有效暴露能不能通过临床制剂达到。

这一步对于低溶解度、低渗透性或者强食物效应药物尤其重要。

SECTION 04

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肠溶片和肠溶胶囊,为什么普通灌胃很难完整模拟

1、肠溶制剂的核心在于“胃里不释放”

肠溶片或肠溶胶囊通常利用pH依赖性包衣,使制剂在胃内酸性环境中保持完整,到达小肠较高pH环境后才开始溶解和释放。

这种设计常见于胃酸中不稳定的药物、对胃黏膜刺激较大的药物,以及希望在特定肠段释放的产品。

如果动物直接使用药物溶液灌胃,药物进入胃后立刻暴露于胃酸,并可能直接开始吸收。

肠溶设计最重要的一层已经没有被模拟。

2、早期PoC可以先验证药物本身,制剂验证需要单独升级

候选药早期还没有肠溶处方时,可以通过普通灌胃证明化合物具备体内活性。

但这组数据只能回答“口服暴露以后有没有药效”。

如果后续产品必须依赖肠溶才能稳定存在或者降低胃部副作用,就要进一步建立与肠溶释放相匹配的动物制剂。

3、啮齿类可以使用肠溶微粒、微丸或小型包衣制剂

对于小鼠和大鼠,可以将药物制备成具有pH响应特性的微粒、微丸、包衣颗粒或专用小型胶囊。

重点需要验证胃内环境下是否保持稳定,以及进入目标肠段后能否释放。

只有完成体外释放和体内暴露验证以后,才算真正开始模拟临床肠溶制剂。

4、直接十二指肠给药可以回答吸收位置,却不能完全替代肠溶胶囊

将药物直接注入十二指肠或空肠,可以绕开胃环境。

这种设计很适合判断药物进入小肠以后能不能被吸收,也可以帮助验证胃酸降解是不是限制口服暴露的重要原因。

但它绕过了胃排空、制剂通过幽门以及真正的肠溶崩解过程。

因此更适合作为机制性验证。

5、犬和小型猪通常更适合进入真实肠溶制剂评价

当项目已经有明确临床肠溶片或胶囊处方,犬、小型猪等能够直接吞服接近临床形态的制剂。

此时可以进一步观察胃内滞留时间、肠道释放、食物效应以及PK。

这类数据对于肠溶和缓控释产品的转化价值,通常高于单纯再做一轮小鼠灌胃。

SECTION 05

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缓释和控释口服制剂,动物实验重点应该放在哪里

1、缓释的核心是降低释放速度

临床缓释片可能通过骨架材料、膜控释或渗透泵等方式延长药物释放,使Cmax下降、Tmax延后,并提高Cmin。

动物如果每天把全部日剂量一次性灌胃,虽然总AUC可能接近,峰谷暴露却完全不同。

如果药效或毒性由Cmax或Cmin驱动,这种差异会直接影响结果。

2、早期可以通过分次给药模拟一部分持续暴露

例如临床目标是一天一次缓释,而早期还没有制剂,可以将动物普通制剂拆成每日两次或多次给药,先探索持续覆盖是否比单次高峰更有利。

这种方法无法模拟真正的胃肠释放过程,但可以帮助判断PK/PD驱动参数。

3、后期必须回到真实缓释处方

进入处方确认后,需要使用临床拟用或接近临床的缓释制剂重新做PK,必要时补充关键药效。

如果最终缓释制剂能够稳定复制动物有效暴露区间,前期药效数据才容易顺利向临床衔接。

SECTION 06

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混饲和饮水给药适合模拟哪些长期口服场景

1、混饲适合长期连续口服暴露

将候选药混入饲料,可以减少每天灌胃造成的操作应激,特别适合持续数周到数月的慢病实验。

高脂饮食、代谢病、衰老和部分长期肿瘤模型中使用较多。

但动物每天吃多少决定实际摄入剂量,因此必须记录摄食量。

2、饮水给药同样适合长期自由摄入

药物稳定、口感影响小并且在水中溶解性良好时,可以放入饮水。

这一方式比较接近长期口服自由摄入,却更容易受到饮水量、昼夜节律和药物稳定性的影响。

3、两者都不适合需要精确单次剂量的PK/PD项目

同一只动物一天内究竟什么时候吃、喝了多少,很难做到完全一致。

因此需要精确Cmax、Tmax或者剂量反应时,灌胃通常更加合适。

混饲和饮水更适合维持慢性暴露。

SECTION 07

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舌下和口腔黏膜制剂,为什么不能简单用灌胃替代

1、舌下制剂的重要优势是绕开部分胃肠和首过

临床舌下片、口腔崩解后黏膜吸收制剂和颊黏膜制剂,可以让药物通过口腔黏膜进入循环。

普通灌胃会把药物送入胃肠道,吸收路径已经发生变化。

2、动物需要建立口腔局部给药条件

可以根据动物体型将药物制剂置于舌下或颊黏膜,并控制动物吞咽。

这类操作在小鼠中难度较高,大鼠、犬或其他较大动物更容易控制。

3、PK是判断是否模拟成功的核心

如果临床舌下制剂追求快速起效,动物中应该看到较快Tmax,并能够证明主要吸收并非来自吞咽后胃肠吸收。

所以口腔黏膜制剂通常不能只根据“都是口服”与灌胃直接桥接。

SECTION 08

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动物静脉给药对应哪些临床静脉途径

静脉给药的对应关系相对直接。

小鼠尾静脉、大鼠尾静脉、犬和非人灵长类外周静脉给药,都可以用于模拟临床静脉系统给药。

这一途径绕过吸收过程,生物利用度接近100%,特别适合抗体、蛋白、多肽、部分核酸药物和只能静脉使用的小分子。

静脉药效还有一个很重要的作用,就是帮助判断化合物本身是否具备体内药理活性。如果口服药效不好,但静脉给药有效,可以继续反查口服吸收和首过代谢问题。

SECTION 09

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静脉推注和静脉输注在动物中应该分开设计

1、静脉推注形成高Cmax

在较短时间内把药物全部注入血管,会形成快速暴露峰值。

临床静脉推注药物可以采用相似设计。

如果产品未来需要数分钟甚至数小时输注,动物阶段全部用快速推注就会高估Cmax。

2、持续输注需要控制给药速度

大鼠、犬和非人灵长类可以通过留置导管和输注泵进行持续静脉给药。

小鼠也可以利用微量泵等方式完成特定持续暴露。

对于毒性与Cmax高度相关的药物,输注速度尤其关键。

3、抗体和生物药也要考虑临床输注时间

一个抗体在动物中几秒钟推完,临床却需要60分钟输注,局部瞬时浓度和输注相关反应都可能不同。

进入正式开发以后,动物给药速度应逐渐接近临床拟用方式。

SECTION 10

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动物皮下注射对应哪些临床皮下制剂

1、普通皮下注射具有比较直接的临床对应

胰岛素、GLP-1类药物、部分抗体、蛋白和多肽都可以采用皮下注射。

动物常在背部、颈背部或其他标准皮下区域注射。

与静脉相比,药物需要从皮下组织逐渐进入血液,因此Cmax通常更低、Tmax更晚。

2、皮下注射部位也会影响吸收

不同区域血流和皮下组织厚度不同。

小鼠背部和人腹部皮下组织并不完全等价。

早期药效可以接受这种差异,正式PK则需要固定给药部位和注射体积。

3、大分子药尤其需要关注皮下生物利用度

抗体和蛋白的皮下吸收会受到淋巴回流、蛋白稳定性和局部降解影响。

所以静脉PK很好,并不代表皮下给药也一定能够获得足够暴露。

如果临床计划走SC,动物后期一定要有SC自身的PK和药效证据。

SECTION 11

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长效皮下注射、微球和植入剂需要怎样设计动物实验

1、长效制剂不能用普通皮下注射溶液长期代替

临床一个月打一针,动物每天打一针,即使总剂量类似,也无法复制相同暴露。

长效微球、原位凝胶和悬混制剂的核心价值就在释放速度。

动物实验需要直接看释放后的持续PK。

2、重点观察峰值、谷值和整个释放周期

初始burst release是否过高,后面能不能维持稳定浓度,临近下一次给药时是否跌出有效暴露区间,这些都比一个Day 28的药物浓度重要。

3、植入剂还需要关注局部组织反应

皮下植入物、可降解棒剂和药物泵除了系统PK,还需要观察植入部位炎症、纤维包裹和材料降解。

这些变化可能反过来影响药物释放。

SECTION 12

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肌内注射适合哪些疫苗和长效制剂

肌内注射在疫苗、部分抗生素、激素和长效制剂中很常见。

动物阶段需要根据体型选择适合肌肉。小鼠通常使用股四头肌、胫前肌等部位,大动物则具有更大的肌肉容积。

疫苗研究里,肌内注射还涉及局部抗原摄取和引流淋巴结免疫,因此不能随意换成皮下注射后认为完全等价。

对于长效肌内制剂,局部药物沉积、肌肉血流和制剂颗粒大小都会影响释放,后期最好使用接近临床处方的制剂完成PK验证。

SECTION 13

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腹腔注射为什么很常用,却很少有直接临床对应

1、腹腔注射在啮齿类实验中非常方便

操作简单、给药速度快,也可以容纳比静脉更大的给药体积。

因此很多基础药效研究喜欢使用IP。

2、大多数系统性药物临床并不会采用腹腔注射

药物从腹腔吸收进入循环的过程和静脉、皮下、口服都不同。

部分药物还会通过门静脉系统形成一定程度的首过。

所以IP阳性可以证明候选药具有体内活性,却很难直接支持临床口服或皮下剂量。

3、腹腔局部治疗属于少数例外

腹膜肿瘤、腹腔化疗等临床场景确实存在腹腔给药。

如果产品本身准备进行腹腔局部治疗,动物IP就具备更加直接的转化意义。

对于普通系统性候选药,IP更适合早期PoC,后期需要切换到临床拟用途径。

SECTION 14

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经皮涂抹、外用和透皮制剂在动物中要怎样区分

1、皮肤外用药首先追求局部皮肤暴露

湿疹、银屑病、白癜风、痤疮和雄激素性脱发等疾病常使用乳膏、凝胶、软膏或溶液局部涂抹。

动物阶段也可以在固定皮肤区域按单位面积给药。

这类产品的重要指标是皮肤局部药物浓度和系统暴露比例。

2、透皮制剂追求药物穿过皮肤进入系统循环

透皮贴剂和部分凝胶的临床目标是系统给药。

此时动物不能只看皮肤局部药效,还要确认药物真正穿透角质层并进入循环。

3、啮齿类皮肤通透性与人存在明显差异

小鼠皮肤更薄,毛囊密度也不同,某些药物在小鼠中很容易透过皮肤,在人体中却未必。

所以外用产品早期可以使用小鼠完成药效,后期经皮吸收和制剂评价往往需要增加猪皮、离体人皮或者更适合的动物模型。

4、剃毛和脱毛本身也会改变皮肤屏障

化学脱毛、机械损伤和反复剃毛都可能改变角质层和炎症环境。

外用药项目需要统一皮肤处理方式,否则不同组之间的吸收差异可能来自皮肤屏障变化。

SECTION 15

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皮内注射对应哪些临床应用

皮内注射主要把药物送入真皮层。

临床常见于部分疫苗、过敏原试验、局部免疫治疗以及特定皮肤产品。

小鼠耳部、背部等位置可以进行皮内注射,但需要严格控制注射层次。打得过深会变成皮下,过浅则可能发生外漏。

如果候选药临床最终是外用制剂,动物直接皮内注射虽然可以验证靶点和局部药效,却会绕过角质层吸收这一关键过程。

所以皮内注射更适合早期证明“药进入皮肤以后有没有作用”,后期还需要回到真正外用处方。

SECTION 16

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吸入、雾化和气管内给药分别能回答什么问题

1、临床吸入药最接近的是气溶胶暴露

哮喘、COPD、肺纤维化以及部分肺部抗感染药物会采用干粉、雾化液或定量气雾剂。

临床药物以不同粒径颗粒进入呼吸道,最终沉积位置受到气道结构和吸气模式影响。

动物如果要真正模拟这种过程,吸入暴露系统最接近临床。

2、鼻暴露或整身雾化适合一定阶段的吸入研究

啮齿类可以使用鼻暴露装置或整身暴露箱。

鼻暴露剂量控制更集中,整身暴露操作方便但还会发生皮毛沉积和舔舐,实际肺剂量更难精确。

3、气管内滴注适合快速证明肺部局部药效

将药液直接滴入气管可以保证肺部获得候选药。

特别适合早期判断药物直接进入肺以后能否改善炎症、纤维化或感染。

它缺少临床吸入的气溶胶形成和自然沉积分布,因此后期开发需要升级。

4、气管内喷雾比单纯滴注更接近分散沉积

微型喷雾装置可以形成更细颗粒,将药物分散到肺部。

相比一滴液体集中进入部分肺叶,分布通常更加均匀。

对于吸入药候选物确认,这种方式的信息量会更高。

SECTION 17

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鼻腔给药需要区分局部鼻用药和鼻脑递送

1、局部鼻喷主要治疗鼻腔疾病

过敏性鼻炎等产品希望药物主要留在鼻黏膜。

动物可以进行鼻腔滴注或喷雾,并观察局部炎症、黏膜药物浓度和系统暴露。

2、鼻脑递送关注的是药物能否绕过部分BBB

部分中枢产品希望通过嗅神经和三叉神经相关通路提高脑暴露。

这种情况下,动物实验需要测量脑组织或脑脊液PK,并区分药物是经鼻直接进入脑,还是吞咽吸收后通过系统循环进入脑。

3、小鼠鼻腔解剖和人差异很明显

啮齿类嗅上皮比例较高,因此鼻脑递送在小鼠中得到的高脑暴露需要谨慎外推。

项目进入转化阶段以后,物种选择和鼻腔沉积分布会越来越重要。

SECTION 18

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眼部给药应该怎样对应滴眼、玻璃体和结膜下给药

1、滴眼主要对应眼表和前节疾病

干眼、角膜炎、青光眼等产品可以采用滴眼。

动物实验中要固定滴液体积,因为小鼠结膜囊容量很小,体积过大会迅速溢出。

2、玻璃体腔注射对应眼底局部治疗

抗VEGF、生物药、基因治疗和部分视网膜药物会采用玻璃体注射。

兔、猪和非人灵长类眼球更大,操作和临床更接近,也更适合眼内PK。

小鼠适合早期机制和基因研究,但给药体积非常小。

3、结膜下、前房和脉络膜上腔属于不同局部路径

它们到达眼组织的方式不同,不能全部统一叫“眼部注射”。

如果候选药最终有明确临床眼部途径,动物后期最好保持解剖路径一致。

SECTION 19

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直肠、阴道和宫腔局部给药怎样建立临床对应

1、直肠给药可以对应栓剂、灌肠和局部结肠制剂

溃疡性结肠炎临床会使用栓剂、泡沫剂和灌肠液。

动物直肠灌注适合评价远端结肠局部药效。

如果临床制剂主要治疗直肠和乙状结肠病变,动物局部给药比普通灌胃更接近真实暴露。

2、阴道给药对应栓剂、凝胶、环和局部制剂

阴道感染、局部激素和生殖道产品可以使用动物阴道给药。

需要关注动物发情周期、黏膜状态和制剂滞留。

阴道环等长效产品还需要评价长期局部释放。

3、宫腔给药对应部分子宫局部治疗

临床宫内节育系统、局部药物释放器械以及部分宫腔治疗,可以通过宫腔给药进行动物模拟。

直接宫腔注射能够验证局部作用,但如果临床最终使用缓释器械,还需要进一步模拟真实释放方式。

SECTION 20

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膀胱灌注和其他腔内给药适合哪些局部治疗

膀胱灌注在膀胱癌、间质性膀胱炎和部分局部治疗中具有明确临床对应。

动物可经尿道导管将药物送入膀胱,并控制滞留时间。

这类项目非常依赖局部浓度和接触时间。

简单腹腔注射或者静脉给药很难模拟同等膀胱腔内暴露。

如果制剂设计带有黏附、缓释或膀胱内凝胶,还需要进一步观察药物能在尿液环境中停留多久。

类似逻辑也适用于腹膜腔、胸腔等局部腔内治疗。

SECTION 21

21

关节腔注射为什么尤其需要关注局部滞留时间

骨关节炎产品常见透明质酸、激素、生物药、细胞、外泌体以及缓释颗粒等关节腔给药。

动物关节腔注射能够比较直接地模拟临床局部途径。

真正值得关注的是药物在关节腔能留多久。

一些小分子和蛋白会很快从关节清除,动物每周注射一次有效,临床如果计划三个月注射一次,就需要依赖完全不同的制剂技术。

因此关节腔项目进入后期以后,局部PK和滑液药物浓度的重要性会明显提高。

SECTION 22

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鞘内、硬膜外和脑内给药为什么不能混在一起解释

1、鞘内给药进入脑脊液空间

部分反义寡核苷酸、镇痛药和中枢药物临床使用鞘内给药。

动物可以进行腰椎穿刺或枕大池等相应给药。

这类药物首先进入CSF,再向神经系统组织分布。

2、硬膜外给药处在不同解剖空间

临床硬膜外麻醉和镇痛将药物送入硬膜外腔。

它和鞘内给药的药物分布、起效速度和所需剂量不同。

动物阶段如果临床计划硬膜外,就不应该仅凭鞘内药效直接确定临床剂量。

3、脑内或脑室内注射更适合机制验证和特殊产品

直接脑实质、脑室给药能够显著提高中枢暴露。

对于基因治疗、细胞治疗和某些局部中枢产品可能具有临床对应。

普通准备口服或静脉进入脑的候选药,如果只有脑内注射有效,首先证明的是靶点可药理调节,后面还需要解决BBB暴露问题。

SECTION 23

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肿瘤局部注射和瘤内给药适合什么产品

瘤内给药在溶瘤病毒、局部免疫治疗、部分基因治疗和局部缓释产品中具有明确临床应用。

动物皮下瘤非常方便进行瘤内注射,因此早期PoC效率高。

但如果临床肿瘤位于肝脏、肺、胰腺或脑,皮下瘤的局部组织环境与真实器官存在差异。

进入后期以后,需要根据产品定位判断是否升级原位肿瘤模型。

瘤内给药还要关注药物能否覆盖整个肿瘤。动物肿瘤体积很小,一针很容易扩散大部分病灶;临床实体瘤体积可能大几十倍甚至更多,局部扩散能力会成为新的开发问题。

SECTION 24

24

动物给药方式什么时候可以为了PoC暂时偏离临床

1、早期项目首先需要判断靶点和化合物有没有体内价值

一个计划开发口服药的小分子,如果口服生物利用度还没有优化,可以暂时静脉或者腹腔给药。

只要能够获得足够暴露,就可以先判断靶点药理在动物疾病中是否成立。

这种设计很适合早期Go/No-Go。

2、偏离临床途径时,结论需要限定

静脉给药有效,只能证明系统暴露后候选药能够产生药效。

它不能直接证明未来口服方案可行。

后续仍然需要解决口服吸收、制剂和临床可达暴露。

3、越接近候选物确认,给药方式越应该向临床靠拢

项目如果已经准备做BD、IND支持性药效或者临床剂量预测,仍然完全依赖一个没有临床对应的给药途径,外部审阅时一定会被追问。

所以给药方式可以阶段性偏离,但不能一直偏离。

SECTION 25

25

从早期筛选到IND阶段,给药方式应该怎样逐步升级

1、早期体内PoC关注药物有没有作用

此时可以使用最容易获得稳定暴露的途径。

如果临床计划口服,但口服PK还很差,可以先用静脉或腹腔确认靶点。

如果肺部药物还没有吸入处方,可以先通过气管内给药确认局部药效。

这一阶段主要减少靶点风险。

2、候选物确认开始转向临床拟用途径

准备选择PCC或进入正式开发以后,需要逐渐切换到真正计划临床使用的给药方式。

口服药开始关注PO暴露,皮下药进入SC,吸入药开始建立肺部吸入或喷雾条件。

这里主要解决制剂和暴露风险。

3、进入IND支持阶段以后需要进一步接近临床制剂

肠溶产品要验证肠溶释放,缓释产品要使用真实缓释处方,长效注射需要按照临床释放逻辑做重复给药,局部制剂则需要确认真实局部暴露。

这个阶段的药效已经开始为临床给药方案提供参考。

4、最终看的是临床能否复制动物有效暴露

动物给药途径只是实现暴露的一种方法。

真正需要桥接的是动物有效AUC、Cmax、Cmin、靶组织浓度和PD。

临床拟用制剂能够达到这些暴露,动物数据才真正具有剂量参考意义。

SECTION 26

26

不同给药途径最容易出现哪些实验设计错误

1、临床计划口服,动物始终只做腹腔注射

能够证明药效,却缺乏口服可行性证据。

2、临床计划肠溶胶囊,动物长期使用普通水溶液灌胃

胃内释放、稳定性和吸收位置没有得到模拟。

3、临床是缓释片,动物一次性灌入全部日剂量

Cmax和Cmin可能与临床完全不同。

4、临床是长效皮下注射,动物每天普通SC

释放机制和给药频率没有对应。

5、吸入候选药只做气管滴注,就直接外推临床吸入剂量

肺沉积分布和吸入效率仍然需要重新评价。

6、外用制剂直接皮内注射就认为已经证明临床外用有效

皮肤屏障和透皮吸收过程被绕开了。

7、眼部局部药只测血浆PK

真正关键的是眼组织局部暴露。

8、鼻脑递送只看脑浓度,不区分系统吸收贡献

需要进一步分析进入脑的真实路径。

9、关节腔药效很好,却完全不知道药物在关节里能留多久

给药频次很难向临床设计。

10、腹腔注射剂量直接换算成人体口服剂量

两种途径的生物利用度和首过效应不同,不能直接换算。

11、静脉推注动物数据直接支持临床长时间输注

峰值暴露差异可能很大。

12、小鼠局部制剂效果很好,就默认人体皮肤或黏膜吸收也一样

不同物种屏障结构可能存在很大差异。

13、为了让动物药效更明显,选择完全不可能进入临床的给药途径

早期可以用于PoC,后期必须补临床拟用途径。

14、临床制剂更换以后没有重新做关键PK

制剂变化可能让有效暴露发生明显改变。

15、只强调给药途径一致,不比较实际暴露

动物和临床都叫SC,也可能形成完全不同的PK曲线。

SECTION 27

27

一套更实用的“临床途径—动物给药—PK/PD—药效”设计路线

1、第一步先确定未来临床产品形式

项目开始时,至少需要有一个初步TPP概念。

未来准备做普通口服、肠溶、缓释、静脉、皮下、长效注射、吸入、外用还是局部腔内治疗,会直接影响动物给药路线。

如果临床制剂尚未确定,也要提前列出最可能的方向。

2、再判断当前开发阶段需要解决什么风险

靶点还没证明时,优先保证暴露。

靶点已经验证以后,开始要求给药途径逐渐向临床靠近。

进入制剂阶段,则需要把释放方式也逐渐做进去。

不同阶段对模型真实性的要求并不相同。

3、先建立能够产生清楚药效的暴露窗口

无论使用哪种动物给药方式,都应该同步关注PK。

至少确定当前有效剂量对应的AUC、Cmax和必要的Cmin。

如果是局部制剂,还要增加靶组织浓度。

4、明确药效究竟由哪个PK参数驱动

有些药主要依赖Cmax,有些依赖AUC,还有一些需要维持超过某个有效浓度。

这个结果会直接反过来决定临床制剂。

如果需要持续Cmin,缓释或长效制剂价值会更高;如果瞬时峰值就足够,复杂缓释可能没有必要。

5、再把临床拟用制剂拿回来验证

肠溶胶囊需要证明胃内保护和肠道释放,缓释产品需要得到相应长时间PK,长效注射需要覆盖整个给药间隔,吸入药则要确认肺部沉积和系统暴露。

这一步主要解决“最终制剂能不能复制前期有效暴露”。

6、局部产品一定增加局部PK

皮肤药看皮肤,肺部药看肺组织或上皮衬液,眼科药看目标眼组织,关节药看滑液或关节组织,鼻腔产品则根据定位观察鼻黏膜或脑组织。

血浆暴露在局部产品中经常承担的是系统安全性意义。

7、必要时升级物种

小鼠和大鼠适合大多数早期药效。

真正涉及片剂吞服、肠溶崩解、缓释制剂、复杂吸入装置和长效注射以后,犬、小型猪或其他合适大动物可能提供更多制剂信息。

物种升级的目的在于解决具体转化问题。

8、最终把动物有效暴露和临床可达暴露接起来

动物实验最后需要形成一个比较清楚的关系:什么暴露下开始出现PD,什么暴露下疾病功能改善,药效在什么位置进入平台,同时安全边界在哪里。

临床拟用给药方式只要能够稳定达到这一暴露范围,就具有比较明确的转化依据。

这比单纯说“小鼠10 mg/kg有效,因此人体按体重换算剂量”可靠得多。

SECTION 28

28

博恩生物可以为不同给药途径候选药提供哪些实验支持

1、可以根据临床拟用途径反推动物给药方式

在项目启动前结合候选药属性和未来产品定位,判断动物阶段使用灌胃、静脉、皮下、吸入、外用、局部腔内或其他方式更合适。

避免实验做完以后才发现给药路线和临床产品缺少桥接。

2、可以区分早期PoC和正式开发需要的给药深度

早期以获得稳定暴露和证明体内活性为主,可以使用相对简单的给药方法。

候选物确认以后,再逐渐切换到临床拟用途径和更加接近临床的处方。

这样能够兼顾研发效率和转化价值。

3、可以针对肠溶和缓控释产品设计专门方案

肠溶产品可以先完成不同pH条件下释放和稳定性验证,再根据动物大小选择包衣颗粒、小型胶囊或大动物真实制剂评价。

缓控释产品则重点建立释放周期PK,确认Cmax、Cmin和AUC是否符合目标暴露。

4、可以开展不同给药途径的PK桥接

同一个候选药可以比较IV、PO、SC或其他途径的PK,计算生物利用度,并结合药效寻找真正的暴露驱动参数。

如果后期更换制剂,还可以判断新制剂是否复制前期有效暴露。

5、可以为局部制剂建立靶组织PK/PD

针对皮肤、肺、眼、关节、鼻腔、子宫或膀胱等局部治疗,可以同步评价局部药物浓度、系统暴露和目标PD。

从而判断候选药的局部药效是否真正来自靶组织暴露。

6、可以根据吸入和局部递送产品升级给药技术

早期可采用气管滴注、局部注射等方式快速验证药理,后续再根据临床路线升级为喷雾、吸入、真实局部制剂或缓释系统。

不同阶段使用不同技术,减少过早投入复杂制剂平台。

7、可以帮助建立剂量—暴露—PD—药效关系

不同给药方式最终都回到药理暴露。

通过多剂量PK、关键PD和疾病终点,可以确定真正有效的AUC、Cmax、Cmin或组织浓度范围。

后续临床给药途径和制剂设计就有了明确参照。

动物给药方式和临床给药途径之间,真正需要对应的内容其实比“口服对口服、注射对注射”复杂得多。

普通口服片剂可以用灌胃完成早期药效,肠溶胶囊还要考虑胃内保护和小肠释放,缓释片需要关注持续暴露,长效皮下注射的重点在释放周期。吸入制剂除了药物进入肺,还涉及颗粒沉积;外用药需要面对皮肤屏障;关节腔、眼内和膀胱灌注则更依赖局部浓度和滞留时间。

所以动物给药方案设计到最后,需要不断回到未来临床产品本身。

临床准备让药从哪里进去,准备在哪里释放,最终希望药物在什么部位维持多长时间,动物实验就应该逐渐向这几个问题靠近。

早期为了快速判断候选药有没有体内活性,可以接受一定程度的给药途径偏离。项目越接近候选物确认、BD和IND,动物给药就越应该和临床拟用途径、真实制剂以及目标PK曲线重新接上。

做到这一层以后,动物给药方式才真正从一个实验操作参数,变成临床前向临床转化的一部分。

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