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如何根据临床给药方案确定动物实验给药频次
探索生命空间,助力基础研究

PREFACE 00

前言

一个准备临床每日一次给药的候选药,动物实验也应该每天给一次吗?

答案经常是否定的。

如果小鼠体内半衰期只有2小时,而人体预测半衰期达到10~12小时,动物每天一次给药后可能只有前几个小时存在有效暴露,剩余大部分时间药物浓度已经跌出有效范围。临床每日一次可以维持24小时药效,动物每日一次却可能每天经历十几个小时的“药理空窗”。

反过来,也有一些药物血浆半衰期很短,药效却维持很久。不可逆抑制剂、慢解离药物、部分靶向蛋白降解剂以及能够引起持续下游生物学改变的药物,血浆里的药已经基本清除,靶点抑制仍然可以继续。Carfilzomib就是一个很典型的例子,其血浆消除半衰期可以短至1小时以内,但由于对蛋白酶体形成不可逆抑制,药效恢复更多取决于靶蛋白重新合成,因此给药间隔无法单纯按照血浆半衰期判断。

所以临床Qd、Bid、每周一次、每两周一次,不能机械翻译成动物Qd、Bid、Qw或者Q2w。

真正需要对应的是临床给药方案背后的“有效暴露模式”。

候选药需要一个高峰浓度才能起效,还是需要24小时保持在某个有效浓度以上?疗效主要由AUC决定,还是Cmin决定?血浆药物下降以后,靶组织里还能维持多久?靶点占有、蛋白降解或者下游PD多久才能恢复?临床之所以选择Bid,是为了维持药效,还是为了降低单次Cmax带来的毒性?

这些问题决定动物到底一天给一次、两次、三次,还是可以隔几天给一次。

FDA和EMA长期强调用暴露—反应关系支持剂量和给药方案选择。2026年最终发布的ICH M15进一步把模型引导药物开发纳入统一框架。对于给药间隔改变,EMA也明确提出,应根据Cmin、AUC、Cmax等相关PK指标以及暴露—反应关系,判断新的浓度—时间曲线是否仍然能够维持疗效和可接受的安全性。

因此动物给药频次真正应该解决的,是一个PK/PD问题。

导读

一、临床Qd、Bid和Qw为什么不能直接照搬到动物

二、确定动物给药频次前,先把临床方案拆成五个问题

三、动物半衰期是频次设计的起点,但不能作为唯一依据

四、一个简单计算,就能判断Qd有没有明显药理空窗

五、Cmax、AUC和Cmin驱动的药物,给药频次完全不同

六、同一日剂量拆成Qd、Bid和Tid,是判断频次依赖最实用的方法之一

七、快速可逆小分子为什么尤其容易需要提高动物给药频次

八、不可逆抑制剂和慢解离药物为什么可以出现“药没了,药效还在”

九、靶向蛋白降解类药物为什么应该看靶蛋白恢复速度

十、PD滞后明显的药物,不能直接拿血药浓度决定下一次给药

十一、血浆半衰期很短,靶组织暴露却很长时怎么定频次

十二、临床普通口服Qd,动物实验应该怎样设计

十三、临床肠溶胶囊Qd,动物普通灌胃Qd为什么可能完全不是一回事

十四、临床缓释片Qd,动物普通溶液可能为什么需要Bid甚至Tid

十五、长效皮下或肌内制剂为什么不能拆成每日普通注射替代

十六、吸入、鼻喷、外用和其他局部药物应该看局部暴露维持多久

十七、单抗和其他生物药为什么尤其不能照搬临床给药间隔

十八、动物出现ADA以后,原来的给药频次为什么可能已经失效

十九、临床Bid有时解决的其实是安全性问题

二十、为什么动物短周期实验尤其容易忽略稳态暴露

二十一、临床有负荷剂量时,动物要不要同步设置Loading dose

二十二、间歇给药、停药窗口和“5天给药2天停药”应该怎样模拟

二十三、阳性药的临床给药频次也不能直接照搬

二十四、正式项目怎样用PK/PD把动物频次一步一步确定下来

二十五、不同临床给药方案可以怎样反推动物频次

二十六、动物给药频次最常见的实验设计误区

二十七、一套更完整的“临床方案—动物PK—PD覆盖—给药频次”设计路线

二十八、博恩生物可以为候选药给药频次设计提供哪些实验支持

SECTION 01

01

临床Qd、Bid和Qw为什么不能直接照搬到动物

1、同一个化合物在不同物种里的“时间尺度”可能完全不同

药物进入人体以后,需要经历吸收、分布、代谢和排泄。

进入小鼠以后,同样经历这些过程,但每一步的速度都可能不同。

尤其小分子药物,啮齿类肝脏代谢和清除经常与人体存在明显差异。动物一次给药形成的Cmax可能很高,随后又迅速下降。

所以临床24小时给一次,真正对应的是“人体24小时内仍然能够获得足够药理作用”。

动物是否也能维持24小时,需要动物PK重新证明。

2、给药频次真正改变的是浓度—时间曲线

假设总日剂量都是24 mg/kg。

一种方案是24 mg/kg Qd。

另一种是12 mg/kg Bid。

还有一种可以是8 mg/kg Tid。

三组每天拿到的总药量一样,但体内看到的是完全不同的暴露曲线。

Qd通常更容易产生较高Cmax,同时谷浓度更低;把剂量拆开以后,单次峰值往往下降,两个剂量之间的低浓度区间缩短,Cmin和有效浓度覆盖时间可能提高。

因此“每日总剂量一样”不能等同于“药效暴露一样”。

3、频次选择本质上是对浓度波动的管理

如果药物允许很大的峰谷波动,Qd可能足够。

如果药物需要持续占领靶点,频率通常需要增加。

如果高峰浓度容易产生毒性,拆分剂量又可能扩大治疗窗。

这也是为什么FDA和EMA在剂量方案变化时强调相关PK指标和暴露—反应,而不会只比较总剂量。

SECTION 02

02

确定动物给药频次前,先把临床方案拆成五个问题

临床计划写“10 mg,Qd”还远远不够。

真正设计动物实验时,至少要继续知道五件事情。

1、临床为什么选择Qd

有些药物Qd是因为半衰期足够长。

有些是因为虽然药物下降很快,但PD持续时间很长。

还有一些Qd来自制剂缓释。

同样一个“Qd”,背后药理逻辑可能完全不同。

2、临床最关键的有效暴露指标是什么

到底是Cmax、AUC、Cmin,还是有效浓度以上持续时间。

这一步直接决定动物应该追求高峰、总暴露还是持续覆盖。

3、临床药效持续时间有多长

血浆药物下降以后,靶点占有率是否同步下降?

如果没有同步下降,真正决定频次的是后面的PD时间。

4、临床使用什么制剂

速释片、肠溶胶囊、缓释片、长效注射和普通溶液产生的输入速度完全不同。

临床给药频次有时很大程度上是制剂创造出来的。

5、临床频次有没有安全性考虑

有些药拆成Bid以后,每日AUC变化不大,但Cmax显著下降,从而提高耐受性。

动物如果重新合成一次Qd高峰,可能已经偏离临床真正设计意图。

所以动物频次设计之前,最好先把临床方案还原成一条完整的临床浓度—PD曲线。

SECTION 03

03

动物半衰期是频次设计的起点,但不能作为唯一依据

1、半衰期首先告诉我们药物下降有多快

在线性、近似单室并进入消除阶段的情况下,每经过一个半衰期,药物浓度大约减少一半。

1个半衰期剩50%。

2个剩25%。

3个剩12.5%。

4个以后只剩大约6.25%。

因此一个动物t1/2只有2小时的药物,如果24小时才给下一次,理论上已经经历了12个半衰期。

下一次给药前血浆中药物基本已经清除。

2、但药效不一定和血浆同步下降

慢解离、不可逆作用、受体内化、蛋白降解和下游转录改变,都可能让药效持续时间长于血浆暴露。

反过来,血浆半衰期很长也不代表靶器官一直存在足够游离药物。

蛋白结合、组织穿透和靶点分布都可能造成差异。

所以半衰期适合用来判断“这个方案有没有明显风险”,真正定频次还需要PD。

SECTION 04

04

一个简单计算,就能判断Qd有没有明显药理空窗

假设候选药一次给药后:

Cmax约100 nM。

体内有效浓度需要至少10 nM。

动物t1/2为4小时。

如果近似按照指数下降,可以粗略计算:

给药后4小时约50 nM。

8小时约25 nM。

12小时约12.5 nM。

16小时只剩约6.25 nM。

也就是说,从大约13~14小时以后,药物可能已经跌到有效浓度以下。

如果仍然采用Qd,24小时里可能有接近10小时没有足够药物覆盖。

假如这个靶点需要持续抑制,Qd方案就很可疑。

同样条件下,如果动物t1/2约8小时,24小时以后理论浓度仍约为12.5 nM,Qd就有可能成立。

这一类计算非常适合作为给药频次的第一轮预判。

真正项目中还要用实测PK替代简单模型,因为口服吸收、多室分布、非线性清除和组织滞留都会让曲线更加复杂。

SECTION 05

05

Cmax、AUC和Cmin驱动的药物,给药频次完全不同

这是动物频次设计最需要先解决的一层。

1、Cmax驱动型

这类药物需要达到足够高的峰值,才能获得主要药效。

此时把每日剂量不断拆小,可能反而降低药效。

例如24 mg/kg Qd能够达到足够Cmax,12 mg/kg Bid虽然每日总剂量相同,却可能每次都没有跨过关键峰值。

这类产品频次不宜只为了让曲线“看起来平稳”而增加。

2、AUC驱动型

如果药效主要由一定时间内总体暴露决定,给药频次可能具有较大灵活性。

在PK近似线性的情况下,24 mg/kg Qd和12 mg/kg Bid的AUC可能接近。

此时可以进一步根据安全性、操作便利和临床方案选择频次。

3、Cmin或者持续覆盖驱动型

这类产品最怕药理空窗。

药物浓度一旦跌破某个阈值,靶点活性快速恢复,疾病通路重新启动。

增加给药频次通常比单纯提高单次峰值更有效。

抗感染药物中不同PK/PD指数对给药方案影响的经典实践,就很好地说明了这一点:相同总剂量下,峰浓度、AUC和有效浓度以上时间的权重不同,可以直接导向不同给药间隔。

4、很多候选药真正需要的是PD阈值,而不是血药阈值

例如血药100 nM时靶点抑制95%,下降到30 nM以后仍能保持80%抑制。

真正有效阈值可能应该定义为:

“靶点抑制持续高于70%”。

此时下一次给药应该在PD跌出这一范围以前发生。

这种设计比直接要求血药一直高于体外IC50更加合理。

SECTION 06

06

同一日剂量拆成Qd、Bid和Tid,是判断频次依赖最实用的方法之一

项目早期如果不清楚药效到底依赖峰值还是持续覆盖,可以专门做一轮“频次拆分实验”。

例如总日剂量固定为24 mg/kg/day:

这类实验的价值很高。

如果三组AUC接近,而Qd药效明显最好,需要重点怀疑Cmax驱动。

如果Bid或Tid明显更好,通常提示Cmin、T>有效阈值或者持续靶点覆盖更加重要。

如果三组药效接近,AUC驱动的可能性会上升。

不过这一判断有一个前提:需要同时做PK。

剂量拆分以后,吸收饱和、代谢饱和或者生物利用度变化都可能让AUC本身发生变化。只有先确认实际暴露,才能真正把频次效应和总暴露效应拆开。

SECTION 07

07

快速可逆小分子为什么尤其容易需要提高动物给药频次

1、快速可逆药物的PD很容易跟着游离药物一起下降

这类药物与靶点结合以后很快解离。

当靶组织游离浓度降低,靶点占有率也随之下降。

因此PK和PD时间曲线通常比较接近。

药物—靶点动力学研究已经表明,对于快速可逆作用,靶点占有会高度依赖作用部位实时药物浓度;慢解离药物则可能在血药已经下降后继续维持较长靶点占有。

2、小鼠清除快时,临床Qd很容易在动物中变成Bid

假设未来人体Qd可以保持24小时目标覆盖。

动物PK显示给药8小时后靶组织药物已经低于EC50,PD也开始恢复。

这时动物继续Qd会明显低估候选药在未来临床暴露条件下的潜在疗效。

合理做法可以是提高动物频次,或者使用能够延长动物暴露的制剂。

目的都是重建临床希望获得的目标覆盖状态。

3、不能为了“和临床一致”保留一个明显无覆盖的Qd

动物药效的核心任务,是验证一定临床可实现暴露模式下,候选药是否具有治疗价值。

频次形式上的一致性放在第二位。

SECTION 08

08

不可逆抑制剂和慢解离药物为什么可以出现“药没了,药效还在”

1、不可逆药物的恢复依赖新靶蛋白产生

药物已经和靶点形成稳定共价结合以后,即使游离药物被迅速清除,被抑制的靶蛋白也不会马上恢复。

这时真正决定下一次给药时间的,是新蛋白合成速度。

Carfilzomib就是典型案例。它在血浆中的消除很快,但蛋白酶体抑制能够明显超出血浆药物存在时间,因此给药频率必须结合靶点恢复,而不能只看PK。

2、慢解离药物也存在类似现象

药物从靶点解离很慢时,血浆自由药物下降以后,原有药物—靶点复合物仍然可以继续存在。

所以需要同时知道:

血浆半衰期有多长,以及target residence time有多长。

不过长residence time也不能脱离初始靶点占有率、亲和力和靶点饱和程度单独解释。

3、这类药物动物频次反而可能不需要跟着短半衰期增加

如果一次给药以后靶点抑制可以维持24小时,动物血浆半衰期2小时也未必需要Bid。

继续加药可能只增加暴露和毒性,并没有增加有效靶点抑制时间。

所以对这类药,PD恢复曲线比PK下降曲线更重要。

SECTION 09

09

靶向蛋白降解类药物为什么应该看靶蛋白恢复速度

蛋白降解类药物还有一层不同。

药物短时间进入细胞以后,可以诱导目标蛋白被降解。

随后即使药物浓度已经下降,目标蛋白仍然处于低水平。

下一次给药真正需要考虑的是:

目标蛋白多久重新合成到足以恢复疾病通路的水平。

如果给药后6小时药物基本清除,但目标蛋白48小时以后才明显恢复,每天多次给药的价值可能很低。

如果目标蛋白周转非常快,12小时后已经恢复,给药频次则需要提高。

因此这类药物最好做完整的:

PK下降曲线—靶蛋白Dmax—靶蛋白恢复曲线—疾病PD恢复曲线。

靶蛋白周转速度对于确定给药间隔具有直接意义。

SECTION 10

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PD滞后明显的药物,不能直接拿血药浓度决定下一次给药

有些药物进入体内以后,并不会马上产生最大药效。

它可能先占领受体,随后改变蛋白磷酸化,再进一步改变转录,最后才影响细胞功能。

这时血浆药物浓度已经开始下降,PD可能仍然继续增强。

还有一些药物作用于细胞寿命或者免疫状态。

药物只在体内存在几个小时,受影响的细胞群却需要几天才能恢复。

这类PK和PD之间存在明显滞后。

PK/PD建模的价值就在于把药物浓度和效应时间过程分开,再研究两者之间的延迟关系。

动物给药频次如果只根据t1/2机械计算,很容易出现过度给药。

真正的频次应该覆盖“药效恢复”,而不一定覆盖“药物一直存在”。

SECTION 11

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血浆半衰期很短,靶组织暴露却很长时怎么定频次

这一点在CNS、皮肤、肺部、肿瘤和部分高组织分配药物中很常见。

血浆浓度下降很快,并不代表组织同步清除。

候选药可能进入组织后缓慢释放,也可能发生细胞内蓄积、溶酶体捕获或者特异组织结合。

例如一个肺部候选药:

给药后8小时血浆已经接近定量下限。

肺组织仍然保持远高于EC50的药物浓度。

如果作用靶点就在肺内,那么继续按照血浆浓度决定Bid很可能造成不必要的系统暴露。

所以局部疾病尤其要增加组织PK。

可以比较:

血浆Cmin、目标组织Cmin以及目标组织PD。

真正与药效关系最紧密的那一层,才应该承担频次判断。

SECTION 12

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临床普通口服Qd,动物实验应该怎样设计

普通速释片或普通胶囊临床Qd时,动物阶段通常可以先用灌胃溶液或混悬液完成药效。

此时最需要解决两个问题。

第一,动物灌胃后形成的AUC和目标组织暴露是否达到有效范围。

第二,一次给药后的覆盖能否维持到下一次给药。

如果动物PK和PD能够持续接近24小时,Qd很合理。

如果动物只有6~8小时有效覆盖,临床人体却可以维持24小时,动物Bid甚至Tid更可能模拟未来临床药理环境。

此时动物方案可以写成“为维持与临床预期相当的靶点覆盖,动物采用更高给药频次”。

这个理由比“因为小鼠代谢快,所以一天两次”严谨得多。

SECTION 13

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临床肠溶胶囊Qd,动物普通灌胃Qd为什么可能完全不是一回事

1、肠溶首先改变的是药物输入时间和释放位置

临床肠溶胶囊在胃内保持相对完整,到达较高pH肠段后才释放。

普通动物灌胃溶液进入胃以后已经处于可释放状态。

两者即使都是Qd,真正的Tmax、吸收位置和局部浓度也可能明显不同。

2、肠溶设计本身不等于必须降低给药频次

有些肠溶只是为了保护酸不稳定药物或者减少胃刺激。

进入小肠以后仍然属于速释。

这种产品临床Qd的依据最终仍然可能来自药物自身PK/PD。

3、肠道局部药物则更需要看黏膜暴露

如果候选药通过肠溶或者结肠靶向制剂,目的就是在特定肠段形成高局部浓度,血浆半衰期的意义会下降。

动物频次应该结合:

制剂什么时候释放、局部药物停留多久、黏膜组织浓度多久下降到有效阈值以下。

这类产品用普通水溶液Qd灌胃,可以做早期活性验证,但很难直接证明未来肠溶Qd方案具有相同的暴露逻辑。

SECTION 14

14

临床缓释片Qd,动物普通溶液可能为什么需要Bid甚至Tid

缓释制剂最大的功能,是把原本短时间进入体内的药物拉长到更长时间输入。

因此临床看到的是一个相对平缓的浓度曲线。

动物如果使用普通溶液Qd,药物可能在1小时内快速吸收,出现很高Cmax,随后很快下降。

虽然都叫“一天一次”,实际上没有模拟临床缓释。

1、早期没有缓释制剂时,可以先用分次给药模拟暴露

如果临床目标是持续24小时覆盖,动物可以尝试Bid或Tid普通制剂。

通过降低单次剂量、缩短间隔,把峰谷波动压小。

这无法复制真实胃肠释放过程,但可以先模拟持续系统暴露。

2、进入制剂开发后需要回到真正缓释处方

此时给药频次应该由制剂释放曲线决定。

如果动物缓释制剂本身可以维持24小时,就不需要再人为Bid。

缓释和长效制剂还可能出现吸收速度慢于系统消除速度的flip-flop kinetics,此时终末浓度下降主要受到释放/吸收过程控制。

SECTION 15

15

长效皮下或肌内制剂为什么不能拆成每日普通注射替代

临床一个月注射一次的长效微球,和动物每天一次普通皮下注射,解决的是两个不同问题。

长效注射通过局部depot持续缓慢释放药物,目标通常是长期维持相对稳定的有效浓度,同时减少峰谷波动。LAI的系统暴露常受到局部释放速率控制,可以形成典型flip-flop PK。

因此正式评价长效制剂时,动物频次必须围绕整个释放周期设计。

真正要测的是:

首次释放有没有明显burst,最低浓度什么时候出现,给药间隔末端是否仍在有效范围,以及重复给药以后不同depot之间会不会发生叠加。

每天打一针普通药液可以帮助判断持续系统暴露有没有药效,却不能替代长效处方本身的频次验证。

SECTION 16

16

吸入、鼻喷、外用和其他局部药物应该看局部暴露维持多久

局部药物尤其容易被血浆PK误导。

1、吸入药重点看肺

理想吸入制剂可以在肺组织形成高浓度,同时保持较低系统暴露。吸入药的局部治疗优势本身就来自这种肺高、血浆低的暴露分离。

如果血浆半衰期只有1小时,肺内有效浓度维持12小时,动物频次应该优先参考肺部PK/PD。

2、鼻喷药看鼻黏膜

如果鼻黏膜浓度6小时以后已经明显下降,而临床目标是Bid,动物Bid就容易建立合理对应。

如果动物鼻黏膜滞留只有2小时,却机械照搬临床Bid,模型中会出现明显暴露空窗。

3、皮肤外用药看皮肤层次和局部滞留

血浆几乎测不到,并不说明药物没有持续作用。

角质层、表皮和真皮内的药物浓度可能维持很久。

所以局部药物的给药频次,应尽量由目标组织暴露和局部PD决定。

SECTION 17

17

单抗和其他生物药为什么尤其不能照搬临床给药间隔

临床单抗很常见Q2w、Q3w甚至Q4w。

看到这样的方案后,动物实验很容易直接设计成每两周或者每月一次。

风险非常大。

1、抗体PK具有明显物种差异

FcRn介导的回收、靶点表达水平、靶点介导药物清除以及抗体与动物靶点的结合能力,都可以改变抗体PK。

人IgG与小鼠FcRn的相互作用和人体并不相同,因此普通小鼠也并非预测人抗体清除的简单缩小版。

2、生物药还可能存在TMDD

当抗体和细胞表面或可溶性靶点结合后,药物—靶点复合物可能被内化和降解。

低剂量时靶点介导清除甚至可能占据很大比例,产生非线性PK。

剂量提高、靶点逐渐饱和以后,半衰期又可能明显改变。

3、真正需要追踪的是target engagement

如果临床Q2w能够长期保持高受体占有率,动物即使抗体半衰期不同,也应该寻找能够维持相似受体占有或下游PD的动物频次。

因此单抗动物药效最好同步做PK和靶点占有/PD。

SECTION 18

18

动物出现ADA以后,原来的给药频次为什么可能已经失效

蛋白、多肽和抗体在动物中还会遇到一个特殊问题:抗药抗体。

动物把候选生物药识别成外源蛋白以后,可以产生ADA。

随后可能出现药物清除加快、暴露突然下降,甚至PD丢失。

这类现象具有明显物种依赖性,也未必能够代表未来人体免疫原性。

例如前两周每周一次给药还能维持稳定谷浓度。

第三周开始ADA出现,下一次给药前药物已经几乎测不到。

此时原本合理的Qw方案已经失效。

继续看到药效下降,不能马上判断耐药或者靶点失效。

首先应该重新检查PK和ADA。

更不能简单通过不断提高给药频次去“补暴露”,因为此时模型本身已经发生了新的免疫学干扰。

SECTION 19

19

临床Bid有时解决的其实是安全性问题

临床Bid并不一定说明药效需要12小时给一次。

有时拆分给药主要为了降低峰浓度。

假设一天总剂量20 mg。

20 mg Qd产生很高Cmax,并伴随短暂心血管或神经系统副作用。

改成10 mg Bid以后,总AUC仍然能够达到有效范围,峰值下降,耐受性提高。

如果动物药效仍采用完整20 mg/kg Qd,可能得到很好的疗效,也可能同时产生临床方案刻意避免的高峰毒性。

这种情况下,动物研究最好把疗效和安全暴露一起考虑。

尤其进入候选物确认阶段以后,不能只问哪个频次“效果最好”。

还要看哪一种频次更接近未来可以使用的治疗窗。

SECTION 20

20

为什么动物短周期实验尤其容易忽略稳态暴露

多次给药以后,药物可能逐渐积累。

达到稳态需要一定时间。

如果药物半衰期很长,动物实验只有7天,却直接用第7天药效解释未来长期临床稳态,很容易出现问题。

例如某药物动物t1/2为48小时。

Qd连续给药时,前几次剂量会不断叠加。

第1天和第7天的Cmin完全不同。

同样一个10 mg/kg Qd,实际上动物每天面对的暴露都在变化。

因此慢病项目尤其建议区分:

首剂PK和稳态PK。

如果药效主要出现在后期,也需要判断究竟来自疾病治疗时间,还是药物逐渐积累到了真正有效暴露。

SECTION 21

21

临床有负荷剂量时,动物要不要同步设置Loading dose

长半衰期药物如果只使用维持剂量,可能需要较长时间才能达到目标浓度。

临床为了快速进入治疗区间,有时会设置loading dose。

动物实验是否需要照搬“负荷剂量倍数”,仍然不能机械决定。

更合理的做法,是看临床loading dose希望完成什么暴露目标。

如果目的是Day 1就把Cmin或靶点占有推到有效范围,动物也可以通过PK模拟设计自己的负荷剂量。

动物负荷剂量可能和人体倍数不同。

只要首日形成的暴露和PD与临床目标一致,桥接逻辑就是成立的。

对于半衰期很长、动物药效周期又很短的生物药,这一点尤其重要。

SECTION 22

22

间歇给药、停药窗口和“5天给药2天停药”应该怎样模拟

有些临床方案本身就带有drug holiday。

原因可能来自毒性恢复,也可能来自靶点生物学。

这类方案动物阶段更不能把所有剂量平均到每天。

1、先看停药的目的

如果临床停药2天是为了让骨髓、肝脏或其他正常组织恢复,动物也需要保留相应高峰和恢复窗口。

把总周剂量平均成7天给药,会得到完全不同的安全暴露。

2、如果停药是为了避免持续靶点抑制造成适应性变化,也要保留间歇性

一些信号通路持续抑制和脉冲抑制可能产生不同生物学结果。

此时周AUC一样也不能代表药效一样。

3、动物和临床的“5+2”不一定必须日历一致

如果动物靶点恢复速度明显更快,可能需要重新设计成与PD恢复相匹配的间歇窗口。

真正要模拟的是抑制—恢复循环。

SECTION 23

23

阳性药的临床给药频次也不能直接照搬

这个问题在动物药效里非常常见。

临床阳性药一天一次,于是动物也一天一次。

这种方案看起来最容易解释,却可能把阳性药做弱。

如果临床药物人体半衰期12小时,小鼠只有1~2小时,动物Qd以后大部分时间没有有效暴露。

最后候选药表现得明显优于阳性药,差异可能部分来自阳性药频次不合适。

所以阳性药最好也先查动物PK和已有动物药理文献。

如果没有明确资料,可以做小规模PK或者频次预实验。

阳性药的作用是证明模型具有药理可调节性,同时给候选药提供合理参照。

给药频次设计错误以后,这两个作用都会受到影响。

SECTION 24

24

正式项目怎样用PK/PD把动物频次一步一步确定下来

比较实用的做法,是先做一轮单次PK。

例如设置候选临床途径下的低、中、高剂量,获得0~24小时或更长时间的血药浓度曲线。

然后选出接近药效剂量的一档,把PK和PD放在同一时间线上。

例如:

0.5小时达到Cmax。

2小时靶点抑制90%。

6小时血药下降70%,靶点仍抑制85%。

12小时血药接近EC50,靶点抑制降到65%。

18小时靶点只剩30%抑制。

24小时基本恢复。

如果前期资料显示需要至少70%抑制才能稳定获得药效,那么Qd明显存在覆盖不足。

此时可以设计Bid。

再测Bid后的Cmax、Cmin、AUC和PD。

如果12小时补一次以后,整个24小时靶点抑制都能保持在70%以上,同时没有明显Cmax相关安全风险,这个频次就有了真正的药理依据。

这比先定“每天两次”,最后再找理由解释要扎实很多。

SECTION 25

25

不同临床给药方案可以怎样反推动物频次

下面这个表可以作为早期方案设计的实用框架。

这张表最重要的一点,是同一个临床频次可以对应完全不同的动物频次。

临床Qd并不天然对应动物Qd。

临床Q4w也不天然对应动物Q4w。

SECTION 26

26

动物给药频次最常见的实验设计误区

1、临床Qd,所以小鼠固定Qd

没有考虑物种PK差异。

2、动物半衰期短,所以直接改成Bid

没有看PD是否仍然持续。

3、把体外IC50直接当成体内Cmin阈值

蛋白结合、组织分布和靶点环境都没有考虑。

4、只测血浆PK

局部或高组织分布药物可能被错误判断频次。

5、每天总剂量相同,就认为Qd和Bid等价

峰谷浓度已经完全不同。

6、频次比较不做PK

无法知道差异究竟来自给药间隔还是AUC变化。

7、临床缓释Qd,动物普通溶液也固定Qd

完全没有模拟临床持续输入。

8、临床肠溶胶囊Qd,动物溶液灌胃Qd就认为制剂已经桥接

释放位置和吸收曲线仍然不同。

9、长效制剂拆成普通每日注射

只能验证持续药物作用,无法验证真实长效产品。

10、生物药直接复制临床Q2w或者Q4w

物种PK、FcRn、TMDD和ADA都可能不同。

11、ADA出现以后仍然按照原频次解释药效

实际暴露已经发生变化。

12、不可逆药物按照血浆短半衰期频繁给药

可能只增加毒性和非特异暴露。

13、蛋白降解剂不测靶蛋白恢复曲线

频次缺少真正PD依据。

14、临床Bid主要为了降低峰值,动物却全部Qd高峰给药

治疗窗被重新改变。

15、只测首剂PK,却用长期药效讨论稳态暴露

慢半衰期药物尤其容易出错。

16、短周期动物实验没有考虑药物积累

后期药效可能来自暴露逐渐升高。

17、阳性药照搬人体频次

可能把阳性药人为做弱。

18、为了动物操作方便,强行把Tid改成Qd

给药便利性压过了药理合理性。

19、连续给药产品随意加入周末停药

48小时空窗可能直接改变PD。

20、所有给药都在不同时间随意完成

具有昼夜节律的疾病、代谢和免疫项目会额外增加变异。

SECTION 27

27

一套更完整的“临床方案—动物PK—PD覆盖—给药频次”设计路线

1、先把未来临床给药方案写清楚

至少明确临床拟用途径、制剂类型、单次剂量概念、给药间隔和是否存在loading dose。

同时明确为什么希望采用这个频次。

如果目前还处于早期项目,也可以先从目标产品特征(TPP)设定。

2、明确临床方案真正希望形成哪一种暴露

是高峰短时暴露,还是低峰持续暴露。

是否要求24小时target coverage。

是否允许药物浓度明显低于有效浓度几个小时。

这一步会决定动物需要模拟哪一段PK曲线。

3、先做动物单次PK

使用未来临床拟用途径。

至少获得Cmax、Tmax、AUC、t1/2以及关键时间点浓度。

局部产品进一步增加靶组织PK。

4、把有效浓度先做一个初步定位

可以结合体外EC50、细胞PD和已有体内数据形成初步范围。

随后通过动物PD进一步校正。

不要长期依赖裸的体外IC50。

5、建立PK和近端PD时间曲线

同一剂量下同时看血药和靶点。

尤其关注血药下降以后PD多久开始恢复。

这一步能够直接区分快速可逆和PD长尾型药物。

6、找到真正的有效PD阈值

通过多剂量把PD和疾病药效对应起来。

例如靶点抑制30%几乎无效,达到60%开始出现药效,持续高于80%以后接近平台。

这样才能知道给药间隔到底允许PD下降到什么程度。

7、初步计算动物给药间隔

根据PK和PD恢复,先设计Qd、Bid或更长间隔。

不要一开始就追求临床频次形式一致。

8、必要时做同日总剂量频次拆分

把总日剂量固定,比较Qd、Bid、Tid。

同步测PK。

观察疗效更依赖峰值、总暴露还是持续覆盖。

这是确定PK/PD driver非常高效的一轮实验。

9、同时看安全暴露

记录不同频次的Cmax和必要的安全指标。

如果Bid和Qd药效相近,但Bid显著降低峰值相关毒性,临床频次选择就会获得新的依据。

10、长期实验确认稳态

进入慢病药效后,测首剂和重复给药后的PK。

判断是否发生明显积累、酶诱导、酶抑制或者时间依赖性清除变化。

生物药还需要关注ADA和TMDD。

11、制剂进入后重新桥接

前期普通溶液Bid有效,后期临床缓释Qd制剂开发出来以后,要重新证明新制剂能够复制此前有效的AUC、Cmin和PD覆盖。

如果可以,前期动物Bid药效就能够很好地服务临床Qd产品。

12、关键候选药建立组织PK/PD

尤其CNS、肺、皮肤、肠道、关节和肿瘤项目。

确认真正有效的是血浆暴露还是组织暴露。

13、再反推临床给药频次

动物实验最终不应该只输出“10 mg/kg Bid效果最好”。

更有价值的结果是:

达到某一个AUC、Cmin或者target coverage以后药效稳定出现,而高于某个Cmax开始增加安全风险。

临床PK模型再去寻找哪种人体剂量和频次最容易落在这个窗口。

这也是模型引导药物开发真正希望解决的问题。FDA当前MIDD框架将剂量和给药方案选择、优化列为重要应用场景。

最终形成的逻辑应该是:

临床计划决定动物需要模拟什么样的药理暴露,动物PK告诉我们当前物种需要多久给一次,PD告诉我们这个暴露是否真的覆盖了靶点,药效和安全性再判断这个频次是否具有开发价值。

到了这一层,动物给药频次才真正和临床方案建立联系。

SECTION 28

28

博恩生物可以为候选药给药频次设计提供哪些实验支持

1、可以根据临床拟用方案反推动物给药策略

结合临床计划Qd、Bid、Qw或长效给药,先判断这一频次背后的PK、PD和制剂逻辑。

再决定动物是否需要保持同频次,或者通过增加、降低频率重新建立临床预期暴露。

2、可以开展动物单次和重复给药PK

根据项目阶段获得Cmax、Tmax、AUC、t1/2和Cmin等参数。

长期项目进一步比较首剂和重复给药后的暴露变化。

3、可以建立血浆和靶组织PK

针对脑、肺、皮肤、肠道、前列腺、关节和肿瘤等局部作用项目,进一步检测组织药物浓度。

避免根据血浆半衰期错误确定给药频次。

4、可以建立PK/PD时间曲线

将血药浓度和靶点占有、蛋白磷酸化、目标蛋白降解、细胞因子或其他近端PD放在同一时间线上。

确定血药下降以后药效还能维持多久。

5、可以开展Qd、Bid和Tid频次比较

保持相近日总剂量,比较不同频次下的实际PK、PD、药效和安全性。

进一步判断候选药更偏Cmax、AUC还是持续覆盖驱动。

6、可以针对不可逆抑制剂和蛋白降解剂设计恢复实验

连续观察靶点活性或者目标蛋白从最大抑制状态逐渐恢复的过程。

根据真正的target recovery确定下一次给药时间。

7、可以针对生物药进行PK、PD和ADA联合评价

在重复给药过程中观察药物浓度、靶点覆盖和ADA。

当后期暴露异常下降时,能够区分药效减弱来自疾病机制,还是动物免疫原性改变了PK。

8、可以针对缓释和长效制剂进行频次桥接

前期普通制剂通过分次给药找到有效暴露以后,再用缓释、微球、原位凝胶或其他长效处方复制相同PD覆盖。

确认最终临床制剂能否把高频动物给药转化成更低频临床方案。

9、可以针对局部给药建立组织暴露和滞留时间

吸入、鼻喷、外用、眼部、关节腔和其他局部产品,可以进一步判断药物在局部保持有效浓度的时间。

给药频次由真正靶组织药理覆盖决定。

10、可以把给药频次继续连接临床转化

最终将动物有效AUC、Cmax、Cmin、组织浓度和PD阈值整理成可用于后续人体PK预测的暴露窗口。

让动物药效从“某剂量一天两次有效”,进一步变成“维持什么样的暴露和靶点覆盖才有效”。

临床给药方案和动物给药频次之间,真正需要建立的并不是一个简单的时间换算关系。

人一天一次,小鼠也一天一次,看起来最接近临床,实际可能每天只有几个小时存在药效。

人每两周一次的抗体,动物直接每两周一次,也可能因为FcRn、靶点介导清除和ADA差异,使后半个给药周期几乎没有任何药物覆盖。

反过来,一个血浆半衰期很短的不可逆抑制剂,也完全可能不需要频繁给药,因为靶点本身还没有恢复。

所以给药频次设计真正应该盯住四条曲线:

药物浓度怎样下降,靶组织暴露怎样下降,近端PD怎样恢复,疾病功能又在什么时候重新恶化。

当这四条曲线逐渐接起来以后,Qd、Bid、Tid或者Qw才有真正的药理意义。

对于企业候选药开发,动物频次做对的价值也不仅是让一次药效实验更容易得到阳性。

它更重要的作用,是提前回答一个后面一定会遇到的问题:

未来临床到底需要多长时间给一次药,才能在保持有效靶点覆盖的同时,又避免不必要的峰值暴露和安全风险。

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