单抗类药物的临床药代动力学

第三节 单抗类药物的临床药代动力学

一、 抗体类药物的药代动力学特征

抗体又称为免疫球蛋白，是由体内免疫系统生成用于识别和对抗细菌、病毒等外源性物质的大分子蛋白质。单克隆抗体是由单一B细胞克隆产生的高度均一、仅针对某一特定抗原表位的抗体类药物。与普通小分子药物相比，单克隆抗体具有分子量大、水溶性好、稳定性好、在体内持续时间长、高靶向性和低毒性等优点。然而，它也存在一些缺点例如口服吸收利用度低，肌肉注射和皮下注射吸收不完全，可能引起内源性抗体反应从而影响抗体药物治疗的药动学和疗效等。综上所述，单克隆抗体的药代动力学特性与非抗体药物相比，有十分显著的差别。

靶向分布是药动学研究的关键，以靶组织浓度高于非靶组织浓度表示靶向性; 抗体药物在体内的消除半衰期长。

但是生物技术产品的PK 和PK/PD 分析面临难点和挑战，这与它们与内源性分子和体内物质的相似性、生物大分子的免疫原性等性质有关，特别是抗体药物包含的技术挑战，如生物分析方法学、模型数据分析、暴露量一效应评价，靶向递药释药的挑战更为突出。

2.1 吸收

药物的理化性质决定给药方式，而给药方式与药物的吸收密切相关。单克隆抗体的给药方式均为肠道外给药。目前FDA已批准上市单抗类药物的给药途径分为四类：静脉给药，肌肉注射，皮下注射和玻璃体内注射。其中以静脉给药为主。经肠道的口服给药方式不适用于单克隆抗体，这是因为单抗分子量大，亲水性强，易被胃肠道酶降解，生物利用度低。

肌肉注射和皮下注射

对于皮下注射和肌肉注射, 单抗的达峰时间需要几天, 这是因为单抗吸收进入体循环的速度较慢。群体药代动力学分析表明, 吸收速率常数通常不到0. 5 d一, , 这表示药物需要花1 天以上的时间才能使一半的药量从注射部位吸收进入体循环。局部作用的抗体片段类药物ran ibi zu m ab批准用于治疗年龄相关湿性黄斑变性, 临床采用玻璃体内注射给药。C atum ax o m ab 单抗治疗恶性腹水, 临床采用腹腔注射给药。吸入给药目前正处于研究之中, 有望成为抗体药物靶向给药新途径, 特别是用于肺癌的治疗

。

2.2分布

单抗类药物在体内的分布主要取决于药物从血液系统向组织扩散的速率，药物在组织间的分布速率，药物与组织结合的速率和程度，组织清除速率。

由于分子量巨大, 单抗药物从血液向外周组织扩散分布的能力非常有限。药物的外渗作用主要包括血流中的药物对流传送, 和内皮细胞的内吞和胞饮。治疗用单抗可与靶抗原高亲和力的结合; 因此, 抗体和抗原的相互作用将影响药物的分布。尽管抗体按照预定设计可与靶组织高亲和力的结合, 表观分布容积应该很大, 但是实际上未能观察的到。巨大的分子量和强亲水性妨碍了抗体分子分布到其他组织中, 从而分布容积实际上较小, 与血浆容积基本相同。分布容积实小的另一个原因是组织分布速度和靶抗原介导的消除速度缓慢。单抗群体药代动力学分析表明药物房室间清除速率较小(Q=2 O一40 m l小), 意味着外周组织的分布速度缓慢。若抗体靶向的抗原位于组织中, 单抗从体循环向组织分布的速度慢, 分布容积低, 将阻碍临床疗效的发挥。现有人提出“ 结合部位屏障”的假说, 认为由于肿

瘤组织外围存在高浓度的抗原, 阻止了抗体向肿瘤中心分布。因为这些因素的存在, 肿瘤组织抗体的分布是非常的不均一的。由于肿瘤渗透量少, 且不均一,

抗体给药须分次进行, 而不是一次性给予; 肿瘤减小可以大大改善和改变血流速度, 减少细胞间液压力,从而后续标记抗体将到达肿瘤组织内部中。

2.3代谢和消除

由于分子量巨大, 抗体原型不能被排泄到尿液中, 而是被代谢成多肤和氨基酸, 由机体重新利用合成蛋白质, 或者通过尿液排泄到体外。内源性lg G 的代谢可以在各类组织和血浆中进行。采用以生理为基础的药代动力学模型, 各类器官对内源性Ig G 消除的贡献测定结果分别为皮肤3 %肌肉24 %, 肝脏1 6% 和肠12 %。关于抗体药物的消除途径的文献报道不多, 主要包括以下几种途径: 肝脏和网状内皮系统(RE S)的蛋白质降解, 靶抗原介导的清除和非特异性细胞内吞作用。下面我们将分别讨论。RE s (免疫系统的吞噬细胞和单核细胞) 对抗体的消除有一定的影响, 与内源性Ig G 重要消除机制相似。当抗体的Fc 片段与细胞上的FcY 受体结合发生内化, 大部分抗体将被溶酶体水解。由于治疗用抗体药物只占内源性抗体的一小部分, 此消除途径不可能轻易被抗体药物所饱和。这条非特异性消除途径目前还未被人们所熟知, 不同抗体可能有所不同。据报道, 虽然FcY 受体的多态性对消除结果有影响, 但是这种作用仅与药理学作用相关, 例如对于Ri tu xi m ab 而言,Fc Y 受体的多态性只影响C D C 作用, 却对抗体的药代动力学没有作用。

第二条消除途径是靶细胞介导的抗体清除。抗体Fv 域与细胞上靶抗原结合发生内化, 再由溶酶体进

行胞内降解(靶抗原介导的消除) 。这条途径在抗体药物消除方面与R E S 细胞降解相

比重要得多。由于靶

抗原浓度一定, 这条消除途径具有饱和性, 已有文献报道一些抗体表现出了非线性消除特征。这条消除途径又称为“抗原沉没” 。已数据证实, 表达C D l la 抗原的T 细胞的降解已经成为e fal i~ ab 单抗的一条重要清除途径。抗体可以被非特异内吞或胞饮带进细胞内。但是细胞内存在这样一个途径可以保护抗体不被快速代谢掉, 称为由新生儿Fc 受体(Fc Rn 受体) 保护作用。与其他血浆蛋白相比,Ig G 的消除半衰期较长(约21天)。,高浓度下的抗体清除加快, 正可以说明Ig G 能够与Fc Rn 受体结合。形容词“ne on at al’’起源于受体在新生儿体内的生物学功能: 它有助于产后头几周Ig G 抗体从母乳中吸收。这些受体通过非特异性F。片段结合可以保护胎儿体循环中的免疫球蛋白免于降解。基因敲除小鼠由于无法表达足够量的Fc Rn体内Ig G消除半衰期比野生型小鼠低很多。

Ig G与Fc Rn 受体的结合完全是pH 依赖的, 在酸性条件下(pH 6. 0一65)结合, 在中性条件下(pH 7O一75) 解离。在内皮细胞摄取后,Ig G 在胞内偏酸性条件下与Fc Rn 结合,Ig G一Fc Rn复合物转运到细胞表面,Ig G 重新释放到血液循环中。对于未结合Ig G 将被胞内溶酶体分解成氨基酸。Fc Rn受体因此成为内源性Ig G 和治疗用抗体药物代谢和消除的一条保护性机制。Fc Rn 的保护性机制存在各式各样的组织中, 主要是内皮细胞和肾上皮细胞。Fc Rn 介导的保护性机制的饱和性, 与治疗剂量下抗体药物的处置可能无关: Fc Rn 途径无法被内源性Ig G (浓度5 创L ) 饱和。因此, 只有超高浓度的抗体药物, 或具有FcRn 超高亲和力的抗体, 才有可能饱和这条保护性途径。

除了以上讨论的机制以外, 患者体内还有一些其他因素与抗体处置密切相关。如果机体发生免疫反应,

新生内源性抗球蛋白抗体(人抗鼠抗体H A MA , 人抗嵌合抗体T A CA 和人抗人抗体

H A H A ) 与药物结合,将改变药物的消除速率。因免疫原性引起的消除速率改变可能增加也可能减少, 取决于作用于治疗用单抗上与内源性抗药抗体结合的位点数目。因此, 正因为免疫反应的个体差异, 很难预测免疫反应如何影响单抗药物的消除速率以及它对消除速率的改变对临床疗效的影响。一般来说, 免疫反应的作用与抗体的人源化程度负相关, 尽管全人抗体依然能够发生免疫反应。抗体药物的半衰期有这样的趋势: 人源化抗体和全人抗体的消除半衰期是最长的, 嵌合抗体次之, 鼠源抗体最短。

抗药抗体的形成通过影响药物的动力学过程来影响疗效。这可以通过in n ixi m ab 的一些研究来证明。X u 等认为如果机体出现H A C A 抗体, in fli xi m ab 清除速率会加快。在另一个34 例强制性脊柱炎患者参加

的试验中, 对in fi xi m ab 治疗有反应的患者体内药物谷浓度较高, 抗抗体发生率有疗效反应组8% 无疗效反应组36 %据报道, 全人单抗阿达木单抗(ad al irn u m ab ) 治疗类风湿关节炎和克隆氏病过程中也有抗抗体生成, 并与疗效下降直接相关。另一个全人单抗帕尼单抗(p an itu m u m ab ) 免疫原性对药代动力学和药效学的影响就弱的多, 出现H A CA 抗体的患者中只有8% 同时出现A U C 下降。

部分抗体药物的动力学特征呈非线性, 即在高浓度下清除率下降。这种行为可以从靶细胞的内化作用解释, 靶抗原饱和后抗体的清除率降低。尽管如此, 并不是所有抗体的清除率都与浓度相关。例如, 群体药代动力学分析表明, tr as tu zu m abru tixi m ab 和pe rt u~ ab 等单抗呈线性清除过程, 即消除速率与剂量或血浆浓度无关。还有, 靶向可溶性抗原的单抗(不是与细胞上的抗原结合), 如V E G F 或T N Fa , 其消除呈线性。对于这些表现线性动力学的单抗来说, 可能是治疗剂量下血浆或组织中的浓度并不足以饱和靶抗原,或是靶抗原介导的清除与其他清除途径相比并不占主导地位。

二、 EMEA／FDA关于单抗类药物的指导原则

1.1单抗类药物的生产、检测指导原则

1.2单抗类药物的非临床研究指导原则

1.3单抗类药物的临床研究指导原则

1.4单抗的生物仿制药指导原则