带绒毛上皮及组织细胞的肠道截面概念图。
肠上皮截面示意。(Ryan Kissinger / NIAID Visual & Medical Arts / NIH BioArt Source;Public domain)

三维人肠组织与 Caco-2 平行测量通透

口服药物经过肠道时,同时受到屏障通透、代谢和外排影响。AstraZeneca 团队在 Clinical Pharmacology & Therapeutics 报告了一个模型比较,用商品化 EpiIntestinal 人原代三维肠组织与 Caco-2 单层分别测量这些过程,再将参数用于药代模拟。

EpiIntestinal 采用悬挂式组织培养,复苏后在 1 周内使用;Caco-2 培养约 21 天形成屏障。通透试验覆盖 18 种药物,通常使用 5 μM、2 小时双向测量,顶端 pH 6.5、基底端 pH 7.4。两种模型各有屏障漏通标准,研究按相应标准检查组织完整性。

表观通透率与已有的人体吸收分数比较,EpiIntestinal 的 Pearson 相关系数为 0.70,Caco-2 为 0.64。按研究采用的置信区间分类规则,前者出现 2 个假阳性和 2 个假阴性,后者分别为 2 和 4 个。三维模型改善了部分判断,但仍有药物落在错误类别。

肠壁代谢参数对不同药物的模拟帮助不同

EpiIntestinal 的细胞色素 P450 3A4(CYP3A4)及相关调控表达高于 Caco-2,并可测到 CYP3A4 蛋白和代谢功能。团队测量 6 种 CYP3A4 底物的代谢稳定性,再通过基于生理的药代动力学(PBPK)模型估计逃逸肠壁代谢的分数,即药物经过肠壁后仍保持原形的比例。

6 种底物中,5 种的该分数落在临床参照的 2 倍范围内,丁螺环酮高估约 3 倍。全部 6 种药物的相关系数为 0.64,排除丁螺环酮后,剩余 5 种为 0.94。排除前后的结果显示,个别化合物的偏差会明显改变整体评价。

将通透参数用于地高辛模型后,EpiIntestinal 得到的峰浓度约为 1.65 ng/mL,接近既有临床参照 1.67 ng/mL;Caco-2 参数对应约 0.22 ng/mL。达比加群酯相关模拟也有所改善。这些对照采用已发表的临床药代资料。

同时纳入肠与肝的诱导参数

团队用利福平处理 EpiIntestinal 72 小时,测量 CYP3A4 基因及酶活性诱导;卡马西平和苯妥英也用于活性诱导比较。测量时加入咪达唑仑,检测其 1-羟基代谢物,建立诱导浓度与活性变化关系。

药代模拟分别使用人肝细胞与 EpiIntestinal 的诱导参数。咪达唑仑浓度–时间曲线下面积(AUC)比在只纳入肝诱导时约为 0.11,同时纳入肠诱导后约为 0.065,更接近既有临床参照 0.05。肠与肝的作用通过各自实测参数在计算模型中结合。

外排试验区分两种相互作用情境

EpiIntestinal 与 Caco-2 都表现出 P-糖蛋白(P-gp)和乳腺癌耐药蛋白(BCRP)相关外排,但 EpiIntestinal 的外排比更低。加入各自抑制剂后,地高辛与瑞舒伐他汀的外排均明显下降,支持这些转运途径在模型中具有功能。

研究还用 ARV-471 进行相互作用试验。达比加群酯通透在 EpiIntestinal 中提高约 2.6 倍,在 Caco-2 中约为 6 倍;前者接近论文引用的临床峰浓度增加约 2.9 倍。瑞舒伐他汀的临床变化较小,EpiIntestinal 显示的通透增加也小于 Caco-2。不同模型对明显和较弱相互作用的估计存在差别。

当前结果支持按药物和具体问题选择通透、代谢与外排参数。丁螺环酮的明显偏差、两种模型的分类错误,以及原代组织酶与转运蛋白含量和人体组织的差异,仍需要扩大药物集与参数敏感性分析;同一套模型对不同过程的适用程度并不相同。

来源与延伸阅读

  1. Advancing Predictions of Oral Drug Absorption, CYP3A4 Induction, and Transporter‐Mediated Interactions Using a Human Primary Intestinal 3D Model (EpiIntestinal™). Clinical Pharmacology and Therapeutics (2025). ↗