人体物质平衡研究对全面阐明药物在人体内的吸收、代谢和排泄过程至关重要。而放射性同位素示踪技术,被认为是人体物质平衡研究的“金标准”。将放射性同位素示踪技术与高分辨质谱(High-Resolution Mass Spectrometry, HRMS)进一步相结合,已成为鉴定人体代谢产物、评估药物安全性与有效性的核心环节。
本文将系统阐述该联合方法涉及的技术对比、研究策略及其对药物研发的指导意义。
一、代谢产物鉴定结果对临床研究的指导意义与后续决策
放射性同位素示踪技术结合HRMS获得的代谢产物鉴定结果,不仅揭示了药物在人体内的代谢规律,更为后续临床研究的设计与优化提供了关键依据,直接影响药物研发的进程和临床用药的安全性。
1.指导临床试验设计和优化
代谢产物鉴定结果可推测药物的主要代谢途径和关键代谢酶,明确药物的主要清除途径(肾排泄、代谢清除)及代谢物的半衰期,可以指导给药间隔和剂量设计,同时结合体外DDI研究,可为是否开展肝/肾功能损伤人群的药代动力学研究提供科学依据。
2.评估与规避安全性风险
这是代谢研究最核心的价值之一。根据NMPA的物质平衡研究指导原则,若某代谢物在人体中暴露量显著高于毒理学动物种属,则需开展额外的代谢产物非临床安全性评估。放射性物质平衡研究可确保没有高暴露的代谢物被遗漏,从而实现全面的安全性评价。
3.推动临床药理学研究的深入发展
代谢产物鉴定结果为阐明药物作用机制、代谢规律及毒性机制提供了关键实验数据,助力临床药理学研究向纵深发展。
二、放射性同位素试验中的关键因素考量
放射性同位素示踪试验的设计与实施直接影响代谢产物鉴定结果的准确性和可靠性,其中样本合并策略、回收率考察是需要重点关注的核心环节。
1.样本合并策略:平衡效率与准确性
临床研究中,若对每位受试者每个时间点的样本单独分析,会显著增加实验成本和工作量。合理的样本合并策略可在保证数据质量的前提下提升效率。
血浆样本:推荐采用AUC Pooling的方式,即按各时间点AUC 贡献比例混合同一受试者不同时间点的样本。此法可准确反映各代谢物在总暴露中的占比,提高了样本处理、检测、数据分析的效率和准确性。
尿液、粪便样本:按不同时间段排泄体积/重量比例进行合并,减少因排泄量波动导致的浓度稀释效应。通常物质平衡研究的受试者数量较少,不同受试者的代谢可能有较大差异,在样本合并时可将不同个体的样本分开处理和研究,当试验样本数量较少时,可根据试验情况将不同个体的样本合理合并。
2.回收率考察:保障结果可靠性的核心指标
回收率是指通过提取、纯化等前处理步骤后,实际获得的放射性活度与理论量的比值,是评价实验方法可靠性的核心指标。回收率不仅反映了样本前处理方法的效率,还直接影响代谢产物含量计算的准确性。若回收率偏低或波动较大,可能导致代谢产物漏检或含量低估,进而影响代谢途径解析。
合理的回收率考察,关键在于建立科学的评价方法和质量控制标准。
样本前处理过程:在样本前处理的各个环节(如提取、浓缩、液相分析)设置回收率监测点,通过添加已知活度的放射性标记标准品,计算每个环节的回收率,明确回收率损失的关键节点。例如在固相萃取(SPE)净化过程中,可通过测定上样液、淋洗液和洗脱液中的放射性活度,计算目标物在吸附剂上的保留率和洗脱效率,优化淋洗和洗脱条件;在沉淀蛋白处理过程中,检测离心后的上清液和沉淀物的放射性活度,确保整体回收率的完整性。
液相分离过程:确保放射性物质在进入液相色谱系统后,可以洗脱出来,避免残留。
三、代谢产物鉴定技术对比
1.传统HRMS与放射性同位素示踪-HRMS方法对比
生物样本(如血浆、尿液、粪便)成分复杂,包含蛋白质、脂质、内源性代谢物等大量干扰物质;同时,代谢产物类型可能非常广泛,每种代谢物的含量可能极低,这对检测技术的特异性和灵敏度提出了极高要求。传统HRMS与HRMS结合放射性同位素检测方法在技术原理、应用效能上存在显著差异。
2.在线与离线放射性检测对比
根据放射性检测与HRMS分析的衔接方式,同位素检测可分为在线检测和离线检测两种模式。两种模式在技术原理、操作流程和应用效能上存在显著差异,适用于不同的临床研究需求。
两种检测模式的选择需结合研究目的、样本特征和实验条件综合判断:
在线同位素检测适用于高通量的临床代谢产物筛查、快速PK研究及需要实时关联放射性与质谱信号的场景。
离线同位素检测则适用于微量代谢产物鉴定的场景,同时也适用于设备条件有限的实验室。
在实际研究中,两者可互补使用,例如采用在线法进行初筛,发现潜在代谢产物后,通过离线法进行纯化和确证。
结语
有济医药是国内少数具备3H,14C,99mTc, 125I等同位素示踪辐射应用许可、并具有丰富人体物质平衡研究经验的实验室。目前已经承接和开展多项非临床及临床研究项目,放射性同位素研究服务能力涵盖:
体外研究:靶点结合、药物代谢、转运体相互作用
非临床体内研究:血液/血浆动力学、组织分布、生物利用度、物质平衡
临床研究:血液/血浆药代动力学、物质平衡、代谢物谱研究
参考文献
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