体外数据很好,为什么体内 PK 仍可能失败?
2026/09/23

体外数据很好,为什么进入动物体内仍可能表现不佳?

From In Vitro Data to In Vivo Outcomes

在创新药研发中,“这个分子的体外数据很好”是立项讨论里常听到的一句话。它通常指候选药物在酶学活性、细胞效力、选择性和体外稳定性上表现不错,有些项目还同时具备较低的 CYP 风险。

这些结果是药物发现阶段判断分子优劣的依据,但不足以说明分子进入动物体内后能获得理想的暴露和药效。研发中经常遇到的情况是:小分子在肝微粒体里稳定,动物体内却清除较快,口服暴露低于预期;抗体体外结合能力强,细胞实验也漂亮,体内靶点覆盖却不足;ADC 的抗体部分半衰期很长,游离 payload 却提前释放,疗效和安全性都受影响。

体外实验只看得到药物行为的一个环节。体内 DMPK 研究要处理的是吸收、分布、代谢、排泄、靶组织暴露以及药效与安全性之间的完整关系,而不同药物形式在体内的行为差别很大。评价传统小分子的那套标准,放到抗体、ADC、多肽和小核酸上并不适用。

小分子:微粒体稳定不等于体内清除率低

肝微粒体稳定性是小分子早期 DMPK 评价中的常用指标,用来观察化合物在部分肝脏代谢酶作用下的降解速度。一个分子在人肝微粒体中稳定,说明它不容易被这套实验体系里的代谢酶快速代谢。

体内清除涉及的途径比这多得多。肾脏滤过和主动分泌、胆汁排泄、肠道首过效应、转运体作用、血浆降解、组织分布,都会影响药物在体内的暴露;溶解度、渗透性、蛋白结合和游离比例,则影响口服吸收和实际药效。

所以看到微粒体稳定性好,要紧的问题不是“这药会不会被清除”,而是“它在体内主要通过什么途径被清除”。后续研究一般会把微粒体和肝细胞稳定性,与静脉和口服 PK、生物利用度、血浆蛋白结合、代谢物谱、组织分布及排泄途径放在一起分析。

对小分子来说,血浆总浓度也不等于药理活性。能进入组织并结合靶点的,往往是游离药物或活性代谢物。作用部位的游离药物暴露,比单一的血浆浓度更能解释药效。

抗体和 ADC:需要关注的不只是抗体浓度

抗体药物的体内命运与小分子不同:它们基本不依赖 CYP450 代谢,清除更多受 FcRn 循环、靶点介导清除、组织分布、蛋白降解以及免疫反应影响。

IgG 抗体能在血液中维持较长时间,一个原因是 FcRn 对抗体的回收作用。但半衰期长不等于药效好。抗体能否进入疾病组织、维持足够的靶点覆盖,还取决于靶点表达水平、组织分布、内吞特征,以及抗体与不同动物种属靶点之间的结合差异。

抗体项目不能只看半衰期和总抗体浓度。血浆暴露、组织分布、靶点覆盖、生物标志物变化和药效终点要联系起来看。对于靶点介导清除明显的抗体,体内暴露和靶点表达之间还可能出现复杂的非线性关系。

From In Vitro to In Vivo Bridging the Gap for Better Drug Development

ADC 的评价更复杂。ADC 由抗体、linker 和 payload 三部分组成:抗体负责靶向和体内分布,linker 影响循环稳定性和细胞内释放,payload 决定最终的药理作用。三者互相牵制,不能简单叠加。

进入体内后,ADC 可能发生去偶联、linker 断裂、DAR 变化、抗体降解以及活性代谢物形成。只测总抗体浓度,既不知道体内还剩多少完整 ADC,也判断不了游离 payload 有没有提前释放。ADC 研究通常要同时关注总抗体、偶联抗体、完整 ADC、DAR、游离 payload 和主要活性代谢物。

DAR 也不是越高越好。DAR 高,单位抗体携带的 payload 多,但疏水性、聚集倾向和肝脏摄取也会上升,清除加快,完整 ADC 的暴露反而下降。偶联数量、linker 稳定性、组织分布、疗效和安全性,需要在设计阶段一起权衡。

多肽和小核酸:血浆半衰期不能单独解释药效

多肽的半衰期同时受蛋白酶降解和肾脏清除影响。多肽长效化不只是把结构做稳定,还可能用到白蛋白结合、脂质化、分子量增加或缓释制剂等设计手段。

这些改造延长了体内停留时间,也可能改变游离比例、组织分布、受体结合和药效持续时间。多肽项目要综合评估血浆和全血稳定性、蛋白结合、肾脏清除、组织暴露及 PD 持续性,靠半衰期判断长效特征是不够的。

小核酸则进一步说明,血浆 PK 不总是药效的直接替代指标。对 siRNA 和 ASO 而言,血浆主要承担运输作用,决定药效的往往是组织摄取、细胞内分布、内体逃逸以及靶 RNA 或蛋白的持续变化。

小核酸从血液中快速消失,不等于药物失效。只要药物能进入正确的组织和细胞,并以具有活性的形式发挥作用,血浆浓度下降之后仍可能继续产生 PD 效应。反过来,组织总浓度高也不保险:如果药物主要停留在细胞外,或者没到达有效的细胞内区室,预期药效一样出不来。

从体外结果到体内转化,需要建立完整证据链

判断一个候选药物值不值得进入下一阶段,半衰期、清除率、峰浓度(Cmax)和体外活性都不够用。需要先回答几个问题:药物真正作用的位置在哪里,体内检测到的是不是有效形式,PK 能不能解释 PD,动物种属能不能反映临床相关的药物行为,有效暴露和安全性暴露之间有没有合理的窗口。

不同药物形式的关注点也不同。小分子要看游离药物和靶组织暴露;抗体要看靶点覆盖能维持多久;ADC 要确认完整偶联物能否稳定到达作用部位并释放 payload;多肽要分析长效化设计有没有真正改善药效持续时间;小核酸则更看重细胞内暴露和持续性 PD,而不是血浆浓度。

在 CNS、呼吸系统、免疫炎症等复杂疾病研究中,单一时间点或单一终点往往解释不了药物行为。把 PK/PD、生物标志物、组织分布、影像学和功能性终点放在一起做纵向评价,才能判断药物是否真正到达作用部位,并建立暴露、靶点作用和药效之间的关系。

浦灵生物的非人灵长类疾病模型、转化药理、PK/PD 评价和临床相关影像平台,可以为不同药物形式提供更接近临床研究逻辑的体内评价。针对 CNS 药物、局部递送药物和需要长期观察的疾病模型,MRI、CT、PET-CT、DSA 和行为学分析能从组织与功能两个层面跟踪药物的作用过程。

体外数据是药物研发的起点。真正有价值的 DMPK 研究,是把分子设计、体内暴露、作用部位、靶点作用、药效和安全性连成一条线,判断药物进入真实生物系统后能不能按预期方式发挥作用。

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