何 华，张 雪，王玉浩，柳晓泉
中国药科大学药物代谢动力学研究中心
摘要
治疗性单克隆抗体是目前新药研发的一个热点。
和小分子药物相比，单克隆抗体药物相对分子质量大，与靶 点的结合具有更高的特异性和选择性。
用于描述其药代动力学( PK) 和药效学( PD) 行为的 PK 模型和 PK/PD 模型也有了 新的发展。
本文从吸收、分布、消除等方面综述了单克隆抗体药物的 PK 特征，对当前用于该类药物 PK 研究的靶点介导药 物处置( TMDD) 模型和生理药代动力学模型( PBPK) 进行了介绍，并基于药物与靶点作用的 4 类应用( 免疫毒性治疗、靶细 胞消除、改变细胞功能和靶向给药) 分别介绍了单克隆抗体药物的 PK/PD 模型。
正文
1986 年，首个鼠单克隆抗体莫罗单抗-CD3 ( muromonab-CD3，OKT3) 被美国 FDA 批准用于器官 移植后的免疫抑制治疗， 在接下来的30 年里单克 隆抗体( 单抗) 药物经历了快速的发展，目前已有超 过45 种单抗药物在美国和欧洲上市，这些药物在自 身免疫性疾病、肿瘤以及炎症等疾病的治疗中取得 较好的疗效。
目前有500 种候选单抗药物处于 开发中，若处于临床Ⅲ期研究的治疗性单抗药物全 部上市，到2015 年上市单抗类药物将超过50 种，到 2020 年时达到130 种。
由于单抗药物相对分子质量较大，在体内主要以分解代谢的方式进行消除， 这就导致单抗类药物在机体的吸收、分布、消除等药 代动力学行为上与传统的小分子药物存在较大的差 异，因此传统的房室模型或者非房室模型可能不适 用于研究单抗类药物的体内过程。
充分了解单抗 药物独特的药代动力学行为，选择合适的药代动力学/药 效 学 ( pharmacokinetics / pharmacodynamics，PK/PD) 结合模型将有助于更好地开发单抗药物。
本文综述了单抗药物的 PK 特征以及单抗药物 PK 和 PK/PD 模型研究的新进展。
1
单抗药物药代动力学特征
和传统小分子药物相比较，单抗药物的血管通 透性较差、主要以蛋白质分解代谢为主并且与靶点 的结合更为紧密，因此单抗的 PK 行为与小分子药 物存在极大的差异，这种差异表现在药物的吸收、 分布以及消除等不同的体内处置过程。
1.吸收
由于单抗的相对分子质量较大，膜通透性较 差，同时在胃肠道系统中易于分解，导致单抗口服 生物利用度几乎可以忽略，因此这类药物主要的给 药方式是注射给药，包括静脉注射、皮下注射或者 肌肉注射等。
静脉推注或静脉滴注是单抗最主 要的给药方式，它能够保证药物快速到达全身各部 位，不受给药剂量的限制，同时能够达到较高的血 药浓度。
然而静脉滴注给药的患者顺从性较差，快 速输注也可能导致不良反应的发生。
皮下注射和 肌肉注射也是单抗常用的给药方式，但采用这两种 给药方式后药物吸收的具体机制尚未完全了 解。
动物实验研究发现，通过淋巴管进行吸收 转运是单抗药物最主要的吸收方式，淋巴系统的多 孔性使得相对分子质量较大的单抗能够在细胞间 液对流作用下进行转运，而相对分子质量较小的药 物则可以直接吸收进入毛细血管。
单抗的相 对分子质量较大，难以通过在血管中的扩散作用进 行吸收，因此目前认为单抗主要是在淋巴系统中以 对流转运的方式进行吸收。
由于淋巴液的流动 极其缓慢( 在人体中约 120 mL/h) ，药物由给药部 位进入血管的时间较长，因此这类药物的达峰时间 远长于小分子类药物，大约为1 ～8 d。
单抗药物在采用皮下或肌肉注射给药方式时 生物利用度较高，通常在 50% ～ 100% 范围 内。
决定单抗药物生物利用度的因素包括在 给药部位的分解代谢作用、细胞的內吞作用以及通 过 FcRn 介导的再循环作用。
此外，在一些实验 中发现，皮下或肌肉注射给药后单抗药物的生物利 用度随给药剂量的增加而增加，这可能是由于细胞 的內吞作用或者蛋白质分解酶介导的蛋白质降解 过程具有可饱和性。
因此，通过增加给药剂量饱和 上述作用则能够提高单抗药物的生物利用 度。
然而，由于单抗药物溶解性( 约 100 mg/ mL) 以及皮下注射( ＜5 mL) 和肌肉注射( ＜2 mL)体积的限制，单次给药不能给予太大的剂量，因此， 在采用皮下或肌注方式给药时，通常采用多次给药 的方式提高给药剂量，例如，奥马珠单抗( omalizumab) 临床单次使用超过 150 mg 时，采用在多个 注射部位分别注射的给药方案。
2. 分布
由于单抗药物分子体积大和极性高的特征，导 致其难以通过扩散的方式分布进入组织，血液中的 单抗主要通过细胞旁路转运或者跨细胞转运分布 到外周组织。
细胞旁路转运指抗体在血液-组织 静水压梯度驱动下，通过内皮细胞之间的空隙进入 组织间隙，这种转运方式可能是人体内单抗由血管 内分布到组织间隙的主要方式。
单抗通过细胞旁 路转运进入组织的速率是由血液到组织的液体流 动速率，内皮细胞间孔径的大小和形态，以及抗体 分子结构的大小、形状和电荷等因素所共同决定 的。
单抗的跨细胞转运是通过细胞內吞作用实 现的。
这种转运方式分为3 种:受体介导的细胞內 吞作用、细胞的吞噬作用以及流体相胞饮( 如细胞 从周围液体中摄取蛋白)。
受体介导的细胞內 吞作用既可能是通过 Fcγ 受体也可能是通过与细 胞表面抗原结合介导。
流体相胞饮以及细胞吞噬 作用几乎可以发生在机体所有细胞，是抗体进入内 皮细胞的重要方式。
而进入内皮细胞的抗体在 FcRn 的作用下，既可能被转运到组织间隙，也可能 被重新转运回血管内，这种作用被称为 FcRn 介导 的转胞吞作用。
单抗药物在组织中的分布主要是由对流作用 以及抗体细胞间的结合作用所决定的。
单抗药 物的相对分子质量较高决定其在血液-组织静水压 作用下通过细胞间孔隙的对流速率较小。
外周组 织中靶点密度过高或者靶点与抗体结合过于紧密 均能限制单抗在组织中的渗透，从而减少其分布。
动物实验表明，组织中的单抗主要聚集在靠近血管 的部分。
和完整抗体分子相比，抗体片段受到 血液-组织屏障以及结合位点屏障的影响更小，在 组织中的分布速率更快并能够更加深入地分布到 组织深处，因此其表观分布容积更大。
此外，抗体 相对分子质量的大小同样也对单抗的分布具有影 响，例如，阿达木单抗( adalimumab，约 148 kD) 的 稳态表观分布容积( Vss) 为 5.1～5.7 L，而阿那白 滞素( anakinra，约17 kD) 的 Vss为10. 1 L。
目前，抗体药物的 Vss是通过稳态时抗体在体 内的量与抗体在血浆中的浓度进行计算的。
理论 上抗体在组织中的量由抗体在细胞间隙的分布以 及与组织的结合或者进入细胞的量决定。
如果一 个抗体药物与组织具有高亲和力，其表观分布容积 将很大，反之，若与组织结合能力弱则易表现出非 线性分布。
单抗药物通常与细胞表面的抗原具有 较高亲和力，且抗原的量是有限的，因此理论上来 讲抗体的表观分布容积应该很大，并随着稳态血药 浓度增加表观分布容积减少。
然而，从单抗 PK 研 究结果来看事实并非如此，大多数抗体的表观分布 容积很小，约与血浆容积相当，并且未表现出剂量 依赖性。
这一问题可能与 PK 参数计算的模型选 择有关。
从目前 PK 参数计算方法来看，主要是采 用非房室模型或者房室模型( 主要是二房室模 型) 。
采用这些模型进行药物 PK 的计算有一个假 设前提:抗体消除位点的浓度与血浆中的浓度快速 地达到动态平衡，即假设消除主要是发生在中央室。
对某些单抗药物而言这种假设是成立的，而对另一 些单抗药物( 如与组织细胞表面的抗原结合后被內 吞进入细胞中进行代谢的单抗药物) 而言，其消除主 要发生在外周组织，这种假设则不成立的。
抗体在 整个身体的组织中均能进行分解代谢，如果单抗药 物在组织中代谢速率较高，远高于单抗从组织到血 浆中的分布速率，那么对于该单抗药物而言 Vss将大 于血浆的体积。
而目前文献报道的很多单抗药物的 表观分布容积与血浆体积相当，这可能是由于分析 单抗药物 PK 的模型选择不当，造成了计算表观分 布容积与实测值之间存在一定的误差 。
3. 消除
和其他外源性物质一样，进入体内的单抗药物 可以通过代谢或者排泄方式进行消除。
但由于单 抗药物的相对分子质量较大，完整的免疫球蛋白难 以通过肾小球滤过，只有部分相对分子质量低的单 抗片段( Fab 或 Fv) 能够通过肾小球滤过，而被滤 过的单抗药物不是直接被排出体外，而是被肾脏再 吸收或被近端小管的细胞代谢。
因此绝大多数免 疫球蛋白的消除是通过分解代谢进行的。
单抗 在体内的分解代谢( 如蛋白质水解) 消除方式包括 Fc 受体介导和靶点介导两种。
Fc 受体介导的消除是非特异性的线性消除， 不论是内源性的 IgG 还是外源性的含功能性人 Fc
片段的治疗性 IgG 单抗，均可以由该方式进行消 除。
介导这一消除的受体是 Fcγ，它包括 FcγRⅠ， Ⅱ和Ⅲ3 种亚型。
单抗与 FcγR结合后能够激活细 胞的內吞与水解作用，从而介导抗体的消除。
与介 导抗体消除的 Fcγ 受体相反，FcRn 受体对 IgG 的 消除具有保护作用。
通过胞吞作用进入核内体的 IgG 与 FcRn 受体结合后能够避免被细胞内的溶酶 体降解。
当IgG 的浓度增加到能够饱和FcRn 受体 时，一部分 IgG 将不再受到 FcRn 的保护从而被溶 酶体降解，因此 IgG 的消除速率将增加。
然而临床 应用中单抗的给药剂量通常在毫克级别，而人血清 中内源性的 IgG 浓度约为 5 g/L，给予单抗治疗时 不会导致 FcRn 受体的饱和，因此单抗通过 Fc 介 导的消除通常是具有线性特征的。
此外，由于 FcＲn 对单抗的保护作用，IgG 与 FcRn 受体的亲和 力是决定 IgG 消除速率的关键因素。
在与人 体的 FcＲn 相结合时，非人源抗体较人源化抗体亲 和力低，因此，随着人源化程度的增加单抗的半衰 期显著地延长，半衰期由小到大依次为:鼠源性、嵌 合型、人源化、完全人源化。
例如鼠源性单克隆抗体莫罗单抗的半衰期为1 d，而人单克隆抗体阿达木单抗长达14. 7~19. 3 d 。
靶点介导消除方式的机制涉及到单抗与其药 效靶点间的相互作用，例如受体介导的细胞内吞作 用。
单抗与细胞表面受体结合触发了细胞的内吞 作用并紧接着引起细胞内溶酶体对单抗-受体复合 物的降解。
靶点介导消除的发生也可能与细胞表 面受体无关。
一些可溶性的靶点表面具有多个重 复的表位，能够与两个或更多个抗体结合形成大的 免疫复合物，在细胞吞噬作用下快速地对抗体进行 消除。
由于细胞表面靶点的数目有限，靶点介 导的抗体消除同样也具有可饱和性。
目前研究中 发现曲妥单抗( trastuzumab) 、利妥昔单抗( rituximab) 、吉妥珠单抗( gemtuzumab) 等多种单抗所表 现出的非线性消除特征可能正是基于这一机制。
受体的浓度与分布以及单抗-受体复合物进入细胞 的速度决定了靶点介导的单抗消除的程度。
而由 于这一消除方式具有可饱和性，它可能比 Fc 受体 介导的消除更加重要。
单抗药物与受体结合之后，通过靶点介导的消 除作用导致受体数目降低，进而不可避免地影响到 抗体的消除，这一方面表明生物制剂的 PK 行为具有时间依赖性; 另一方面也提示大分子药物的 PK 过程对其药效学也具有一定影响，药代动力学-药 效学之间的关系更为密切。
例如，治疗前 CD19 阳 性细胞数目较高或者肿瘤较为严重的患者在给予 利妥昔单抗后药物消除更快，血清药物浓度更 低。
多剂量给药实验也表明多次给予利妥昔单 抗后药物的半衰期增加，这极可能是由于随着给药 次数增加而造成 CD20 阳性细胞减少的原因。
因 此，靶点介导的药物处置( target-mediated drug disposition，TMDD) 模型被普遍用于描述单抗药物 的 PK 行为及其 PK/PD 关系。
4. 免疫原性与抗抗体对清除的影响
进入体内的单抗药物可能引起免疫反应( 抗球 蛋白反应) ，以进入的抗体作为抗原生成第二抗体， 即抗抗体。
抗抗体的生成将进一步影响到抗体的消 除速率:生成中和抗体以及免疫复合物在网状内皮 组织中引起蛋白质分解反应从而增加抗体的消除。
例如英夫利昔单抗( infliximab) 在人体内形成抗抗 体后增加其消除速率。
一般来讲，抗体免疫原反 应对其清除的影响与抗体人源化程度相关，随着人 源化程度的增加，抗体药物免疫原反应发生概率逐 渐减少，但是也要注意到这并不意味着人抗体就完 全不会产生免疫原反应。
此外，给药方式、剂 量、疗程长短等因素对免疫原反应的发生也具有影 响作用。
相对于静脉注射而言，皮下注射以及肌肉 注射可能导致更高的免疫原性反应。
给药剂量 与单抗药物的免疫原性之间的关系比较特别，随着 单抗给药剂量的增加抗抗体的生成反而减少。
在人 体研究中发现: 给予 0. 1 ～ 5 mg/kg 的单抗药物 CDP571 后，人体内抗 CD571 抗体的滴度随给药剂 量的增加而降低。
随着用药疗程的增加，免疫 原性的发生概率也逐渐增大，例如英夫利昔单抗在 给药初期的两个月内很少发生免疫原性反应，而当 用药12 个月以后在 90% 的患者体内均检测到抗 英夫利昔单抗的抗体。
Rehlander 等认为抗 抗体对单抗药物 PK 行为的影响主要是由单抗表 面的抗原位点数目所决定，若只有一个或者两个抗 抗体与单抗表面的抗原位点结合，单抗药物将延长 至和内源性 IgG 相似的半衰期;若有3 个或3 个以 上的抗抗体与单抗结合将形成免疫复合物并很快 通过细胞的吞噬作用被消除。
2
单抗药物的 PK 模型
1. 非房室模型和房室模型
非房室模型和房室模型是用于分析小分子药 物 PK 特征的重要工具，随着单抗药物的出现，这 两种 PK 模型也被用于单抗药物 PK 的研究，其中 尤以二房室模型应用最为广泛。
尽管房室模型和 非房室模型的应用能够反映单抗药物浓度随时间 变化的规律，但它们无法提供机体对单抗药物处置 具体过程的机制。
此外，由于许多单抗和药理学靶 点具有高特异性的结合，它们的 PK 表现出非线性 特征，不适用于房室模型的分析。
针对这一问题提 出了两种解决方案:在线性消除的基础上引入参数Km 和 Vmax描述可饱和的消除途径或者采用基于机 制的 PK 模型用于描述靶点介导的药物处置现 象。
二房室模型的应用是以药物的消除只发生 在中央室作为前提的，当药物在外周组织也会发生 消除时，采用二房室模型或者非房室模型对单克隆 抗体进行体内过程分析将低估单抗的分布， Vss事 实上远大于房室或者非房室模型计算的结果，外周 组织的消除越多，这种低估程度越大。
从文献报道 来看，采用非房室模型描述单抗的 PK 行为时发现 单抗的分布范围总是以血液为主，其 Vss与血浆体 积相当。
然而，实验结果却提示一些单抗，尤其是 能被细胞吞噬的单抗，实际上具有更加广泛的分 布，而采用房室和非房室模型的分析显然低估了这 些药物的分布，例如将放射性同位素碘标记的抗角 蛋白硫酸盐注射入大鼠体内，其在组织中的浓度远 远高于血浆浓度。
2. TMDD 模型
单抗与其靶点高度结合后以单抗-靶点复合物 的形式进行降解是许多单抗的消除方式之一。
Levy首先提出了 TMDD 理论用于描述这一现 象，而正式建立 TMDD 模型的工作则是由 Mager 等完成( 图 1) ，TMDD 模型依然采用房室模型 的方法描述药物的线性消除和分布，而药物非线性 的 TMDD 处置则通过与游离靶点的结合和解离常 数进行描述，参数包括药物-靶点复合物形成常数 ( kon) 、药物-靶点复合物解离常数( koff) 以及描述药 物-靶点复合物消除的消除常数( kint) 。
和房室模型以及非房室模型相比，采用 TMDD 模型描述单抗的非线性动力学特征具有如下优点:
描述了抗体-靶点的相互作用，有助于从机制水平 了解抗体靶点间相互作用的过程;通过文献报道或 体外研究获得靶点的合成/降解速率常数以及药物 与靶点亲和能力，能够对抗体体内过程受到靶点介 导的药物处置作用进行预测。
这一方法在近年 来已被用于基于临床前研究的 PK 预测。
虽然 TMDD 模型能够在机制水平反映药物的 体内过程，但是由于在实际研究中，PK、药效学的 取点稀疏不同，且药物-靶点结合过程通常远快于 药物以及药物-靶点复合物分布和消除过程，因此 在采用 TMDD 模型对所测得的 PK 数据进行拟合 时难以获得稳定的估计值。
为了解决这一问题，通 过假设或者近似处理对 TMDD 模型进行简化，减 少模型的参数，从而提高参数估算的稳定性。
这些 方法包括快速结合假设( RB) 、准稳态假设( QSS) 以及米氏假设等。
Mager 等认为与药物的分布和消除等其他 处置过程相比，单抗药物与其靶点的结合速率是非 常快的，药物进入体内后，与靶点的结合以及药物靶点复合物的解离快速达到平衡，因此，这一假设 被称为快速结合假设( rapid binding，RB) 或者准平 衡( quasi-equilibrium，QE) 假设。
根据这一假设，药 物、靶点以及药物-靶点复合物之间的关系可以用 公式( 1) 描述，其中 c 表示药物的浓度，R表示靶点 的浓度，RC 表示药物-靶点复合物的浓度，引入解 离速率常数 KD 代替 kon和 koff，药物、靶点及其复合 物之间的关系可用 KD描述，如公式( 2) 所示。
KD 反映了药物和靶点之间的亲和力，可以通过体外实 验获得。
接下来，Gibiansky 等考虑到针对某些单抗 药物其药物-靶点复合物的內吞作用是不可以忽略 的，因此又提出了准稳态假设( quasi-steady-state， QSS) :游离药物、药物靶点以及药物-靶点复合物 处于准稳态状态，药物与靶点的结合速率与药 物-靶点复合物的解离以及內吞速率之和相当。
用 数学公式( 3) ，( 4) 描述即为:
在上述公式中的 Kss为稳态常数， KD 仍然代表 平衡解离常数。
由此可见，快速结合假设实际上是 准稳态假设中药物-受体复合物内吞速率 kint远小 于其解离速率 koff的一个特例。
同时应当注意到 QSS 假设中 Kss与解离常数 KD 之间有一个重要的 区别: KD = koff /kon是表示药物和靶点亲和力的常 数，可以通过体外结合试验求得，相反，QSS 假设中 稳态常数 Kss = KD + kint /kon还包括药物-靶点复合 物的消除速率常数，该常数只能通过在体实验或活 体体外试验获得。
在 QSS 假设基础上，米氏假设进一步假设游 离药物和总药物浓度随时间的变化是相似的，因 此，米氏假设主要用于描述游离药物浓度与总药物 浓度较为接近的情况。
此外，该假设也适用于 药物-靶点复合物浓度为常数的情况，例如总的受 体浓度一定且靶点完全饱和。
但该假设不适用于 描述游离药物和总药物浓度具有较大差别药物的 体内过程，如药物-靶点复合物存在蓄积情况的药 物。
米氏方程中的参数Vmax和Km 用TMDD 模型中 的参数表示见公式( 5) ，( 6) :
和普通的米氏消除模型不一样的是，米氏假设 TMDD 模型中 Vmax随时间和总的靶点浓度的改变 而变化。
和 QE 和 QSS 假设不同的是，即使米氏假 设无效的情况下，采用米氏假设的 TMDD 模型仍 然能够找到一组合适的 Vmax和 Km 用于描述单抗药物的 PK 数据，但此时测到的参数无法反映药物在 体内处置过程的机制。
3. 生理 PK 模型
经典的 PK 房室模型用房室组成的系统对药 物的处置特征进行描述，其房室本身没有生理或解 剖学意义，只是用于描述和解释化合物在机体体内 行为的工具。
而生理 PK 模型则是将多个组织或 器官用血流流向网络加以连接，每一个房室代表一 个组织或者器官( 图 2)，因此相对于经典的房 室模型而言，它是一个基于机制的 PK 模型。
多数 小分子的 PBPK 模型包括主要的生理房室如血液 以及肺、肝、肾、肌肉和脂肪组织等器官，此外有时 还包括药物作用涉及到的其他一些器官，如肿瘤组 织。
采用物质平衡方程式描述了每一个生理房室 中药物浓度随时间的变化过程。
小分子药物的 PBPK 模型研究已被用于多个临床药理学研究领 域，随着单抗药物的开发，PBPK 模型也被用于描 述单抗药物的 PK 行为。
由于单抗在体内的处置 过程与小分子有一些差别: 如与 FcRn 结合介导的 单抗药物再利用、靶点介导的药物处置以及通过淋 巴液转运，因此，在建立单抗的 PBPK 模型时需要 对上述差别加以考虑。
首个单抗药物的 PBPK 模型由 Covell 等在 1986 年建立，主要是用于描述 IgG1 单抗及其片段 在小鼠体内的 PK。
在该模型中，单抗或其片段的 摄取过程主要用被动扩散或者对流进行描述。
药 物在不同组织的消除速率常数单独进行设定，并被 作为主要参数用于计算 PK 特征的不同。
Baxter 等在 PBPK 模型中采用“双孔形式”描述了药 物的毛细血管交换作用，并引入了肿瘤室用于计算 单抗和靶点的特异性结合。
接下来 Hansen 等通过建立中央室和胞内室描述了核内体中 FcRn 结合介导的单抗回收对 IgG 消除的影响。
基于上 述研究，Shah 等建立了一个包括15 个房室的 PBPK 模型，针对每一个器官房室又进一步地细分 为血细胞、血浆、内皮、间质以及细胞亚房室。
采用 所建立的 PBPK 模型对不同种属动物( 小鼠、大鼠、 恒河猴) 及大肠癌患者体内 CC49 单抗处置过程的 数据进行研究，结果显示该模型能够很好地由动物 体内的数据对人体内药物处置过程进行预测。
PBPK 模型对于了解单抗药物的体内处置过 程具有其他模型不可比拟的优势:首先能够预测单 抗在机体包括肿瘤组织在内的多个组织中的水平， 这将有助于更好地阐明药物暴露与效应/毒性之间 的关系，从而了解药物药效与安全性的动力学过 程。
其次，在建模过程中充分考虑到单抗在体 内的处置过程( 如靶点结合、FcRn 过程等) ，因此 可以通过不同生理病理状态下机体参数的差异完 成健康受试者到患者、成人到儿童、老人之间的 PK 外推过程。
最后，通过测定不同种属中血流速率、 器官体积和组成、药物分布与消除的差异能够对 抗体药物进行种属间比放，由动物实验结果外推 单抗药物在人体内的处置过程。
需要注意到的 是，PBPK 模型的缺点也是显而易见的: 相对于其 他单抗药物 PK 模型而言，PBPK 模型的建立是极 其复杂的，所需要的组织浓度数据以及一些生理 参数( 如胞饮速率) 难以获得，并且该模型难以应 用到群体 PK 分析。
近年来，放射成像技术已被 用于测定肿瘤组织中药物的暴露，能够对组织中 药物进行定量，随着这些技术手段的发展，将大 大有助于 PBPK 模型的建立。
3
PK/PD 模型
目前已有多种治疗性单抗上市，这些药物在肿瘤、自身免疫性疾病以及炎症相关疾病的治疗中表 现出良好的疗效，虽然不同单抗药物治疗的靶点不 同，但基于单抗与靶点作用方式的不同可将这些单 抗药物的应用分为4 类: 免疫毒性治疗( immunotoxicotherapy) 、靶细胞消除、改变细胞功能( alteration of cellular function) 以及靶向给药。
下面根 据单抗不同应用分别探讨其 PK/PD 模型。
1. 免疫毒性治疗
免疫毒性治疗主要是通过治疗性单抗与血液 中的可溶性配体结合从而竞争性抑制机体体内的 抗体-配体结合作用，进而降低游离配体的浓度以 及持续时间达到治疗作用。
可溶性配体如细胞因 子、生长因子等是治疗性单抗最重要的一类靶点， 目前上市的抗体药物大多数是针对这类靶点设计 的。
如拮抗 TNFα 的单抗药物阿达木单抗、高利单 抗( golimumab) 、英夫利昔单抗，作用于 VEGF 的雷 珠单抗( ranibizumab) 、贝伐单抗( bevacizumab) ，与 IgE 结合的奥马珠单抗等。
Fetterly 等报道了作 用于趋化因子配体2( CCL2) 的单抗 carlumab 在肿 瘤患者体内的 PK/PD 模型，如图3 所示。
CCL2 能 够促进肿瘤的生长与转移，carlumab 与 CCL2 具有 高亲和力，通过与 CCL2 结合中和其活性进而抑制 肿瘤的生成与转移，因此，采用 QE 假设的 TMDD 模型建立了基于机制的 PK/PD 模型同时对血清中 的单抗药物 carlumab、药物靶点 CCL2 以及药物-靶 点复合物的经时变化过程进行描述，并应用建立的 模型对不同的给药方式进行拟合并且优化给药 方案。
2. 靶细胞消除
一些单抗药物与靶细胞( 淋巴细胞、肿瘤细 胞、细菌等) 表面的受体结合或者阻断这些受体 与其配体结合，从而在免疫系统中补体介导的细 胞溶解作用下或者 FcγR介导的细胞吞噬作用下 将其消除或者直接诱导细胞的凋亡。
目前作为抗 体靶点的抗原主要包括西妥昔单抗( cetuximab) 的 靶点表皮生长因子受体( EGFR) 、曲妥单抗的靶点 人表皮生长因子受体 2( HER2) 、利妥昔单抗的受 体 CD20 以及凯利昔单抗( keliximab) 的靶点 CD4。
由于单抗药物介导的细胞消除作用受到多种因素 的影响，如细胞表面靶蛋白表达、靶蛋白相关信号 通路、补体蛋白以及效应细胞的浓度等，导致这一 类单抗药物的药效存在较大的个体差异，因此靶细 胞消除类单抗基于机制的 PK/PD 模型较少。
凯利 昔单抗和克立昔单抗( clenoliximab) 这两种单抗都 是作用于B 淋巴细胞表面的CD4，并且两者与CD4 结合的特异性以及亲和力是一致的。
Sharma 等建立了 PK/PD 模型用于比较这两种单抗在 T 细胞 上接种了人 CD4 分子的小鼠体内耗竭 CD4 阳性 T 细胞的药效。
如图4 所示，该模型采用在中央室 和外周室饱和消除的二房室模型对其 PK 进行描 述，并采用间接反应模型描述两者耗竭 CD 阳性的 T 细胞以及下调 CD4 表达的药效。
通过所建立的 PK/PD 模型的分析，结果发现相对于克立昔单抗， 凯利昔单抗诱导 CD4 阳性 T 细胞消除的能力 更强。
3.改变细胞功能
改变细胞功能类单抗通过与细胞表面的抗原结合，从而改变细胞的信号通路，如阿昔单抗 ( abciximab) 对糖蛋白 GPⅡb/Ⅲa 具有高度的选择 性和亲和力，这二者结合后抑制了纤维蛋白原与糖 蛋白 GPⅡb/Ⅲa 的结合，因此阿昔单抗作为血小 板聚集抑制剂用于预防血栓的形成。
T 淋巴细胞 表面的 CD25 抗原与 IL-2 结合导致的淋巴细胞激 活与自身免疫性疾病以及器官移植的免疫抑制反应密切相关，巴利昔单抗( basiliximab) 和达利珠单 抗( daclizumab) 通过与 CD25 抗原结合抑制了 IL-2 介导的淋巴细胞激活作用，从而降低循环系统中 T 淋巴细胞水平。
用于治疗牛皮癣的依法利珠通 过与 T 淋巴细胞表面的 CD11a 结合，抑制 T 淋巴 细胞与内皮细胞的结合与活化，Ng 等建立了依 法利珠单抗( efalizumab) 在银屑病患者体内的 PK/ PD 模型，如图 5 所示。
该研究描述了给予银屑病 患者依法利珠单抗后药物及其靶点 T 细胞表面 CD11a 受体，以及反映疾病严重程度的指标 PASI 的经时过程，该研究建立的模型成功地描述了依法 利珠单抗对银屑病患者的治疗作用并发现适当减 少给药次数药物的疗效依然不变。
4.靶向给药
抗体偶联药物( ADC) 是将抗体与一些毒性较 大的药物( 如化疗药物、放射性同位素以及生物毒 素等) 偶联，依靠抗体的高特异性和选择性将药物 递送到靶组织( 如肿瘤组织) 。
由于 ADC 药物中 结合的通常是一些毒性较大的药物，在未进入靶组织之前发生解离作用可能引起严重的不良反应。
因此，了解 ADC 药物的体内过程就显得尤为重要。
正是由于 ADC 药物的复杂性，目前所报道的 ADC 药物 PK/PD 模型研究工作较少。
治疗霍奇金淋巴 瘤和间变性大细胞淋巴瘤的抗体偶联药物 Adcetris 是由抗 CD30 的抗体 brentuximab 与抑制微管蛋白 聚合的药物 Monomethyl Auristatin E( MMAE) 结合 形成的。
Shah 等首次建立了抗体药物偶联物 Adcetris 基于机制的 PK/PD 模型( 图 6) ，通过分别 研究抗体偶联药物 Adcetris 以及与抗体解离后的 药物 MMAE 在细胞水平、荷瘤小鼠以及正常小鼠 体内的 PK，该模型采用二房室模型同时拟合了给 药后 ADC 和 MMAE 在循环系统中的 PK，药效模 型部分采用了改进的细胞分布模型，以指数生长和 线性生长模型描述肿瘤的自然生长，采用转导房室 模型描述药物对肿瘤生长的抑制作用。
该模型的 建立不仅描述了 ADC 药物的体内过程，同时成功 地基于临床前的研究对药物的临床效果进行了 预测。
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结语
随着生物技术的快速发展，越来越多的单克隆 抗体药物被开发用于临床治疗。
毋庸置疑，以单抗 药物为代表的生物技术药物是未来新药研发的一 个新趋势。
根据单抗药物自身特有的 PK 特征，建 立合适的 PK 以及 PK/PD 模型指导新药研发以及 临床用药，必将有助于单抗药物的开发与临床 应用。
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来源：中国药科大学学报 Journal of China Pharmaceutical University 2015，46( 3) : 279 － 288
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