基于PBPK建模与模拟的新型抗埃博拉病毒双特异性抗体(MBS77E)从动物到人的转化药代动力学研究

Translational pharmacokinetics of a novel bispecific antibody against Ebola virus (MBS77E) from animal to human by PBPK modeling & simulation

作者信息Wenpeng Zhang, Yanan Xiang, Lingchao Wang, Furun Wang, Guanglu Li, Xiaomei Zhuang
PMID36089211
发布时间2022-10-15
DOI10.1016/j.ijpharm.2022.122160

实验完整度

研究包含大鼠、猴、多种基因背景小鼠的体内药代动力学和组织分布实验,SPR体外结合实验,以及PBPK建模与验证,多个独立证据层级,并进行了功能验证。

主要模型

Sprague-Dawley大鼠 食蟹猴 野生型C57小鼠 hFcRn敲入小鼠和FcRn敲除小鼠

重点核对

MBS77E给药剂量:大鼠0.5、10、50 mg/kg;猴5、20、100 mg/kg;小鼠50 mg/kg 小鼠基因背景:野生型、FcRn敲除、hFcRn敲入;IVIG预处理(1 g/kg, i.p.)阻断FcRn FcRn结合亲和力:SPR测定的不同物种FcRn的KD值(pH 6.0) PBPK模型参数:血管反射系数、淋巴反射系数、内体摄取速率、循环速率等(表1、表2) 采样时间点:大鼠和猴的详细采血时间设计

摘要

本研究旨在构建一个PBPK模型,以加速MBS77E(一种针对埃博拉病毒的人源化双特异性抗体)的转化研究。研究在大鼠、猴、野生型小鼠和转基因小鼠中进行了深入的临床前药代动力学研究。通过表面等离子体共振分析确定了MBS77E与不同物种重组FcRn的pH依赖性亲和力(KD)。开发并验证了一个机制性的全身PBPK模型,用于评估临床前模型中的药代动力学特征和组织分布。该PBPK模型最终用于预测MBS77E在人体中的药代动力学行为。使用测量和拟合参数的PBPK模型模拟能够对MBS77E的血清和组织药代动力学参数进行良好预测,误差在2倍以内。预测的人类血清浓度在50 mg/kg静脉注射后能够维持足够高的水平超过14天。这一成果表明PBPK建模是深入了解抗体药物性质的有力工具,它指导了在进入人体试验前获取必要信息的实验工作。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
如何利用PBPK建模从临床前动物数据预测抗埃博拉病毒双特异性抗体MBS77E的人体药代动力学,并探讨FcRn在其体内处置中的作用?
核心机制
MBS77E的药代动力学受FcRn介导的再循环和转胞吞作用影响,结合亲和力具有pH依赖性,物种间FcRn亲和力差异导致清除率差异。
主要证据
大鼠、猴、多种基因背景小鼠的PK和组织分布实验显示FcRn功能缺失或阻断导致清除率显著增加;SPR测定不同物种FcRn亲和力;PBPK模型预测血药浓度与观察值在2倍误差内。
研究意义
PBPK模型可加速抗体药物的转化研究,指导首次人体试验的剂量选择,并为其他生物制品的PBPK建模提供经验。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

临床前药代动力学研究

获得MBS77E在大鼠、猴和小鼠中的基本药代动力学参数,为PBPK模型提供数据。

大鼠和猴分别接受不同剂量MBS77E静脉给药,检测血清药物浓度;不同基因背景小鼠(WT、FcRn-KO、hFcRn-KI)给予MBS77E,部分联合IVIG,检测血清和组织分布。

2

FcRn结合亲和力测定

测定MBS77E与不同物种FcRn的亲和力,为PBPK模型提供药物相关参数。

使用表面等离子体共振(SPR)技术,测定MBS77E在pH 6.0和7.4下与小鼠、大鼠、猴和人FcRn的结合动力学和亲和力常数。

3

PBPK模型构建与验证

构建基于机制的PBPK模型,描述MBS77E在不同物种中的药代动力学和组织分布。

使用GastroPlus 9.8软件构建全身PBPK模型,纳入FcRn介导的再循环和转胞吞过程,利用临床前PK数据和SPR测定的亲和力参数进行优化和验证。

4

人体药代动力学预测

利用验证的PBPK模型预测MBS77E在人体中的药代动力学特征,确定有效剂量。

基于典型中国成年男性(30岁,70 kg,170 cm)生理参数,结合人FcRn亲和力,预测不同剂量下的血清浓度曲线。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
山羊抗人IgG-HRPSolarbioSE101
TMB底物InvitrogenCAS#54827–17-7
脱脂奶粉BD232100
小鼠FcRnAcro BiosystemFCM-M82W6
大鼠FcRnAcro BiosystemFCM-R82W7
食蟹猴FcRnAcro BiosystemFCM-C5284
人FcRnAcro BiosystemFCM-H8286
牛血清白蛋白SigmaCAS#9048–46-8
吐温-20Sino PharmCAS#9005–64-5
醋酸钠Sino PharmCAS#127–09-3
小鼠IgG1BiossBS-0296P
人IgG1蛋白SolarbioSP001
静脉注射免疫球蛋白Hebei Daan Pharmaceutical Co.--
CM5芯片CytivaBR100530
His捕获试剂盒Cytiva29234602
氨基偶联试剂盒CytivaBR100050
再生试剂CytivaBR100354
碘化钠----
IODOGEN----
Sephadex PD10柱----
伽马计数器(PerkinElmer 2470)PerkinElmer--
GastroPlus 9.8Simulations Plus--
高结合聚苯乙烯微孔板Thermo--
酶标仪(BMG LABTECH)BMG LABTECH--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物药代动力学研究
动物品系、剂量、给药方式、采血时间点、样本处理方法、分析测定方法
阅读提示:Materials and methods 2.2, 2.3, 2.4, 2.6; Figure legends 2-3
FcRn结合亲和力测定
SPR仪器型号、芯片类型、配体固定方法、分析物浓度范围、pH条件、结合和解离时间、数据处理模型
阅读提示:Materials and methods 2.5; Figure legend 5
PBPK模型构建和验证
软件版本、模型结构、生理参数来源、药物相关参数(如表1、表2)、验证数据选择
阅读提示:Materials and methods 2.6; Results 3.5