在最近的十几年内，，，药物发明和开发的周期越来越长、本钱越来越高。。。。。。药物发明和开发的周期越来越长、本钱越来越高。。。。。。在西方国家，，，开发并上市一个新化合物实体需要10～15年时间，，，破费凌驾8亿美元。。。。。。每10000个新化合物实体中，，，约有10个能进入临床研究阶段，，，但最终只有一个能够获批上市。。。。。。纵然已上市的药物，，，也可能因泛起不可接受的不良反应而撤市。。。。。。因此，，，新药研发是一个"高危害、低效率"的历程。。。。。。立异药物的研发历程通常由3个阶段、4个办法组成：

为了推动更多药物乐成上市，，，通常浚？？梢越幽闪街植椒ィ阂皇窃鎏砩秆』衔锏氖，，，但这一方法受到经费、时间、资源和研发规模等条件的限制
；；；；二是提高新药研发的乐成率，，，例如接纳合理的药物设计战略，，，以及在药物发明阶段提前开展ADMET研究等。。。。。。相比之下，，，提高研发乐成率更受到研发机构和制药企业的重视。。。。。。

1990年的一项回首性研究发明，，，临床阶段失败的候选药物中，，，约40％是由于药代动力学方面的问题所导致。。。。。。制药行业逐渐熟悉到，，，纵然候选药物具有优异的靶点活性和选择性，，，若是其ADME特征无法知足类药性要求，，，最终仍难以开发成为真正的药物。。。。。。因此，，，研究职员将原本处于药物发明后期的ADME研究提前至药物发明早期阶段，，，以便尽早镌汰不切合类药性要求的化合物，，，从而提高研发乐成率。。。。。。经由数十年的生长，，，2000年的统计效果显示，，，临床阶段失败药物中因PK问题导致镌汰的比例已显著下降。。。。。。

在药物发明阶段开展ADME研究时，，，面临的主要问题包括：需要测试的化合物种类极为重大（这主要得益于组合化学清静行合成手艺的生长）、所涉及的实验项目繁多，，，而单个化合物可供测试的样品量却十分有限。。。。。。因此，，，需要对现有测试要领举行微量化、自动化和高通量刷新，，，使化合物测试速率能够与组合化学的合成速率相匹配。。。。。。

别的，，，在实验流程设计方面，，，为了加速新药研发历程，，，研究职员逐渐接纳平行（parallel）操作模式，，，将相关研究同步开展。。。。。。古板上多接纳顺序（serial）研究模式，，，即完成一项实验后再开展下一项实验，，，这种方法效率较低。。。。。。未来的生长偏向是将虚拟化合物库筛选与平行操作相连系，，，使用建设的构效关系，，，在无需现实合成化合物的情形下，，，对虚拟化合物库举行筛选，，，从而大幅节约研发资源并加速药物发明速率。。。。。。

在药物研发历程中，，，ADME研究主要包括三类要领：虚拟要领（in silico）或盘算要领（computational method）、体外要领（in vitro）以及体内要领（in vivo）。。。。。。这三类要领各有其优弱点。。。。。。

使用高通量筛选手艺可以快速判别先导化合物，，，但通过组合化学构建的化合物库，，，首先是保存结构多样性差的问题，，，这降低了化合物开发的乐成率
；；；；其次是化合物的类药性差，，，使大宗的化合物在ADME筛选时代被镌汰，，，增添了实验本钱。。。。。。已往的20年，，，虽然药物发明阶段的新手艺层出不穷，，，但每年上市的新化合物实体却没有实质性增添。。。。。。另外，，，现在所建设的高通量测定要领大都与所试验的化合物结构种别有关，，，并不具有完全的通用性。。。。。。

一、虚拟筛选要领

只管现在已经开发出许多体内和体外微量化、轻盈化及自动化的实验要领，，，并在剖析时间、劳动强度以及化合物处置惩罚数目等方面获得显著改善，，，但实验要领仍保存耗时长、本钱高以及需要预先合成候选化合物等问题。。。。。。虚拟筛选要领可作为一种替换战略，，，用于展望候选化合物的ADME特征，，，且具有高通量或超高通量的优势。。。。。。

（一）小肠吸收展望

口服吸收与药物在胃肠道内容物中的消融度、解离度以及跨越胃肠道细胞膜的能力亲近相关。。。。。。因此，，，化合物的理化性子是决议其小肠通透性的主要因素。。。。。。提高药物口服吸收的展望要领主要包括以下几种：

1. 基于Lipinski的五规则(role of five)要领。。。。。。

在化合物结构中，，，将N和O原子视为氢键受体，，，而将N—H、O—H基团视为氢键供体，，，并通过软件盘算辛醇/水分派系数ClogP。。。。。。若一个化合物知足以下两项以上条件：

● 氢键供体数>5

● 氢键受体数目>10

● ClogP>5

● 分子量（MW）>500Da

则该化合物会被标记为保存开发危害，，，其未来成药性可能保存问题。。。。。。该要领不适用于保存自动转运机制的口服药物吸收展望。。。。。。

2. 基于Lipinski“五规则”连系亲脂性与分子巨细的要领

该要领同样基于Lipinski“五规则”，，，并连系化合物的亲脂性及分子巨细信息，，，对化合物口服吸收历程中的被动扩散能力举行展望。。。。。。通过将化合物的内在亲脂性参数ClogD（思量心理pH条件下的解离情形）与反应分子巨细的参数——盘算分子折射率（calculated molecular refraction，，，CMR）举行作图剖析，，，可将化合物划分为4个象限。。。。。。

其中，，，第1和第3象限中的化合物具有相宜的亲脂性，，，能够较容易地举行跨膜转运
；；；；第2象限中的化合物分子较小且亲水性较强，，，可通详尽胞间隙吸收
；；；；而第4象限中的化合物由于分子量较大且亲水性较强，，，跨膜吸收较为难题。。。。。。因此，，，可凭证化合物所在象限对其通透性举行展望。。。。。。

3. 基于分子极性外貌积（PSA）的要领

接纳分子极性外貌积（polar surface area，，，PSA）作为药物吸收的展望指标。。。。。。研究批注，，，PSA及分子量与通过Caco-2细胞模子获得的表观通透性参数之间具有优异的相关性。。。。。。

（二）血脑屏障(BBB)通透能力展望

在新药发明阶段，，，关于作用于中枢神经系统的药物，，，通常要求其具有一定的血脑屏障（BBB）透过能力
；；；；而关于作用于外周组织的药物，，，则要求其BBB透过能力尽可能低，，，以镌汰中枢神经系统不良反应。。。。。。因此，，，需要对候选药物透过BBB的能力举行展望。。。。。。

Van de Waterbeemd提出了一种BBB通透性展望要领：当化合物的分子量（MW）< 450 Da、极性外貌积（PSA）< 90 ??时，，，通常以为其具有较好的BBB透过能力。。。。。。但该要领未思量P-gp外排转运体的影响。。。。。。

（三）代谢稳固性的展望

为了获得最佳生物使用度，，，药物不但需要具有优异的吸收特征，，，还需要具备适当的代谢稳固性。。。。。。现在研究批注，，，化合物的脂溶性、分子巨细与形状，，，以及所含官能团的类型和位置，，，均会影响药物在体内的稳固性。。。。。。其基础缘故原由在于化合物的结构是否能够进入P450酶的连系与催化位点。。。。。。

据报道，，，现在虚拟筛选要领的展望准确率约为60%～90%，，，且所接纳的履历模子与化合物训练集亲近相关。。。。。。未来仍需接纳更多结构多样化的化合物对模子举行验证，，，同时进一步剖析体内ADME机制，，，并建设基于机制的展望模子。。。。。。

二、体外要领

在已往十多年中，，，体外要领已被普遍应用于药物通透性、生物使用度、代谢稳固性、药物相互作用以及药物理化性子等方面的研究与评价。。。。。。体外要领的优点主要体现在以下两个方面：一方面，，，可通过微量化、自动化等手艺手段建设高通量或中等通量筛选模子
；；；；另一方面，，，可使用泉源于人体的组织、细胞或相关生物组脱离展研究，，，从而镌汰人类与动物之间的种属差别，，，提高药物研发的乐成率。。。。。。

然而，，，体外研究缺乏体内情形中的血流、生化因子及多种转运卵白等重大影响因素。。。。。。别的，，，在化合物配制历程中使用的有机溶剂，，，可能掩饰药物在体内的真实消融特征，，，并影响药物代谢酶的活性。。。。。。

（一）小肠吸收的评价模子

药物经口服给药后，，，需首先经由胃部的低pH情形，，，随后进入十二指肠和小肠，，，在溶出释放后通过小肠上皮细胞吸收入血循环。。。。。。小肠上皮细胞对药物的吸收主要包括4种方法：跨细胞转运、细胞间旁路转运、载体介导的摄取以及载体介导的外排。。。。。。

现在已开发出多种用于评价药物口服吸收的体外模子，，，常见的包括Caco-2细胞模子、MDCK细胞模子以及PAMPA人工膜模子。。。。。。其中，，，PAMPA模子主要用于评价药物通过被动扩散方法的吸收，，，属于高通量研究要领
；；；；而Caco-2细胞模子和MDCK细胞模子则属于相对低通量的要领。。。。。。

（二）代谢稳固性研究

药物进入体内后，，，作为外源性物质，，，会履历由药物代谢酶介导的生物转化历程。。。。。。虽然某些保存于小肠上皮细胞中的P450同工酶（如CYP3A4）也可导致药物爆发首过效应，，，但肝脏仍是体内最主要的代谢器官。。。。。。

肝脏中保存多种药物代谢酶，，，包括Ⅰ相代谢酶，，，如P450酶以及非P450酶类（如酯酶、黄素依赖性单加氧酶和单胺氧化酶等）
；；；；还包括Ⅱ相代谢酶，，，如葡萄糖醛酸转移酶和磺基转移酶等。。。。。。其中，，，P450酶是体内最主要的药物代谢酶系。。。。。。

在P450同工酶中，，，CYP1A2、CYP2A6、CYP2B6、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP2E1及CYP3A4等均与药物代谢亲近相关。。。。。。其中，，，CYP3A4是P450酶系中含量最高、加入药物代谢比例最大的同工酶，，，加入代谢的药物约占总代谢药物数目的50%。。。。。。

代谢稳固性是药物的主要性子之一。。。。。。关于代谢稳固性较差的药物，，，通常需要频仍给药，，，才华维持有用治疗浓度。。。。。。

由于药物代谢保存显着的种属差别，，，因此在药物研发阶段，，，接纳泉源于人体的组织或细胞举行研究，，，其效果通常更靠近临床现真相形。。。。。。在酶代谢稳固性研究中，，，常用的体外评价系统主要包括人肝微粒体和肝细胞。。。。。。研究批注，，，人肝微粒体中P450酶的组成及比例与肝组织较为靠近，，，且其易于生涯，，，适用于高通量代谢稳固性研究
；；；；而肝细胞则含有完整的代谢酶系统，，，无需特殊添加辅助因子，，，但保存生涯时间较短、泉源受限等问题。。。。。。

（三）理化参数简直定

在药物发明阶段，，，候选化合物的理化参数（如消融度、解离常数和亲脂性等）会影响药物的吸收、漫衍、代谢与渗透，，，因此有须要在药物发明早期对这些参数举行系统测定。。。。。。现在，，，已经开发出多种高通量理化参数测定要领。。。。。。

1. 消融度

经典的消融度测定要领为摇瓶法。。。。。。由于测定历程中需要抵达饱和状态，，，因此实验周期较长（最长可达7天），，，且样品消耗量较大，，，不适用于高通量研究。。。。。。随后，，，人们开发了多种高通量消融度测定要领，，，其中在药物发明阶段较常用的包括比浊法和紫外吸收（UV）测定法。。。。。。这两种要领天天可测定命百个化合物的消融度。。。。。。

2. 亲脂性

亲脂性是指化合物或其部分基团对脂相情形的亲和能力，，，通常以化合物在两相系统中的分派行为体现，，，例如正辛醇/水分派系数。。。。。。亲脂性可用于展望药物的膜通透性及代谢稳固性。。。。。。

一样平常而言，，，化合物的亲脂性越强（如logD > 5），，，其膜通透性通常越高，，，也越容易在体内被肝药酶代谢
；；；；而亲水性较强的化合物（如logD < 0），，，则较难透详尽胞膜，，，并更容易经肾脏渗透。。。。。。通常情形下，，，理想药物的logD值多位于0～3之间，，，从而在消融性与亲脂性之间抵达较好的平衡。。。。。。

常用的亲脂性测定要领包括摇瓶法，，，其原理是将待测化合物消融于缓冲液中，，，并加入一种与水不互溶的有机溶剂。。。。。。待系统抵达平衡后，，，疏散两相，，，并测定化合物在水相和有机相中的浓度。。。。。。在特定pH条件下测得的部分解离状态下的分派系数通常以logD体现
；；；；若测定系统中的化合物不爆发解离（如中性化合物），，，则所得效果以logP体现。。。。。。

高通量亲脂性测定要领主要包括HPLC法，，，通过测定化合物在流动相与非极性牢靠相（如C18键合相）之间的分派行为，，，并以保存时间反应其亲脂性
；；；；别的，，，还可接纳基于96孔板的紫外吸收测定要领。。。。。。

3. 解离度

化合物的解离度有助于相识其在差别pH条件下的解离状态。。。。。。当pH = pKa时，，，化合物约有一半处于解离状态。。。。。。由于胃肠道及体内差别组织情形具有差别的pH值，，，因此会影响药物的解离状态，，，进而影响其消融度、亲脂性、吸收特征以及与卵白的连系能力。。。。。。

古板的pKa测定要领主要为电位滴定法，，，但该要领通量较低、样品需求量较大，，，天天通常只能测定约10个化合物。。。。。。另一种要领为毛细管电泳法，，，其样品需求量较少，，，但通量同样较低，，，天天约可测定10个化合物。。。。。。

现在，，，高通量测定要领主要接纳光谱梯度剖析法（spectral gradient analysis，，，SGA）。。。。。。该要领可连系96孔板举行剖析，，，天天的检测通量可抵达240个化合物。。。。。。

为了评估药物之间潜在的相互作用危害，，，制药行业通常接纳以下要领开展相关实验。。。。。。

（四）药物相互作用研究

由于药代动力学相关的药物相互作用，，，已有多种药物被撤市。。。。。。此类相互作用主要涉及两种机制：酶抑制和酶诱导。。。。。。

1. 代谢酶的判断

明确加入药物体内代谢的要害酶，，，有助于评估待测药物与酶抑制剂或诱导剂之间的相互作用危害。。。。。。例如，，，若是某种药物主要经CYP3A4代谢，，，则其可能与CYP3A4抑制剂（如酮康唑、红霉素和伊曲康唑等）或诱导剂（如利福平和苯妥英等）爆发药物相互作用。。。。。。

在药物相互作用研究中，，，可接纳肝微粒体、重组表达的代谢酶系统以及肝细胞等体外模子。。。。。。使用重组表达的代谢酶系统可判断加入药物代谢的详细酶种
；；；；通过将肝微粒体与特异性P450同工酶抑制剂联合使用，，，也可推测相关代谢酶
；；；；而使用人肝细胞与抑制剂联合研究，，，则有助于确定药物的代谢途径，，，由于肝细胞不但含有Ⅰ相代谢酶，，，还含有Ⅱ相代谢酶。。。。。。

2. 候选化合物对要害药物代谢酶抑制作用的评价

若某化合物能够抑制药物代谢酶，，，则可能与该酶底物药物爆发药物相互作用。。。。。。研究中通常接纳肝微粒体连系特异性底物举行酶抑制实验，，，并凭证测定获得的IC50或Ki值评估药物相互作用危害。。。。。。

别的，，，也可使用重组表达的代谢酶系统或肝细胞开展相关研究。。。。。。该类研究通常浚？？山幽筛咄可秆》椒ň傩。。。。。。

3. 酶诱导潜力评价

若某药物能够诱导肝细胞中太过表达某种代谢酶，，，则其可能与该代谢酶的底物药物爆发相互作用。。。。。。此类研究通常需要接纳活体原代肝细胞举行，，，实验周期一样平常为2～4天，，，因此属于低通量研究要领。。。。。。

另一种常用要领是接纳PXR-reporter细胞系举行研究，，，以提高实验通量。。。。。。现在已知PXR（pregnane X receptor）是CYP3A4诱导剂的主要受体。。。。。。当药物与PXR连系后，，，可激活相连的reporter基因，，，从而提醒该药物可能为CYP3A4诱导剂。。。。。。

别的，，，还需关注由药物转运卵白介导的药物相互作用。。。。。。同时，，，应对酶抑制机制举行剖析，，，以区分竞争性酶抑制和机制依赖性酶抑制。。。。。。据报道，，，机制依赖性酶抑制更容易引发临床药物相互作用。。。。。。别的，，，关于Ⅱ相代谢酶抑制作用的研究也应予以重视。。。。。。

三、体内要领

在药物发明阶段，，，动物体内研究在给药剂量、采血时间点以及实验动物数目等方面，，，与药物开发阶段的体内研究保存较大差别。。。。。。在这一阶段，，，体内研究的主要目的在于优化先导化合物，，，并连系体外研究效果，，，为候选化合物的进一步开发提供依据和建议。。。。。。

体内研究通常具有通量低、耗时长、样品需求量大及研究本钱较高等特点，，，但由于其具备体外研究所无法完全模拟的血流动力学、心理生化因子及整体机体情形等影响因素，，，因此仍是新药研发历程中不可或缺的主要环节。。。。。。

为了提高体内研究的通量，，，通常接纳两种战略：一是提高样品剖析速率，，，二是镌汰样品收罗量。。。。。。

（一）提高样品剖析速率

在体内研究中，，，通常需要测定大宗生物样品，，，因此提高剖析速率是提升研究通量最常用的要领之一。。。。。。样品剖析要领主要包括HPLC和LC-MS/MS。。。。。。由于待剖析化合物的结构差别较大，，，因此所建设的要领需要具备较高的迅速度和专属性。。。。。。

古板HPLC要领由于要领开发周期较长、样品前处置惩罚办法重大，，，难以知足高通量剖析需求。。。。。。相比之下，，，LC-MS/MS因具有迅速度高、专属性强以及样品处置惩罚轻盈（生物样品通常仅需举行卵白沉淀处置惩罚）等优点，，，在样品剖析中的应用日益普遍。。。。。。但该要领仍保存基质效应滋扰的问题。。。。。。

另一种提高剖析速率的要领是接纳在线（online）固相萃。。。。。。╯olid phase extraction，，，SPE）手艺，，，实现样品处置惩罚自动化。。。。。。但该要领仍保存要领开发较为繁琐、整体剖析时间较长等缺乏。。。。。。

别的，，，还可接纳湍流流动色谱（turbulent flow chromatography）手艺提高剖析通量。。。。。。该手艺可直接对血清、尿液等生物样品举行剖析，，，而无需重大前处置惩罚。。。。。。其他提高剖析速率的要领还包括接纳MUX?系统举行并行LC-MS/MS剖析。。。。。。通常浚？？赏笔褂4根色谱柱，，，并依次将各色谱柱流出液导入MS/MS离子源中。。。。。。与单根色谱柱的LC-MS/MS系统相比，，，该要领的剖析速率可提高近4倍。。。。。。

在色谱柱选择方面，，，为缩短剖析时间，，，可接纳填料粒径更小的短色谱柱。。。。。。接纳此类色谱柱的液相色谱手艺通常称为快速疏散液相色谱。。。。。。例如，，，使用细粒径短柱（2.1 mm × 20 mm，，，填料粒径为3 μm或更。。。。。。⑼ㄓ每焖偬荻认赐烟跫（有机相在2 min内由5%升至95%，，，流动相中含0.035%～0.05%三氟乙酸、0.1%甲酸或10 mmol/L乙酸铵）以及高流速（1～5 mL/min）等条件时，，，可将单个样品的剖析时间缩短至约30 s。。。。。。

（二）镌汰样品数目

在体内研究中，，，可接纳盒式给药（cassette dosing）的要领镌汰样品数目：将几种药物适用，，，一次取样即可通过 LC-MS/MS 同时测定各药物的浓度。。。。。。该要领的主要争议在于可能保存药物相互作用。。。。。。

另一种要领是将数个含有差别药物的样品混淆后一同测定
；；；；别的，，，也可将给药后差别时间点的血样等量混淆，，，以简陋预计药物在体内的 AUC。。。。。。

需要强调的是，，，应建设与测定速率相匹配的数据处置惩罚系统，，，并使用响应软件将数据天生便于决议者阅读和剖析的报告。。。。。。