Xây dựng các mô hình toán học nhằm xác định phân lớp sinh dược của một số thuốc

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT BCS Hệ thống phân lớp sinh dược học Biopharmaceutics classification system BDDCS Hệ thống phân loại sinh dược học cho các thuốc chuyển hóa Biopha

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 3

1.1 Đại cương hấp thu thuốc tại ruột 3

1.1.1 Hấp thu qua đường ruột và sinh khả dụng của thuốc đường dùng uống 4

1.1.2 Các cơ chế vận chuyển thuốc qua niêm mạc ruột 5

1.2 Mô hình thực nghiệm nghiên cứu hấp thu thuốc tại ruột 8

1.2.1 Mô hình in vivo 8

1.2.2 Mô hình in situ 8

1.2.3 Mô hình in vitro 9

1.3 Hệ thống phân lớp sinh dược học (BCS) 14

1.3.1 Nguồn gốc và khái niệm 14

1.3.2 Các tiêu chí phân nhóm của BCS 15

1.3.3 Ứng dụng của BCS 18

1.4 Tổng quan về mô hình tương quan định lượng tính chất cấu trúc (QSPR) 22

1.4.1 Đại cương về QSPR 23

1.4.2 Mô hình QSPR dự đoán độ tan 24

1.4.3 Mô hình QSPR dự đoán tính thấm 25

CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 Đối tượng nghiên cứu 27

2.2 Phương pháp nghiên cứu 30

2.2.1 Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu các thuốc với các thông tin dược lý và sinh dược học 30

2.2.2 Tiền phân lớp trên BCS (pBCS) 35

2.2.3 Xây dựng và tối ưu các mô hình toán học về mối tương quan định lượng cấu trúc – tính chất (QSPR) nhằm phân lớp độ thẩm thấu và độ tan cho các thuốc trong cơ sở dữ liệu đã được xây dựng theo quy ước của BCS 36

2.2.4 Kết hợp các mô hình QSPR độ tan và tính thấm nhằm xác định phân lớp trên BCS 42

2.2.5 Sử dụng các mô hình xây dựng để dự đoán phân lớp trên BCS của một số thuốc khác 42

CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 44

3.1 Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu các thuốc với các thông tin dược lý và sinh dược học

44

3.1.1 Sàng lọc các thuốc 44

3.1.2 Tra cứu thông tin dược lý và sinh dược của các thuốc trong CSDL-1 44

3.1.3 Tính toán các đặc điểm hóa lý liên quan đến cấu trúc các thuốc trong CSDL-1 46

3.2 Tiền phân lớp trên BCS (pBCS) 46

3.2.1 Phân nhóm độ tan trên pBCS 46

3.2.2 Phân nhóm tính thấm trên pBCS 48

3.2.3 Phân nhóm pBCS từ kết quả phân nhóm độ tan và tính thấm 52

3.3 Mô hình QSPR phân lớp pBCS từ cấu trúc hóa học 60

3.3.1 Mô hình phân loại độ tan 60

3.3.2 Mô hình phân loại tính thấn 62

3.3.3 Kết hợp các mô hình QSPR độ tan và tính thấm nhằm xác định phân lớp trên BCS 67

3.4 Sử dụng các mô hình xây dựng để dự đoán phân lớp trên BCS của một số thuốc khác 67

CHƯƠNG IV BÀN LUẬN 74

4.1 Bàn luận về phương pháp nghiên cứu 75

4.1.1 Ưu điểm của phương pháp nghiên cứu 75

4.1.2 Nhược điểm của phương pháp nghiên cứu 77

4.2 Bàn luận về kết quả nghiên cứu 78

4.2.1 Phân nhóm độ tan trên pBCS 78

4.2.2 Phân nhóm tính thấn pBCS 79

4.2.3 Phân nhóm pBCS từ kết quả phân nhóm độ tan và tính thấm 80

4.2.4 Mô hình QSPR phân lớp pBCS từ cấu trúc hóa học 82

4.2.5 Sử dụng các mô hình xây dựng để dự đoán phân lớp BCS của một số thuốc khác 84

KẾT LUẬN 86

KIẾN NGHỊ 87 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BCS Hệ thống phân lớp sinh dược học (Biopharmaceutics

classification system)

BDDCS Hệ thống phân loại sinh dược học cho các thuốc chuyển hóa

(Biopharmaceutics drug disposition classification system)

MTTĐSH Miễn thử tương đương sinh học (Biowaiver)

QSPR Mối tương quan định lượng cấu trúc – tính chất (Quantitative

AUC Diện tích dưới đường cong

AURC Diện tích dưới đường cong ROC

TĐSH Tương đương sinh học

P app Hệ số thấm biểu kiến

D o Số liều

S min Độ tan nhỏ nhất

D max Liều đối ta

pBCS Tiền phân nhóm BCS

ROC Đường cong đặc trưng hoạt động của bộ thu nhận (receiver

operating characteristic curve)

IVIVC Tương quan in vitro – in vivo

FDA Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (Food and Drug

Administration)

WHO Tổ chức Y tế Thế giới (World Healthe Oraganization)

EMA Cơ sở quản lý thuốc châu Âu (European Medicines Agency) ADME Hấp thu, phân bố, chuyển hóa và thải trừ (Absorption,

Distribution, Metabolism and Excretion)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 IVIVC của mô hình Caco-2 13

Bảng 1.2 Sơ đồ của Hệ thống phân lớp sinh dược học (BCS) 14

Bảng 2.1 Danh sách 25 thuốc trong Phụ lục số 8 về MTSH năm 2006 của WHO 27

Bảng 2.2 Quy ước độ tan dược chất từ dạng định tính 32

Bảng 2.3 Ma trận nhầm lẫn 40

Bảng 3.1 Ma trận mờ đánh giá tính chính xác của phương pháp pBCS so với công bố của WHO 55

Bảng 3.2 Đặc điểm lý hoá của các thuốc trong từng phân nhóm trên pBCS 58

Bảng 3.3 Kết quả của 3 mô hình tốt nhất phân nhóm độ tan trên Pbcs 61

Bảng 3.4 Kết quả của 3 mô hình tốt nhất phân nhóm tính thấm trên pBCS 63

Bảng 3.5 Lý giải (định nghĩa theo tiếng Anh) các tham số tính toán bởi Dragon và Volsurf+ được sử dụng để xây dựng mô hình trong Bảng 3.3 và 3.4 64

Bảng 3.6 Ma trận mờ đánh giá tính chính xác của mô hình dự đoán phân nhóm pBCS 67

Bảng 3.7 Ngoại kiểm cho 25 thuốc (không tìm thấy số liệu thấm qua màng Caco-2) có mặt trong DMTTY-WHO 70

Bảng 3.8 Độ chính xác trong dự đoán phân nhóm BDDCS sử dụng mô hình dự đoán pBCS 71

 

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Sơ lược quá trình hấp thu của thuốc qua đường tiêu hóa 3

Hình 1.2 Các cơ chế vận chuyển thuốc qua niêm mạc ruột 5

Hình 1.3 Ưu nhược điểm của các mô hình thực nghiệm trong dự đoán hấp thu và sinh khả dụng của thuốc uống trên người 10

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình chung xây dựng mô hình QSPR dự đoán phân lớp tính thấm và độ tan theo BCS 38

Hình 2.2 Sơ đồ phân lớp các thuốc trên hệ thống BCS sử dụng kết quả đầu ra của các mô hình QSPR phân lớp độ tan và tính thấm 42

Hình 3.1 Tương quan giữa D0 với độ tanthấp nhất và liều tối đa theo tiêu chí đánh giá của BCS 47

Hình 3.2 (A) Tương quan sigmoid giữa hệ số thấm Caco-2 (Papp) và phần trăm hấp thu (Fa) trên người; (B) Đường cong ROC cho mô hình với phân nhóm tính thấm BCS theo tiêu chí của WHO (Fa ≥ 85%); (C) Đường cong ROC cho mô hình với phân nhóm tính thấm BCS theo tiêu chí của FDA (Fa ≥ 90%) Độ nhạy (Sentivity), độ đặc hiệu (Specificity) 49

Hình 3.3 So sánh giữa các phương pháp phân loại tính thấm theo BCS và pBCS sử dụng các tính chất hóa lý được tính toán: MLogP, LogDpH=7,5 và TPSA(Tot) với tiêu chí phân nhóm dựa trên giá trị Fa (A1, B1, C1) Tương tự so sánh với phân loại theo tính thấm Caco-2 (A2, B2, C2) 51

Hình 3.4 Mối quan hệ giữa phần trăm hấp thu tại ruột (A1), tính thấm qua Caco-2 (A2) và hệ số tỷ lệ tống thuốc Các ghi chú của đường chấm màu hồng và màu xanh và đường liền đỏ liên tục xem ở Hình 3.2 Các đường chấm màu xám và đường liền màu xám tương ứng hai tiêu chí để xác định tình trạng cơ chất (ES và NES) theo dữ liệu in vitro 56

Hình 3.5 Tỷ lệ phân bố trên pBCS của các thuốc thuộc các nhóm tác dụng 57

Hình 3.6: Đường cong ROC cho các mô hình độ tan 61

Hình 3.7: Đường cong ROC cho các mô hình tính thấm 64

Hình 3.8 Miền xác định (hình chữ nhật bên trái) được định nghĩa bởi tập xác định, đồ thị William cho tập ngoại kiểm 25 thuốc đã phân nhóm BCS bởi WHO và 675 thuốc với phân nhóm BDDCS 68

Hình 3.9.Miền xác định (hình chữ nhật bên trái) được định nghĩa bởi tập xác định, đồ thị William cho tập ngoại kiểm là CSDL gồm 37202 thuốc từ WOMBAT-PK 69 Hình 3.10 So sánh sự phân phối của phân nhóm PBC máy tính của các thuốc lưu hành rồi, các hợp chất trong giai đoạn phát triển thuốc khác nhau (pha 1, 2, 3) và các hợp chất có hoạt tính sinh học micromolar (W6) và nanomolar (W9) 73

ĐẶT VẤN ĐỀ

Nghiên cứu và phát triển thuốc là một quá trình rất khó khăn, tốn kém cả về thời gian và tiền bạc Ước tính phải mất 15 năm để đưa một hoạt chất mới ra thị trường, với chi phí trong khoảng 800 triệu – 1,7 tỷ USD [37] Tuy nhiên, tỷ lệ thành công của các nghiên cứu phát triển thuốc lại rất thấp Mỗi năm có hàng triệu hợp chất được thử nghiệm bởi các công ty dược trên toàn thế giới nhưng số lượng thuốc mới đến được với thị trường chỉ vỏn vẹn khoảng 25 đầu thuốc [14] Một trong những nguyên nhân chính gây nên hiệu suất thấp của quá trình nghiên cứu và phát triển thuốc là vì các ứng viên mới không thỏa mãn các tiêu chí về dược động học cần thiết Do đó, các nhà nghiên cứu đã và đang cố gắng tìm ra các phương pháp mới nhằm sàng lọc loại bỏ các thuốc

có dược động học không phù hợp, trước khi tiếp tục thực hiện các thử nghiệm lâm sàng

Hấp thu là giai đoạn đầu tiên trong quá trình dược động học của thuốc, nghiên cứu

về hấp thu có vai trò to lớn trong việc sàng lọc các thuốc tiềm năng, đặc biệt đối với các thuốc dùng đường uống Trong các yếu tố quan trọng quyết định khả năng hấp thu của các thuốc dùng theo đường uống phải kể đến tính thấm qua thành ruột và độ tan trong nước của chúng Hai yếu tố này đã được chọn làm cơ sở phân loại cho hệ thống

phân lớp sinh dược học (Biopharmaceutics classification system), viết tắt là BCS [81]

BCS là hệ thống khoa học phân loại các thuốc dùng đường uống được dựa trên độ hòa tan trong nước (tương ứng với liều lượng) và mức độ hấp thu của chúng Từ phân loại trên BCS, ta có thể thiết lập cơ sở khẳng định tương đương sinh học (TĐSH) của

thuốc thông qua thử nghiệm độ hòa tan in vitro mà không cần sử dụng các dữ liệu lâm

sàng hiện dùng [40] Chính vì vậy, trong 10 năm từ 2000 đến 2009, Cục quản lý thực

phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ (The US Food and Drug Administration – US FDA), Cơ quan quản lý thuốc châu Âu (European Medicines Agency – EMA) và Tổ chức Y tế thế giới (World Health Organization – WHO) đã chính thức sử dụng BCS trong các văn

bản hướng dẫn cho ngành Công nghiệp Dược và các nghiên cứu phát triển thuốc gốc

(thuốc generic) trong chứng minh và cấp phép cho các thuốc uống dạng rắn giải phóng

tức thời được miễn thử in vivo về sinh khả dụng (Bioavailability) và tương đương sinh học (Bioequivalence) Các sản phẩm như thế được gọi là thuốc miễn thử tương đương sinh học (Biowaiver), tạm viết tắt là MTTĐSH [32]

Mặc dù ứng dụng của BCS trong nghiên cứu và phát triển thuốc, đặc biệt là trong công tác chứng minh MTTĐSH đã được biết đến trong hai thập kỷ qua, hệ thống này vẫn chưa nhận được sự quan tâm đúng mức từ những nhà khoa học Việt Nam làm việc trong các lĩnh vực quản lý, sản xuất cũng như nghiên cứu cơ bản về Dược Vì vậy, với mong muốn mở rộng nghiên cứu về MTTĐSH cũng như ứng dụng các kỹ thuật tiên tiến của thế giới trong phân lớp BCS vào Việt Nam, chúng tôi đã đưa ra một cách tiếp cận mới là xây dựng các mô hình toán học có khả năng dự đoán BCS với độ chính xác cao, giúp tiết kiệm chi phí và thời gian nhằm hỗ trợ cho các nghiên cứu trong nước về sinh khả dụng và tương đương sinh học

Đề tài có tiêu đề: “Xây dựng các mô hình toán học nhằm xác định phân lớp sinh

dược của một số thuốc”

Đề tài có 3 mục tiêu như sau:

Mục tiêu :

1-Thu thập bộ cơ sở dữ liệu tích hợp đầy đủ các thông tin về liều lượng, độ tan (trong từng khoảng pH), phần trăm hấp thu qua ruột người và tiền phân lớp trên BCS

của các thuốc có mặt trong danh mục thuốc thiết yếu lần VI do Bộ Y tế ban hành [Ban

hành kèm theo Thông tư số 45/2013/TT-BYT ngày 26 tháng 12 năm 2013 của Bộ trưởng Bộ Y tế]

2- Xây dựng và thẩm định các mô hình toán học về mối tương quan định lượng cấu trúc-tính chất(QSPR) nhằm phân lớp độ thẩm thấu và độ tan cho các thuốc trong

cơ sở dữ liệu đã được xây dựng theo quy ước của BCS

3-Sử dụng các mô hình xây dựng được để phân lớp các thuốc khác theo BCS

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 ĐẠI CƯƠNG HẤP THU THUỐC TẠI RUỘT

Hấp thu là sự xâm nhập của thuốc vào vòng tuần hoàn chung của cơ thể Quá trình hấp thu thuốc qua đường tiêu hóa là một quá trình phức tạp, chịu ảnh hưởng của hàng loạt các yếu tố sinh lý trong cơ thể, các đặc tính hóa lý của hợp chất thuốc cũng như dạng bào chế của thuốc [88] Hình 1.1 minh họa cho các quá trình của thuốc ở dạng rắn, giải phóng ngay, từ sau khi uống cho đến khi xâm nhập vào vòng tuần hoàn chung

cơ thể

Hình 1.1 Sơ lược quá trình hấp thu của thuốc qua đường tiêu hóa tới hệ thống

tuần hoàn chung với ba quá trình chính (hòa tan phân tử thuốc, thấm qua màng tế bào

thành ruột và quá trình chuyển hóa bước một tại gan và ruột)

Dạng bào chế

Hệ thống tuần hoàn

trong cơ thể

Tan rã Tinh thể hoặc khối kết tụ

Hòa tan

Các phân tử thuốc

đã hòa tan, sẵn sàng để hấp thu Thành ruột

Bơm tống xuất thuốc

Thải trừ

Gan

Mật

Chuyển hóa Bài tiết

Quá trình hấp thu thuốc qua đường tiêu hóa chủ yếu diễn ra tại dạ dày, ruột non và một số thuốc được hấp thu tại ruột già, hầu như thuốc không hấp thu qua khoang miệng trừ một số thuốc dạng viên ngậm hay đặt dưới lưỡi có thể hấp thu nhanh chóng qua hệ mao mạch phong phú nằm trên niêm mạc miệng đặc biệt là vùng dưới lưỡi

Sau khi uống thuốc nhanh chóng được chuyển xuống dạ dày Niêm mạc dạ dày chủ yếu là niêm mạc tiết, không có nhung mao, khe hở giữa các tế bào biểu mô rất hẹp,

hệ thống mao mạch ít hơn nhiều ở ruột non, pH thấp (1-3), vì thế chỉ những thuốc có bản chất acid yếu (VD: thuốc ngủ barbituric, các salicylat…), hoặc một số thuốc có hệ

số phân bố lipid/nước cao mới được hấp thu qua niêm mạc dạ dày

Ruột non là nơi hấp thu tốt nhất với hầu hết các thuốc đường uống Ruột non được chia thành 3 phần: tá tràng, hỗng tràng, hồi tràng Khu vực hấp thu chính của thuốc trên ruột non phụ thuộc vào các đặc tính hóa lý của thuốc, công thức thuốc, pH, các kênh vận chuyển trên từng phần của ruột non Chỉ những thuốc tan trong dịch tiêu hóa mới có thể hấp thu Tại thành ruột, thuốc phải vượt qua hàng loạt các rào cản sinh lý cản trở hấp thu và được vận chuyển theo nhiều cơ chế khác nhau để xâm nhập vào hệ mao mạch mạc treo, theo máu đi vào tĩnh mạch cửa gan, đến đây thuốc được coi là đã hấp thu [1]

1.1.1 Hấp thu qua đường ruột và sinh khả dụng của thuốc dùng đường uống

Hấp thu qua thành ruột hay phần trăm hấp thu (fraction absorbed, ký hiệu F a) được định nghĩa là lượng thuốc đi qua các tế bào mô ruột, vào tĩnh mạch cửa tới gan dưới dạng không thay đổi Đây là yếu tố đầu tiên, quan trọng quyết định sinh khả dụng của

thuốc dùng đường uống (oral bioavailability, ký hiệu F) Nhìn chung, để xác định được giá trị của F, cần xác định được F a, cùng tỷ lệ thuốc không bị chuyển hóa tại ruột

(F g ) và tỷ lệ thuốc không bị chuyển hóa qua gan (F h) [1] Mối liên hệ này được biểu diễn trong phương trình (1.1):

(1.1)

h g

F

Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng hơn một nửa các thuốc có sinh khả dụng và độ hấp thu qua thành ruột tương tự nhau [118] Wang và Hou, trong nghiên

cứu gần đây trên 510 thuốc đã xác định cả F và F a, đã tính được hệ số tương quan giữa

2 thông số này là 0,63 [118] Đồng thời các tác giả cũng chỉ ra rằng chỉ những thuốc có

F a – F ≥ 20%, chuyển hóa bước một mới thực sự có ý nghĩa với sinh khả dụng Đây là

một thuận lợi cho quá trình nghiên cứu phát triển thuốc mới, vì dự đoán sinh khả dụng

đường uống in vivo là rất khó khăn do ảnh hưởng của nhiều quá trình phức tạp, ví dụ

như chuyển hóa thuốc tại gan

1.1.2 Các cơ chế vận chuyển thuốc qua niêm mạc ruột

Hình 1.2 Các cơ chế vận chuyển thuốc qua niêm mạc ruột

1.1.2.1 Khuếch tán thụ động

Khuếch tán thụ động hay sự thấm là quá trình thuốc khuếch tán từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp Sự khuếch tán thụ động của thuốc tuân theo định luật Fick Hai con đường của khuếch tán thụ động là khuếch tán qua màng tế bào

(transcellular) và khuếch tán qua kẽ tế bào (paracellular) Trong khuếch tán qua màng

tề bào, phân tử thuốc thấm qua các tế bào đỉnh của biểu mô ruột, khuếch tán qua bào tương bên trong tế bào, cuối cùng khuếch tán qua màng đáy và hấp thu vào máu Các phân tử thuốc có kích thước nhỏ, thân dầu được khuếch tán nhanh chóng vào máu theo

cơ chế này Nhiều nghiên cứu đã chứng minh phần lớn các thuốc được vận chuyển theo

con đường thấm qua các tế bào đỉnh của biểu mô ruột Vì thế các mô hình thực nghiệm

và lý thuyết mô phỏng vận chuyển thuốc theo cơ chế này thường được quan tâm đặc biệt

Khác với khuếch tán qua màng tề bào, khuếch tán qua kẽ tế bào là hình thức khuếch tán qua khoảng kẽ giữa hai tế bào biểu mô niêm mạc ruột, thích hợp với các phân tử thuốc nhỏ, các cation, các thuốc thân nước (khối lượng phân tử < 200 Dalton

và logP < 0) Do khoảng kẽ giữa hai tế bào biểu mô chỉ chiếm một diện tích bề mặt nhỏ (0,1% - 0,01% diện tích màng ruột), càng về phần phía sau của ruột non các khoảng kẽ càng thu hẹp, vì vậy hình thức và khuếch tán qua kẽ tế bàokhông có nhiều vai trò đối với sự hấp thu thuốc qua đường tiêu hóa

1.1.2.2 Vận chuyển tích cực

Vận chuyển tích cực là hình thức vận chuyển thuốc qua màng tế bào có sử dụng

các chất mang trung gian (carrier mediated transport) là các phân tử protein nằm phía

ngoài màng tế bào Đây là một quá trình hoạt động cần năng lượng từ ATP, không tuân theo định luật Fick, khác với cơ chế vận chuyển khuếch tán thụ động Đặc trưng của các chất mang này là tính đặc hiệu, mỗi chất mang chỉ vận chuyển những cơ chất có cấu trúc phù hợp Những kênh vận chuyển trên màng tế bào làm tăng nồng độ thuốc

bên trong tế bào gọi là các influx transporter (kênh vận chuyển thuốc), ngược lại các kênh vận chuyển thuốc làm giảm nồng độ thuốc bên trong tế bào gọi là các efflux

transporter (bơm tống xuất thuốc) Một sự khác biệt lớn giữa vận chuyển tích cực và

khuếch tán thụ động là các chất mang trong cơ chế vận chuyển tích cực sẽ đạt trạng thái bão hòa khi lượng cơ chất dồi dào Trạng thái bão hòa trong vận chuyển tích cực dẫn đến sự phi tuyến tính của quá trình hấp thu, và có thể ảnh hưởng đến các quá trình dược động học khác của thuốc

Ở người các chất vận chuyển có bản chất là di/tri-peptide transporter (hPepT1)

nằm ở đỉnh tế bào màng ruột Những chất vận chuyển hPepT1 tạo điều kiện cho sự hấp thu một số thuốc ở ruột thuốc như các kháng sinh beta lactam, và các chất ức chế angitension Một số chất vận chuyển có bản chất là các polypeptide ở người có vai trò

vận chuyển các anion hữu cơ được tìm thấy ở ruột và đại tràng cụ thể là OATP-B (SLC21A9), OATP-D (SLC21A11) và OATP-E (SLC21A12) Trong ruột non và đỉnh màng tế bào Caco-2 có mặt các chất vận chuyển cation hữu cơ (SLC22A), OCTN2 (SLC22A5) Tuy nhiên, trên lâm sàng tầm quan trọng của OCTN2 đối với sự hấp thu của thuốc không được rõ Hệ thống vận chuyển các nucleoside, axit amin, glucose và

acid mật cũng hiện diện trong ruột

Khi nhắc đến cơ chế vận chuyển tích cực, không thể không nhắc đến glycoprotein (P-gp) Đây là một loại chất vận chuyển hoạt động như những rào cản sinh lý có vai trò tống xuất các chất độc, bao gồm cả thuốc ra khỏi tế bào [67] P-gp có mặt ở khắp các tổ chức trong cơ thể, chủ yếu được tìm thấy trong các tế bào biểu mô có vai trò bài tiết bao gồm các tế bào biểu mô lót ruột già, ruột non, tế bào tụy, tuyến thượng thận, tế bào nội mô mạch máu, gan, não, và biểu hiện hoạt động quá mức trên các tế bào ung thư Ở người P-gp có 2 loại, loại I (MDR1/ABCB1) là một kênh vận chuyển thuốc, trong khi loại II (MDR2/3/ABCB4) vận chuyển phosphatidylcholine vào đường mật Hàng trăm cơ chất (thường là các chất kỵ nước, có trọng lượng phân tử 250-1850 Dalton) có cấu trúc đa dạng có thể bị các P-gp vận chuyển ra khỏi tế bào như các thuốc chống ung thư, ức chế miễn dịch, kích thích tố steroid, thuốc chẹn kênh canxi, thuốc chẹn beta-adrenoreceptor, glycosid tim….[15] Do đó làm giảm sinh khả dụng đường uống và thời gian lưu của phần lớn các thuốc trong cơ thể [46] Các biện pháp ức chế hoạt động của các P-gp nhằm tăng sinh khả dụng của thuốc đã được phát triển nhằm tối ưu hiệu quả sử dụng thuốc (VD : các thuốc trong hóa trị liệu ung thư) P-

P-gp có thể bị ức chế theo 3 cơ chế: 1/ Cạnh tranh vị trí gắn (atorvastatin cạnh tranh với digoxin gắn vào P-gp làm tăng nồng độ digoxin khi uống hai thuốc này cùng nhau); 2/ Thủy phân ATP làm mất năng lượng hoạt động của các P-gp; 3/ Thay đổi cấu trúc toàn vẹn của màng tế bào [2, 71]

1.2 MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU HẤP THU THUỐC TẠI RUỘT

Trong thực nghiệm, F a có thể được xác định trực tiếp bằng mô hình động vật thí

nghiệm in vivo hoặc tính toán gián tiếp từ các thông số hấp thu đo được trên các mô hình cơ quan cô lập in situ hay trong ống nghiệm in vitro

1.2.1 Mô hình in vivo

Các mô hình in vivo cho kết quả chính xác nhất vì phản ánh đầy đủ quá trình sinh

lý trong cơ thể Để tìm hiểu thêm về loại mô hình in vivo, chúng tôi tiến hành khảo sát

cơ sở dữ liệu BIOSIS Preview ® và thấy rằng, trong gần 5000 nghiên cứu đã được công

bố về sinh khả dụng đường uống từ năm 2000 đến 2009, gần nửa (2471) sử dụng mô

hình in vivo Trong đó, có tới 45,4% nghiên cứu được thực hiện trên người, 33,9% trên

chuột nhắt và 11,4% trên chuột cống Phần nhỏ còn lại là các nghiên cứu trên mô hình

động khác như chó, thỏ và linh trưởng … (tham khảo thêm www.harlan.com) Những con số này cho thấy vai trò quan trọng của mô hình in vivo và nhất là các mô hình

nghiên cứu trên chuột Tuy nhiên, thực tế cho thấy, các mô hình được thực hiện trên động vật thường phức tạp và đòi hỏi lượng thuốc thử cao hơn lượng sẵn có trong giai đoạn đầu của nghiên cứu Đồng thời, việc thử không chọn lọc thuốc trên động vật không chỉ tiêu tốn nhiều thời gian và tiền bạc mà còn dễ bị phản đối về mặt đạo đức [55]

thiên nồng độ thuốc tại vị trí hấp thu Phương pháp này có ưu thế so với in vitro là duy

trì được tưới máu, cho phép lấy mẫu chủ động do đó có thể áp dụng nghiên cứu nhiều

cơ chế hấp thu khác nhau Ngoài ra, mô hình tương đối đơn giản trong khâu mổ và lấy

mẫu, chi phí và thời gian nghiên cứu thấp hơn so với mô hình in vivo truyền thống [41] Hiện nay có hai mô hình in situ được sử dụng rộng rãi nhất, đó là mô hình vòng

lặp khép kín của Doluiso [38] và mô hình bước đơn (vòng lặp mở) của Higuchi [49] Hai trong số các thông số đặc trưng cho quá trình hấp thu được sử dụng nhiều khi

triển khai mô hình in situ là hằng số tốc độ hấp thu tính theo động học bậc 1 (k a) và hệ

số thấm biểu kiến (P app ) Giá trị của k a được tính toán dựa trên biến thiên nồng độ

thuốc tại vị trí hấp thu theo thời gian Tuỳ thuộc vào cơ chế hấp thu, công thức tính k a

được điều chỉnh thông qua các biến đổi toán học Rất nhiều nghiên cứu đã chứng minh

được cả k a lẫn P app đều có tương quan khá rõ với F a Thậm chí k a được xem là cũng có tương quan với sinh khả dụng [70]

Tuy nhiên, giả thiết của mô hình in situ dựa trên tương quan giữa nồng độ thuốc

trong lòng ruột và tại tĩnh mạch cửa nhìn chung còn thiếu chính xác nếu thuốc được hấp thu theo cơ chế chủ động nhờ chất mang, hoặc với các thuốc thân dầu được hấp thu thông qua hệ bạch huyết

1.2.3 Mô hình in vitro

Sự ra đời của các phương pháp in vitro đã hỗ trợ, thậm chí có thể thay thế các phương pháp in vivo trong nghiên cứu dự đoán hấp thu và tính thấm của thuốc qua màng sinh học [89] Các mô hình in vitro bao gồm mô hình màng thấm (VD Màng

thấm nhân tạo song song PAMPA) và mô hình nuôi cấy tế bào (VD Tế bào dòng thận chó MDCK hay biểu mô ung thư ruột kết trên người Caco-2) hiện đang được sử dụng ngày càng rộng rãi trong nghiên cứu và phát triển thuốc mới [33] Nhìn chung, so với

phương pháp in vivo, mô hình in vitro trong xác định tính thấm qua màng có những lợi

thế sau: (i) cần lượng thuốc thử ít hơn, (ii) quy trình nhìn chung đơn giản hơn, (iii)

“tránh” vấp phải các vấn đề liên quan đến đạo đức, (iv) cho phép nghiên cứu tách rời các cơ chế hấp thu, (v) nhanh và có tính kinh tế cao, nhất là về khả năng sàng lọc Tuy nhiên, các điều kiện sinh lý như tháo rỗng dạ dày, pH, tưới máu v.v sẽ không thể tìm

thấy trong mô hình in vitro, điều đó ảnh hưởng lên số liệu và biện giải nghiên cứu

Thực tế này được phản ánh qua hình 1.3

Hình 1.3 Ưu nhược điểm của các mô hình thực nghiệm trong dự đoán hấp thu và sinh

khả dụng của thuốc uống trên người

Dựa trên các công bố hiện nay, mô hình màng tế bào Caco-2 là một trong các mô

hình in vitro được sử dụng nhiều nhất hiện nay Các tập đoàn lớn đều đã triển khai mô

hình Caco-2 dưới dạng bán tự động hoặc toàn phần nhằm sàng lọc khả năng thành thuốc của các hợp chất ngay khi nó vừa được tổng hợp hay chiết tách Ước tính hàng tuần có tới 400-500 hợp chất mới được sàng lọc qua mô hình này trong các phòng nghiên cứu và phát triển của các tập đoàn dược phẩm [57, 98] Tính thấm qua màng

Caco-2 (P app ) có tương quan in vitro – in vivo (IVIVC) tốt với phần trăm hấp thu qua ruột F a Do đó, trong nghiên cứu của chúng tôi, số liệu thực nghiệm đo được trong mô

hình Caco-2 là cơ sở chính để phân lớp các thuốc trong BCS

1.2.3.1 Sơ lược mô hình Caco-2 trong nghiên cứu hấp thu thuốc tại ruột

Mô hình màng đơn tế bào Caco-2 được nghiên cứu rất nhiều trong hai thập kỷ qua

và được xem là “tiêu chuẩn vàng” trong xác định mức độ và tốc độ hấp thu của thuốc tại ruột [11, 17, 35] Mô hình này lần đầu tiên được Fogh và cộng sự giới thiệu năm

1977, mặc dù có nguồn gốc từ tế bào ruột kết, nhưng lại có nhiều đặc điểm rất giống với tế bào niêm mạc ruột non, ví dụ như khe giữa hẹp và phân cực rõ ràng giữa hai mặt apical và basal [43] Đặc điểm tương đồng lớn nhất với thành ruột là sự tồn tại của lượng lớn các enzyme biểu hiện trên bề mặt như: các hydrolase (N-aminopeptidase,

alkalin fosfatase, oligopeptidase IV, sucrose-isomaltase, lactase, v.v.), các chất vận chuyển như P-gp và các hệ vận chuyển đặc hiệu cho acid amin, dipeptide, vitamin và các citostatics khác [48, 94] Trên bề mặt basal (đáy) có xuất hiện Na+/K+ -ATPase và các thụ cảm thể của hormone Ngoài P-gp, một số chất vận chuyển có vai trò tống xuất khác trong ruột non người cũng bắt gặp trên Caco-2 như MRP3 [48] và các chất mang

hoà tan như OSTα và OSTβ [82] CYP3A4 ít gặp trên màng tế bào, cũng có thể được kích ứng biểu hiện bằng công nghệ chuyển gen và môi trường nuôi cấy bổ xung 1α,25-

Dihydroxi vitamin D3 [27] Tương tự ruột non, màng Caco-2 cho phép vận chuyển qua con đường paracellular một số ion, nhất là Ca2+[3] Để nghiên cứu con đường vận chuyển khác, có thể dùng dung dịch đệm riêng với mục đích ngăn paracellular khuếch tán của florescence [110] Nghiên cứu cơ chế hấp thu của hợp chất có tính thân nước cao qua lớp nước tĩnh cận màng sinh học cũng có thể được tiến hành trên mô hình Caco-2 [47]

Thông số đánh giá của mô hình Caco-2 là hệ số thấm biểu kiến P app, được tính toán

dựa trên tốc độ biến thiên nồng độ giữa 2 ngăn (donor và receptor) dQ/dt tính trên một đơn vị diện tích màng S, trong điều kiện không bão hoà hay gradient tối đa (sink) và

C donor ≤ 10%×C receptor, như mô tả trong phương trình vi phân tổng quát:

(1.2)

Với C là nồng độ ban đầu của thuốc thử tại ngăn donor Tuy nhiên, với một số

thuốc có tốc độ thấm rất nhanh như paracetamol và alfrentanil, phương trình (1.2)

thường được điều chỉnh áp dụng điều kiện bão hoà (non-sink) nhằm tránh trường hợp

âm giả Theo đó phương trình (1.2) trở thành:

(1.3)

Với V R và V D là thể tích các ngăn (donor và receptor) và C donor(0) là nồng độ ban

đầu của thuốc thử tại ngăn donor [85]

Để xác định các thuốc là cơ chất của bơm tống xuất, tốc độ tống xuất (EfR) được

tính theo công thức:

C S P

dt

dQ/  app 

C Receptor / C Donor(0)  [V R / (V R V D)](1 e PappS(1/V D 1/V R)t)

(1.4)

Trong đó P app (A→B) và P app (B→A) lần lượt là giá trị thấm theo chiều

ApicalBasal và ngược lại Nếu EfR < 1,2, thuốc được xem là không phải cơ chất; nếu

EfR ≥ 2, thuốc đó là cơ chất của bơm tống xuất [66, 92] Quy tắc này không phải là

tuyệt đối, đặc biệt với thuốc có cơ chế hấp thu bằng chất mang hoặc độ tan rất cao, điều kiện có thể gây bão hoà protein chất mang Ngoài ra, để nhận biết loại bơm tống xuất,

có thể sử dụng cơ chất đặc hiệu như GF120918 đối với P-gp và BCRP [36], Ko143 đối với BCRP [4], hay MK571 đối với MRP [45]

Tóm lại, mô hình Caco-2 cho phép nghiên cứu tất cả các cơ chế hấp thu cho nhiều loại hợp chất, qua đó cho phép dự đoán phần trăm hấp thu của thuốc qua ruột một cách chính xác

1.2.3.2 Tương quan in vitro – in vivo (IVIVC) của mô hình Caco-2

Bằng nhiều cách khác nhau, giới khoa học đã chứng minh rằng hệ số thấm của mô

hình Caco-2 có thể được sử dụng để ngoại suy mức độ hấp thu in vivo của thuốc Từ những nghiên cứu ban đầu của Per Artusson đầu thập niên 90, P app và F a đã thể hiện tương quan sigmoid mặc dù cả hai thông số này đều có biến thiên thực nghiệm khá lớn [9, 10] Gần đây, một số nghiên cứu đã chỉ ra mối tương quan ấy chỉ gần đúng với thuốc hấp thu theo cơ chế khuếch tán thụ động, như khuếch tán qua màng tế bào hay khuếch tán qua kẽ tế bào [8] Với dược chất hấp thu nhờ chất mang, kết quả có thể thay đổi nhiều [10]

Với IVIVC của mô hình Caco-2, hiện nay các nghiên cứu chủ yếu khai thác mối

tương quan phân hạng (rank-order relationship) Theo đó, thuốc được phân hạng thấm tốt trên mô hình Caco-2 gần như chắc chắn có hấp thu in vivo tốt Bảng 1.1 tóm tắt một

số IVIVC quan trọng được sử dụng nhiều trong phân nhóm BCS

Bảng 1.1 IVIVC của mô hình Caco-2

Hấp thu trung bình (20-70%)

Hấp thu có biến thiên lớn

Caco-2 đã được chấp nhận bởi FDA và WHO trong tìm kiếm MTTĐSH của các nghiên cứu TĐSH, dựa trên tiêu chí của BCS [7, 19]

1.3 HỆ THỐNG PHÂN LỚP SINH DƯỢC (BCS)

1.3.1 Nguồn gốc và khái niệm

Kể từ khi được giới thiệu lần đầu tiên năm 1995 bởi GS Gordon Amidon cùng cộng sự tại ĐH Michigan, Hoa Kỳ [5], hệ thống phân lớp sinh dược học đã trở thành một công cụ ngày càng quan trọng trong phát triển và quản lý các sản phẩm thuốc gốc

và thuốc phát minh trên toàn thế giới [6, 12, 64] Dựa trên các yếu tố chính quyết định tốc độ và mức độ hấp thu thuốc dùng theo đường uống như độ tan trong nước (tương ứng với liều lượng) và tính thẩm thấu qua thành ruột, BCS cung cấp một cơ sở khoa học mới nhằm phân loại các thuốc vào một trong bốn nhóm (Bảng 1.2) Khi các cơ sở

phân loại của BCS kết hợp với các đặc tính về sự hòa tan (dissolution) trên in vitro của

một sản phẩm thuốc sẽ tạo thành nhóm 3 yếu tố lớn nhất chi phối tốc độ và mức độ hấp thu của các thuốc dạng rắn giải phóng ngay [40, 105]

Bảng 1.2 Sơ đồ của Hệ thống phân lớp sinh dược học (BCS)

Hấp thu Yếu tố kiểm

IV Thấp Thấp Kém Nhiều yếu tố Các thuốc nhóm này rất khó để đạt

được IVIVC

Hệ thống phân lớp sinh dược học (Biopharmaceutics classification system - BCS)

là cơ sở khoa học phân loại các dược chất được dựa trên độ hòa tan và độ thẩm thấu của thuốc Nguyên tắc của BCS là nếu hai sản phẩm thuốc của cùng một hoạt chất có cùng biên dạng nồng độ theo thời gian trên khắp bề mặt thành ruột, chúng sẽ được hấp thu với cùng vận tốc và số lượng sau khi được đưa vào cơ thể bằng đường uống [39] Kết quả này đưa đến một cách nhìn hoàn toàn mới về nghiên cứu tương đương sinh học khi tập trung vào quá trình chứ không phải là các kết quả trong huyết tương (nồng

độ trong huyết tương, AUC, Cmax hay là tmax) như nó vẫn luôn được thực hiện cho tới bấy giờ [30]

Trong điều kiện của thử nghiệm tương đương sinh học, giả định rằng thuốc có khả năng thấm tốt, độ hòa tan cao, có thể hòa tan nhanh từ dạng bào chế sẽ tương đương sinh học với chế phẩm thuốc so sánh Khi có sự thay đổi lớn trong công thức bào chế,

dữ liệu về sự hòa tan (dissolution) có thể được sử dụng thay thế cho dữ liệu về dược

động học để chứng minh tương đương sinh học của hai sản phẩm thuốc Như vậy dựa trên phân loại theo BCS, ta có thể thiết lập cơ sở khẳng định tương đương sinh học

thông qua thử nghiệm độ hòa tan in vitro mà không cần sử dụng các dữ liệu lâm sàng

hiện dùng, cho phép các nhà sản xuất để giảm chi phí trong việc thay đổi quy mô sản xuất và đăng ký cho các ứng viên thuốc mới mà không ảnh hưởng lợi ích an toàn của cộng đồng Phương pháp này chủ yếu áp dụng cho các các thuốc uống dạng rắn giải phóng tức thời có tác dụng toàn thân, nhờ đó làm rõ mối tương quan giữa các thông số

về đáp ứng dược lý và công thức mới bào chế [40] Hiện nay, các hướng dẫn BCS được cung cấp bởi FDA, WHO và EMA

1.3.2 Các tiêu chí phân nhóm của BCS

1.3.2.1 Phân nhóm độ tan

Độ tan của một chất được định nghĩa là lượng chất tan trong dung môi tại trạng thái cân bằng giữa lượng chất tan và không tan ở một nhiệt độ, áp suất nhất định

Việc phân loại độ tan của thuốc trong BCS dựa trên hàm lượng cao nhất của một thuốc uống, dạng rắn giải phóng ngay Một dược chất được coi là có độ tan cao khi toàn bộ hàm lượng (cao nhất) của nó tan được trong một thể tích 250 ml hoặc ít hơn dung dịch nước đệm có pH trong một khoảng xác định; ngược lại chất đó được coi là

có độ tan thấp [90] Thể tích ước lượng 250 ml có nguồn gốc từ mô hình nghiên cứu TĐSH điển hình trên tình nguyện viên với quy định thuốc phải được uống lúc đói kèm một ly nước chuẩn (là tổng của 8 oz (240 ml) cộng với thể tích của chất lỏng trong dạ dày của khoảng 25-50 ml, dẫn đến việc lựa chọn một thể tích hằng định 250 ml cho thử

nghiệm độ tan trong các nghiên cứu in vivo về TĐSH)

Quy định về độ tan có nhiều điểm khác nhau giữa các cơ quan quản lý dược trên thế giới Theo hướng dẫn của FDA độ tan của dược chất được đo ở 37°C trong môi trường nước với pH trong khoảng 1,2 - 7,4 Theo hướng dẫn của WHO, phạm vi pH là từ 1,2 đến 6,8 trong khi đó EMA quy định pH môi trường rộng hơn, trong khoảng 1,2- 8,0 [7,

19, 25]

• Phương pháp xác định độ tan:

Phép đo độ tan được tiến hành ở nhiệt độ 37 ± 1 độ C, tại pH từ 1,2 -6,8 Số lượng các điều kiện pH cho một thử nghiệm có thể căn cứ vào pKa của thuốc đem thử bao gồm: pH= pKa, pH = pKa + 1, pH= pKa - 1 Tại mỗi giá trị pH, tối thiểu phải lặp lại phép đo 3 lần.Tùy từng thử nghiệm có thể tăng số biến để kết quả đo là chính xác nhất Dung dịch đệm sử dụng được pha theo tiêu chuẩn của USP Nồng độ thuốc trong hệ đệm cần được xác định do thuốc có thể bị phá hủy bởi thành phần đệm hay pH của môi trường đệm Tính toán lượng môi trường cần dùng để hòa tan liều tố đa của thuốc đem thử trong khoảng pH từ 1,2 đến 6,8 Thuốc thuộc phân lớp có độ tan tốt khi liều tối đa hòa tan trong một thể tích môi trường bằng hoặc ít hơn 250ml

Trong nhiều trường hợp, khi một thuốc có độ tan rất cao hoặc rất thấp hoặc chỉ là định tính, phân nhóm độ tan phải dựa trên đánh giá trong Merck Index [75] hoặc Dược điển Hoa Kỳ (USP) [112]

1.3.2.2 Tính thấm qua màng

Hệ số thấm của một dược chất có thể được xác định bằng các phương pháp:

1 Nghiên cứu cân bằng khối lượng hoặc nghiên cứu sinh khả dụng tuyệt đối trên người

2 Thu thập thuốc bài tiết qua nước tiểu dưới dạng nguyên vẹn

3 Nghiên cứu tưới máu trên ruột người

4 Nghiên cứu tính thấm in vitro qua màng đơn lớp tạo bằng nuôi cấy dòng tế bào

biểu mô phù hợp

Theo hướng dẫn của FDA và WHO, đặc tính thấm của một dược chất được xác định trực tiếp bằng phép đo tỷ lệ khối lượng thuốc vận chuyển qua màng ruột hoặc gián tiếp mức độ hấp thu của thuốc trong cơ thể người

Các thông số đặc trưng cho khả năng thấm của dược chất là :

 P app: hệ số thấm qua màng Caco-2 (cm/s)

 F a: phần trăm hấp thu của thuốc qua đường tiêu hóa

Các hướng dẫn của FDA, EMA và WHO về nguyên tắc phân lớp một dược chất trên BCS theo độ thẩm thấu cũng khác nhau Một thuốc được coi là có tính thẩm thấu cao khi phần trăm hấp thu vượt quá 85% (theo WHO và EMA) hay 90% (theo FDA)]; ngược lại, nó được xem là một thuốc có tính thẩm thấu thấp [83] Các cuộc họp và thảo luận gần đây giữa các nhà khoa học làm việc trong FDA và EMA hiện đang xoay quanh khả năng hạ thấp hơn nữa các ngưỡng này và chia nhỏ hơn các phân lớp về độ thẩm thấu

Hiện nay, người ta cũng có thể áp dụng các thí nghiệm in vivo hoặc in situ trên mô hình động vật phù hợp kết hợp phương pháp đo độ thẩm thấu in vitro trên mô hình

phân lập mô ruột hoặc đơn lớp của các dòng tế bào biểu mô phù hợp, thường là tế bào Caco-2 (biểu mô ung thư ruột kết trên người), để phân loại trên BCS [19, 21]

1.3.3 Ứng dụng của BCS

Ứng dụng của BCS hiện nay không chỉ bó hẹp trong các nghiên cứu chứng minh TĐSH mà trong toàn bộ quá trình nghiên cứu và phát triển thuốc mới Sau đây là một vài ứng dụng tiêu biểu của Hệ thống này

1.3.3.1 Ứng dụng trong giai đoạn ban đầu của quá trình nghiên cứu thuốc

Hệ thống phân loại BCS có thể được sử dụng như một công cụ để sàng lọc các hợp chất có tính chất giống thuốc cũng như để xác định những yếu tố hạn chế quá trình hấp thu các thuốc dùng đường uống [64] Việc đưa ra quyết định “tiếp tục hay không tiếp tục” đối với một ứng cử viên thành thuốc không phải là một quyết định dễ dàng đối với người làm nghiên cứu Trong giai đoạn đầu của quá trình nghiên cứu, hàng ngàn hợp chất sẽ được sàng lọc nhằm tìm ra những ứng cử viên sáng giá nhất Quá trình này cần

một công cụ sàng lọc thông lượng cao (high throughput screening) mà phải đơn giản

và không tốn kém, ví dụ như “Quy tắc 5” của Lipinski [72] BCS hoàn toàn có thể được sử dụng tương tự như “Quy tắc 5” Nó cho phép sàng lọc các hợp chất có độ tan và/hoặc độ thẩm thấu tốt, hai trong số các yếu tố quan trọng nhất quyết định khả năng thành thuốc của một hợp chất Sự trùng khớp giữa “Quy tắc 5” và BCS đã được chứng minh đối với các thuốc có trên thị trường cũng như các hợp chất hiện đang trong các giai đoạn thử nghiệm tiền lâm sàng và lâm sàng [63, 64]

Mặt khác, BCS giúp xác định được yếu tố độ tan hay độ thẩm thấu là yếu tố hạn chế khả năng hấp thu của một thuốc Người ta thấy rằng các thuốc pipeline có chiều hướng tăng kích thước và giảm độ tan Theo đó các hợp chất mới nằm trong phân lớp II đã gia tăng đáng kể (từ ~30% lên 60%) trong khi số lượng tương ứng của phân lớp I giảm mạnh (từ 40% xuống 10-20%) [13, 121] Điều đó có ý nghĩa rất quan trọng đối với người làm nghiên cứu để thực hiện các thay đổi cần thiết nhằm làm tăng độ tan của thuốc, ví dụ như thay đổi tính đa hình, tạo dạng muối phù hợp… Trong hướng dẫn của mình, FDA thậm chí còn quy định cụ thể rằng tính đa hình của các thuốc trong phân

lớp I và III của BCS không hoặc ít ảnh hưởng tới sinh khả dụng của chúng, trong khi các thuốc thuộc phân lớp II và IV thì cần phải xem xét kỹ về vấn đề này [64]

1.3.3.2 Tối ưu hóa tính chất dược động học của thuốc

BCS không chỉ có vai trò như một công cụ sàng lọc các hợp chất giống thuốc hay

có khả năng hấp thu tốt như “Quy tắc 5” của Lipinski, nó còn có thể được sử dụng giúp định hướng cho người nghiên cứu thuốc trong việc tối ưu hóa chất dẫn đường Việc thay đổi cấu trúc giúp làm tăng tính thân dầu hay thân nước mà không ảnh hưởng nhiều đến hoạt tính của một chất có ý nghĩa đặc biệt quan trọng quyết định số phận của một chất trên con đường thành thuốc Hơn nữa, đối với một số quá trình chuyển hóa thuốc gây hạn chế khả năng hấp thu, đôi khi một tác động nhỏ vào cấu trúc lại đem lại hiệu quả lớn khi nó làm thay đổi cơ chế chuyển hóa Ví dụ như P-gp là một bơm tống xuất rất phổ biến trên tế bào niêm mạc ruột và gan, gây cản trở quá trình hấp thu thuốc từ ruột vào vòng tuần hoàn Thuốc thuộc phân lớp I và III có thể được hấp thu hoàn toàn ngay cả khi nó là một cơ chất của P-gp miễn là tốc độ hòa tan của chúng đủ nhanh [102] Các thuốc thuộc phân lớp II sẽ cần được lưu ý đến vai trò của các bơm tống xuất (VD như P-gp, BCRP hay MRP) hơn các nhóm khác, đặc biệt là khi chúng cũng là cơ chất của các cytocrom (VD như CYP3A4) Tương tác thuốc có thể xảy ra khi bản thân chúng cảm ứng các chất vận chuyển tích cực (VD như OATPs hay OATs và OCTs) hoặc dùng chung với các thuốc ức chế chuyển hóa khác [13]

1.3.3.3.Ứng dụng trong công nghệ bào chế thuốc

Căn cứ vào đặc điểm về tính thấm và độ hòa tan của thuốc trong từng phân lớp, người nghiên cứu bào chế có thể đưa ra các thiết kế phù hợp nhằm tối ưu hóa quá trình hấp thu và phát huy tác dụng của thuốc Trong trường hợp các thuốc thuộc phân lớp I,

do có tốc độ và mức độ hấp thu tốt chúng có thể được bào chế dạng kiểm soát giải phóng để kéo dài thời gian sử dụng thuốc Thuốc phân lớp II cần áp dụng các phương pháp làm tăng độ hòa tan như thay đổi tính đa hình, dạng muối tan Các thuốc phân lớp III thường vẫn đảm bảo lượng hấp thu Đối với các trường hợp này thì việc thay

đổi công thức nhằm tăng tốc độ hòa tan có vai trò quan trọng nhất Các thuốc thuộc phân lớp IV là các thuốc ít có mặt nhất trên thị trường cũng như trong các pha nghiên cứu lâm sàng muộn Việc thiết kế công thức cho các thuốc này cần phải được xem xét trong từng trường hợp cụ thể

1.3.3.4 Ứng dụng trong chứng minh tương đương sinh học

Đây cũng là ứng dụng đầu tiên và phổ biến nhất của BCS Ngày nay, BCS đã được điều chỉnh bởi nhiều cơ quan quản lý dược trên toàn thế giới, đặc biệt bởi FDA [19],

EMA [25] và WHO để trở thành tiêu chuẩn kỹ thuật cho miễn thử in vivo trong yêu cầu thử TĐSH đối với thuốc uống Thuật ngữ miễn thử sinh học (Biowaiver) do đó được

WHO định nghĩa để chỉ việc phê duyệt một thuốc dựa trên các bằng chứng về tương

đương khác mà không phải bằng thử nghiệm TĐSH in vivo [93], ví dụ như MTTĐSH

không bị giới hạn do bơm tống xuất (efflux) Vì vậy chúng ta cũng có thể miễn thử cả

các tương tác thuốc dạng này Một nghiên cứu gần đây về tác động kinh tế của việc cấp phép MTTĐSH cho thuốc phân lớp I và III BCS cho thấy rằng nó có thể giúp tiết kiệm một con số ấn tượng, trung bình hơn 120 triệu đô từ các thử nghiệm TĐSH hàng năm thực hiện cho mỗi sản phẩm bởi FDA [24] Với việc tránh thử nghiệm thuốc không cần thiết trên cơ thể người, mà vẫn duy trì tốt các tiêu chuẩn y tế về tương đương điều trị,

BCS thực sự là một công cụ tiềm năng giúp thúc đẩy nhanh quá trình phát triển thuốc tốt với chi phí thấp

Ban đầu, MTTĐSH in vivo chủ yếu được cấp cho tăng quy mô và thay đổi sau đăng

ký (scale-up and postapproval change - SUPAC) [18] Hiện tại MTTĐSH dựa trên BCS đang được áp dụng rất nhiều trong quy trình đăng ký thuốc mới (NDAs) cũng như giản hóa đăng ký thuốc mới (ANDAs), tạo điều kiện cho các thuốc generic nhanh chóng gia nhập thị trường [24, 32, 79]

Tuy nhiên, quy định về các điều kiện MTTĐSH có sự khác nhau giữa FDA, WHO, EMA Đa phần các nước vẫn áp dụng các quy định của FDA trong việc xây dựng văn bản quản lý của mình Các điều kiện về MTSH được FDA đưa ra như sau [19]:

1 Dược chất có độ hòa tan cao, tính thấm tốt (thuốc thuộc phân lớp I)

2 Thuốc là dạng rắn, giải phóng tức thì

3 Độ hòa tan nhanh (tương tự độ hòa tan rất nhanh nhưng thời gian là 30 phút)

4 Thuốc không có khoảng điều trị hẹp

5 Tá dược được sử dụng trong các dạng bào chế cần phải được FDA cho phép sử dụng cho các dạng bào chế giải phóng tức thì Số lượng tá dược sử dụng trong các dạng bào chế đó phải phù hợp với chức năng của chúng và không làm ảnh hưởng tới tốc độ và mức độ hấp thu

6 Thuốc phải ổn định trong môi trường đường tiêu hóa và không được hấp thu trong khoang miệng

Ở Việt Nam, xu hướng chung hiện nay là phát triển các chế phẩm generic do các điều kiện hạn chế trong ngành công nghiệp dược Các nhà sản xuất thiết kế các công thức thuốc mới hoặc xây dựng các dạng bào chế mới để tạo ra các chế phẩm generic của các thuốc gốc đã hết thời gian bảo hộ độc quyền Năm 2006, tại hội thảo "Thuốc chất lượng = Tương đương sinh học" tổ chức tại Hà Nội, TS Phùng Thị Vinh (Viện Kiểm nghiệm T.W) cho biết, tại Việt Nam khoảng hơn 80% thuốc đang lưu hành là thuốc generic Các thuốc này có giá thành thấp hơn so với các thuốc phát minh, giúp

giảm chi phí 40-60% so với thuốc phát minh, vì vậy người bệnh có thêm cơ hội tiếp cận thuốc điều trị

Quy định hiện hành của cơ quan quản lý thuốc yêu cầu điều kiện cho một chế phẩm thuốc được phép lưu hành trên thị trường là phải chứng minh đạt các tiêu chuẩn

về độ hòa tan, độ rã, sinh khả dụng và tương đương sinh học Tuy nhiên chưa có văn bản pháp luật quy định hướng dẫn thử nghiệm TĐSH cụ thể Việt Nam cũng chưa có quy định về MTTĐSH cũng như quy định liên quan đến BCS trong nghiên cứu sinh khả dụng và TĐSH

Thực tế, việc tiếp nhận và ứng dụng BCS cũng như MTSH dựa trên BCS sẽ đem lại lợi ích rất lớn trên hai mặt đối với nước ta Đầu tiên là tạo một hành lang chung với các

cơ quan quản lý trên toàn thế giới (đặc biệt là WHO, EMA và FDA), hưởng ứng hướng

đi chung của thế giới nhằm đơn giản hóa quy trình chứng minh TĐSH Thứ hai, xuất khẩu một sản phẩm thuốc nội sẽ thuận lợi hơn rất nhiều nếu nó thỏa mãn tiêu chí MTSH nhất là khi quốc gia nhập khẩu có các quy định cụ thể về ứng dụng BCS trong chứng minh TĐSH

1.4 TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH TƯƠNG QUAN ĐỊNH LƯỢNG TÍNH CHẤT – CẤU TRÚC (QSPR)

Hiện nay, ngày càng nhiều công trình hướng tới dự đoán sớm vị trí của các thuốc trên BCS dựa trên nhiều cách ước tính độ thẩm thấu qua thành ruột, ví dụ như từ hệ số phân bố (LogD hay LogP), từ diện tích bề mặt phân cực (PSA), từ các giá trị độ thẩm

thấu in situ hay in vitro v.v Tuy nhiên, trong các giai đoạn đầu của nghiên cứu lâm

sàng, việc xác định liều cũng như phần trăm thuốc hấp thu qua thành ruột là rất khó, do

đó các dự đoán BCS bằng thực nghiệm là một thách thức lớn Phương pháp tiếp cận dựa trên QSPR đã được chúng tôi lựa chọn để giải quyết vấn đề này

1.4.1 Đại cương về QSPR

QSPR được xem như một nhánh của các phương pháp QSAR (mối tương quan định lượng cấu trúc-tác dụng) [59] Một cách vắn tắt, phương pháp QSAR xây dựng các mô hình toán học nhằm dự đoán hoạt tính của các hợp chất dựa trên cấu trúc hóa học của chúng Khi thuộc tính mà mô hình mô tả không phải là hoạt tính đối với một căn bệnh nào đó mà là các tính chất hóa lý hoặc độc tính (VD độ tan, độ thẩm thấu, tính gây đột biến…) thì thuật ngữ QSPR phản ánh đúng hơn bản chất mô hình Tuy nhiên thuật ngữ QSAR xuất hiện trước và cũng thường được sử dụng theo nghĩa tổng quát hơn QSAR và QSPR thường được gọi chung là QSAR/QSPR, đều nằm trong số

các phương pháp nghiên cứu ứng dụng máy tính hay còn gọi là các phương pháp in

silico[95]

Trong suốt hai thập kỷ qua, các mô hình QSAR/QSPR đã trở thành công cụ ngày càng quan trọng để nghiên cứu các quá trình sinh-hóa phức tạp trong phát triển thuốc mới, đặc biệt trong mô tả các quá trình dược động học [22] Về nguyên tắc, một khi mối tương quan giữa cấu trúc phân tử và hoạt tính/tính chất được tìm thấy, bất kỳ hợp chất nào, bao gồm cả những chất chưa từng được tổng hợp, có thể dễ dàng được sàng lọc trên máy tính nhằm phát hiện các hợp chất có tác dụng mong muốn Sau đó, chúng

có thể được tổng hợp và thử nghiệm hoạt tính với cơ hội thành công cao hơn Vì vậy phương pháp QSAR/QSPR giúp tiết kiệm chi phí và tăng tốc quá trình phát triển một thuốc mới, chất liệu mới v.v Ngoài khả năng dự đoán cấu trúc, các mô hình QSAR/QSPR cũng giúp chúng ta hiểu bản chất lý/hóa của quá trình cũng như các tương tác đằng sau hoạt tính được nghiên cứu [113] Do đó phương pháp nghiên này có thể được áp dụng trong toàn bộ quá trình phát hiện và phát triển thuốc tiền lâm sàng, từ

tối ưu hóa các hit tới sàng lọc các hợp chất cho các thử nghiệm in vivo

Dạng phương trình toán học chung của QSPR là:

P(Hoạt động hay tính chất dược lý của chất) = f(tính chất hóa lý hoặc cấu trúc

riêng của phân tử)

Trong đó A có thể là hoạt tính hoá học hay hoạt tính sinh học được quan sát từ thực nghiệm dưới nhiều hình thức khác nhau Trong đề tài này hoạt tính mà ta nghiên cứu là

độ hòa tan và độ thẩm thấu (Fa) Nó được mô tả dưới dạng một hàm toán học (có thể là tuyến tính hoặc phức tạp hơn như bậc 2, bậc 3…) có khả năng mô tả chính xác mối quan hệ phức tạp của các tham số cấu trúc và hoạt tính

Chất lượng của mô hình QSPR phụ thuộc rất lớn vào chất lượng của bộ dữ liệu sử dụng để xây dựng mô hình, vì vậy việc xây dựng bộ cơ sở dữ liệu (CSDL) thực nghiệm

có vai trò hết sức quan trọng Các yếu tố khác ảnh hưởng đến quy trình này bao gồm lựa chọn thuật toán phù hợp, chọn thuộc tính và tối ưu hóa mô hình

1.4.2 Mô hình QSPR dự đoán độ tan

Dự đoán độ tan bằng phương pháp QSPR là một trong những đề tài nghiên cứu thu

hút sự quan tâm lớn từ cộng đồng khoa học Nhiều mô hình in silico đã được phát triển

và công bố trên các tạp chí khoa học uy tín trên thế giới để dự đoán độ tan của các thuốc Các mô hình này nhìn chung đều cho kết quả dự đoán tương đối chính xác và hiệu quả Tuy nhiên, các nghiên cứu này chưa được ứng dụng nhiều trong quá trình nghiên cứu và phát triển thuốc Nguyên nhân là do các CSDL còn chưa đồng nhất, các

mô hình còn hạn chế về đa dạng cấu trúc, nhất là cấu trúc giống thuốc Ngoài ra chưa

có phương pháp nào cho phép dự đoán độ tan của dạng muối, dạng ion hóa, các dạng tinh thể của các phân tử

Mặc dù vậy, một số công trình đã đạt được những thành công nhất định Ví dụ như Delaney[34], Votano[117] và Wang cùng các cộng sự [119] đã phát triển một loạt các

mô hình phi tuyến tính có độ chính xác cao trên một số bộ dữ liệu lớn với hơn 2.500 hợp chất hữu cơ Gần đây, Johnson và cộng sự đã công bố một số mô hình QSPR có khă năng dự đoán độ tan của các thuốc có tích hợp dạng tinh thể và dạng ion của chúng [56]

Tuy nhiên, các nghiên cứu hiện nay trên thế giới mới chỉ dừng lại ở dự đoán độ tan nội tại của một hợp chất trong nước Chưa có mô hình nào từng được xây dựng nhằm

dự đoán độ tan theo quy ước của BCS Độ tan nội tại không quyết định phân lớp của một thuốc trên BCS Ví dụ như hai dược chất đều có độ tan thấp như nhau là digoxin

và griseofulvin (tương ứng với 0,015 và 0,024 mg/ml) nhưng lại thuộc hai phân lớp độ tan khác nhau (tương ứng là III và II) [5] Nguyên nhân chủ yếu là độ tan theo phân lớp trên BCS bao gồm cả yếu tố lượng và môi trường hòa tan (pH) Mô hình dự đoán phân lớp độ tan theo BCS phải bao hàm cả các yếu tố này

1.4.3 Mô hình QSPR dự đoán tính thấm

Độ thẩm thấu trên BCS được đánh giá thông qua phần trăm hấp thu thuốc tại ruột (Fa) Một số nghiên cứu xây dựng mô hình QSPR nhằm dự đoán Fa đã được thực hiện

và công bố tuy nhiên kết quả không thật tốt [50, 51] Dựa trên các kết quả đã công bố

có thể kết luận rằng dự đoán Fa dựa trên phương pháp hồi quy thường có sai số rất lớn

vì số liệu dao động khá nhiều của cùng một thuốc giữa các cá thể Phân lớp Fa có thể giảm thiểu sai số nhưng lại vấp phải một số vấn đề sau:

Thứ nhất là số lượng dữ liệu khá hạn chế dẫn đến miền ứng dụng của các mô hình QSPR sẽ bị hẹp Đồng thời, các thuốc có giá trị Fa hầu như đều tập trung tại khu vực hấp thu cao (≥85%) vì phần lớn chúng đều đã qua giai đoạn thử lâm sàng Sự phân bố không đều (hay là phân bố lệch) của bộ CSDL sẽ ảnh hưởng tới chất lượng các mô hình được xây dựng

Vấn đề tiếp theo là khả năng của mô hình khi dự đoán Fa của các thuốc được hấp thu bằng cơ chế vận chuyển chủ động [52] Hầu như các mô hình hiện nay được xây dựng đều mặc định rằng cơ chế hấp thu chung của các thuốc trong bộ CSDL đều là khuếch tán thụ động Đối với những trường hợp hấp thu theo cơ chế khác hiện nay đều được xếp riêng gọi là các hợp chất chưa xác định Việc này có thể dẫn tới giảm số lượng của CSDL

Cuối cùng là việc lựa chọn tham số phân tử trong xây dựng mô hình QSPR dự đoán

Fa Đa số các nghiên cứu hiện nay đều sử dụng một số lượng có hạn (<100) các tham

số phân tử đơn giản như LogP, MW…[50] Điều này đặt gia một nhu cầu thử nghiệm xây dựng các mô hình mới sử dụng các tham số cấu trúc phức tạp hơn, có khả năng mô

tả phân tử trong không gian (dạng 3D), hay các tham số lượng tử (Quantum) nhằm tìm

kiếm một mô hình tối ưu trong một không gian rộng lớn hơn Trên thực tế số lượng tham số phân tử từ đơn giản đến phức tạp có thể được áp dụng cho phân lớp Fa là rất lớn Ví dụ như một phần mềm Dragon [77], phần mềm khá phổ biến để tính toán tham số phân tử hiện nay đã tích hợp tới ~5000 tham số Với số lượng ấy một nghiên cứu có thể xây dựng được hàng tỷ mô hình, từ đó cho phép lựa chọn mô hình tối ưu hơn rất nhiều

CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Danh mục thuốc thiết yếu lần VI gồm 466 thuốc được Bộ Y Tế ban hành trong thông tư số 45/2013/TT-BYT ngày 26 tháng 12 năm 2013, bao gồm các thuốc quan trọng, đáp ứng yêu cầu thiết yếu về chăm sóc sức khỏe cho đại đa số nhân dân

- Danh sách 25 thuốc được lựa chọn từ danh mục thuốc thiết yếu của WHO (Phụ lục 8, Báo cáo kỹ thuật số 937 năm 2006 của WHO) Danh sách các thuốc này cùng phân nhóm theo tính thấm, độ tan và BCS được liệt kê trong Bảng 2.1

Bảng 2.1 Danh sách 25 thuốc trong Phụ lục số 8 về MTSH năm 2006 của WHO

Phân nhóm

MTSH*

Chỉ định chính theo WHO

Độ tan

Tính thấm

BCS

1 Abacavir 200mg Cao Thấp III 9.2.1.2 Thuốc kháng

virus sao chép ngược

2 Amodiaquine 200mg Cao Cao/Thấp

5 Benznidazole 100 Cao Thấp III 9.2.1.2 Điều trị

mg Trypanosoma

6 Cloxacillin 1000

mgCao Thấp III 9.2.1.2 Kháng sinh

7 Codeine

phosphate

30 mg Cao thấp III 9.2.1.2 Opioid giảm

đau, điều trị tiêu chảy người lớn

8 Cyclosporine 25 mg Thấp Thấp IV Không Điều trị suy

giảm miễn dịch

9 Diloxanide

furoate

500 mg

Thấp Cao/Thấp II/IV Không Thuốc diệt

amip

10 Ergocalcifero

l

1,25 mgCao Thấp III 9.2.1.2 Vitamin

Cao Cao I 9.2.1.1 Thuốc chống

sốt rét

22 Retinol

palmitat

110 mgThấp Cao/Thấp II/IV Không Vitamin

- 679 thuốc uống, dạng rắn, giải phóng ngay được Benet công bố trong danh sách 927 thuốc hiện đang lưu hành tại Hoa Kỳ, trong một nghiên cứu phân nhóm sinh dược chuyển hoá BDDCS năm 2011

- Cơ sở dữ liệu WOMBAT-PK (http://www.sunsetmolecular.com/index.php) bao gồm 37202 thuốc và hợp chất giống thuốc, được nghiên cứu và phát triển bởi AstraZeneca R&D Molndal, Thuỵ Điển Bản 2005.2 bao gồm 1147 thuốc, các thuốc trong giai đoạn thử nghiệm lâm sàng (801 thuốc trong pha I, 1047 thuốc đang trong giai đoạn II và 301 thuốc trong giai đoạn III lâm sàng) và các hợp chất giống thuốc đã được thử hoạt tính trên ít nhất một đích phân tử Các hợp chất giống thuốc được xếp trong các nhóm có hoạt tính mạnh W6 (5784 hợp chất có hoạt tính thấp nhất ở mức nM) và hoạt tính thấp W9 (30690 hợp chất có hoạt tính tối đa ở mức μM)

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1.Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu các thuốc với các thông tin dược lý và sinh dược học:

Các bước xây dựng cơ sở dữ liệu bao gồm:

- Bước 1: Từ các thuốc thuộc danh mục thuốc thiết yếu lần VI do Bộ Y tế ban

hành (45/2013/TT-BYT) sẽ được phân tích và sàng lọc lựa chọn những dược chất có đặc điểm sinh dược học và bào chế phù hợp cho phân lớp trên BCS

- Bước 2: Tra cứu các thông số: liều lượng, độ tan trong nước đo ở các pH môi

trường khác nhau, độ thẩm thấu của thuốc Từ độ tan và liều lượng tính giá trị

số liều D0 cho mỗi trường hợp

2.2.1.1.Sàng lọc các thuốc:

Trong nghiên cứu này, các thuốc thuộc danh mục thuốc thiết yếu lần VI do Bộ Y tế ban hành (45/2013/TT-BYT) sẽ được phân tích và sàng lọc lựa chọn những dược chất

có đặc điểm sinh dược học và bào chế phù hợp cho phân lớp trên BCS, bao gồm:

- Thuốc dùng đường uống

- Bào chế dạng rắn, giải phóng ngay

- Thuốc không có khoảng điều trị hẹp

Những chất này được tập hợp thành một cơ sở dữ liệu (gọi là CSDL-1)

2.2.1.2 Tra cứu thông tin dược lý và sinh dược của các thuốc trong CSDL-1: 2.2.1.2.1 Tra cứu thông tin về liều lượng:

Liều dùng cho mỗi thuốc được liệt kê nhưng không đầy đủ trong danh mục thuốc thiết yếu lần IV Do đó để bổ sung thông tin về liều dùng cho mỗi thuốc, một số tài liệu khác được sử dụng để tra cứu, bao gồm:(i) Dược thư Quốc gia Việt Nam, (ii) Danh mục thuốc thiêt yếu của của WHO [84], (iii) Sách Cam của Hoa Kỳ [44] và (iv) Danh sách thuốc được cấp phép của FDA Từ tất cả giá trị tìm được, chọn liều tối đa cho mỗi thuốc, gọi là Dmax

2.2.1.2.2 Tra cứu thông tin về độ tan:

Số liệu độ tan trong môi trường nước (S, mg/ml) của từng thuốc được thu thập từ

Dược thư Quốc gia Việt Nam, Dược điển Hoa Kỳ[105], Martindale[74], Merck Index [75]và 2 cơ sở dữ liệu online là Physprop (http://www.srcinc.com/what-we-do/databaseforms.aspx?id=386) và ChemIDplus (http://chem.sis.nlm.nih.gov/chemid plus/chemidheavy.jsp) Với mỗi thuốc có thể tìm thấymột hoặc nhiều thông số độ tan

đo trong môi trường nước, ở nhiệt độ 37±1°C, tại pH điều chỉnh trong khoảng 1,2-6,8 Ngoài ra, để thu thập tối đa dữ liệu độ tan thực nghiệm cho mỗi thuốc, các nghiên

cứu riêng lẻ đã được đăng tải cũng được tra cứu Từ khoá tra cứu theo mẫu chung “tên

thuốc + aqueous solubility”, được thực hiện trên cơ sở dữ liệu Pubmed

(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed) Các bài báo về độ tan của các thuốc cũng có

thể tìm thấy trong Sổ tay về số liệu độ tan, tái bản lần 2 năm 2010 do Yalkowsky, He

và Jain biên soạn Từ các bài báo tìm được, tiến hành lọc lấy số liệu thực nghiệm xác

định trong cùng điều kiện môi trường, nhiệt độ và pH nêu trên

Cuối cùng, khi dữ liệu độ tan tìm thấy không có giá trị cụ thể hoặc dưới dạng định

tính, quy tắc của Kasim (Bảng 2.2) được sử dụng nhằm ước lượng độ tan[58]

Bảng 2.2 Quy ước độ tan dược chất từ dạng định tính

Dạng định tính

(Độ tan)

Phần dung môi cần để hòa tan 1 phần chất tan

Khoảng độ tan (mg/ml)

Quy ước độ tan (mg/ml)

Calcitrol, cabergolin, dutasteride, proscillaridin, etizolam, pergolide, vitamin D2,

repaglinide, sirolimus, paricalcitol and tibolon …) Nếu giá trị thực ảnh hưởng tới phân

lớp trên BCS, chúng thường được xét riêng hoặc loại bỏ trong tính toán[16]

Sau khi tập hợp các giá trị S, giá trị độ tan thấp nhất S min (mg/ml), được ghi nhận

vào CSDL-1 phục vụ cho phân lớp độ tan trên hệ BCS

2.2.1.2.3 Tra cứu thông tin về hệ số thấm trên mô hình tế bào Caco-2:

Tiêu chí chính để đánh giá tính thấm của thuốc dựa trên hệ số thấm biểu kiến P app

(cm/s) xác định bởi mô hình Caco-2.Quá trình thu thập các dữ liệu này thông qua tra

cứu các bài báo nghiên cứu dược động học hấp thu đã được đăng tải trên các tạp chí

khoa học uy tín trên thế giới Các bài báo này được tím kiếm trên CSDL Pubmed Từ

khoá tra cứu theo mẫu chung “tên thuốc + Caco-2 permeability” Sau khi tập hợp được

tài liệu cho mỗi thuốc, tiến hành lựa chọn công bố theo điều kiện thí nghiệm phù hợp cho phân nhóm tính thấm trên BCS

Điều kiện thí nghiệm được chuẩn hóa theo hướng dẫn của FDA cho phân lớp BCS: nguồn gốc tế bào (Caco-2 ATCC, Rockville, Maryland), số lượng passage tế bào (28-65), độ che phủ trong mỗi giếng ( ≥ 85%), mật độ (4-6×104 tế bào/cm2), thời gian nuôi cấy (18-21 ngày), môi trường DMEM (Dulbecco’s Modified Eagle Medium), đệm pH 6,5-7,4 ở 37°C Hệ số thấm(cm/s) được đo ở điều kiện không bão hoà, tính theo công

thức P app = (dQ/dt)/(Sa×C) Trong đó dQ/dt là vận tốc xuất hiện thuốc tại khoang nhận, Sa là diện tích bề mặt của lớp đơn tế bào và C là nồng độ thuốc ban đầu ở khoang cho dQ/dt được tính toán dựa theo hổi quy tuyến tính số lượng thuốc tại

khoang nhận theo thời gian

Vì mỗi hợp chất có nhiều giá trị thực nghiệm, Giá trị trung bình (Mean) của

P app và độ lệch chuẩn (SD) được chọn, loại đi giá trị cực nằm ngoài khoảng [Mean ± 2SD] Với mỗi hợp chất, hệ số thấm theo hai hướng (Apical-Basal và Basal-Apical)

được tập hợp nhằm xác định tác động của bơm tống thuốc lên hấp thu

2.2.1.2.4 Tra cứu thông tin về phần trăm hấp thu trên ruột người

Để nghiên cứu tương quan in vitro – in vivo(IVIVC) của mô hình Caco-2, phần trăm hấp thu trên người (F a) từ các nghiên cứu lâm sàng đã công bố (tra cứu PubMed

với từ khoá “tên thuốc + fraction absorbed”) cho các thuốc trong CSDL-1 Với các nghiên cứu khác nhau trên cùng một thuốc, các giá trị Fa được tập hợp và tính giá trị

trung bình tương tự như với số liệu tính thấm

Liên quan đến dữ liệu Fa, do số liệu lâm sàng không đồng nhất và phương pháp cũng khác nhau, nghiên cứu này tiến hành chuẩn hóa số liệu, đưa về giá trị % theo phương pháp của Varma và cộng sự [114]: