伊那利塞的临床前评估，及其在人体的药代动力学和有效剂量的预测

小五

来源:觅健 2025-10-27 09:34:26

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原创

Fuyang

AI车厘子

2025年09月16日 23:02

安徽

文章目录如下：a. 前言b. Xenobiotica原文翻译

a.前言Genentech公司的 Salphati教授于2024年10月在Xenobiotica杂志发布了《临床前对PI3Kα选择性抑制剂伊那利塞的评估及其在人体内的药代动力学和有效剂量的预测》。本文研究的目标是表征伊那利塞的吸收和分布特性，以及其在PIK3CA突变细胞系的皮下模型中的有效性。这些研究中获得的参数和模型被用于预测伊那利塞在人体内的药代动力学（PK）和有效剂量，并支持其用于治疗PIK3CA突变癌症的临床开发。

b. Xenobiotica原文翻译临床前对PI3Kα选择性抑制剂inavolisib的评估及其在人体内的药代动力学和有效剂量的预测Preclinical assessment of the PI3Kα selective inhibitor inavolisib and prediction of its pharmacokinetics and efficacious dose in human摘要1. PI3K信号通路的小分子抑制剂已被广泛研究作为潜在的抗癌药物。在该通路的效应因子中，PI3Kα是与肿瘤发生关系最密切的激酶，其通过PIK3CA基因的突变和扩增而与p110α催化亚基的编码相关。2. Inavolisib（GDC-0077）是一种强效且具有PI3Kα选择性的抑制剂，它还可以特异性地触发突变的p110α蛋白的降解。3. 我们在临床前体外和体内研究中对inavolisib的吸收、分布、代谢和排泄（ADME）特性进行了表征，评估了其在PIK3CA突变的KPL-4乳腺癌异种移植模型中的有效性，并预测了其在人体内的药代动力学和有效剂量。4. Inavolisib在MDCK细胞中的渗透性适中（1.9×10⁻⁶ cm/s），是P-gp和Bcrp1的底物。在人和临床前物种的肝细胞孵育中，其代谢稳定性良好。小鼠、猴和犬的系统清除率较低，而大鼠的系统清除率较高。口服生物利用度在57.5% 到100% 之间。Inavolisib在KPL-4皮下异种移植模型中表现出有效性。5. 从有效性研究中估计的药代动力学/药效学（PK/PD）模型参数，结合生理药代动力学（PBPK）模型预测的人体药代动力学（PK）曲线，预计3 mg的剂量可以产生临床反应。Inavolisib目前正在接受3期临床试验的测试。

引言PI3K通路在细胞生长、分化和存活中发挥着核心作用（Engelman等人，2006）。PI3K酶由受体酪氨酸激酶或G蛋白偶联受体激活，由调节亚基（p85）和催化亚基（p110）组成（Sirico等人，2023）。它们对应于四种不同的亚型，即α、β、δ和γ（Vivanco和Sawyers，2002）。其中，PI3Kα由于编码p110α催化亚基的PIK3CA基因的扩增或突变，最常与癌症的发生有关（Bader等人，2005）。该通路的异常调控在33% 的乳腺癌中被检测到（Belli等人，2023），总体而言，PIK3CA是人类癌症中最常发生突变的癌基因之一（Samuels等人，2005）。因此，PI3Kα亚型的抑制剂是一类有前景的抗癌药物，并在过去十年中进行了临床试验研究（Sirico等人，2023）。Inavolisib（GDC-0077；图1）是一种强效的PI3Kα小分子抑制剂，对p110α的IC50为38 nM，对其他I类PI3K亚型β、δ和γ的选择性超过300倍。这种化合物对其他激酶也具有选择性，在222种激酶的筛选中，仅在1 µM时抑制了一种酶（Hanan等人，2022）。此外，Inavolisib被证明能够特异性地触发突变型p110α催化亚基的降解，从而实现持续的通路抑制（Song等人，2022）。突变型p110α的特异性降解也转化为对PIK3CA突变癌细胞的体外活性增强（Song等人，2022），与野生型基因的细胞相比。Inavolisib能够抑制HCC1954突变乳腺癌细胞的体外增殖，并对植入小鼠体内的这些细胞的异种移植物有效（Hanan等人，2022）。图1. Inavolisib的化学结构。本文研究的目标是表征inavolisib的吸收和分布特性，以及其在PIK3CA突变细胞系的皮下模型中的有效性。这些研究中获得的参数和模型被用于预测inavolisib在人体内的药代动力学（PK）和有效剂量，并支持其用于治疗PIK3CA突变癌症的临床开发。**材料与方法****化学品和试剂**Inavolisib由Genentech, Inc.（南旧金山，加利福尼亚州）合成，[14C]inavolisib由Moravek, Inc.（布里亚，加利福尼亚州）合成。除非另有说明，本研究中使用的其他试剂或材料均购自Sigma-Aldrich（圣路易斯，密苏里州）。**体外研究****MDCK细胞渗透性和转运研究**用于渗透性测定的MDCKI（Madin-Darby犬肾）细胞系购自美国典型培养物保藏中心（马纳萨斯，弗吉尼亚州）。对于转运研究，MDR1-MDCKI细胞从美国国家癌症研究所（贝塞斯达，马里兰州）获得许可，Bcrp1-MDCKII细胞从荷兰癌症研究所（阿姆斯特丹，荷兰）获得。细胞在使用前4天接种于24孔Millicell板（Millipore，Billerica，马萨诸塞州）（聚对苯二甲酸乙二醇酯膜，1 mm孔径）上，接种密度为2.5×10⁵ cells/mL，在37°C、5% CO₂和95% 湿度下培养。Inavolisib在顶膜至基底膜（A-B）和基底膜至顶膜（B-A）方向上分别以10 µM（MDCKI）或5 µM（MDCKI-MDR1、Bcrp1-MDCKII）进行测试。化合物溶解于运输缓冲液（pH 7.4）中，该缓冲液由Hank’s平衡盐溶液和10 mM HEPES（Invitrogen Corporation，格兰德岛，纽约州）组成。通过监测跨上皮电阻（TEER）和荧光素黄（LY）的渗透性来评估单层完整性，实验开始和结束时分别进行。Inavolisib通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）进行分析。双向表观渗透性（Papp）计算公式为：\[ P_{\text{app}} = \frac{dQ/dt}{AC_0} \]其中：dQ/dt = 化合物在接收室中出现的速率；A = 插入物的表面积；C₀ = T₀时的初始底物浓度。外排比（ER）计算公式为：\[ \text{ER} = \frac{P_{\text{app},\,B-A}}{P_{\text{app},\,A-B}} \]**在冷冻保存的肝细胞中的代谢稳定性研究**Inavolisib的代谢稳定性在CD-1小鼠、Sprague-Dawley大鼠、食蟹猴、比格犬和人类（n = 10；BioIVT，巴尔的摩，马里兰州）的冷冻保存肝细胞中进行评估。细胞以0.5×10⁶ cells/mL的密度重悬，加入inavolisib至最终浓度为1 µM以启动反应。样品在37°C、5% 二氧化碳和饱和湿度下孵育，分别在0、1、2和3小时取样。每个时间点用乙腈终止反应。样品以2000 g离心10分钟，上清液用水稀释（1:2比例），通过LC-MS/MS测定剩余的inavolisib百分比。以t = 0时的峰面积比值为100% ，根据Obach等人的描述（Obach et al. Citation1997）确定体外CLint和按比例计算的肝脏CL。**血液-血浆分配**Inavolisib（0.5 µM）在血浆和血液之间的分配在CD-1小鼠、Sprague-Dawley大鼠、比格犬、食蟹猴和人类（BioIVT，巴尔的摩，马里兰州）的混合（n≥4）全血中进行测定，全血用K2EDTA抗凝剂收集。血液在37°C的振荡水浴中与inavolisib孵育60分钟。孵育后，取一份血液离心（2000 g）15分钟，分离血浆。血液和血浆样本通过LC-MS/MS进行定量。参数以双份孵育的平均值报告。血浆蛋白结合通过平衡透析法使用Rapid Equilibrium Dialysis (RED)装置（Thermo Scientific，Rockford，IL）测定inavolisib与血浆蛋白的结合程度，该装置的透析膜分子量截断值约为8,000。使用RED装置在37°C下对含有1 µM inavolisib的CD-1小鼠、Sprague-Dawley大鼠、食蟹猴、比格犬和人类的混合血浆（n≥3）进行6小时透析，透析液为pH 7.4的空白磷酸盐缓冲液（PBS）。通过将透析后缓冲液中测得的inavolisib浓度除以透析后血浆浓度并乘以100，计算出血浆中未结合inavolisib的百分比。参数以均值±标准差（n=3）表示。脑组织结合使用RED装置（Thermo Scientific，Inc.；Rockford，IL）在体外测定inavolisib与CD-1小鼠脑组织（BioIVT，Baltimore，MD）的结合。通过使用BeadBeater（BioSpec Products；Bartlesville，OK）将1 g脑组织与3 mL pH 7.4的PBS均质化，制备脑匀浆。将inavolisib加入脑匀浆中，最终浓度为1 µM，在37°C、95% 湿度和5% CO₂的条件下，以150 rpm的振荡速度与PBS平衡24小时。孵育后，向透析后PBS样本和透析后脑样本中加入含有内标的淬灭混合物，使两侧的基质相同。样品离心后，使用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）分析inavolisib浓度。根据Kalvass等人的方法（Kalvass等人，2007）计算游离分数。孵育以三份进行。参数以均值±标准差（n=3）表示。体内研究所有研究均获得Genentech, Inc.（南旧金山，CA）、Labcorps Inc.（麦迪逊，WI）、QPS, LLC（纽瓦克，DE）、WuXi AppTec Co., Ltd.（中国上海和苏州）或WuXi AppTec实验室测试部门（Cranbury，NJ）的机构动物护理和使用委员会的批准。小鼠药代动力学研究雌性SCID beige小鼠（北京维通利华实验动物技术有限公司，中国北京）接受1 mg/kg（5 mL/kg）的单次静脉（IV）注射或25 mg/kg（5 mL/kg）的口服（PO）给药inavolisib。IV剂量的制备为5% 乙醇、35% 聚乙二醇400和60% 水，而PO剂量的载体为5% 二甲基亚砜、95% MCT（0.5% 甲基纤维素和0.2% 吐温80）。在给药后0.033小时（仅IV）、0.25小时、0.5小时（仅PO）、1小时、2小时、4小时、8小时和24小时，通过尾静脉采血从每只动物采集10 µL血液样本，并加入40 µL的K2EDTA（1.7 mg/mL）水中。样品在-80°C下保存直至分析。在WuXi AppTec Co., Ltd.通过非验证的液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）测定inavolisib浓度。该测定的定量下限为0.0374 µM。大鼠药代动力学研究通过颈静脉向三只颈静脉/股动脉（JV/FA）预插管的雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠（查尔斯河实验室（Hollister，CA））以10% 二甲基亚砜、60% 聚乙二醇400的溶液单次静脉注射5 mg/kg（2 mL/kg）的inavolisib。另外三只雄性SD大鼠口服给予5 mg/kg（2 mL/kg）的inavolisib，载体为MCT。**动物实验**动物在口服给药前禁食16小时，给药后4小时恢复进食。从每只动物的股动脉采集血液样本（约0.2 mL），置于含有K₂EDTA的试管中，分别在给药后0.033、0.083、0.25、0.5、1、2、4、6、8和24小时采集。给药后0至24小时内，将尿液收集在湿冰上，并在分析前保存在-80°C。血液离心10分钟以分离血浆。Genentech, Inc.采用非验证性液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）测定血浆和尿液样本中的inavolisib浓度。血浆中inavolisib的定量下限为0.00250 µM，尿液中为0.0374 µM。**猴药代动力学研究**从海南金刚实验动物有限公司（海南，中国）选取六只雄性食蟹猴，分为两个剂量组（每组3只）。一组动物接受1 mg/kg（1 mL/kg）的inavolisib单次静脉注射，溶剂为10% 二甲基亚砜、60% 聚乙二醇400（PEG）水溶液。另一组动物接受1 mg/kg口服（1 mL/kg）剂量的inavolisib，溶剂为中链甘油三酯（MCT）。动物在口服给药前夜禁食，直至给药后约4小时。在给药前及给药后0.033（仅限静脉注射）、0.083、0.25、0.5、1、3、6、9和24小时，采集含有K₂EDTA抗凝剂的试管中的血液样本。血液离心后分离血浆。在静脉注射给药前（给药前夜）及给药后0至8小时和8至24小时期间收集尿液。Wuxi AppTech, Inc.采用非验证性LC-MS/MS测定血浆和尿液样本中的inavolisib浓度。血浆和尿液中inavolisib的定量下限均为0.00749 µM。**犬药代动力学研究**从Covance种群繁殖群（麦迪逊，威斯康星州）选取两组每组三只雄性比格犬，分别接受inavolisib的静脉注射或口服给药。第一组三只犬通过头静脉接受1 mg/kg（1 mL/kg）的单次静脉注射，溶剂为10% 二甲基亚砜、60% 聚乙二醇400（PEG）水溶液。第二组接受1 mg/kg口服（5 mL/kg）剂量的inavolisib，为pH 2.5的MCT混悬液。动物在给药前未禁食。在给药前及给药后0.033（仅限静脉注射）、0.083、0.25、0.5、1、3、6、9和24小时，采集含有K₂EDTA抗凝剂的试管中的血液样本。血液离心后分离血浆。在静脉注射给药前（给药前夜）及给药后0至8小时和8至24小时期间收集尿液。Labcorp（麦迪逊，威斯康星州）采用非验证性LC-MS/MS测定血浆和尿液样本中的inavolisib浓度。血浆中inavolisib的定量下限为0.00749 µM，尿液中为0.00250 µM。**LC-MS/MS分析**采用非验证性LC-MS/MS测定不同基质中的inavolisib浓度。通过乙腈沉淀蛋白（乙腈中含有内标）后，对血液、血浆和脑匀浆（按3:1水:脑匀浆比例稀释）进行LC-MS/MS分析。分析在CTC HTS PAL自动进样器（CTC Analytics，瑞士茨温根）上进行，连接Shimadzu SCL-20A控制器和LC-20AD泵（Shimadzu，马里兰州哥伦比亚），并配备Sciex API 4000或Sciex 5500 QTrap三重四极杆质谱仪（AB Sciex，马萨诸塞州弗雷明汉）。采用Phenomenex Kinetex EVO C18柱（50×2.1 mm，2.6 µm粒径；Phenomenex，加利福尼亚州托伦斯）作为液相色谱柱。尿液样本经离心后注入柱中。流动相A为含0.1% 甲酸的水，流动相B为含0.1% 甲酸的乙腈。梯度洗脱程序如下：初始10% B在1.5分钟内升至90% ，维持90% B 1.5分钟，然后在0.1分钟内降至初始条件。两次进样之间，系统在10% B平衡0.5分钟，总运行时间为3.1分钟，流速为0.5 mL/min。采用电喷雾电离（ESI）正离子模式，监测离子对m/z 408.1 → 363.1。inavolisib的保留时间约为1.2分钟，进样体积为10 µL。血浆、组织和尿液测定的内标为稳定标记的类似物¹³C₃-inavolisib-d₄（犬和猴研究）或inavolisib的密切相关类似物（小鼠和大鼠研究）。药代动力学分析使用血浆或血液中测得的平均inavolisib浓度构建半对数浓度-时间曲线。采用Gibaldi和Perrier（Gibaldi和Perrier，1982）中描述的非房室分析方法，使用Phoenix™ WinNonlin® 6.3或6.4版本进行药代动力学（PK）分析，以标称时间为依据。肾清除率（CLr）是通过将24小时尿液收集期内排泄的inavolisib总量除以血浆AUC0-24来计算的。生物利用度（F）是通过将每只动物口服给药后的剂量归一化AUCinf除以静脉给药动物的剂量归一化平均AUCinf来确定的。大鼠的质量平衡和排泄途径向胆管完整（BDI）和胆管插管（BDC）的雄性和雌性Sprague-Dawley大鼠（每性别n=3；QPS，纽瓦克，DE）单次口服给予[14C]inavolisib（3 mg/kg；200 µCi/kg）。剂量制备为DMSO:PEG400:水，10:60:30（体积比）。BDI和BDC组的每只动物在给药前（过夜）、0-8小时、8-24小时以及给药后24小时间隔直至168小时（BDI）或直至96小时（BDC动物）收集尿液样本。BDI和BDC组的每只动物在给药前（过夜）以及24小时间隔直至168小时（完整动物）或直至96小时（BDC动物）收集粪便样本。从每只BDC动物在给药前（过夜）、0-8小时、8-24小时以及给药后24小时间隔直至96小时收集胆汁样本。所有胆汁、尿液和粪便样本均在干冰上收集。所有样本均在约-70°C下保存直至样本分析。将尿液和胆汁样本的分装液转移到闪烁瓶中，并与Ultima Gold闪烁液（5 mL，Revvity，沃尔瑟姆，MA）混合，然后通过液体闪烁计数法（LSC）分析总放射性。将粪便样本与溶剂（乙醇:水，1:1，体积比）混合以促进均质化，分装液在室温下干燥过夜，然后将干燥的样本分装液在样本氧化器（Perkin Elmer Model 307）中燃烧。生成的14CO2被捕获在CarboSorb和Perma-Fluor闪烁液的混合物中。然后通过LSC定量放射性含量。所有样本均在Perkin Elmer Model 2800TR液体闪烁计数器（Revvity，沃尔瑟姆，MA）中分析放射性，至少计数5分钟或100,000次。大鼠的定量全身放射自显影（QWBA）在雄性Sprague-Dawley大鼠（Hilltop Lab Animals, Inc.，斯科茨代尔，PA）中，通过全身放射自显影研究了单次口服3 mg/kg（200 µCi/kg）的[14C]inavolisib（10% 二甲基亚砜（DMSO）/60% 聚乙二醇（PEG）400/30% 水，体积比）衍生的放射性在组织中的分布。动物在给药前禁食过夜，给药后约4小时恢复进食。动物在给药后1、2、4、8、24、72、96和240小时被安乐死。将尸体浸入羧甲基纤维素中，置于干冰/己烷浴中，并在处理前在-20°C下保存以进行QWBA。每具尸体被嵌入、切成30-µm厚的矢状切片，并安装用于QWBA。选择的切片被暴露于磷光图像屏，使用GE Typhoon FLA 9500磷光成像仪（GE，匹兹堡，PA）和AIDA软件（Raytest GmbH，柏林，德国）从全身放射自显影图中定量组织放射性浓度。通过在每张放射自显影图上对光刺激光/单位面积（PSL/mm²）进行数字分析，确定选定组织中的放射性浓度。放射性浓度以每克组织的纳居里（nCi/g）表示，并使用给药的[14C]inavolisib的比活度（140.26 µCi/mg）转换为每克基质的inavolisib当量纳克（ng equiv/g）。**FVBn和Mdr1a/b(-/-)/Bcrp1(-/-)小鼠研究**研究开始时，体重在20至30克之间的雄性FVBn（野生型）和Mdr1a/b(-/-)/Bcrp1(-/-)（TKO）小鼠从Taconic Biosciences Inc.（哈德逊，纽约）获得。Inavolisib以5% 乙醇、35% 聚乙二醇400和60% 无菌水配制，通过单次静脉注射以1 mg/kg（1 mL/kg）的剂量给药。在给药后0.083、0.25、0.5、1、3、6、8和24小时采集血液（10 µL），并与含有K₂EDTA（1.7 mg/mL）的水（40 µL）混合。另外，在给药后1小时，从每种品系的3只单独小鼠中采集额外的血液（0.4 mL）和脑组织样本。这些终末样本与K₂EDTA混合，并在采集后1小时内以2000 g离心5分钟，温度为2–8°C。收集血浆并保存在-80°C直至分析。通过LC-MS/MS测定全血或血浆中inavolisib的浓度。切除脑组织，擦干，称重，迅速冷冻并保存在约-80°C直至分析。通过将组织在水中稀释（1:3体积）并使用OMNI珠子破碎机24（OMNI International，乔治亚州肯尼索）进行匀浆来制备脑匀浆。然后通过含有内标的乙腈沉淀蛋白进行提取，并通过LC-MS/MS进行分析。将脑匀浆浓度转换为脑浓度，以计算脑与血浆比。血液、血浆和脑测定的内标为inavolisib的稳定标记类似物（¹³C₃-inavolisib-d₄）。**KPL-4（PIK3CA突变）乳腺癌异种移植研究**开展了一项研究，以确定人类KPL-4（PIK3CA突变，HER2+，ER-）乳腺癌皮下（SC）异种移植在严重联合免疫缺陷（SCID）米色小鼠中对inavolisib治疗的反应。KPL-4细胞（Kurebayashi等，1999）由Kurebayashi博士慷慨提供，并在含有10% 胎牛血清和10单位/mL青霉素/链霉素的RPMI1640中培养。从查尔斯河实验室（加利福尼亚州霍利斯特）获得10至11周大的雌性SCID米色小鼠，并在乳腺脂肪垫中接种300万KPL-4细胞（在HBSS+Matrigel中），体积为200 µL。接种后，监测肿瘤直至其平均体积达到192 mm³，并在给予inavolisib之前，将小鼠分为肿瘤大小相等的组（n=10）。在研究期间，每周两次记录肿瘤大小和体重。使用Adventurer Pro AV812天平（Ohaus Corporation，新泽西州派恩布鲁克）测量动物体重。使用Ultra Cal-IV卡尺（型号54-10-111，Fred V，Fowler Company, Inc.，马萨诸塞州牛顿）测量肿瘤长度和宽度。如果体重损失超过初始体重的20% ，或肿瘤超过2000 mm³，则对小鼠进行安乐死。使用Excel 11.2版（微软，华盛顿州雷德蒙德）计算肿瘤体积，公式如下：\[ \text{TV} \, (\text{mm}^3) = \text{长度} \times \text{宽度}^2 \times 0.5 \]**Inavolisib给药方案**Inavolisib以口服方式，每日一次（QD），在中链甘油三酯（MCT）中给药，持续28天，剂量分别为1、2.5、5、15、25和50 mg/kg。对照组动物每日接受载体MCT（100 µL）。研究结束时，各组的肿瘤体积与载体组的肿瘤体积进行比较。**药代动力学/药效学（PK/PD）建模**采用SAAMII（Nanomath，华盛顿州斯波坎）进行PK和PK/PD建模。**药代动力学分析**采用两室模型，假设口服吸收为一级动力学，从中央室消除，拟合接受inavolisib单次口服剂量（5、12.5、25或50 mg/kg，溶于MCT）的雌性小鼠的平均血药浓度-时间数据。Inavolisib在所测试剂量范围内表现出线性药代动力学特性，四个单次剂量（5、12.5、25和50 mg/kg）同时拟合。吸收速率常数（ka）、速率常数k12、k21和k10以及表观分布容积（V/F）的平均估计值被用于模拟inavolisib的血药浓度，以进行异种移植疗效研究的建模。**异种移植疗效研究**采用间接反应模型（图S1A），通过以下微分方程拟合异种移植疗效数据：\[ \frac{d(TV)}{dt} = k_{ng}(TV) - K(TV) \](1) 其中t为时间（小时），TV为肿瘤体积（mm³），kng为净生长速率常数（小时⁻¹），K为与inavolisib减少肿瘤相关的速率常数（小时⁻¹）。K进一步描述为：\[ K = \frac{K_{\text{max}} \times C^n}{K_C^{50} + C^n} \](2) 其中Kmax为K的最大值（小时⁻¹），C为inavolisib的血药浓度（µM），n为Hill系数，KC50为inavolisib浓度，此时K为Kmax的50% 。基于药代动力学研究中估计的参数模拟小鼠的inavolisib血药浓度，并使用每剂量组的平均肿瘤体积进行建模。通过固定PD参数估计值，并模拟在研究结束时相对于载体对照组肿瘤体积减少60% 所需的每日剂量，确定ED60。**基于生理的药代动力学（PBPK）建模及预测人体药代动力学参数和有效剂量****人体药代动力学曲线模拟及有效剂量预测**采用GastroPlus™的PBPKPlus™模块（SimulationsPlus，宾夕法尼亚州兰开斯特）模拟人体中inavolisib的药代动力学曲线，以物理化学性质和体外结果作为输入参数。MDCK渗透性转换为人类Peff为0.9×10⁻⁴ cm/sec。肝脏清除率根据肝细胞稳定性实验计算得出，并将肾脏清除率作为fu,p×GFR的乘积加入。溶解度曲线（pH范围从2.5到9.2）和pKa（3.12）通过实验确定。血浆蛋白结合率（fu,p 0.589）和血液-血浆分配比（1.1）的输入值为本文提供的数据。对于所有其他参数，使用GastroPlus的默认设置。输入参数见表1和表S1。采用6 mg（I期起始剂量）的剂量模拟血浆浓度-时间曲线和药代动力学参数。然后使用Phoenix WinNonlin，版本8.3（Certara L.P.，新泽西州普林斯顿）将模拟曲线与一室模型进行一级口服吸收拟合。一旦获得患者数据，将模拟曲线和参数与观察结果进行比较（Juric等，2020）。表1. 在人类GastroPlus模拟中使用的输入参数。**人体剂量模拟**采用在KPL-4肿瘤异种移植小鼠模型中估计的药效学参数，并将小鼠的药代动力学参数替换为从模拟的人体曲线计算得出的人体参数，模拟了在治疗28天后相对于载体对照组肿瘤生长抑制60% 的人体剂量。使用SAAMII（Nanomath，华盛顿州斯波坎）进行肿瘤体积的模拟。

**结果****MDCK细胞的渗透性和转运**在MDCK细胞中评估的inavolisib的表观渗透性（Papp）为中等（表2），与在同一实验中包含的相关Papp标记物labetalol处于同一类别（数据未显示）。在过表达P-gp或Bcrp1的MDCK细胞中测量时，Papp, A-B显著下降，外排比（ER；Papp, B-A/Papp, A-B）在两种细胞系中均为24，强烈表明inavolisib是这两种转运蛋白的底物。表2. Inavolisib在MDCK细胞以及过表达P-gp或Bcrp1的MDCK细胞中的表观渗透性（Papp）。**冷冻保存肝细胞中的代谢稳定性研究**表3列出了通过在冷冻保存肝细胞中孵育3小时后得出的代谢稳定性外推得到的inavolisib的肝脏清除率（CL）。在所有测试物种中，预测的肝脏清除率均较低（<30% 的肝脏血流量；Davies和Morris，1993）。**表3. 由肝细胞孵育预测的Inavolisib的肝脏清除率**

血液-血浆分布、血浆蛋白结合和脑组织结合Inavolisib在小鼠、大鼠、食蟹猴、狗和人混合全血中的平均血液-血浆分布系数在0.5µM时，范围从0.9（小鼠）到1.3（猴）（表4）。

表4. Inavolisib在小鼠、大鼠、狗、猴和人全血中的血液-血浆比值。**Inavolisib与血浆蛋白的结合**在所测试的五种物种中，inavolisib（1 µM）与血浆蛋白的结合率较低，游离分数范围从小鼠血浆中的约0.26到猴血浆中的0.70（表5）。在所测试的浓度范围内（0.1到10 µM），蛋白结合与浓度无关（数据未显示）。

表5. 在小鼠、大鼠、犬、猴和人血浆中1 µM孵育后inavolisib的游离百分比**小鼠脑组织中的未结合分数为0.543±0.242。Inavolisib在小鼠、大鼠、猴和狗中的药代动力学图2展示了小鼠、大鼠、猴和狗在静脉注射和口服给药后inavolisib血浆（或血液）浓度与时间的半对数图。药代动力学参数见表6。在猴和狗中，inavolisib的血浆清除率较低（<30% 的肝脏血流），分别为6.32和10.2mL/min/kg；在小鼠中，血液清除率为中等（约为肝脏血流的41% ），为37.3mL/min/kg；在大鼠中，血浆清除率较高，为86.2mL/min/kg，超过了肝脏血流（Davies和Morris Citation1993）。在大鼠中，肾脏清除率约占血浆清除率的18% ，在猴和狗中约占30% 。末端半衰期值在小鼠中为0.727h，在狗中为4.75h。所有物种的稳态分布容积（Vss）均为中等到高，相当于总身体水分的约1.9到5.6倍。口服给药后的生物利用度在大鼠和狗中为57% ，在小鼠中为100% 。

图2. 静脉注射（1mg/kg）和口服（啮齿动物为25或5mg/kg；猴和狗为1mg/kg）inavolisib后平均血浆（或血液）浓度-时间曲线。A：小鼠；B：大鼠；C：食蟹猴；D：狗。

**表6. 小鼠、大鼠、犬和猴在静脉注射（IV）和口服（PO）给药后inavolisib的药代动力学参数（均值±标准差）****大鼠的质量平衡和排泄途径**通过给予Sprague-Dawley大鼠（包括胆管完整（BDI）和胆管插管（BDC）的雄性和雌性）单次口服剂量的[14C]inavolisib（3 mg/kg），测定了放射性排泄情况。在BDI大鼠中，放射性主要通过粪便排泄（56.9-62.8% ），其次在尿液中回收（23.3-34.8% ；图3A）。口服给药后96小时内，约90% 的[14C]inavolisib衍生放射性被排泄。雄性和雌性的排泄途径和速率相似（图3A）。在BDC大鼠中，粪便中回收的放射性百分比在雄性为43.6% ，雌性为37.7% （图3B）。在给药后96小时内，雄性和雌性BDC大鼠的胆汁中分别回收了约13.1% 和10.8% 的给药放射性，而尿液中分别回收了32.2% 和39.9% 的剂量（图3B）。尿液和胆汁的联合回收表明，雄性和雌性分别至少吸收了45% 和51% 的口服剂量。**图3. 口服给予3 mg/kg（200 µCi/kg）[14C]inavolisib后，雄性和雌性BDI（A）和BDC（B）Sprague-Dawley大鼠中[14C]inavolisib相关放射性的回收情况。结果以均值±标准差表示（每性别n=3只大鼠）。**大鼠定量全身放射自显影通过全身放射自显影法，在单次口服给药3mg/kg（200 µCi/kg）[^{14}C]inavolisib后，分别于1、4、8、24和240小时，测定了雄性Sprague-Dawley大鼠组织中[^{14}C]inavolisib的分布情况。吸收和分布迅速，大多数组织的放射性峰值浓度在给药后1小时观察到（表7）。[^{14}C]inavolisib衍生的放射性下降缓慢，大多数组织在240小时后水平低于定量限。胃肠道和排泄器官（肝脏、膀胱）含有最高水平的[^{14}C]inavolisib衍生放射性。在整个研究过程中，脑和脊髓中均未检测到放射性（图4；表7）。图4. 单次口服给药[^{14}C]inavolisib（目标剂量3mg/kg，200 µCi/kg）后1小时，雄性Sprague-Dawley大鼠全身放射性分布的放射自显影图。

表7. 单次口服给予[14C]Inavolisib（3 mg/kg，200 µCi/kg）后，雄性Sprague-Dawley大鼠部分组织中的放射性浓度（以inavolisib的ng当量/样本g表示）****Mdr1a/b(-/-)/Bcrp1(-/-)和FVBn小鼠研究**Inavolisib以1 mg/kg的剂量静脉注射给FVBn（野生型）和Mdr1a/b(-/-)/Bcrp1(-/-)（TKO）小鼠。在给药后24小时内测量inavolisib的血药浓度（图5），并在给药后1小时测量脑和血浆水平。在TKO小鼠中，暴露量比野生型小鼠高出2.6倍（图5）。TKO小鼠的脑浓度比野生型小鼠高出约9倍，而Kp,uu从野生型动物的约0.08提高到TKO小鼠的0.42（表8）。

图5. 野生型（FVB/n）和Mdr1a/b-Bcrp1基因敲除小鼠在静脉注射（1 mg/kg）inavolisib后的血浆浓度-时间曲线、AUC和CL。浓度以均值±标准差表示（n=4；*n=3；**n=1）。**

表8. 野生型（FVBn）和基因敲除小鼠（Mdr1a/1b(-/-)Bcrp1(-/-)）在静脉注射（1 mg/kg）inavolisib后1小时的血浆和脑浓度。****PK/PD建模****药代动力学研究**在小鼠中，对inavolisib进行单次口服给药（5、12.5、25和50 mg/kg）后，采用两室模型估计了% CV的ka、k12、k21、k10和V/F参数（图6A），分别为36.6（68）hr⁻¹、0.11（22）hr⁻¹、0.16（31）hr⁻¹、0.83（47）hr⁻¹和5.67（29）L/kg。这些从四个剂量水平同时拟合得到的参数用于模拟血药浓度-时间曲线，因为研究中未从荷瘤小鼠中收集足够的连续血样用于建模。观察到的血浆浓度与模型预测的比较见图6B，表明PK模型适当描述了这些数据。

**图6. 小鼠的血药浓度-时间曲线和KPL-4荷瘤小鼠的疗效研究。口服给予inavolisib（5、12.5、25和50 mg/kg）后的浓度-时间曲线（均值±标准差；n=3）（A）。通过拟合两室模型得到的观察值与预测血浆浓度的比较（B）。每日口服给予inavolisib（剂量范围为1至50 mg/kg）后的肿瘤体积与时间的关系（均值±标准差；n=10）（C）；通过拟合间接反应模型得到的观察值与预测肿瘤体积的比较（D）。****异种移植疗效研究**Inavolisib以每日1至50 mg/kg的剂量口服给KPL-4荷瘤小鼠。在不同剂量下28天内测量的肿瘤体积见图6C。KPL-4肿瘤生长的抑制呈剂量依赖性，15 mg/kg及更高剂量实现了肿瘤消退。一个间接反应模型拟合了所有剂量的肿瘤数据（公式1），图6D中观察到的肿瘤体积与模型预测之间的比较表明，该模型能够充分描述数据。从模型中估计的药效学参数见表9。表9. 从KPL-4乳腺肿瘤异种移植研究中估计的药效学参数。

人类药代动力学（PK）曲线模拟及有效剂量预测利用生理药代动力学（PBPK）模型模拟了口服起始剂量（6mg）后人体的血浆浓度-时间曲线。作为输入的参数在本文中有介绍（表1），或者对应于软件中的默认值。从肝细胞稳定性实验中确定的肝脏清除率被包括在内，以及肾脏清除率（fu,p•GFR）。系统清除率是肝脏清除率（5.8L/hr）和肾脏清除率（fu,p•GFR，4.4L/hr）之和，为10.2L/hr（或2.4mL/min/kg）。然后使用一室模型和一级吸收对该模拟曲线进行拟合。从该拟合中估计的参数（ka = 0.73hr−1；ke = 0.046hr−1；V/F = 245L）替代了本文介绍的药代动力学/药效学（PK/PD）模型（图S1B；表S2）中的小鼠参数，并用于模拟在28天治疗后预期能够达到疗效的人类剂量。通过连续模拟不同剂量，迭代确定了转化为60% 肿瘤生长抑制（TGI）的日剂量。达到60% TGI的目标反应的日剂量为3mg，对应的曲线下面积（AUC）为0.66µM·hr。该模拟的药代动力学曲线还与患者（6mg；（Juric等人引用2020））中测量的平均浓度进行了比较，结果见图7。预测和观察到的药代动力学参数见表10。图7. Ⅰ期起始剂量（6mg）下inavolisib血浆浓度-时间曲线的模拟结果以及患者（n = 4）的实际浓度（±标准差）以对数尺度（A）和线性尺度（B）呈现。

表10. 人类口服6mg剂量inavolisib后，预测（GastroPlus™）和观察到的AUC、Cmax和T1/2。

讨论PI3K信号通路的改变与癌症的发生有关，特别是编码p110α催化亚基的PIK3CA基因的突变已被证明在肿瘤细胞增殖中起着重要作用（Bader等人，2005；Shan等人，2024）。因此，针对PI3Kα亚型的选择性抑制剂有望对PI3K驱动的癌症有效，同时避免因抑制其他I类PI3K亚型（β、δ和γ）而引起的不良反应（Hanker等人，2019；Yu等人，2023）。Inavolisib是一种PI3Kα选择性抑制剂，还能特异性地触发突变的p110α蛋白的降解（Song等人，2022）。虽然这些特性对其预期的活性和耐受性至关重要，但inavolisib还必须具备最佳的ADME特性，以在人体中实现适当的暴露。体外和体内进行的临床前研究提供了预测inavolisib在人体中的药代动力学行为和有效浓度及剂量所需的参数。在犬和猴中，inavolisib的血浆（或血液）清除率较低，与肝脏血流相比，小鼠中为中等（Davies和Morris，1993）。在这些物种中，它们与代谢稳定性实验预测的肝脏清除率属于同一类别。由于血浆-血液比值与1相差不大（表4），全身清除率（CLp）可能与肝脏血流和清除率有关。相比之下，大鼠的CLp较高且预测不佳（表3和表6）。进一步的调查虽然未能完全阐明这一巨大差异，但揭示了非代谢性排泄途径（如直接肠道分泌）的显著贡献（数据未显示），这之前已有其他化合物的报道（Gramatté等人，1996；Mayer等人，1996；Sparreboom等人，1997；Salphati等人，2023），以及肾脏排泄（表6和图3A）。在临床前物种中，肾脏清除率占全身清除率的18% 到30% （表6），这与之前开发的PI3K抑制剂不同，后者的肾脏清除率可以忽略不计（Salphati等人，2011；2012；Ma等人，2023）。与这些结果一致的是，口服给予[14C]inavolisib后，大鼠尿液中回收了20% 到40% 的剂量（图3）。在BDC大鼠中，[14C]inavolisib相关放射性的胆汁排泄约占给药剂量的9% 到15% （图3B），而完整大鼠的粪便中回收了约60% 的剂量（图3A）。综合来看，胆汁和尿液中的回收率表明，吸收分数（% Fa）在大鼠中至少约为45% 到51% （表6）。在大鼠中观察到这样的% Fa，以及中等到高的生物利用度，与体外测量的中等（且适度）的Papp（表2）相比较，也是令人欣慰的。这种Papp范围确实提供了不太可靠的预测，可能与大约20% 到70% 的% Fa值相关（Irvine等人，1999；Skolnik等人，2010）。尿液和胆汁途径在inavolisib的排泄中的贡献得到了在膀胱壁和内容物以及胆管中检测到的高[14C]inavolisib衍生放射性的证实（表7）。QWBA研究还表明，inavolisib广泛分布于组织中，这与大鼠药代动力学研究中确定的中等分布容积一致（表6）。与大多数组织不同，在中枢神经系统（CNS）中未检测到放射性（表7）。这并不意外，因为inavolisib是P-gp和Bcrp1的底物。在TKO小鼠中（图2和表8），与野生型动物相比，1小时时的脑浓度增加了9倍，脑与血浆比（Kp,uu）增加了5倍，达到0.42，证实了这两种外排转运蛋白在限制inavolisib脑渗透中的作用。尽管这是一个显著的改善，但Kp,uu仍然低于1，这可能是如果自由化合物在血浆和脑间质液之间不受阻碍地达到平衡时所预期的。可能还有其他转运蛋白的外排作用限制了TKO小鼠中inavolisib的脑渗透，或者inavolisib血浆和脑结合的测量变化（用于计算Kp,uu）可能有助于这种低于预期的Kp,uu。脑渗透是在单次给药后评估的，而不是在稳态下，这也可能导致对Kp,uu的低估。此外，该研究还表明P-gp和Bcrp参与了inavolisib的排泄，在TKO小鼠中与野生型小鼠相比，其清除率降低了60% （图5）。这两项研究，大鼠的QWBA和TKO小鼠的药代动力学，揭示了inavolisib的脑渗透性差。这是一个重要的考虑因素，因为乳腺癌，即inavolisib的主要适应症，经常转移到中枢神经系统。因此，对inavolisib分布的这一方面的表征有助于评估这种化合物的潜力和局限性。Inavolisib在PIK3CA突变的KPL-4异种移植模型中表现出疗效，并引起了剂量依赖性的肿瘤生长抑制（TGI）（图6C）。从药代动力学/药效学（PK/PD）建模中估计的药效学参数（表9）与预测的人类药代动力学曲线相结合，以预测人类中的有效剂量和暴露量。首先，利用生理药代动力学（PBPK）建模（GastroPlus；图7）模拟了人类起始剂量（6mg）的血浆浓度-时间曲线。人类的起始剂量仅基于非临床毒性研究中的发现和耐受剂量来确定。它并不依赖于或受限于有效剂量的预测。从肝细胞孵育中预测的肝脏清除率（1.4mL/min/kg；5.8L/hr/70kg）作为模型中肝脏清除率的输入。基于在临床前物种中肾脏排泄的一致贡献，模型中也包括了肾脏清除率部分（表1）。人类的模拟药代动力学曲线密切预测了后来在患者中测量的血浆浓度（图7），并且这些参数与实验获得的参数相当（表10）。使用一室模型（一级吸收）拟合模拟曲线，并将估计的参数代入上述用于KPL-4疗效数据的药代动力学/药效学模型中的小鼠药代动力学参数。尽管这种方法做了几个假设，例如皮下异种移植瘤和人类肿瘤之间相似的药代动力学-肿瘤反应关系，以及相当的生长速率，但它为我们之前的激酶抑制剂提供了可接受的剂量预测（Salphati等人引用2010，引用2012；Wong等人引用2012b；Salphati等人引用2024），并且有助于评估我们化合物的潜在风险和成功的可能性。提议的60% TGI（ED60）作为对应于临床反应的最小值（Wong等人引用2012a），预测在每日剂量3mg和AUC为0.66µM·hr时达到。在Ⅰ期临床试验中，患者使用的起始剂量6mg达到了大约两倍的暴露量（表10）（Juric等人引用2020）。该剂量与临床反应相关，表明基于KPL-4模型的预测是适当的（Juric等人引用2020）。值得注意的是，6mg的剂量预测可达到90% 的TGI（ED90）。这证实了这里描述的方法的有用性以及KPL-4模型的相关性。使用具有不同敏感性的模型进行的疗效研究和预测，也有助于定义潜在有效剂量的范围。在体外和体内进行的临床前疗效和药代动力学研究中评估的inavolisib的特性，支持了其在患有PIK3CA突变肿瘤的患者中的临床开发。Inavolisib目前正在Ⅲ期临床试验中以每日9mg的剂量进行评估。

RefSalphati L, Pang J, Plise EG, et al. Preclinical assessment of the PI3Kα selective inhibitor inavolisib and prediction of its pharmacokinetics and efficacious dose in human.Xenobiotica. 2024;54(10):808-820. doi:10.1080/00498254.2024.2415103

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