CN1498116A - 测定嘧啶代谢能力的制剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种方法，用来检测和评价单个被试者代谢不同氟尿嘧啶药物，如5－氟尿嘧啶的能力。这些氟尿嘧啶药物在嘧啶代谢途径中被降解。本发明也提供一种用于检测和评价的制剂。本发明的实施步骤如下：施用一种制剂用于确定嘧啶代谢能力，这种制剂包含作为活性成分的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物，所述化合物充当嘧啶代谢酶的底物，其中碳、氧和氮原子中至少一种被标记上同位素，以及根据排出的代谢物的行为评价体内嘧啶代谢能力。

Description

测定嘧啶代谢能力的制剂
技术领域
本发明涉及一种制剂，该制剂能有效用来确定和评价单个被试者嘧啶代谢能力，即嘧啶代谢紊乱的存在、不存在和程度等。更具体而言，本发明涉及一种制剂，通过使用呼气等，该制剂能容易地确定单个被试者代谢不同的氟尿嘧啶药物，如5-氟尿嘧啶等的能力。此外，本发明涉及这种制剂的应用。
发明背景
5-氟尿嘧啶(下文有时称作“5-FU”)及其衍生物(如替加氟(tegafur)、卡莫氟(carmofur)和去氧氟尿苷(doxifluridine))是氟尿嘧啶药物，这些药物目前被当作抗癌药物广泛地使用。
在肝中，5-FU的降解和失活主要是通过嘧啶代谢途径中的一系列嘧啶代谢酶的作用。具体而言，如图1所示，施加到体内的5-FU首先在嘧啶代谢途径中的第一个酶，二氢嘧啶脱氢酶作用下被代谢成5-氟-二氢尿嘧啶(下文有时称作“FDHU”)；然后在嘧啶代谢途径中的第二个酶，二氢嘧啶酶(下文有时称作“DHPase”)的作用下被代谢成氟-β-脲基丙酸(下文有时称作“F-β-UPA”)；紧接着，在嘧啶代谢途径的第三个酶，脲基丙酸酶(下文有时称作“β-UPase”)的作用下被代谢成氟-β-丙氨酸(下文有时称作F-β-丙氨酸)和CO2(代谢终产物)。
据报道，施加到体内的大约80％的5-FU是在嘧啶代谢途径中降解的(癌症(Phila)，68，499-501，1991)。而DPD(第一个酶)是这个代谢途径中的限速酶(Cancer Res.(癌症研究)，47：2203-2206，1987)。因此，对DPP缺失或DPP活性降低的被试者施用5-FU或其他氟尿嘧啶药物，可能会导致血液中氟尿嘧啶药物浓度异常升高，从而引起严重的副作用(如骨髓抑制和消化症状等)，原因是氟尿嘧啶没有被正常代谢(Cancer Inves.(癌症调查)，11(2)：239-240，1993)。此外，已知DPD活性在不同个体中有显著变化，并且在不同性别中也不同(J.Clin.Oncol.(临床肿瘤学杂志)，12：2248-2253，1994；Adv.Exp.Med.Biol.(实验医学生物学进展)，431：811-816，1998)。
因此，在欧洲和美国，为了预防5-FU和其他氟尿嘧啶药物的副作用，急需对每一个被试者嘧啶代谢紊乱的存在、不存在及程度进行诊断，尤其是对由DPD缺陷和DPD活性降低引起的嘧啶代谢紊乱进行诊断。
已经建立了一种诊断DPD缺陷的方法，其中外周血单核细胞的DPD活性被确定(Cancer Res.(癌症研究)，53：5433-5438，1993；Phermacogenetics，4：301-306，1994；J.Inherited.Metab.Dis.(遗传性代谢疾病杂志)16：574-576，1993)。然而，这种方法并不适合诊断癌症患者，这些患者是待施用氟尿嘧啶药物的被试者，因为这种方法涉及使用放射性物质及复杂的预处理。
最近在遗传分析技术上的进展促进了DPD基因缺失的诊断。此外，又有许多关于DPD基因多态性的报道，而DPD基因多态性会引起DPD活性下降。然而，DPD基因多态性和DPD活性之间的关系还没被阐明。这样，在遗传信息的基础上，很难评价DPD活性是存在还是不存在，尤其是DPD活性的程度。
在这种情况下，即氟尿嘧啶药物在抗癌治疗中被证明是有效的，并且其作用被许多能抑制DPD酶(氟尿嘧啶药物的代谢酶)活性的药物所增强的情况下，为了预测或防止氟尿嘧啶药物治疗所带来的副作用，需要开发一种诊断被试者嘧啶代谢能力的简单方法，换句话说，提前诊断嘧啶代谢紊乱的存在、不存在或紊乱的程度。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的第一个目的是提供一种制剂，这种制剂能轻易地确定和评价单个被试者中的嘧啶代谢能力。具体而言，第一个目的是提供一种制剂，这种制剂能用来确定单个被试者的嘧啶代谢行为，并能容易地评价代谢能力，即被试者中嘧啶代谢紊乱的存在、不存在或者紊乱的程度。
本发明的第二个目的是提供一种方法，这种方法能确定单个被试者中嘧啶代谢行为以及轻易地评估代谢能力，即被试者中嘧啶代谢紊乱的存在、不存在或紊乱的程度。
本发明的第三个目的是提供一种方法，这种方法用来筛选适合施用氟尿嘧啶药物的被试者。
本发明人发现，被试者的嘧啶代谢能力，即嘧啶代谢紊乱的存在、不存在或代谢紊乱的程度，能通过给被试者施用一种同位素标记的嘧啶化合物以及测定呼气中同位素标记的CO2的排出行为(包括排出量、排出速率以及随着时间的流逝，数量和速率的变化)来轻易地加以评估。根据这些发现，本发明人确信：利用上述同位素标记的嘧啶化合物，根据单个被试者中嘧啶代谢行为的确定结果，通过排除一些被试者，这些被试者由于极高的嘧啶代谢能力而没有出现预料的氟尿嘧啶药物治疗效果，以及排除那些由于极低的氟尿嘧啶代谢能力而出现令人害怕的副作用的被试者，有可能筛选出适合施用氟尿嘧啶药物，如5-FU等的被试者。此外，根据这些被试者中氟尿嘧啶代谢能力，有可能评价氟尿嘧啶药物的清除率，从而给单个被试者建立一个更有效的氟尿嘧啶药物的剂量用法(配方、剂量、剂量数等)。本发明就是基于这些发现而完成的。
本发明提供一些制剂，这些制剂用来确定嘧啶代谢能力，如下列1-8条所描述：
1.一种确定嘧啶代谢能力的制剂，包含作为活性成分的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物，在这些化合物中，碳、氧和氮原子中的至少一种被同位素标记。
1-1.一种确定嘧啶代谢能力的制剂，包含作为活性成分的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物，在这些化合物中，碳、氧和氮原子中的至少一种被同位素标记，以及包含可药用的载体。
2，根据第1条所述的制剂，其中嘧啶化合物是嘧啶代谢酶，二氢嘧啶脱氢酶的底物或这种底物的前体。
3.根据第1条所述的制剂，其中嘧啶代谢化合物是二氢嘧啶酶和脲基丙酸酶的底物，这两种酶的任一个都是嘧啶代谢酶。
4.根据第1或第2条所述的制剂，其中嘧啶化合物是选自尿嘧啶、5-氟尿嘧啶和胸腺嘧啶中的至少一种。
5.根据第1或第2条所述的制剂，其中嘧啶化合物是选自去氧氟尿苷、替加氟和卡莫氟中的至少一种二氢嘧啶脱氢酶的底物前体。
6.根据第1或第3条所述的制剂，其中嘧啶代谢化合物是选自二氢尿嘧啶、5-氟二氢尿嘧啶、二氢胸腺嘧啶、β-脲基丙酸、氟-β-脲基丙酸以及β-脲基异丁酸中的至少一种。
7.根据第1-6条中任一条所述的的制剂，包含作为活性成分的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物，在这些化合物中，碳和氧中的至少一种被同位素标记，这种制剂在给被试者施用后能产生同位素标记的CO2。
8.根据第1-7条中任一条所述的制剂，其中同位素是选自13C、14C、18O和15N中的至少一种。
通过测定被试者嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物的代谢行为(这些行为在下文有时称作“嘧啶代谢行为”)，尤其是这种化合物的代谢物的排出行为(包括排出量，排出速率以及随着时间的流逝，数量和速率的变化)，根据本发明确定嘧啶代谢能力的制剂，能被用来确定和评价单个被试者的嘧啶代谢能力。因此，本发明用来确定嘧啶代谢能力的制剂也能被表达成确定嘧啶代谢行为的制剂。
本发明进一步提供了确定嘧啶代谢能力的方法，如下列9～10-1条所描述：
9.一种确定嘧啶代谢能力的方法，包括下列步骤：给被试者施用根据第1-8条中任一条所述的制剂，然后检测从身体排出的同位素标记的代谢物的排出行为。
9-1.根据第9条所述的确定嘧啶代谢能力的方法，其中同位素标记的代谢产物选自同位素标记的CO2、同位素标记的β-丙氨酸、同位素标记的氟-β-丙氨酸以及同位素标记的β-氨基异丁酸中的至少一种。
10.一种确定嘧啶代谢能力的方法，包括下列步骤：给被试者施用根据第1-8条中任一条所述的制剂，然后检测呼气中同位素标记的CO2的排出行为。
10-1.根据第10条所述的方法，其中第4条的制剂被用作确定嘧啶代谢能力的制剂。
上述这些确定嘧啶代谢能力的方法也能被表达成确定嘧啶代谢行为的方法，因为这些方法是通过检测嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物的排出行为(嘧啶代谢行为)而实施的。
本发明也提供了用来评价嘧啶代谢能力的方法，如下列第11～12-2条所描述。
11.一种评价被试者中嘧啶代谢能力的方法，包括下列步骤：给被试者施用根据第1～8条中任一条所述的制剂，检测从身体排出的同位素标记的代谢物的排出行为，然后评价从被试者中获得的排出行为。
11-1.根据第11条所述的方法，其中同位素标记的代谢产物选自同位素标记的CO2、同位素标记的β-丙氨酸、同位素标记的氟-β-丙氨酸以及同位素标记的β-氨基异丁酸中的至少一种。
11-2.根据第11条或11-1条所述的方法，其中被试者的排出行为通过和具有正常嘧啶代谢能力的健康被试者的相应排出行为比较来进行评价。
12.一种评价被试者中嘧啶代谢能力的方法，包括下列步骤：给被试者施用根据第1-8中任一条所述的制剂，检测呼气中同位素标记的CO2的排出行为，然后评价从被试者中获得的排出行为。
12-1.根据第12条所述的方法，其中第4条所述的制剂被用作确定嘧啶代谢能力的制剂。
12-2.根据第12或第12-1条所述的方法，其中被试者的排出行为通过和具有正常嘧啶代谢能力的健康被试者的相应排出行为比较来进行评价。
本发明也提供用来确定被试者中嘧啶代谢紊乱的存在、不存在或程度的方法，如下列第13～14-1条所描述：
13.一种确定被试者中嘧啶代谢紊乱的存在、不存在或程度的方法，包括下列步骤：给被试者施用根据第1-8条中任一条所述的制剂，检测同位素标记的代谢物的排出行为，然后将被试者中获得的排出行为和具有正常嘧啶代谢能力的健康被试者的相应排出行为进行比较。
13-1.根据第13条所述的方法，其中同位素标记的代谢产物选自同位素标记的CO2、同位素标记的β-丙氨酸、同位素标记的氟-β-丙氨酸以及同位素标记的β-氨基异丁酸中的至少一种。
14.一种确定被试者中嘧啶代谢紊乱的存在、不存在或程度的方法，包括下列步骤：给被试者施用根据第1-8条中任一条所述的制剂，检测呼气中同位素标记的CO2的排出行为，然后将被试者中获得的排出行为和具有正常嘧啶代谢能力的健康被试者的相应排出行为进行比较。
14-1.根据第14条所述的方法，其中第4条所述的制剂被用作确定嘧啶代谢能力的制剂。
本发明进一步提供了一种方法，这种方法可用于筛选适合氟尿嘧啶给药的被试者，如下列第15～17条所描述：
15.一种筛选适合氟尿嘧啶给药的被试者的方法，包括下列步骤：给被试者施用根据第1～8条中任一条所述的制剂，检测同位素标记的代谢物的排出行为，然后根据从被试者中获得的排出行为来确定适合的氟尿嘧啶给药。
15-1.根据第15条所述的方法，其中同位素标记的代谢产物选自同位素标记的CO2、同位素标记的β-丙氨酸、同位素标记的氟-β-丙氨酸以及同位素标记的β-氨基异丁酸中的至少一种。
15-2.根据第15或第15-1条所述的方法，其中氟尿嘧啶给药的适应性是通过将被试者的排出行为或从中获得的药代动力学参数和具正常嘧啶代谢能力的健康被试者的相应排出行为或药代动力学参数进行比较而确定的。
16.一种筛选适合氟尿嘧啶给药的被试者的方法，包括下列步骤：给被试者施用根据第1～8条中任一条所述的制剂，检测呼气中同位素标记的CO2的排出行为，然后根据从被试者中获得的排出行为来确定氟尿嘧啶给药的适应性。
16-1.根据第16条所述的方法，其中第4条所述的制剂被用作确定嘧啶代谢能力的制剂。
16-2.根据第16或第16-1条所述的方法，其中氟尿嘧啶给药适应性是通过将被试者CO2的排出行为或从中获得的药代动力学参数和具正常嘧啶代谢能力的健康被试者的相应CO2的排出行为或药代动力学参数进行比较而确定的。
17.根据第15～16-2条中任一条所述的方法，其中氟尿嘧啶药物是一种抗癌药物，选自5-氟尿嘧啶、替加氟、卡莫氟和去氧氟尿苷。
此外，本发明还包括下列实施方案：
18.一种评价氟尿嘧啶在被试者中清除率的方法，包括下列步骤：给被试者施用根据第1～8条中任一条所述的制剂，检测同位素标记的代谢物的排出行为，然后根据从被试者中获得的排出行为来评价氟尿嘧啶药物的清除率。
19.一种为被试者建立氟尿嘧啶药物剂量用法的方法，包括下列步骤：给被试者施用根据第1～8条中任一条所述的制剂，检测同位素标记的代谢物的排出行为，然后根据获得的排出行为来确定被试者的嘧啶代谢能力，并且根据嘧啶代谢能力为被试者建立氟尿嘧啶药物的剂量用法(配方、剂量、剂量的数目、服药的频率等)。
20.嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物在生产用于确定嘧啶代谢能力的制剂上的应用，在所述嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物中，碳、氧和氮原子中的至少一种被标记上同位素。
21.嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物或含有作为活性成分的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物的组合物在确定被试者中嘧啶代谢能力上的应用，在所述嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物中，碳、氧和氮原子中的至少一种被标记上同位素。
21-1.含有作为活性成分的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物和可药用载体的组合物在确定被试者嘧啶代谢能力上的应用，在所述嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物中，碳、氧和氮原子中的至少一种被标记上同位素。
22.嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物或含有作为活性成分的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物的组合物在评价被试者嘧啶代谢能力上的应用，在所述嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物中，碳、氧和氮原子中的至少一种被标记上同位素。
22-1.含有作为活性成分的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物和可药用载体的组合物在评价被试者嘧啶代谢能力上的应用，在所述嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物中，碳、氧和氮原子中的至少一种被标记上同位素。
23.嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物或含有作为活性成分的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物的组合物在确定被试者嘧啶代谢紊乱的存在、不存在或程度上的应用，在所述嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物中，碳、氧和氮原子中的至少一种被标记上同位素。
23-1.含有作为活性成分的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物和可药用载体的组合物在确定被试者嘧啶代谢紊乱的存在、不存在或程度上的应用，在所述嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物中，碳、氧和氮原子中的至少一种被标记上同位素。
24.嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物或含有作为活性成分的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物的组合物在评价被试者中氟尿嘧啶药物的清除率上的应用，在所述嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物中，碳、氧和氮原子中的至少一种被标记上同位素。
24-1.含有作为活性成分的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物和可药用载体的组合物在评价被试者中氟尿嘧啶药物的清除率上的应用，在所述嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物中，碳、氧和氮原子中的至少一种被标记上同位素。
25.嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物或含有作为活性成分的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物的组合物在为被试者确立氟尿嘧啶药物的剂量用法上的应用，在所述嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物中，碳、氧和氮原子中的至少一种被标记上同位素。
25-1.含有作为活性成分的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物和可药用载体的组合物在为被试者确立氟尿嘧啶药物的剂量用法上的应用，在所述嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物中，碳、氧和氮原子中的至少一种被标记上同位素。
如在本文中使用的“嘧啶代谢途径”意思是指体内代谢途径，其参与了一系列具有嘧啶骨架的化合物，如嘧啶的降解。在嘧啶代谢途径中，参与降解反应的酶被称作“嘧啶代谢酶”。“嘧啶代谢酶”既指嘧啶代谢途径中参与每个降解反应的单个酶，也包括嘧啶代谢途径中的一系列酶。如图1所示，具嘧啶骨架的化合物(下文有时也称作“嘧啶化合物”)，如尿嘧啶、5-氟尿嘧啶、胸腺嘧啶等，在嘧啶代谢途径中，通过三种酶反应被转变成代谢终产物。如这里使用的“代谢终产物”和“代谢物”指的是通过嘧啶代谢途径中的一系列酶的作用所产生的终产物，另一方面，代谢过程中酶反应产生的产物称作“代谢中间产物”。
附图的简单描述
图1所示为嘧啶化合物(尿嘧啶、5-氟尿嘧啶(5-FU)和胸腺嘧啶)，通过一些列嘧啶代谢酶(二氢嘧啶脱氢酶(DPD)、二氢嘧啶酶(DHPase)和β-脲基丙酸酶(β-UPase)的降解行为(代谢行为)。
图2所示为实施例1中获得的实验结果，在这些结果中，根据本发明用于确定嘧啶代谢能力的制剂，通过静脉内施用给实验动物。在实施例1中，静脉内注射2-13C标记的尿嘧啶后，随着时间的流逝，观察健康动物(-◆-)和尿嘧啶代谢紊乱的模式动物(-■-)呼气中排出的13CO2的行为。制剂施用后，呼气在不同的时间被收集，时间以横坐标表示，呼气中排出的13CO2数量以Δ13C值(‰)以纵坐标表示，即在制剂未施用之前呼气中的δ13C值(‰)(13CO2和12CO2浓度比)和制剂施用后每个收集时间呼气中的δ13C值(‰)之间的区别(同样适用于图3和图4)。
图3所示的是实施例2中获得的结果，在这个结果中，根据本发明用于确定嘧啶代谢能力的制剂通过口腔施用给实验动物。在实施例2中，在口腔施用2-13C标记的尿嘧啶后，随着时间的流逝，观察健康动物(-◆-)和具尿嘧啶代谢紊乱的模式动物(-■-)呼气中排出的13CO2行为。
图4所示为实施例3中获得的结果，在这个结果中，用于确定嘧啶代谢能力的制剂含有不同浓度的2-13C标记的尿嘧啶，通过口服施用给实验动物，随着时间的流逝，观察呼气中排出的13CO2的行为(Δ13C值(‰))。2-13C标记的尿嘧啶的剂量如下：10μmol/kg体重(-●-)、20μmol/kg体重(-■-)、40μmol/kg体重(-▲-)以及80μmol/kg体重(-×-)。
图5是一个图表，在这个图表中，2-13C标记的尿嘧啶的剂量(μmol/kg体重)以横坐标表示，在从实施例3(图4)获得的结果中所确定的2-13C标记的尿嘧啶的每一个剂量处曲线下的面积(AUC：‰·小时)以纵坐标表示。
图6是一个图表，在这个图表中，2-13C标记的尿嘧啶的剂量(μmol/kg体重)以横坐标表示，在从实施例3(图4)获得的结果中所确定的2-13C标记的尿嘧啶的每一个剂量处，呼气中的最大2-13CO2浓度(Cmax)以纵坐标表示。
实施本发明的最好方式
(1)用于确定嘧啶代谢能力的制剂。
根据本发明，用于确定嘧啶代谢能力的制剂包含作为活性成分的嘧啶化合物，在所述化合物中，碳、氧和氮原子中的至少一种被同位素标记。
本发明中使用的嘧啶化合物包括很多种化合物，这些化合物具有嘧啶骨架，并且优选是那些充当嘧啶代谢酶，尤其是二氢嘧啶脱氢酶(DPD)，即体内嘧啶代谢途径中的第一个酶的底物的化合物。这种嘧啶化合物的特定例子包括尿嘧啶、胸腺嘧啶以及它们的衍生物。任何衍生物只要能充当DPD的底物，可以不加限制地使用。这些衍生物能通过嘧啶代谢途径转变成代谢终产物，并以呼气或尿液的形式排出。这种衍生物的特定例子包括尿嘧啶的卤化物，如5-氟尿嘧啶和5-溴尿嘧啶等。优选的嘧啶化合物例子包括尿嘧啶、胸腺嘧啶和5-氟尿嘧啶。
除了上述直接充当DPD底物的化合物外，有用的嘧啶化合物包括充当DPD的间接底物的化合物，即前体(包括前体药物(prodrug))，它们在体内被降解或代谢成DPD的底物(如尿嘧啶、胸腺嘧啶和5-氟尿嘧啶)。这些前体的例子包括尿嘧啶的前体，如胞嘧啶、尿苷及其磷酸盐(例如尿苷一磷酸)；胸腺嘧啶的前体，如5-甲基胞嘧啶、胸苷及其磷酸盐(例如胸苷酸)；以及5-氟尿嘧啶的前体(前体药物)，如替加氟、卡莫氟和去氧氟尿苷等。
本发明的制剂可包括代替嘧啶化合物的化合物，这种化合物作为活性成分，对应于嘧啶化合物(下文有时也称作“嘧啶代谢化合物”)的代谢中间产物。这种嘧啶代谢化合物的例子包括充当DHPase(嘧啶代谢途径的第二个酶)底物的化合物，如二氢尿嘧啶、二氢胸腺嘧啶及其衍生物(例如二氢尿嘧啶的卤化物，如5-氟尿嘧啶)  (这些化合物下文有时也被称作“第一个代谢化合物”)，以及充当β-UPase(嘧啶代谢途径中的第三个酶)底物的化合物，如β-脲基丙酸、β-脲基异丁酸及其衍生物(例如β-脲基丙酸的卤化物，如氟-β-脲基丙酸)(这些化合物在下文有时也被称作“第二代谢化合物”)。
嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物作为制剂活性成分，用来确定嘧啶代谢能力，其特征在于这个化合物分子中的碳、氧和氮原子中的至少一种被标记上同位素。同位素没有限制，特定的同位素例子包括13C、14C、18O、15N等。这些同位素可以是放射性的，也可以是非放射性的，但从安全角度来考虑，非放射性的13C、18O或15N是优选的。
用在本发明中的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物分子中有一个同位素或有相同或不同元素的两个或更多个同位素。尽管没有限制，但优选的是标记嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物中碳原子或一个或多个氧原子，这样通过嘧啶代谢途径产生的CO2中至少一部分(C或O)被标记上同位素。这种化合物的例子包括那些在嘧啶骨架的第2位碳原子被同位素标记的化合物。特定的例子包括2-13C标记的尿嘧啶和2-13C标记的氟尿嘧啶等。
用这样的同位素标记嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物的方法没有限制，而且可以是常规的方法(Sasaki，“5.1临床诊断中稳定同位素的应用”：Kagaku no Ryoki(Journal of Japanese Chemistry(日本化学杂志))107，稳定同位素在医学、制药和生物中的应用，第149-163页(1975)，Nankodo：Kajiwara，RADIOISOTOPES(放射性同位素)，41，45-48(1992)等)。一些用这些同位素标记的嘧啶化合物和嘧啶代谢化合物都可以在市场上得到，而且这些商品使用方便。
本发明的制剂可以以任何形式适合本发明的目的。合适形式的例子包括包括注射液、静脉注射液、栓剂、滴眼液、鼻溶液和其它肠胃外形式；以及溶液(包括糖浆)、悬浮液、乳浊液、片剂(包衣或未包衣的)、胶囊、药丸、粉末、微细颗粒、颗粒和其它口服形式。
本发明的制剂可基本上由作为活性成分的同位素标记的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物组成，但根据制剂的形式(剂量形式)，可能是一个组合物(确定嘧啶代谢能力的组合物)，这个组合物进一步包含在本领域通常使用的可药用载体或添加剂，只要本发明的制剂的作用和效果不被削弱。
在这种组合物中，作为活性成分的同位素标记的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物的比例是没有限制的，可以是组合物100wt.％的1-95wt.％。这个比例在上述的范围中能进行合适的调节。
例如，当上述组合物形成片剂时，有用的载体包括，例如，乳糖、蔗糖、氯化钠、葡萄糖、尿素、淀粉、碳酸钙、高岭土、晶体纤维素、硅酸以及其他赋形剂；简单糖浆、葡萄糖溶液、淀粉溶液、明胶溶液、羧甲基纤维素、紫胶、甲基纤维素、磷酸钾、聚乙烯吡咯烷酮以及其他粘合剂，干淀粉、藻酸钠、琼脂粉、昆布多糖粉、碳酸氢钠、碳酸钙、聚氧乙烯山梨聚糖脂肪酸酯、月桂基硫酸钠、硬脂酸甘油单酯、淀粉、乳糖以及其他崩解剂；蔗糖、硬脂酸、可可脂、氢化油以及其他崩解抑制剂；季铵碱、月桂基硫酸钠以及其他吸收加速剂；甘油、淀粉及其他湿润剂；淀粉、乳糖、高岭土、皂土、胶体硅酸及其他吸附剂；纯化的滑石粉、硬脂酸、硼酸粉、聚乙二醇及其他润滑剂。此外，片剂是那些带有普通涂盖层的片剂(如蔗糖包衣的片剂、明胶包衣的片剂或膜包衣的片剂)、双层片剂或多层片剂。
当把确定嘧啶代谢能力的组合物形成药丸时，有用的载体包括，例如，葡萄糖、乳糖、淀粉、可可脂、氢化植物油、高岭土、滑石粉及其他赋形剂；阿拉伯胶粉、西黄耆胶粉、明胶及其他的粘合剂；以及昆布多糖、琼脂及其他崩解剂。
胶囊按例行方式制备，根据本发明将活性成分和上述任何载体进行混合，然后将这种混合物填充进硬的明胶胶囊和软胶囊等。
用于栓剂中的有用的载体包括，例如，聚乙二醇、可可脂、高级醇、高级醇的酯、明胶及半合成的甘油酯。
当这种制剂的制备形式是注射液时，将注射液、乳浊液或悬浮液灭菌，优选与血液等渗。制备注射液的有用的稀释剂包括，例如，水、乙醇、聚乙二醇(macrogol)、丙二醇、乙氧基化异十八烷醇、聚氧基化异十八烷醇和聚氧乙烯山梨聚糖脂肪酸酯。注射液可能包括氯化钠、葡萄糖或甘油，它们的数量足以生成等渗溶液。此外，普通的增溶剂，缓冲液和润肤剂等也能被加入到这种注射液中。
进一步，本发明上述任何形式的制剂包括可药用的添加剂，如颜料、防腐剂、香料、气味改善剂、味道改善剂、甜味剂或稳定剂。上述载体和添加剂既可单个使用也能组合使用。
在每单位剂量的本发明制剂中，同位素标记的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物(活性成分)的量取决于测试样品和使用的活性成分的种类而发生变化，一般不能限定。这样，根据情况可以合理的调节和确立数量。例如，同位素标记的尿嘧啶，如2-13C标记的尿嘧啶，被用作同位素标记的嘧啶化合物(活性成分)时，每单位剂量的制剂包含1-1000mg/体重，优选10-100mg/体重的同位素标记的尿嘧啶。当另一种嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物被用作活性成分时，它的数量根据上述范围进行调整。当一种同位素标记的氟尿嘧啶药物，如同位素标记的5-氟尿嘧啶或5-氟尿嘧啶前体被用作同位素标记的嘧啶化合物时，这种药物按优选以一定量施用，以便这种药物在医药上的效果不会对被试者产生不利的影响。例如，一个优选的数量是每单位剂量1-300mg/体重，尽管只要满足上述的条件，对其是没有限制的。
当本发明的制剂被施用给具正常嘧啶代谢能力，即一系列嘧啶代谢酶(DPD、DPHase和β-UPase)能正常行使功能的被试者(下文有时称作“健康被试者”)时，在制剂中充当活性成分的嘧啶化合物如图1所示被代谢性降解。
例如，尿嘧啶、5-氟尿嘧啶(5-FU)或胸腺嘧啶，作为嘧啶化合物在DPD(嘧啶代谢途径的第一个酶)作用下，在体内分别被降解成二氢尿嘧啶、5-氟二氢尿嘧啶(FDHU)或二氢胸腺嘧啶，然后在DHPase(嘧啶代谢途径的第二个酶)的作用下，分别被降解成β-脲基丙酸、氟-β-脲基丙酸(F-β-UPA)、β-脲基异丁酸，又进一步在β-UPase(嘧啶代谢途径中的第三个酶)作用下分别被降解成β-丙氨酸、氟-β-丙氨酸(F-β-丙氨酸)或β-氨基异丁酸和CO2。
当制剂含有充当DHPase的底物的嘧啶代谢化合物(第一个代谢化合物)，如二氢脲嘧啶、FDHU或二氢胸腺嘧啶作为活性成分时，这个化合物在健康被试者中，通过DHPase的作用，被降解成β-脲基丙酸，F-β-UPA或β-脲基异丁酸，然后在β-UPase(第三个酶)的作用下被进一步降解成β-丙氨酸、F-β-丙氨酸或β-氨基异丁酸和CO2。
当制剂含有充当β-Upase的底物的嘧啶代谢化合物(第二个代谢化合物)，如β-脲基丙酸、F-β-UPA或β-脲基异丁酸作为活性成分时，这个化合物在健康被试者中，通过β-UPase的作用，被降解成β-丙氨酸、F-β-丙氨酸或β-氨基异丁酸和CO2。
代谢终产物CO2在呼气中排出，而β-丙氨酸、F-β-丙氨酸或β-氨基异丁酸则主要是在尿液中排出。当排出时，根据作为活性成分的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物的同位素标记位点，代谢终产物(CO2、β-丙氨酸、F-β-丙氨酸或β-氨基异丁酸)中至少有一种被标记上同位素。这样，同位素标记被当作一种指标去检测测试样品中代谢终产物(当CO2被标记上时就是呼气，而当β-丙氨酸，F-β-丙氨酸或β-氨基异丁酸被标记上时便是尿液)的排出行为(随着时间的流逝，排出数量和排出速率的行为)。
使用本发明的制剂，通过检测上述代谢终产物的排出行为(随着时间的流逝，排出数量和排出速率的行为)，可对单个被试者中的嘧啶代谢能力加以确定和评价。
具体而言，本发明的制剂通过口服或肠胃外途径给被试者施用，并将从身体排出的同位素标记的代谢物进行检测，这样，被试者中嘧啶代谢能力(嘧啶代谢紊乱的存在、不存在或紊乱的程度(下降/上升))能由获得的同位素标记的代谢物的排出行为(随着时间的流逝，排出数量和排出速率的行为)而得到确定。
从身体排出的代谢物取决于制剂中所用的活性成分的种类而发生变化。例如，当这种制剂中包含同位素标记的尿嘧啶或同位素标记的尿嘧啶前体作为活性成分时，代谢终产物便是同位素标记的β-丙氨酸或同位素标记的CO2。当这种制剂中包含同位素标记的5-氟尿嘧啶或5-氟尿嘧啶前体(前体药物)作为活性成分时，代谢终产物便是同位素标记的氟-β-丙氨酸或同位素标记的CO2。当这种制剂中包含同位素标记的胸腺嘧啶或同位素标记的胸腺嘧啶前体作为活性成分时，代谢终产物便是同位素标记的β-氨基异丁酸或同位素标记的CO2。
优选地，本发明制剂包含，作为一种活性成分的同位素标记的嘧啶化合物或同位素标记的嘧啶化合物的前体，这些化合物或化合物的前体使得呼气中同位素标记的CO2以代谢结果排出。使用这样一种制剂，被试者的嘧啶代谢能力(嘧啶代谢紊乱的存在、不存在或程度(下降/上升))能通过同位素标记的CO2的排出行为(随时间流逝排出量和排出速率的行为)得以确定，通过口服或肠胃外途径给被试者施用制剂，并且检测呼气中排出的同位素标记的CO2，可以获得被试者的嘧啶代谢能力。
当制剂中包括作为活性成分的嘧啶化合物，这种化合物产生同位素标记的化合物而不是同位素标记的CO2，如β-丙氨酸、F-β-丙氨酸或β-氨基异丁酸时，排出物如尿液或汗液可取代呼气用作测试样品。
例如，被试者中的嘧啶代谢能力可以通过例如比较由上述检测获得的同位素标记的代谢物的排出行为(随着时间的流逝，排出数量和排出速率的行为)和具正常嘧啶代谢能力的健康被试者中的同位素标记的代谢物的排出行为得以评价。健康被试者中的排出行为以同样方式检测。进一步，取代或者除了同位素标记的代谢物的排出行为，将从被试者排出行为(排出量的过渡曲线)中获得的曲线下的面积(AUC)，排出速率(尤其是起始排出速率)，最大的排出浓度(Cmax)，或者相似参数，优选地是药代动力学参数，和健康被试者中相应的参数进行比较。
嘧啶代谢酶(DPD，DHPase和β-UPase中的至少一种)的缺失或存在可以通过同位素标记的代谢物排出的不存在或存在来确定，而不用和健康被试者的排出行为进行比较。此外，被试者中嘧啶代谢能力下降或上升的存在或不存在(嘧啶代谢紊乱)及代谢紊乱的程度可以通过比较被试者中排出行为或从中获得的参数和健康被试者中相应的排出行为或参数而加以确定。
当一种排出物，如尿液或汗液用作测试样品时，从测试样品中获得的同位素标记的嘧啶化合物(或同位素标记的嘧啶代谢化合物)，同位素标记的代谢中间产物以及同位素标记的代谢终产物，通过组合使用分离技术，如液相色谱和气相色谱可以被同时分离，并一次性进行分析。因此，同位素标记的代谢物的排出行为可以被选择性进行检测。
如上所述，嘧啶代谢途径由三步有一系列嘧啶代谢酶(DPD、DHPase和β-UPase)参与的酶反应组成。使用含有嘧啶代谢途径中的第一个酶(DPD)的底物或其前体(两者都用同位素进行标记)作为活性成分的制剂，从施用制剂而获得的代谢终产物的排出行为中，被试者中嘧啶代谢能力可以被评价。在这种情况下，通过考虑基于第二个酶(DHPase)和第三个酶(β-UPase)的嘧啶代谢能力，被试者中第一个酶(DPD)的缺失或存在，或其活性下降或上升(紊乱)的程度可以被评价。基于第二个酶(DHPase)和第三个酶(β-UPase)的嘧啶代谢能力可由下列步骤发现：给被试者施用一种用于检测嘧啶代谢能力的制剂，这种制剂中包括作为活性成分的第二个酶(DHPase)的底物(同位素标记的化合物)；检测从身体中排出的代谢终产物；以及评价从检测中获得的排出行为(随着时间的流逝，排出数量和排出速率等的行为)。
被试者中基于第二个酶(DPD)的嘧啶代谢能力能从代谢终产物的排出行为(随着时间的流逝，排出数量和排出速率等的行为)中得以评价，所述代谢终产物通过施用包括第二种酶(DHPase)的底物(同位素标记的化合物)的制剂获得。在这种情况下，被试者嘧啶代谢途径中的基于第三个酶(β-UPase)的嘧啶代谢能力也应该考虑。基于第三个酶(β-UPase)的嘧啶代谢能力可由下列步骤发现：给被试者施用一种制剂，这种制剂中包括第三个酶(β-UPase)的底物(同位素标记的化合物)；检测从身体中排出的代谢终产物；以及评估获得的排出行为(随着时间的流逝，排出数量和排出速率等的行为)。
本发明的制剂能被合适地用来检测单个被试者中嘧啶代谢紊乱(下降/上升)的存在或不存在，或用于检测和评价紊乱的程度。具体而言，基于单个被试者中DPD的缺失或其活性的下降或上升，制剂能被合适地用来检测和评价嘧啶代谢紊乱的存在，缺失或紊乱的程度(下降/上升)，所述制剂包含作为活性成分的DPD的底物，如尿嘧啶、胸腺嘧啶或其衍生物(例如5-氟尿嘧啶)，底物标记有同位素。因此，根据本发明用于确定嘧啶代谢能力的制剂也能被表达成用于检测嘧啶代谢紊乱的制剂、用于测定嘧啶代谢紊乱的制剂和用于诊断嘧啶代谢紊乱的制剂等。
(2)确定嘧啶代谢能力的方法
本发明也提供一种确定被试者中嘧啶代谢能力的方法。这种方法通过利用上述用于确定嘧啶代谢能力的制剂可容易地得以实施。
具体而言，被试者中嘧啶代谢能力可以按如下步骤进行确定。将上述制剂施用给嘧啶代谢能力有待确定的动物(尤其是哺乳动物)或人被试者。然后，收集呼气、尿液、汗液或其他排出物作为测试样品，并从样品中排出的同位素标记的代谢物的数量检测出同位素标记的代谢物的排出行为(随着时间的流逝，排出数量和排出速率等的行为)。
测试样品中同位素标记的代谢物的检测和分析可以通过常规的分析技术，如液体闪烁计数、质谱、红外光谱分析、发射光谱分析或核磁共振波谱分析，选择哪种技术取决于使用的同位素是放射性的还是非放射性的。
体内嘧啶代谢受到一系列嘧啶代谢酶的影响。身体中吸收的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物主要被嘧啶代谢酶代谢成CO2和其他代谢物(β-丙氨酸、F-β-丙氨酸或β-氨基异丁酸等)，并从身体中排出。这样，要检测的同位素标记的代谢物的优选例子包括同位素标记的CO2、同位素标记的β-丙氨酸、同位素标记的F-β-丙氨酸和同位素标记的β-氨基异丁酸。
取决于施用的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物中的同位素标记位点，根据所产生的同位素标记的代谢物的类型选择本发明检测方法中使用的样品。因此，当同位素标记的代谢物是CO2，合适的样品是呼气；当标记的代谢物是β-丙氨酸、F-β-丙氨酸或β-氨基异丁酸，合适的样品是尿液。如果从样品收集的难易程度来看，呼气是优选的，而从同时分析代谢终产物和中间产物的可行性来看，尿液又是优选的。
作为确定嘧啶代谢能力的优选方法，本发明进一步提供一种方法，这种方法包括给被试者施用确定嘧啶代谢能力的制剂，以及检测呼气中排出的同位素标记的CO2的排出行为(随着时间的流逝，排出数量和排出速率的行为)。
优选的方法是用一种包含作为活性成分的同位素标记的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物的制剂，这些化合物被设计成产生同位素标记的CO2作为代谢终产物。这样的同位素标记的嘧啶化合物的特定例子包括在嘧啶骨架第2位上有同位素标记碳原子的化合物，优选的是2-13C标记的尿嘧啶或2-13C标记的5-氟尿嘧啶，更优选的是2-13C标记的尿嘧啶。
当13C被用作同位素，呼气中排出的13CO2的数量可以通过传统的13C-Breath试验检测(Bunseki Kagaku(Analytical Chemistry(分析化学))，第31卷，第450-453页(1982)；HELICOBACTER(螺旋杆菌)，第3卷，第1期，第49-53页(1998)等)。
每个被试者嘧啶代谢能力根据用上述方法检测的同位素标记的代谢物的排出行为(随着时间的流逝，排出数量或排出速率的行为)进行评价。具体而言，每个被试者的嘧啶代谢能力可由下列步骤评价：给被试者施用本发明的制剂；检测尿液、呼气或其他排出物中同位素标记的代谢物的排出行为(随着时间的流逝，排出数量或排出速率的行为)；以及将这样获得的排出行为和健康被试者中相应的排出行为进行比较。
优选地，包含作为活性成分的2-13C标记的尿嘧啶或2-13C标记的5-氟尿嘧啶的制剂给被试者施用，检测被试者呼气中排出的同位素标记的CO2的排出行为，以及将获得的排出行为和健康被试者中同位素标记的CO2的相应的排出行为进行比较。具体而言，呼气中同位素标记的CO2(例如13CO2)的排出行为(随着时间的流逝，排出数量或排出速率的行为)如下列方式所示：在给被试者施用本发明的制剂后，呼气中13CO2和12CO2的比率(13CO2/12CO2的浓度比，δ13C值)随着时间的流逝而检测，从测量的δ13C值和制剂施用前被试者的δ13C值之间的差异计算二氧化碳Δ值(‰)，然后根据呼气收集时间(制剂施用后流逝的时间)将Δ值(‰)划成曲线制表。为了比较被试者中同位素标记的CO2的排出行为和健康被试者的排出行为，例如，将上面获得的图表和表示健康被试者中排出行为的图表进行比较，健康被试者中排出行为通过和上述同样的方式获得。
进一步，本发明的方法的实施方法是取代或除了同位素标记的代谢物的排出行为，将从被试者的排出行为(排出量的过渡曲线：排出曲线)中获得的曲线下的面积(AUC)、排出速率(尤其是起始排出速率)、最大的排出浓度(Cmax)或相似的参数，优选的是药代动力学参数，和健康被试者中相应的参数进行比较。用这种方式，有可能评价被试者嘧啶代谢能力下降或上升(嘧啶代谢紊乱)的存在或不存在，或者紊乱的程度。
嘧啶代谢途径的第一个酶DPD的缺失或存在，可以通过同位素标记的代谢物排出的不存在或存在来确定，而不用和健康被试者进行比较。
当尿液、汗液或另外的排出物用作测试样品时，其中含有的同位素标记的嘧啶化合物(或同位素标记的嘧啶代谢化合物)、同位素标记的代谢物中间物和同位素标记的代谢终产物可以被同时分离，并通过组合使用分离技术如液相色谱和气相色谱一次性分析。这样，同位素标记的代谢物的排出行为可以被选择性检测。
如上所述，本发明使得检测单个被试者中嘧啶代谢能力紊乱(下降或上升)的存在或不存在，或测定紊乱的程度成为可能。因此，根据本发明，检测或评价嘧啶代谢能力的方法也能定义成检测单个被试者中嘧啶代谢能力紊乱(下降或上升)的存在或不存在的方法，检测被试者嘧啶代谢能力紊乱(下降或上升)程度的方法，或评价被试者嘧啶代谢能力紊乱(下降或上升)的存在、不存在或程度的方法。
3)适合施用氟尿嘧啶药物的被试者的筛选方法
利用本发明的方法评价被试者的嘧啶代谢能力，从中可以预测被试者对施用多种氟尿嘧啶药物的适宜性。因此，本发明提供了一种方法，可以筛选适于施用氟尿嘧啶药物的被试者。根据本发明，在适合氟尿嘧啶药物施用的被试者中，优选(包括人的动物(哺乳动物)，优选人)那些施用氟尿嘧啶药物，如5-FU或其前体药物后，根据本领域常识，能得到一般预期的治疗效果，而没有严重副作用的被试者。在更宽的意义上，适合氟尿嘧啶药物施用的被试者包括那些施用氟尿嘧啶药物后不引起严重副作用的被试者(包括人的动物(哺乳动物))，或那些能得到预料的氟尿嘧啶药物治疗效果的被试者(包括人的动物(哺乳动物))。
通过操作本发明用于检测和评价嘧啶代谢能力的方法，本发明的筛选方法可以在将施用嘧啶药物的被试者(将要用嘧啶药物处理的被试者)，如癌症患者中实施。具体而言，将本发明的制剂施用给被试者；一种分泌物，如呼气或尿液，收集起来作为测试样品；测试样品中排出的同位素标记的代谢物的排出行为(随着时间的流逝，排出数量或排出速率的行为)加以检测；以及被试者施用氟尿嘧啶的药物适宜性可以根据获得的排出行为得以确定。
例如，当同位素标记的代谢物的排出在被试者中没有被观察到，则可以确定，被试者由于嘧啶代谢途径中嘧啶代谢酶(DPD、DHPase和β-UPase中至少一种)的缺失而缺乏嘧啶代谢能力，因此它不适合施用氟尿嘧啶药物。当同位素标记的代谢物的排出在被试者中被观察到，通过比较被试者中同位素标记的代谢物的排出行为或从中获得的药代动力学参数和健康被试者中相应的参数或排出行为，可以确定被试者适合施用氟尿嘧啶药物。当被试者从排出行为或其参数中评价出来的嘧啶代谢能力极度低于健康被试者的嘧啶代谢能力时，则预期会出现副作用。另一方面，当被试者的嘧啶代谢能力显著高于健康被试者的嘧啶代谢能力时，则渴望的治疗效果达不到。在两种情况下，可以确定被试者并不适合施用氟尿嘧啶药物。
进一步，当基于同位素标记的代谢物的排出行为的药代动力学参数和嘧啶代谢能力(优选地，通过一种方法，而不是本发明的方法所确定的嘧啶代谢能力)之间的相关性(相关图)，更优选的是药代动力学参数和氟尿嘧啶药物施用的适宜性之间的相关性(相关图)，在大量随机挑选的被试者中提前被发现时，通过将基于采用本发明方法所测定的排出行为的参数应用到相关图上，可确定被试者对氟尿嘧啶药物施用的适宜性。
从通过本发明的方法评价的被试者的嘧啶代谢能力，确定被试者中氟尿嘧啶药物的清除率也是有可能的，或者建立一个氟尿嘧啶药物的剂量用法(配方(剂型、组成等)、剂量、剂量数等)。
具体而言，被试者(将要施用氟尿嘧啶药物的患者)中嘧啶代谢能力可以在施用氟尿嘧啶药物之前，通过上述的评价方法进行评价，以致氟尿嘧啶药物的清除率能从嘧啶代谢能力中得以确定，并且根据这种清除率，氟尿嘧啶药物的用法(配方(剂型、组成等)、剂量、剂量数等)能够建立起来。氟尿嘧啶药物的例子包括5-氟尿嘧啶、替加氟、卡莫氟、去氧氟尿苷等，它们已被当成抗癌药物。
为了防止副作用，用这种方式，在被试者中降解一种氟尿嘧啶药物的能力可以提前评价，这使得预测氟尿嘧啶药物在患有嘧啶代谢紊乱，如DPD缺陷或DPD活性下降的患者中施用时的副作用风险成为可能。因此，本发明的方法在预防由施用氟尿嘧啶药物引发的副作用中是有用的。
实施例
提供下列例子是为了更详细的阐述本发明，而不是旨在限制本文权利要求书的范围。
实施例1
在第2位上是13C标记的碳原子的尿嘧啶(2-13C标记的尿嘧啶)被用作同位素标记的嘧啶化合物。制备一种制剂并检测其在确定嘧啶代谢能力上是否有用处，这种制剂包含2-13C标记的尿嘧啶作为活性成分，以静脉注射液形式制成，用于确定嘧啶代谢能力。
(1)用于确定嘧啶代谢能力的制剂的生产
尿嘧啶-2-13C(Cambridge Isotope Laboratory)(300毫克)溶解在24毫升0.1N的NaOH/盐水溶液中(是从200毫升0.1N NaOH/盐水溶液中量出来的，这种溶液是用生理盐水稀释2ml的10N NaOH/盐水溶液而制备的)，以静脉注射液形式得到了用于确定嘧啶代谢能力的制剂，在(每4毫升注射液包含50毫克尿嘧啶-2-13C)。
(2)(E)-5-(2-溴代乙烯基)-尿嘧啶制剂的制备
(E)-5-(2-溴代乙烯基)-尿嘧啶已知是二氢嘧啶脱氢酶(DPD)的抑制剂(Cancer Research(癌症研究)46，1094-1101，1986年3月，第1094-1101页)。(E)-5-(2-溴代乙烯基)-尿嘧啶(250毫克)和阿拉伯胶(2.25克)混合在一起，将混合物揉和，同时加入少量水，以制成45毫升的悬浮液(每15毫升悬浮液中包含83.3毫克(E)-5-(2-溴代乙烯基)-尿嘧啶)。
(3)实验
禁食的毕尔格狗(beagle dog)被当作实验动物。在1组中(n＝3)，上面制备的确定嘧啶代谢能力的制剂通过静脉注射(50毫克/身体)(测试组)。在2组中(n＝3)，首先口服(E)-5-(2-溴代乙烯基)-尿嘧啶制剂(DPD抑制剂)(83.3毫克/身体)，1小时后，确定嘧啶代谢能力的制剂用和1组(对照组：尿嘧啶代谢紊乱动物模型)相似的方法通过静脉注射(50毫克/身体)。在两组中，呼气在确定嘧啶代谢能力的制剂施用前和制剂施用后的15、30、45、60、75、90、105、120、135、150、180、210和240分钟时被收集。收集的呼气中排出的13C标记的CO2的浓度通过GC-MS分析仪检测(ABCA-G，Europa Scientific)。
图2所示为测试组(-◆-)和对照组(-■-)的结果。在这个图中，纵坐标上标绘的是Δ13C值(‰)，它是确定嘧啶代谢能力的制剂施用前收集的呼气样品和制剂施用后的每个时间收集的呼气样品之间δ13C值(‰)  (呼气中13CO2/12CO2浓度的比值)的差异，横坐标标绘的是制剂施用后收集呼气的时间。
正如图2中一目了然，在测试组中，观察到2-13C标记的尿嘧啶得以代谢，并在呼气中以13CO2排出。另一方面，在通过提前施用DPD的抑制剂人为创造尿嘧啶紊乱的动物模型(对照组)中，观察到了呼气中排出的13CO2显著降低。这样，通过检查呼气中13CO2的排出行为，就证明了使用含有2-13C标记的尿嘧啶作为活性成分的本发明制剂(通过静脉注射的方式)，使得检测和评价尿嘧啶代谢紊乱(尿嘧啶代谢能力的下降)的存在或不存在成为可能，尿嘧啶代谢紊乱是由DPD活性的抑制或降低引起的。
实施例2
确定嘧啶代谢能力的制剂以口服形式制备，采用和实施例1中相同的2-13C标记的尿嘧啶作为活性成分，并且对其检测确定嘧啶代谢能力的有用性。
(1)确定嘧啶代谢能力的制剂的制备
2-13C标记的尿嘧啶(Cambridge Isotope Laboratory)(300毫克)溶解在24毫升0.1N的NaOH/盐水溶液中(是从200毫升0.1N NaOH/盐水溶液中量出来的，这种溶液是用生理盐水稀释2ml的10N NaOH/盐水溶液而制备的)。然后加入水，以口服形式得到了60毫升确定嘧啶代谢能力的制剂(每10毫升口服溶液包含50毫克2-13C标记的尿嘧啶)。
(2)实验
禁食的毕尔格狗被当作实验动物。在1组中(n＝3)，上面制备的确定嘧啶代谢能力的制剂以口服施用(50毫克/10毫升/身体)(测试组)。在2组中(n＝3)，以实施例1(2)中相同的方式制备的(E)-5-(2-溴代乙烯基)-尿嘧啶制剂(DPD抑制剂)通过口服施用(83.3毫克/15毫升/身体)，1小时后，确定嘧啶代谢能力的制剂用和1组(对照组：尿嘧啶代谢紊乱动物模型)相同的方式通过口服施用(50毫克/10毫升/身体)。在两组中，通过口服施用确定嘧啶代谢能力的制剂后，为了洗净残留在试管中的制剂，用制剂施用中使用的试管强制性口服施用10毫升水。在两组中，呼气在确定嘧啶代谢能力的制剂施用前和制剂施用后的15、30、45、60、75、90、105、120、135、150、180、210和240分钟时收集。收集的呼气中排出的13C标记的CO2的浓度用和实施例1相同的方式来检测，使用GC-MS分析仪(ABCA-G，Europa Scientific)。图3所示为测试组(-◆-)和对照组(-■-)的结果。在图3中，横坐标和纵坐标的定义和实施例1中的相同。
正如图3一目了然，在测试组中，当本发明中的制剂通过口服施用后，观察到2-13C标记的尿嘧啶得以代谢，并在呼气中以13CO2排出，和静脉施用的情况(实施例1)类似。另一方面，在通过提前施用DPD的抑制剂人为创造尿嘧啶紊乱的动物模型(对照组)中，呼气中排出的13CO2显著地降低。这样，通过检查呼气中13CO2的排出行为，就证明了包含作为活性成分的2-13C标记的尿嘧啶的本发明制剂的使用(以口服形式)，使得检测和评价尿嘧啶代谢紊乱(尿嘧啶代谢能力的下降)的存在或不存在成为可能，尿嘧啶代谢紊乱是由DPD活性的抑制或降低引起的。
实施例1和实施例2中获得的结果证明了本发明制备的制剂，通过使用呼气，能用来轻易和准确地确定体内嘧啶代谢紊乱的存在或不存在(嘧啶代谢能力下降或上升)。
实施例3
在50毫升份的0.05N NaOH中，分别溶入56.5毫克、113.1毫克、226.2毫克和452.3毫克2-13C标记的尿嘧啶(Cambridge IsotopeLaboratory)，以制得浓度各为10μmol/ml、20μmol/ml、40μmol/ml和80μmol/ml的溶液。这些溶液用狗用口腔试管强制性口服施用给禁食的雄性毕尔格狗(n＝3)，用量是1ml/kg体重(剂量：10、20、40和80μmol/kg)，此后，水以2ml/kg体重的数量强制性口服施用给狗。呼气在施用前以及施用后15、30、45、60、75、90、105、120、135、150、180、210和240分钟时分别收集，然后，测量呼气中13C标记的CO2浓度，以及药代动力学参数(曲线下的面积(AUC)以及最大的13C标记的CO2浓度(Cmax))从呼气中获得的13C标记的CO2浓度过渡曲线中计算出来。
图4所示为呼气中13C标记的CO2浓度的过渡曲线。图5和图6分别表示剂量(μmol/kg体重)和曲线下面积(AUC)的关系，以及呼气中剂量和最大的13C标记的CO2浓度(Cmax)的关系。
图4显示呼气中13C标记的CO2浓度在施用后15-30分钟达到最大值，然后快速下降。如图5和图6所示，AUC和Cmax相对剂量的图表是几乎通过原点的直线，这表明剂量和AUC以及剂量和Cmax是线性关系。这意味着呼气中2-13C标记的尿嘧啶的排出动力学在剂量为10-80μmol/kg体重时是线性的。
当含有2-13C标记的尿嘧啶的本发明制剂以40μmol/kg体重的剂量通过口服施用给嘧啶代谢能力未知的被试者，以及从呼气中13C标记的CO2浓度中测量最大的13C标记的CO2浓度(Cmax)，并发现是50‰时，从图6可以确定，被试者中的嘧啶代谢能力降低到正常嘧啶代谢能力的大约1/2。(在图6中，Cmax＝50‰对应于其中2-13C标记的尿嘧啶按20μmol/kg体重施用的情形)。
制剂实施例1
把甘露醇(1400毫克)和2-13C标记的尿嘧啶(Cambridge IsotopeLaboratory)(100毫克)混合在一起，用常规方法配制成颗粒。
制剂实施例2
把甘露醇(900毫克)和2-13C标记的尿嘧啶(Cambridge IsotopeLaboratory)(100毫克)混合在一起，并配制成微小颗粒。
工业实用性
根据本发明用于确定嘧啶代谢能力的制剂或方法使得利用呼气来非侵入性评价单个被试者中嘧啶代谢能力成为可能。具体而言，本发明的制剂和方法能合适地用来检测嘧啶代谢紊乱(下降或上升)的存在或不存在，嘧啶代谢紊乱是由嘧啶代谢酶缺失或其活性下降或上升引起的，或用来检测和评估紊乱的程度。这样，氟尿嘧啶药物如5-氟尿嘧啶的治疗效果或副作用可以通过使用本发明的制剂或方法，评估被试者中嘧啶代谢能力而得以预测。换句话说，本发明的制剂和方法在筛选适合施用氟尿嘧啶药物的被试者方面是有用的。这种筛选防止由药物引起的严重副作用，进一步，使用本发明的制剂或方法，根据确定的嘧啶代谢能力，可以建立一种适合单个被试者的氟尿嘧啶药物的剂量用法。因此，本发明的制剂和方法使用氟尿嘧啶药物可有助于一种安全、有效的治疗(癌症治疗)。

Claims (17)

1.一种用于确定嘧啶代谢能力的制剂，其包含作为活性成分的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物，在所述化合物中，碳、氧和氮原子中至少一种被标记上同位素。
2.根据权利要求1所述的制剂，其中嘧啶化合物是二氢嘧啶脱氢酶的底物或该底物的前体，二氢嘧啶脱氢酶是嘧啶代谢酶。
3.根据权利要求1所述的制剂，其中嘧啶代谢化合物是二氢嘧啶酶或β-脲基丙酸酶的底物，这两种酶均是嘧啶代谢酶。
4.根据权利要求1所述的制剂，其中嘧啶化合物是选自尿嘧啶、5-氟尿嘧啶和胸腺嘧啶中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的制剂，其中嘧啶化合物是选自去氧氟尿苷、替加氟和卡莫氟中的至少一种二氢嘧啶脱氢酶底物前体。
6.根据权利要求1所述的制剂，其中嘧啶代谢化合物是选自二氢尿嘧啶、5-氟二氢尿嘧啶、二氢胸腺嘧啶、β-脲基丙酸、氟-β-脲基丙酸和β-脲基异丁酸中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的制剂，其包含作为活性成分的嘧啶化合物或嘧啶代谢化合物，在所述化合物中，碳和氧原子中的至少一种被标记上同位素，所述制剂在给被试者施用后能产生同位素标记的CO2。
8.根据权利要求1所述的制剂，其中同位素是选自13C、14C、18O和15N中的至少一种。
9.一种确定嘧啶代谢能力的方法，其包括如下步骤：给被试者施用权利要求1所述的制剂，并检测从身体排出的同位素标记的代谢物的排出行为。
10.一种确定嘧啶代谢能力的方法，其包括如下步骤：给被试者施用权利要求1所述的制剂，并检测呼气中同位素标记的CO2的排出行为。
11.一种评价被试者中嘧啶代谢能力的方法，其包含如下步骤：给被试者施用权利要求1所述的制剂，检测从身体排出的同位素标记的代谢物的排出行为，以及评价从被试者中获得的排出行为。
12.根据权利要求11所述的方法，其包含下列步骤：给被试者施用权利要求1所述的制剂，检测呼气中同位素标记的CO2的排出行为，以及评价从被试者中获得的CO2的排出行为。
13.根据权利要求11所述的方法，其包含如下步骤：给被试者施用权利要求1所述的制剂，检测同位素标记的代谢物的排出行为，以及将被试者中获得的排出行为或从中获得的药代动力学参数和具正常嘧啶代谢能力的健康被试者中相应的排出行为或参数进行比较。
14.一种确定被试者嘧啶代谢紊乱的存在、不存在或程度的方法，其包含如下步骤：给被试者施用权利要求1所述的制剂，检测从身体排出的同位素标记的代谢物的排出行为，以及评价从被试者中获得的排出行为。
15.一种筛选适合施用氟尿嘧啶药物的被试者的方法，其包含如下步骤：给被试者施用权利要求1所述的制剂，检测同位素标记的代谢物的排出行为，以及根据被试者中获得的排出行为来确定施用氟尿嘧啶药物的适宜性。
16.一种筛选适合施用氟尿嘧啶药物的被试者的方法，其包含如下步骤：给被试者施用权利要求1所述的制剂，检测呼气中同位素标记的CO2的排出行为，以及根据被试者中获得的CO2的排出行为来确定施用氟尿嘧啶药物的适宜性。
17.根据权利要求15所述的方法，其中氟尿嘧啶药物选自5-氟尿嘧啶、替加氟、卡莫氟和去氧氟尿苷中的至少一种抗癌药物。
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