JP2018190244A - Novel prediction method of concentration transition in human plasma using physiological model - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for highly accurately predicting (simulating) a transition of a compound concentration in human plasma.SOLUTION: A prediction (simulation) method for predicting a transition of a compound concentration in human plasma by using a computer, comprises the steps of: setting predetermined parameters in a differential equation related to pharmacokinetics; and calculating a time transition of the compound concentration in human plasma by numerically analyzing the differential equation. The predetermined parameters include: a) a physical property value of a compound; b) a biological value of the compound related to a model animal and/or a human being; and c) a value calculated from at least one value among an in vivo measured value or a physical property value of the compound obtained from an in vivo kinetics trial using model animals, the biological value, and the in vivo measured value.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本開示は、生理学的モデルによるヒト血漿中化合物濃度推移を予測(シミュレーション)する方法及び装置に関する。   The present disclosure relates to a method and apparatus for predicting (simulating) the transition of a compound concentration in human plasma by a physiological model.

創薬の現場では、医薬品の種となる新規物質の発見からヒトにおける有効性の確認まで非常に長い年月を要する。ヒトに医薬候補品を投与する臨床試験までの間、有効性や安全性は動物 (in vivo) や試験管内での実験 (in vitro) に代表される非臨床試験により医薬候補品としての妥当性が検討される。創薬の研究開発を加速させ、良質な医薬品を少しでも早く患者様に届けるためには、非臨床試験からヒトでの有効性及び安全性を確度高く予測することが極めて重要となる。有効性や安全性は、生体内に投与された化合物量によって左右されるため、ヒトの生体内における化合物量を確度高く見極めるは、医薬品開発の加速に直結すると考えられる。   In the field of drug discovery, it takes a very long time from discovery of a new substance as a seed of a pharmaceutical to confirmation of its effectiveness in humans. Until clinical trials in which drug candidates are administered to humans, efficacy and safety are valid as drug candidates by non-clinical tests represented by animals (in vivo) and in vitro experiments (in vitro). Is considered. In order to accelerate research and development of drug discovery and deliver high-quality pharmaceuticals to patients as soon as possible, it is extremely important to accurately predict the effectiveness and safety in humans from non-clinical studies. Effectiveness and safety depend on the amount of compound administered into the living body, so it is considered that determining the amount of compound in the human body with high accuracy directly leads to acceleration of drug development.

生体内における化合物の継時的な量的変化を解析する研究領域を薬物動態pharmacokinetic(以下「PK」)と呼ぶ。一般的にPKは、ADME(A: 吸収、D: 分布、M: 代謝、E: 排泄)を把握することで概ね理解できる。動物やヒトに投与された化合物は、消化管等から吸収された後、全身血液を介し各組織に分布し、肝臓などの消失臓器で代謝を受けることで排泄されやすい形に変換された後に、糞便または尿を介して生体外に排泄される。非臨床試験では、実験動物における化合物のPKを把握することは可能であるが、ヒトと実験動物間では血流速度や組織の大きさ、代謝活性などに種差が認められるため、実験動物で得られたPKをそのままヒトのPKとすることはできない。そこで、実験動物からヒトPKを予測するための方法が存在する。   The research area for analyzing quantitative changes in compounds in vivo over time is called pharmacokinetic (hereinafter “PK”). In general, PK can be generally understood by grasping ADME (A: absorption, D: distribution, M: metabolism, E: excretion). After the compound administered to animals and humans is absorbed from the digestive tract, etc., it is distributed to each tissue through the whole body blood, and after being converted into a form that is easily excreted by undergoing metabolism in the disappearing organ such as the liver, It is excreted ex vivo via feces or urine. In non-clinical studies, it is possible to determine the PK of a compound in laboratory animals, but there are species differences in blood flow velocity, tissue size, metabolic activity, etc. between humans and laboratory animals. The obtained PK cannot be used as a human PK as it is. Thus, there are methods for predicting human PK from experimental animals.

実験動物からヒトのPKを予測する方法の一つとして、アニマルスケールアップが広く認知されている。この方法では、ラット、イヌまたはサルに化合物を投与後、血漿中濃度推移を継時的に評価し、体重や脳重量などの種差を補正係数として経験的にヒトPKを予測する(非特許文献9、10)。この予測方法は、動物やヒトでの代謝活性が概ね同程度であり、かつ組織分布の一端を担う血漿中タンパク結合率に種差がない場合、ヒトPKの予測確度は高い。一方で、アニマルスケールアップでは、高次に進化したイヌやサルを必要とする点、また代謝活性や血漿中タンパク結合率に種差が認められる場合は、ヒトPKの予測確度が低下するといった課題が認められる。   Animal scale-up is widely recognized as a method for predicting human PK from experimental animals. In this method, after administering a compound to rats, dogs, or monkeys, plasma concentration transitions are evaluated over time, and human PK is empirically predicted using species differences such as body weight and brain weight as correction factors (Non-Patent Documents). 9, 10). This prediction method has high prediction accuracy for human PK when the metabolic activity in animals and humans is almost the same, and there is no species difference in the protein binding rate in plasma that plays a part in tissue distribution. On the other hand, with animal scale-up, there are issues such as the need for highly evolved dogs and monkeys, and if there are species differences in metabolic activity and plasma protein binding rate, the prediction accuracy of human PK decreases. Is recognized.

この課題を解決するために、1990年代の中頃から生理学的薬物速度論(PBPK:physiologically based pharmacokinetics)という概念が定着してきた(非特許文献9、10)。この方法は、生体の主要組織及びその組織構成成分や組織の血流速度といった生理学的素因を基にした生体モデルをコンピュータ上で発生させ、代謝活性やタンパク結合率といったパラメータをこの生体モデルに入力することでPKを予測できる。ヒトPKを予測する場合は、in vitro試験でヒト肝細胞などを用いた代謝活性や血液中のタンパク結合率などを評価しコンピュータ上の生体モデルに入力することとなる。したがって、アニマルスケールアップのように実験動物とヒトの代謝活性などの種差は予測確度に対して影響しない。近年、このPBPKは、理論的にPKや薬物間相互作用(DDI)を予測できると期待されているため、極めて議論が活発となっている。International Consortium for Innovation & Quality in Pharmaceutical Development (IQ) PBPK working group では、ヒトPKの実測と予測の乖離度が2倍以内という目標が掲げられた(非特許文献11)。一方で、PBPKを用いたヒトPK予測に関する報告では、多くの化合物を用いて予測確度が検証されているが、IQ PBPK working groupが掲げる目標を十分には達成できていない。その原因は、2点あると考えられる。一つは人種差や個人差などの予測対象に関する問題、もう一つはPKの予測過程の問題である。前者は、代謝活性等を考慮することで、人種差や個人差までを含めてヒトPKを予測可能とする方法論が報告されている。後者は、生体をコンピュータ上でモデル化し、迅速かつ簡便に予測可能とする上で、多くの数理学的な仮定を導入している点が課題である。これにより、我々が考えるに、ヒトにおける化合物の分布容積や血中から肝臓への移行性並びに肝臓での代謝量を的確に予測できていない。このことから、特定の性質を示す化合物群では、PBPKによるヒトPK予測時に、化合物の消失速度を過小評価してしまう傾向が認められる。   In order to solve this problem, the concept of physiologically based pharmacokinetics (PBPK) has been established since the mid-1990s (Non-Patent Documents 9 and 10). This method generates on a computer a biological model based on physiological predispositions such as the main tissue of the living body, its constituent components and the blood flow velocity of the tissue, and inputs parameters such as metabolic activity and protein binding rate to this biological model. By doing so, PK can be predicted. When predicting human PK, metabolic activity using human hepatocytes, etc., protein binding rate in blood, etc. will be evaluated in an in vitro test and input to a biological model on a computer. Therefore, species differences such as metabolic activity between experimental animals and humans, such as animal scale-up, do not affect the prediction accuracy. In recent years, since this PBPK is expected to theoretically be able to predict PK and drug-drug interactions (DDI), the discussion is extremely active. In the International Consortium for Innovation & Quality in Pharmaceutical Development (IQ) PBPK working group, the goal of the difference between the actual measurement and prediction of human PK within two times was set (Non-patent Document 11). On the other hand, in the report on human PK prediction using PBPK, the prediction accuracy is verified using many compounds, but the target set by IQ PBPK working group is not fully achieved. There are two possible causes. One is a problem related to the prediction target such as racial and individual differences, and the other is a problem of PK prediction process. The former has reported a methodology that makes it possible to predict human PK by taking into account metabolic activity and the like, including racial and individual differences. The latter problem is that many mathematical assumptions are introduced in order to model a living body on a computer so that it can be predicted quickly and easily. Thus, in our view, the distribution volume of compounds in humans, the transferability from the blood to the liver, and the metabolic rate in the liver cannot be accurately predicted. From this, in the compound group which shows a specific property, the tendency which underestimates the disappearance rate of a compound at the time of human PK prediction by PBPK is recognized.

現在のPBPKによるヒトPK予測は、予測確度に対して高い信頼性を置くことが困難である.したがって,新規医薬品の当局申請や相談時に根拠資料として用いるケースはほぼ無い。一方、臨床試験結果とPBPKを統合的に活用して、薬物間相互作用 (DDI) を確度高く予測することは可能とされている。この解析では、phase2試験におけるDDI試験の実施意義を議論し、臨床試験の加速化を目的として活用されている。   The current PBPK human PK prediction is difficult to place high reliability on the prediction accuracy. Therefore, there are almost no cases where it is used as evidence material when applying for or consulting new pharmaceuticals. On the other hand, it is possible to predict the drug-drug interaction (DDI) with high accuracy by utilizing the clinical trial results and PBPK in an integrated manner. This analysis discusses the significance of the DDI study in the phase 2 study, and is used to accelerate clinical trials.

Journal of Pharmaceutical Science, 2005 Jun; Vol. 94(6): 1259-76Journal of Pharmaceutical Science, 2005 Jun; Vol. 94 (6): 1259-76 Journal of Pharmaceutical Science, 2006 Jun; Vol. 95(6): 1238-57Journal of Pharmaceutical Science, 2006 Jun; Vol. 95 (6): 1238-57 Pharmaceutical Research, 2007 May; Vol. 24(5): 918-33Pharmaceutical Research, 2007 May; Vol. 24 (5): 918-33 Journal of Pharmacokinet Biopharm, 1985 Oct; Vol. 13(5):477-92Journal of Pharmacokinet Biopharm, 1985 Oct; Vol. 13 (5): 477-92 Pharmaceutical Research, 2009 Aug; Vol.26(8): 1881-9Pharmaceutical Research, 2009 Aug; Vol.26 (8): 1881-9 Journal of Pharmaceutical Science, 2012 Feb; Vol.101(2): 838-51Journal of Pharmaceutical Science, 2012 Feb; Vol.101 (2): 838-51 Journal of Pharmaceutical Science, 2013 Jul; Vol.102(7): 2085-95Journal of Pharmaceutical Science, 2013 Jul; Vol.102 (7): 2085-95 Journal of Pharmaceutical Science, 2013 Sep; Vol.102(9): 3239-51Journal of Pharmaceutical Science, 2013 Sep; Vol.102 (9): 3239-51 Journal of Clinical Pharmacology, 2013 Feb; Vol. 53(2):167-77.Journal of Clinical Pharmacology, 2013 Feb; Vol. 53 (2): 167-77. Journal of Clinical Pharmacology, 2013 Feb; Vol. 53(2):178-91.Journal of Clinical Pharmacology, 2013 Feb; Vol. 53 (2): 178-91. Clinical Pharmacology & Therapeutics, 2015 Mar; Vol. 97(3): 247-62Clinical Pharmacology & Therapeutics, 2015 Mar; Vol. 97 (3): 247-62

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、確度よく、ヒトPKを予測(シミュレーション)することができる方法及び装置を提供することを目的とする。より具体的には、本発明は、ヒトの血漿中化合物濃度推移を確度良く計算できる方法及び装置を提供する。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method and apparatus that can predict (simulate) human PK with high accuracy. More specifically, the present invention provides a method and an apparatus that can accurately calculate a human plasma compound concentration transition.

本発明者らは、非臨床試験におけるヒトPK予測の予測確度向上を目的として、PBPKの活用を模索してきた結果、in vitro試験や最小限のin vivo試験より得た種々のパラメータを用いて、これまでPBPKに活用報告が無い概念を基にした生体モデルを用いて、高確度でヒトPK予測を可能とする以下の方法を考案した。   As a result of searching for the use of PBPK for the purpose of improving the prediction accuracy of human PK prediction in non-clinical studies, the present inventors have used various parameters obtained from in vitro tests and minimal in vivo tests. We have devised the following method that enables human PK prediction with high accuracy using biological models based on concepts that have not been reported to PBPK.

本発明の第一の態様において、コンピュータを用いて、ヒトの血漿中化合物濃度推移を予測(シミュレーション)する方法が提供される。予測方法は、薬物速度論に関する微分方程式に所定のパラメータを設定する工程と、微分方程式を数値的に解析し、ヒトの血漿中化合物濃度の時間推移を算出する工程と、を含む。所定のパラメータは、a)化合物の物性値と、b)モデル動物および/またはヒトに関する当該化合物の生物学的値と、c)モデル動物を用いた体内動態試験から得られる当該化合物のインビボ測定値または物性値と、当該生物学的値と、当該インビボ測定値とのうちの少なくとも1つから算出される値とを、含む。   In a first aspect of the present invention, a method is provided for predicting (simulating) a transition of a human plasma compound concentration using a computer. The prediction method includes a step of setting a predetermined parameter in a differential equation relating to pharmacokinetics, and a step of numerically analyzing the differential equation to calculate a time course of a human plasma compound concentration. The predetermined parameters are: a) a physical property value of the compound, b) a biological value of the compound relating to the model animal and / or human, and c) an in vivo measurement value of the compound obtained from a pharmacokinetic test using the model animal. Alternatively, a physical property value, a value calculated from at least one of the biological value and the in vivo measurement value are included.

本発明の第二の態様において、第一の態様の予測方法を実行するシミュレーション装置が提供される。   In a second aspect of the present invention, a simulation apparatus for executing the prediction method of the first aspect is provided.

本発明の第三の態様において、第一の態様の予測方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。   In the third aspect of the present invention, a program for causing a computer to execute the prediction method of the first aspect is provided.

本発明の方法及び装置によれば、ヒトPK予測の確度を向上することができ、ヒトの血漿中化合物濃度推移を確度よく計算することができる。   According to the method and apparatus of the present invention, the accuracy of human PK prediction can be improved, and the transition of human plasma compound concentration can be accurately calculated.

PK予測の対象とするヒトの生体モデルを示した図Diagram showing human biological model for PK prediction Kpuの算出式を説明した図Figure explaining Kpu calculation formula Kpu算出のために使用される生理学的パラメータを示す図Diagram showing physiological parameters used for Kpu calculation Kpu算出のために使用される生理学的パラメータを示す図Diagram showing physiological parameters used for Kpu calculation 肝移行する化合物を説明するための図Illustration for explaining compounds that migrate to the liver 消失臓器(肝臓)に対する化合物濃度の関係を説明した図Diagram explaining the relationship of compound concentration to the disappearing organ (liver) 非消失臓器に対する化合物濃度の関係を説明した図Illustration explaining the relationship of compound concentration to non-disappearing organs シミュレーション装置の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the simulation device シミュレーション装置による、ヒトの血漿中化合物濃度推移のシミュレーション処理を示すフローチャートFlow chart showing simulation processing of human plasma compound concentration transition by simulation device シミュレーション装置における計算条件の入力画面の一例を示す図The figure which shows an example of the input screen of the calculation conditions in a simulation apparatus 種々の化合物に対する、新規PBPK理論に基づく静脈における血漿中濃度の時間推移のシミュレーション結果を示した図Figure showing simulation results of time course of plasma concentration in vein based on new PBPK theory for various compounds 新規PBPK理論に基づき予想したPKパラメータと従来の手法に基づき予想したPKパラメータに対するfold changeの比較を示す図The figure which shows the comparison of the fold change for the PK parameter which is predicted based on the new PBPK theory and the PK parameter which is predicted based on the conventional method 新規PBPK理論に基づき予想したPKパラメータと従来の手法に基づき予想したPKパラメータに対するfold changeの比較を示す図The figure which shows the comparison of the fold change for the PK parameter which is predicted based on the new PBPK theory and the PK parameter which is predicted based on the conventional method

以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

<パラメータの定義>
以下の開示において使用するパラメータを下記のように定義する。
pKa(acid): 酸性化合物の酸解離定数。pKaが小さいほど強い酸であることを示す。
pKa(base): 塩基性化合物の酸かい離定数。pKaが大きいほど強い塩基であることを示す。
logP: 疎水性を示す分配係数。特に、溶媒としてn-オクタノールと水を用いたときの分配係数を意味する。
pHBC: 血球における水素イオン指数
pHIW: 細胞内液における水素イオン指数
pHP: 血漿における水素イオン指数
fEX: 組織のうち細胞外液が占める容積の割合
fIW: 組織のうち細胞内液が占める容積の割合
fNL: 組織のうち中性脂肪が占める容積の割合
fNP: 組織のうち中性リン脂質が占める容積の割合
[AP]T: 組織Tにおけるacidic phospholipids(酸性を示すリン脂質)の濃度
[PR]T: 組織Tにおける細胞外アルブミンまたはリポプロテインの濃度
GFR: 糸球体濾過速度
X: 投与量(Dose)。投与方法は問わず、例えば、経口投与、静脈内投与、筋肉内投与等が挙げられる。
Rateinf: 定速静脈内投与における投与速度 (急速静注の場合は0)
t:添字で使用された場合、組織を意味する(r:腎臓, m:筋肉, gi:腸管, h:肝臓, a:動脈, v:静脈, ad:脂肪, s:皮膚, lu:肺)。微分演算子で使用された場合、時間を意味する。
<Definition of parameters>
The parameters used in the following disclosure are defined as follows.
pKa (acid): Acid dissociation constant of acidic compounds. A smaller pKa indicates a stronger acid.
pKa (base): Acid separation constant of basic compounds. A larger pKa indicates a stronger base.
logP: Partition coefficient indicating hydrophobicity. In particular, it means the distribution coefficient when n-octanol and water are used as the solvent.
pHBC: Hydrogen ion index in blood cells
pHIW: Hydrogen ion index in intracellular fluid
pHP: Hydrogen ion index in plasma
fEX: the proportion of the tissue occupied by extracellular fluid
fIW: the proportion of the tissue occupied by intracellular fluid
fNL: Percentage of volume occupied by neutral fat in tissues
fNP: the proportion of the tissue occupied by neutral phospholipids
[AP] T: concentration of acidic phospholipids in tissue T
[PR] T: Concentration of extracellular albumin or lipoprotein in tissue T
GFR: Glomerular filtration rate
X: Dose. Regardless of the administration method, for example, oral administration, intravenous administration, intramuscular administration and the like can be mentioned.
Rate inf : Dosing rate for constant-rate intravenous administration (0 for rapid intravenous injection)
t: When used as a subscript, means tissue (r: kidney, m: muscle, gi: intestine, h: liver, a: artery, v: vein, ad: fat, s: skin, lu: lung) . When used in a differential operator, it means time.

Ct: 組織中化合物濃度 (=C,tissue)
Cr: 腎臓における化合物濃度
Cm: 筋肉における化合物濃度
Cgi: 腸管における化合物濃度
Ch: 肝臓における化合物濃度
Ca: 組織に流入する動脈における化合物濃度
Cv: 組織から出る静脈における化合物濃度
Cad: 脂肪における化合物濃度
Cs: 皮膚における化合物濃度
Clu: 肺における化合物濃度
Ce: 細胞外液における化合物濃度(=C,e)
CLint: 肝代謝固有クリアランス(肝細胞代謝安定性や肝ミクロソーム代謝安定性評価より得られる固有クリアランス)。クリアランスとは、速度を濃度で除した値で定義される。固有クリアランスとは、組織が持つ真の化合物の処理能力を意味する。
fu,b: 血液中に存在する化合物のうち、血液中タンパク質に結合していない化合物の割合(=fu,blood)
fu,t: 組織中に存在する化合物のうち、組織中タンパク質に結合していない化合物の割合(=fu,tissue)
fu,liver:肝臓中に存在する化合物のうち、肝臓中タンパク質に結合していない化合物の割合
fu,p: 血漿中に存在する化合物のうち、血漿中タンパク質に結合していない化合物の割合
fu,p-app: 血漿中 (血中) においてタンパク質に結合していない化合物のうち、非イオン型で存在する化合物の割合。
Kpu: タンパク質に結合していない化合物の組織への移行のし易さ(組織移行性)
Kp,t,calculation: 図2Aのテーブル中の計算式により得られたラットの組織への移行のし易さ(組織移行性)
Kp,t: 実測のラットVdssとVdss,rat,calculationの比によりKp,t,calculationを補正したときのラット組織における化合物の移行のし易さ(組織移行性)
Kp,t,human: ヒトにおける化合物の組織への移行し易さ(組織移行性)
Kp: 化合物の組織への移行し易さ(組織移行性)
Kp,r: 腎臓における化合物の組織移行性
Kp,m: 筋肉における化合物の組織移行性
Kp,gi: 腸管における化合物の組織移行性
Kp,h: 肝臓における化合物の組織移行性
Kp,a: 動脈における化合物の組織移行性
Kp,v: 静脈における化合物の組織移行性
Kp,ad: 脂肪における化合物の組織移行性
Kp,s: 皮膚における化合物の組織移行性
Kp,lu: 肺における化合物の組織移行性
Q: 各組織における血流速度(=Qt)
Qr: 腎臓における血流速度
Qm: 筋肉における血流速度
Qgi: 腸管における血流速度
Qh: 肝臓における血流速度
Qa: 動脈における血流速度
Qv: 静脈における血流速度
Qad: 脂肪における血流速度
Qs: 皮膚における血流速度
Qlu: 肺における血流速度
Vdss,rat,calculation: Table中の計算式由来のラット定常状態における分布容積。分布容積とは、化合物が瞬時に血漿中と等しい濃度で各組織に分布すると仮定したときに求められる容積(L/kgまたはmL/kg)をいう。
Vdss: 生体内において、化合物の組織移行が定常状態となった時の、化合物の分布容積
V: 組織容積(=Vt)。組織tの容積(大きさ)を指す。
Vr: 腎臓の組織容積
Vm: 筋肉の組織容積
Vgi: 腸管の組織容積
Vh: 肝臓の組織容積
Va: 動脈の組織容積

Vv: 静脈の組織容積
Vad: 脂肪の組織容積
Vs: 皮膚の組織容積
Vlu: 肺の組織容積
Ct: Tissue compound concentration (= C, tissue)
Cr: Compound concentration in the kidney
Cm: Compound concentration in muscle
Cgi: Compound concentration in the intestine
Ch: Compound concentration in the liver
Ca: Compound concentration in arteries flowing into tissues
Cv: Compound concentration in veins exiting the tissue
Cad: Compound concentration in fat
Cs: Compound concentration in the skin
Clu: Compound concentration in the lung
Ce: Compound concentration in the extracellular fluid (= C, e)
CLint: Hepatic metabolic clearance (inherent clearance obtained from liver cell metabolic stability and liver microsomal metabolic stability assessment). The clearance is defined as a value obtained by dividing the velocity by the concentration. Intrinsic clearance refers to the true compound processing capacity of the tissue.
fu, b: Percentage of compounds in blood that are not bound to blood proteins (= fu, blood)
fu, t: Percentage of compounds that are not bound to protein in tissue among compounds present in tissue (= fu, tissue)
fu, liver: Percentage of compounds that are not bound to liver protein among the compounds present in the liver
fu, p: Percentage of compounds in plasma that are not bound to plasma proteins
fu, p-app: Percentage of non-ionic compounds that are not bound to proteins in plasma (blood).
Kpu: Ease of migration of compounds that are not bound to proteins into tissues (tissue migration)
Kp, t, calculation: Ease of migration to rat tissues (tissue migration) obtained from the formula in the table of Fig. 2A
Kp, t: Ease of compound transfer in rat tissue when Kp, t, calculation is corrected by the ratio of measured rat Vdss and Vdss, rat, calculation (tissue migration)
Kp, t, human: Ease of transfer of compounds to tissues in humans (tissue transferability)
Kp: Ease of migration of compounds to tissues (tissue migration)
Kp, r: tissue migration of compounds in the kidney
Kp, m: tissue migration of compounds in muscle
Kp, gi: Tissue migration of compounds in the intestinal tract
Kp, h: tissue migration of compounds in the liver
Kp, a: tissue migration of compounds in arteries
Kp, v: Tissue migration of compounds in veins
Kp, ad: Tissue migration of compounds in fat
Kp, s: tissue migration of compounds in the skin
Kp, lu: tissue migration of compounds in the lung
Q: Blood flow velocity in each tissue (= Qt)
Qr: Blood flow velocity in the kidney
Qm: Blood flow velocity in muscle
Qgi: Blood flow velocity in the intestinal tract
Qh: Blood flow velocity in the liver
Qa: Blood flow velocity in arteries
Qv: Blood flow velocity in the vein
Qad: Blood flow velocity in fat
Qs: Blood flow velocity in the skin
Qlu: Blood flow velocity in the lung
Vdss, rat, calculation: Volume of distribution in the steady state of the rat derived from the formula in the table. The volume of distribution refers to the volume (L / kg or mL / kg) determined when it is assumed that the compound is instantaneously distributed in each tissue at a concentration equal to that in plasma.
Vdss: The distribution volume of a compound when the tissue transition of the compound reaches a steady state in vivo.
V: Tissue volume (= Vt). Refers to the volume (size) of tissue t.
Vr: Kidney tissue volume
Vm: muscle tissue volume
Vgi: Intestinal tissue volume
Vh: liver tissue volume
Va: Arterial tissue volume

Vv: Venous tissue volume
Vad: Fat tissue volume
Vs: skin tissue volume
Vlu: Lung tissue volume

以下、本願発明者らが考案した新規PBPK理論について説明する。   Hereinafter, the novel PBPK theory devised by the present inventors will be described.

1.新規PBPK理論
PBPK理論は、ヒトの生理学的パラメータ(血流速度や臓器の大きさ等)と化合物特性(タンパク結合や組織への移行のしやすさ等)を基に、化合物の経時的な体内動態を予測する方法である。一般には、図1に示すように、生体全体を薬物処理系として捉え、生体内をいくつかの処理区画に分けて考える(コンパートメントモデル)。例えば、胃や腸を吸収区画、血液全体を分布区画、肝臓を代謝区画、腎臓を排泄区画と考える。区画毎に、薬物の物質量の変化速度を微分方程式で記述する。なお、図1に示すコンパートメントモデルは一例である。以下に説明する新規PBPK理論は図1に示すモデルのみならず、種々のコンパートメントモデルに適用することができる。例えば、脳や骨の区画が追加されたコンパートメントモデルに対しても新規PBPK理論を適用することができる。
1. New PBPK theory
PBPK theory predicts the pharmacokinetics of a compound over time based on human physiological parameters (blood flow velocity, organ size, etc.) and compound characteristics (e.g., protein binding, ease of transition to tissues, etc.) It is a method to do. In general, as shown in FIG. 1, the whole living body is regarded as a drug processing system, and the inside of the living body is divided into several processing sections (compartment model). For example, the stomach and intestine are considered as an absorption compartment, the whole blood as a distribution compartment, the liver as a metabolic compartment, and the kidney as an excretory compartment. For each compartment, the rate of change in the amount of drug substance is described by a differential equation. Note that the compartment model shown in FIG. 1 is an example. The new PBPK theory described below can be applied not only to the model shown in FIG. 1 but also to various compartment models. For example, the new PBPK theory can be applied to a compartment model to which brain and bone compartments are added.

体内動態の予測は、各区画について記述された連立微分方程式を解くことにより行う。このためには、各微分方程式に代入するパラメータを決定する必要がある。このパラメータは、大きく分けて2種類ある。1つは生理学的パラメータであり、既知の値である。もう1つは化合物由来のパラメータであり、代謝固有クリアランス(CLint)や組織移行性(Kp,t)等である。   Prediction of pharmacokinetics is performed by solving simultaneous differential equations described for each compartment. For this purpose, it is necessary to determine parameters to be substituted for each differential equation. There are roughly two types of parameters. One is a physiological parameter, a known value. The other is a compound-derived parameter, such as metabolism-specific clearance (CLint) and tissue transferability (Kp, t).

本願発明者らが考案した新規PBPK理論は、従来のPBPK理論に対して2つの点が異なる。第1の差異は、分布過程における組織移行性の予測方法であり、第2の差異は、消失過程における肝移行し代謝を受ける化合物の種類である。以下、それぞれの差異について説明する。   The new PBPK theory devised by the inventors of the present application differs from the conventional PBPK theory in two points. The first difference is a method for predicting tissue migration in the distribution process, and the second difference is the type of compound that undergoes liver migration and undergoes metabolism in the elimination process. Hereinafter, each difference will be described.

1.1 分布過程
従来の予測法では、化合物由来の値とヒト組織構成成分より、化合物のヒトKp,tを予測している。このKp,tの確からしさ(予測確度)は、Kp,tを基に計算可能な定常状態の分布容積(Vdss)の値を基に検証できる。従来の予測法では,実測と予測Vdss値にかい離が生じる場合があった。そこで、本願発明者はより高い確度で予測可能な方法を考案した。
1.1 Distribution Process In the conventional prediction method, the human Kp, t of a compound is predicted from the value derived from the compound and human tissue components. The likelihood (predictive accuracy) of Kp, t can be verified based on the value of the distribution volume (Vdss) in the steady state that can be calculated based on Kp, t. In the conventional prediction method, the actual measurement and the predicted Vdss value may be different. Therefore, the present inventor has devised a predictable method with higher accuracy.

具体的には、従来のように直接ヒトKp,tを予測するのではなく、まず、ラットKp,tを予測し(ステップ1)、この数値からラットVdssを得て(ステップ2)、その後、ラットとヒトの種差を加味してヒトKp,tを得る(ステップ3)。以下にその詳細を示す。   Specifically, instead of directly predicting human Kp, t as in the prior art, first, rat Kp, t is predicted (step 1), rat Vdss is obtained from this value (step 2), and then Taking into account the species difference between rats and humans, human Kp, t is obtained (step 3). The details are shown below.

(ステップ1)
ラットKp,tは次のようにして予測する。まず、ラットの各組織(t)について、化合物の物性値とvitroデータから下式によりラットのKp,tの計算値(Kp,t,calculation)を得る(図2A〜図2C参照)。
Kp,t,calculation = Kpu * fu,plasma ・・・(1.1)
(Step 1)
Rat Kp, t is predicted as follows. First, for each tissue (t) of a rat, a calculated value (Kp, t, calculation) of rat Kp, t is obtained from the physical property value of the compound and vitro data according to the following formula (see FIGS. 2A to 2C).
Kp, t, calculation = Kpu * fu, plasma (1.1)

(ステップ2)
次に、ラットのVdssの計算値(Vdss,rat,calculation)を下式により算出する。
Vdss,rat,calculation = Σ(Kp,t,calculation * Vt) + 血管容積 ・・・(1.2)
(Step 2)
Next, the calculated value (Vdss, rat, calculation) of rat Vdss is calculated by the following equation.
Vdss, rat, calculation = Σ (Kp, t, calculation * Vt) + blood vessel volume (1.2)

(ステップ3)
以上のようにして求めたラットのKp,tの計算値Kp,t,calculationを、ラットVdssの計算値と実測値(Vdss,rat)の関係(比率)に基づいて補正することで、ラットKp,tであるKp,t,ratの予測値を得る(下式参照)。
Kp,t,rat = Vdss,rat / Vdss,rat,calculation * Kp,t,calculation ・・・(1.3)
(Step 3)
By correcting the calculated value Kp, t, calculation of the rat Kp, t as described above based on the relationship (ratio) between the calculated value of the rat Vdss and the measured value (Vdss, rat), the rat Kp , t, the predicted value of Kp, t, rat is obtained (see the following formula).
Kp, t, rat = Vdss, rat / Vdss, rat, calculation * Kp, t, calculation (1.3)

以上のようにして、ラットKp,t,ratが得られる。そして、ラットKp,t,ratから、ヒトとラットの種差を考慮して、ヒトのKp,tであるKp,t,humanを求める。   As described above, rat Kp, t, rat is obtained. Then, from the rat Kp, t, rat, Kp, t, human, which is a human Kp, t, is obtained in consideration of the species difference between human and rat.

具体的には、上記のようにして得たラットKp,t,ratと、Vt,rat、Vt,human、fu,b,rat及びfu,b,humanの実測値とから、下記関係に基づき、Kp,t,humanを得る。
C,t * fu,t = C,e * fu,b ・・・(1.4)
式(1.4)から次式が得られる。
Kp = C,t / Ce = fu,b/fu,t ・・・(1.5)
Specifically, from the rat Kp, t, rat obtained as described above and the measured values of Vt, rat, Vt, human, fu, b, rat and fu, b, human, based on the following relationship, Obtain Kp, t, human.
C, t * fu, t = C, e * fu, b (1.4)
The following equation is obtained from equation (1.4).
Kp = C, t / Ce = fu, b / fu, t (1.5)

式(1.5)から次式が得られる。
fu,t = fu,b / Kp ・・・(1.6)
From the equation (1.5), the following equation is obtained.
fu, t = fu, b / Kp (1.6)

ここで、ヒトとラット間で各組織の薬物濃度は以下の相関関係を有する。
Vt,human / fu,t,human = 1.0 * (Vt,rat / fu,t,rat)0.951 ・・・(1.7)
Here, the drug concentration of each tissue has the following correlation between human and rat.
Vt, human / fu, t, human = 1.0 * (Vt, rat / fu, t, rat) 0.951 ... (1.7)

式(1.6)、(1.7)から、次式が得られる。

Figure 2018190244
From the equations (1.6) and (1.7), the following equation is obtained.
Figure 2018190244

以上のようにして、ヒトとラットの種差を考慮してラットKp,t(Kp,t,rat)からヒトKp,t(Kp,t,human)を求める。以上の方法により、従来の予測方法のようなVdssの予測確度が悪いケースが無くなり、このようにして得たヒトKp,tをRbで除し,PBPKの連立微分方程式に入力することで、高い予測確度でヒト血漿中濃度推移を予測することが可能になった。なお、式(1.7),(1.8)においては例としてべき乗の指数の値を0.951としたが、指数の値は0.951に限定されるものではない。理論によっては他の値をとり得ることもある。   As described above, human Kp, t (Kp, t, human) is obtained from rat Kp, t (Kp, t, rat) in consideration of the species difference between human and rat. By the above method, there is no case where the prediction accuracy of Vdss is poor as in the conventional prediction method, and the human Kp, t obtained in this way is divided by Rb and input to the simultaneous differential equations of PBPK. It has become possible to predict changes in human plasma concentration with prediction accuracy. In formulas (1.7) and (1.8), the exponent value is set to 0.951 as an example, but the exponent value is not limited to 0.951. Depending on the theory, other values are possible.

1.2 消失過程
化合物が代謝を受ける主な臓器は肝臓であり、代謝を受けるためには、血液中から肝臓に化合物が移行する必要がある。従来のPBPK理論では、肝細胞に発現するトランスポーターの寄与が無い場合、血液中から肝臓への化合物移行は、受動拡散による膜透過のみが考慮されていた。しかし、この考え方では、生体内の化合物の挙動を十分に説明できておらず、その結果、ヒト血漿中濃度の予測結果が実測と異なるケースがあった。
1.2 Disappearance process The main organ in which a compound undergoes metabolism is the liver, and in order to undergo metabolism, the compound needs to be transferred from the blood to the liver. In the conventional PBPK theory, when there is no contribution of a transporter expressed in hepatocytes, only the membrane permeation by passive diffusion is considered for the compound transfer from the blood to the liver. However, this concept does not fully explain the behavior of the compound in the living body, and as a result, there are cases where the prediction result of the human plasma concentration differs from the actual measurement.

そこで、本願発明者らは、血液中に存在するアルブミンに結合する化合物も肝臓に移行するという事実(albumin-mediated uptake)に着目し、新規PBPK理論に適用した。これにより、血漿中濃度推移を予測する際に、特に消失相(消失過程)を高確度で予測可能となった。   Therefore, the inventors of the present application paid attention to the fact that compounds that bind to albumin present in blood also migrate to the liver (albumin-mediated uptake) and applied it to the novel PBPK theory. This makes it possible to predict the disappearance phase (disappearance process) with high accuracy, especially when predicting the plasma concentration transition.

また、従来、薬物代謝を受ける化合物として、肝臓中に存在する化合物のうち、タンパク質に結合していない化合物(タンパク非結合型化合物)が使用されたモデル計算式が多数報告されている。しかし、このヒト血漿中濃度の計算結果が実測値と大きく異なる場合があった。   Conventionally, many model calculation formulas have been reported in which compounds that are not bound to protein (non-protein-binding compounds) among compounds existing in the liver are used as compounds that undergo drug metabolism. However, the calculation result of the human plasma concentration sometimes differs greatly from the actual measurement value.

これに対して、本願発明者らは、肝臓で代謝を受ける化合物として、タンパク非結合型化合物に加えて、非イオン型化合物もモデル計算式に含めた。これにより、ヒト血漿中濃度の計算結果の確度を向上することができた。   In contrast, the inventors of the present application have included non-ionic compounds in the model calculation formula in addition to non-protein-binding compounds as compounds that undergo metabolism in the liver. Thereby, the accuracy of the calculation result of the human plasma concentration could be improved.

具体的には、肝臓に移行し、肝臓で代謝を受ける化合物として、アルブミン結合型の化合物及びα1酸性糖タンパク結合型化合物も含める(図3参照)。   Specifically, albumin-binding compounds and α1 acidic glycoprotein-binding compounds are also included as compounds that migrate to the liver and undergo metabolism in the liver (see FIG. 3).

以下、アルブミン結合型の化合物及びα1酸性糖タンパク結合型化合物についての代謝消失過程の導出について説明する。   Hereinafter, the derivation of the metabolic disappearance process for the albumin-binding compound and the α1 acidic glycoprotein-binding compound will be described.

(1)アルブミン結合型化合物の代謝消失過程の導出
組織からの化合物消失速度(velim)は下記式で表される(図4参照)。
veilm = Q * (Ca - Cv) = C * fu,b * CLint ・・・(2.1)
組織からの経時的な化合物消失速度は下記式で表される。
Vt * dCt/dt = Q * (Ca - Ce) - velim
= Q * (Ca - Ce) - Cv * fu,b * CLint ・・・(2.2)
ここで、Kp = Ct / Ce, Ce = Cvから、式(1)より下式が得られる。
Vt * dCt/dt = Q * (Ca - Ct/Kp) - (Ct/Kp) * fu,b * CLint ・・・(2.3)
(1) Derivation of metabolism disappearance process of albumin binding compound The compound disappearance rate (velim) from the tissue is represented by the following formula (see FIG. 4).
veilm = Q * (Ca-Cv) = C * fu, b * CLint (2.1)
The rate of compound disappearance from the tissue over time is represented by the following formula.
Vt * dCt / dt = Q * (Ca-Ce)-velim
= Q * (Ca-Ce)-Cv * fu, b * CLint (2.2)
Here, from Kp = Ct / Ce, Ce = Cv, the following equation is obtained from equation (1).
Vt * dCt / dt = Q * (Ca-Ct / Kp)-(Ct / Kp) * fu, b * CLint (2.3)

受動拡散の場合、組織内化合物濃度に対して以下の式が成り立つ。
Ce * fu,b = Ct * fu,t ・・・(2.4)
In the case of passive diffusion, the following equation holds for the tissue compound concentration.
Ce * fu, b = Ct * fu, t (2.4)

よって次式が成り立つ。
Ct/Ce = fu,b/fu,t(=Kp) ・・・(2.5)
式(2.3)の最後の項に式(2.5)を代入し、次式が得られる。
Q * (Ca - Ct/Kp) - Ct * (fu,t/fu,b) * fu,b * CLint
= Q * (Ca - Ct/Kp) - Ct * fu,t * CLint ・・・(2.6)
肝臓について考えると次式が得られる。
Vliver * dCt/dt = Q * (Ca - Ch/Kp) - Ch * fu,liver * CLint ・・・(2.7)
Therefore, the following equation holds.
Ct / Ce = fu, b / fu, t (= Kp) (2.5)
Substituting equation (2.5) into the last term of equation (2.3) yields:
Q * (Ca-Ct / Kp)-Ct * (fu, t / fu, b) * fu, b * CLint
= Q * (Ca-Ct / Kp)-Ct * fu, t * CLint (2.6)
Considering the liver, the following equation is obtained.
Vliver * dCt / dt = Q * (Ca-Ch / Kp)-Ch * fu, liver * CLint (2.7)

よって、velimは次式となる。アルブミン結合型化合物の代謝消失過程のvelimは下記のとおりです。
velim = fu,liver * CLint * Ch ・・・(2.8)
Therefore, velim becomes the following equation. The velim of the metabolic loss process of albumin-binding compounds is as follows.
velim = fu, liver * CLint * Ch ・ ・ ・ (2.8)

ここで、上式におけるfu,liverは下記式に基づき求められる。
fu,liver = PLR * fu,p-app/{1 + (PLR - 1) * fu,p-app} ・・・(2.9)
Here, fu and liver in the above equation are obtained based on the following equation.
fu, liver = PLR * fu, p-app / {1 + (PLR-1) * fu, p-app} ・ ・ ・ (2.9)

(2)α1酸性糖タンパク結合型化合物の代謝消失過程の導出
前述のように下式が成り立つ。
velim = Ch * fu,liver * CLint ・・・(2.10)
血漿中から組織への化合物移行において、血漿中(血中)非イオン化化合物で受動拡散が成り立つ場合、free理論より下式が成り立つ。
Cv * fu,p-app = Ct * fu,t ・・・(2.11)
Ct/Cv = fu,p-app / fu,t ・・・(2.12)
(2) Derivation of metabolic disappearance process of α1 acidic glycoprotein-binding compound As described above, the following equation holds.
velim = Ch * fu, liver * CLint ・ ・ ・ (2.10)
In the case of compound transfer from plasma to tissue, when passive diffusion is achieved with plasma (blood) non-ionized compounds, the following equation holds from free theory.
Cv * fu, p-app = Ct * fu, t ・ ・ ・ (2.11)
Ct / Cv = fu, p-app / fu, t ... (2.12)

ここで、Kp = Ct / Cvであるから、Kp = fu,p-app / fu,tである。
よって次式が得られる。
fu,t = fu,p-app / Kp ・・・(2.13)
式(2.13)を式(2.10)に代入して、α1酸性糖タンパク結合型化合物の消失速度に関する次式を得る。
velim = fu,p-app * CLint * Ch / Kp,h ・・・(2.14)
Here, since Kp = Ct / Cv, Kp = fu, p-app / fu, t.
Therefore, the following equation is obtained.
fu, t = fu, p-app / Kp (2.13)
Substituting equation (2.13) into equation (2.10), we obtain the following equation for the disappearance rate of the α1 acidic glycoprotein-binding compound.
velim = fu, p-app * CLint * Ch / Kp, h (2.14)

(3)非消失臓器におけるPBPKの基本式
単位時間あたりに組織(t)に分布する化合物量は次式で表される(図5参照)。
Vt * Ct = Q * (Ca - Ce) ・・・(3.1)
(3) Basic formula of PBPK in non-disappearing organ The amount of compound distributed in the tissue (t) per unit time is represented by the following formula (see FIG. 5).
Vt * Ct = Q * (Ca-Ce) (3.1)

Kp = Ct / Cv = Ct / Ceであるから次式が得られる。
Ce = Ct / Kp ・・・(3.2)
よって、式(3.2)を式(3.1)に代入し次式が得られる。
Vt * Ct = Q * (Ca - Ct / Kp,t) ・・・(3.3)
上式を時間tで微分し次式を得る。
Vt * dCt/dt = Q * (Ca - Ct / Kp,t) ・・・(3.4)
Since Kp = Ct / Cv = Ct / Ce, the following equation is obtained.
Ce = Ct / Kp (3.2)
Therefore, the following equation is obtained by substituting equation (3.2) into equation (3.1).
Vt * Ct = Q * (Ca-Ct / Kp, t) (3.3)
Differentiate the above equation by time t to obtain the following equation.
Vt * dCt / dt = Q * (Ca-Ct / Kp, t) (3.4)

非消失臓器についてのPBPKの式は基本的に上式(3.4)に基づき得られる。   The PBPK formula for non-eliminated organs is basically obtained based on the above formula (3.4).

1.3 薬物速度論に関する連立微分方程式
以上の考え方にしたがい、図1に示すコンパートメントモデルに対して薬物速度論に関する連立微分方程式として下記式が得られる。
1.3 Simultaneous Differential Equations for Pharmacokinetics Based on the above concept, the following equations are obtained as simultaneous differential equations for pharmacokinetics for the compartment model shown in FIG.

Figure 2018190244
Figure 2018190244

上式(4.4)は代謝速度論に関する微分方程式であり、ヒトの肝臓中化合物濃度の時間変化を算出するための式である。式(4.4)は、肝臓におけるタンパク非結合型の化合物の割合(fu,liver, fu,p-app)を含む消失速度(velim)の項を有する。消失速度velimは、式(2.8)または式(2.14)から得られ、肝臓で代謝を受ける化合物としてタンパク非結合型化合物及び非イオン型化合物を考慮したものである。   The above equation (4.4) is a differential equation relating to metabolic kinetics, and is an equation for calculating the time change of the human liver compound concentration. Formula (4.4) has a term of disappearance rate (velim) including the proportion of non-protein-bound compound in the liver (fu, liver, fu, p-app). The elimination rate velim is obtained from the formula (2.8) or the formula (2.14), and takes into consideration a protein non-binding compound and a nonionic compound as compounds that undergo metabolism in the liver.

新規PBPK理論に基づく本実施の形態のPK予測方法では、上記の連立微分方程式を数値解析するにあたり、まず、ラットKp,tからヒトKp,tを算出し、その値を連立微分方程式(4.1)〜(4.9)に代入(設定)する。そして、コンピュータを用いて連立微分方程式を数値解析して、ヒトの各組織中(血漿中)の化合物濃度の推移を算出する。   In the PK prediction method of the present embodiment based on the new PBPK theory, when numerically analyzing the above simultaneous differential equations, first, the human Kp, t is calculated from the rat Kp, t, and the value is calculated as a simultaneous differential equation (4.1). Assign (set) to ~ (4.9). Then, the simultaneous differential equations are numerically analyzed using a computer, and the transition of the compound concentration in each human tissue (plasma) is calculated.

以上説明した新規PBPK理論によれば、分散過程において、動物(例えば、ラット)のKp,tから動物の種差を考慮してヒトKp,tを予測し、その値を用いてヒト血漿中濃度推移を予測する。また、消失過程において、肝臓で代謝を受ける化合物として、タンパク非結合型化合物に加えて非イオン型化合物もモデル計算式に含めた。これにより、確度良く、血漿中濃度推移を予測することが可能になった。   According to the new PBPK theory explained above, in the dispersion process, human Kp, t is predicted from the Kp, t of an animal (eg, rat) in consideration of the species difference of the animal, and its value is used to change human plasma concentration. Predict. In addition, as a compound that undergoes metabolism in the liver during the disappearance process, in addition to the protein non-binding compound, a nonionic compound was also included in the model calculation formula. Thereby, it became possible to predict the plasma concentration transition with high accuracy.

2.PBPKシミュレーション
2.1 シミュレーション装置
以下、上述した新規PBPK理論に基づくPK予測方法を実施し、ヒトの各組織中(血漿中)の化合物濃度の推移を予測(シミュレーション)するシミュレーション装置を説明する。
2. PBPK Simulation 2.1 Simulation Device Hereinafter, a simulation device that performs the PK prediction method based on the above-described novel PBPK theory and predicts (simulates) the transition of the compound concentration in each human tissue (in plasma) will be described.

図6に、シミュレーション装置の構成例を示す。シミュレーション装置10は例えばパーソナルコンピュータのような情報処理装置で構成される。シミュレーション装置10は、上記の式(4.1)〜(4.9)の連立微分方程式を数値解析して、ヒトの各組織(tissue)中における化合物濃度(C,tissue)の推移を算出する。   FIG. 6 shows a configuration example of the simulation apparatus. The simulation apparatus 10 is configured by an information processing apparatus such as a personal computer. The simulation apparatus 10 numerically analyzes the simultaneous differential equations of the above formulas (4.1) to (4.9), and calculates the transition of the compound concentration (C, tissue) in each human tissue (tissue).

シミュレーション装置10は、その全体動作を制御する制御部11と、画面表示を行う表示部17と、ユーザが操作を行う操作部19と、データやプログラムを記憶するデータ格納部21とを備える。例えば、表示部17は液晶ディスプレイで構成され、操作部19はキーボードやマウス等である。さらに、シミュレーション装置10は、外部機器やネットワークと接続するためのインタフェース25を含む。シミュレーション装置10は例えばパーソナルコンピュータ等で実現できる。   The simulation apparatus 10 includes a control unit 11 that controls the overall operation, a display unit 17 that performs screen display, an operation unit 19 that is operated by a user, and a data storage unit 21 that stores data and programs. For example, the display unit 17 is configured by a liquid crystal display, and the operation unit 19 is a keyboard, a mouse, or the like. Furthermore, the simulation apparatus 10 includes an interface 25 for connecting to an external device or a network. The simulation apparatus 10 can be realized by a personal computer, for example.

制御部11は、汎用的なプログラムを実行するCPUまたはMPU及びRAMを含む。制御部11はこのプログラムを実行することにより、PBPKシミュレーションの機能を実現する。このプログラムは、データ格納部21に予め格納されている。プログラムは、通信回線を通じて又は光ディスクや半導体メモリ等の記録媒体を介して外部からシミュレーション装置10に提供されてもよい。なお、制御部11は、所定の機能を実現するよう設計された専用のハードウェア回路で構成されてもよい。   The control unit 11 includes a CPU or MPU that executes a general-purpose program and a RAM. The control part 11 implement | achieves the function of PBPK simulation by running this program. This program is stored in the data storage unit 21 in advance. The program may be provided to the simulation apparatus 10 from the outside through a communication line or via a recording medium such as an optical disk or a semiconductor memory. The control unit 11 may be configured by a dedicated hardware circuit designed to realize a predetermined function.

データ格納部21はデータやプログラムを記憶する手段であり、例えばハードディスク(HDD)、SSD、半導体メモリ等で構成できる。データ格納部21は、制御部11で実行されるプログラムやシミュレーション結果のデータを格納する。データ格納部21はさらに、シミュレーションのための薬物動態モデルに関する情報(連立微分方程式、パラメータ)及び各種パラメータを算出するための数式(式(1.1)〜(3.4))に関する情報を格納している。   The data storage unit 21 is a means for storing data and programs, and can be composed of, for example, a hard disk (HDD), SSD, semiconductor memory, or the like. The data storage unit 21 stores programs executed by the control unit 11 and simulation result data. The data storage unit 21 further stores information related to a pharmacokinetic model for simulation (simultaneous differential equations, parameters) and information related to mathematical formulas (expressions (1.1) to (3.4)) for calculating various parameters.

2.2 シミュレーション動作
以下、シミュレーション装置10による、新規PBPK理論に基づくPK予測動作(PBPKシミュレーション)を説明する。図7は、シミュレーション装置10(制御部11)により実行される、PBPKシミュレーションの処理を示すフローチャートである。このPBPKシミュレーションにより、ヒトの血漿中における化合物濃度推移が求められる。
2.2 Simulation Operation Hereinafter, a PK prediction operation (PBPK simulation) based on the new PBPK theory by the simulation apparatus 10 will be described. FIG. 7 is a flowchart showing a PBPK simulation process executed by the simulation apparatus 10 (control unit 11). By this PBPK simulation, the compound concentration transition in human plasma is determined.

図7において、シミュレーション装置10(制御部11)は、まず、PK予測のための種々の情報を入力する(S10)。シミュレーション装置10は、PK予測に必要な情報を入力するための入力画面を表示部17に表示する。シミュレーション装置10は、入力画面上で設定された情報を読み込む。   In FIG. 7, the simulation apparatus 10 (control unit 11) first inputs various information for PK prediction (S10). The simulation apparatus 10 displays an input screen for inputting information necessary for PK prediction on the display unit 17. The simulation apparatus 10 reads information set on the input screen.

図8に、PK予測のための種々の情報を入力するための入力画面の一例を示す。図8に示すように、入力画面60は、情報を入力するための入力エリア61〜65を備える。入力エリア61はPK予測の対象動物種を指定する領域であり、本例では「ヒト」または「ラット」を選択できるようになっている(図6では「ヒト」が選択されている)。入力エリア62は、化合物の物性に関する値を入力する領域である。ここでは、実測値を入力するが、予測確度が高ければ、予測値を入力してもよい。入力エリア63は、代謝関連のパラメータを入力する領域である。入力エリア64は、ヒト又はラット(モデル動物の一例)の体内動態試験から得られる化合物のインビボ測定値を入力する領域である。入力エリア65は、PK予測に必要なその他のパラメータ(例えば、薬物投与量(Does)を入力する領域である。   FIG. 8 shows an example of an input screen for inputting various information for PK prediction. As shown in FIG. 8, the input screen 60 includes input areas 61 to 65 for inputting information. The input area 61 is an area for designating a target animal species for PK prediction. In this example, “human” or “rat” can be selected (“human” is selected in FIG. 6). The input area 62 is an area for inputting values relating to the physical properties of the compound. Here, the actual measurement value is input, but if the prediction accuracy is high, the prediction value may be input. The input area 63 is an area for inputting metabolism-related parameters. The input area 64 is an area for inputting an in vivo measurement value of a compound obtained from a pharmacokinetic test of a human or a rat (an example of a model animal). The input area 65 is an area for inputting other parameters (for example, drug dosage (Does)) necessary for PK prediction.

次に、シミュレーション装置10は、入力画面60から入力したパラメータに基づきPK予測に必要なパラメータを算出する(S20)。具体的には、シミュレーション装置10は、入力画面60から入力したパラメータと、上述した数式等とを用いてPK予測に必要なパラメータ(CLint, fuinc, fuliver, fup-app, Kp,t)を算出する。図8の例では、対象動物種として「ヒト」が指定されており、ヒトに対するfuinc, fu,liver, fup-app, Kp,tが算出される。   Next, the simulation apparatus 10 calculates parameters necessary for PK prediction based on the parameters input from the input screen 60 (S20). Specifically, the simulation apparatus 10 calculates parameters (CLint, fuinc, fuliver, fup-app, Kp, t) necessary for PK prediction using the parameters input from the input screen 60 and the above-described mathematical formulas. To do. In the example of FIG. 8, “human” is designated as the target animal species, and fuinc, fu, liver, fup-app, Kp, t for humans are calculated.

例えば、入力エリア61〜64に入力された値を用いて、CLint、fuinc, fu,liver, fup-appのパラメータを算出する。これらのパラメータの算出方法については例えば下記の文献に開示されている。
Journal of Pharmaceutical Science, 2011 Oct; Vol. 100(10):4501-17
Journal of Pharmaceutical Science, 2012 Feb; Vol. 101(2):838-51
Journal of Pharmaceutical Science, 2013 Aug; Vol. 102(8):2806-18
For example, CLint, fuinc, fu, liver, and fup-app parameters are calculated using values input in the input areas 61 to 64. The calculation method of these parameters is disclosed in the following document, for example.
Journal of Pharmaceutical Science, 2011 Oct; Vol. 100 (10): 4501-17
Journal of Pharmaceutical Science, 2012 Feb; Vol. 101 (2): 838-51
Journal of Pharmaceutical Science, 2013 Aug; Vol. 102 (8): 2806-18

また、入力エリア62に入力されるpKa及びlogP(すなわち、P)はラットKp,tからヒトKp,tを得る際のKpuの算出に使用される。さらにpKa及びlogPはfuincの算出にも使用される。入力エリア63で入力されたfu,plasma及びRBPは、velimに該当する項目を計算させるために使用しており、入力エリア64で入力されたfu,plasma及びRBPはラットKpuを計算するために使用している。 Further, pKa and logP (that is, P) input to the input area 62 are used for calculating Kpu when obtaining human Kp, t from rat Kp, t. Furthermore, pKa and logP are also used for calculating fuinc. Fu input in the input area 63, plasma and R BP is used in order to calculate the appropriate entries in Velim, fu input in the input area 64, plasma and R BP is to calculate the rat Kpu It is used for.

Vt(組織容積),Qt(血流速度)等のヒトや動物固有の生理学的パラメータ(図2B、図2C参照)は既知の値であるため、シミュレーション装置10のデータ格納部21に予め格納されている。PK予測に必要なその他のパラメータについてもデータ格納部21に予め格納されている。   Since human and animal-specific physiological parameters such as Vt (tissue volume) and Qt (blood flow velocity) (see FIGS. 2B and 2C) are known values, they are stored in advance in the data storage unit 21 of the simulation apparatus 10. ing. Other parameters necessary for PK prediction are also stored in the data storage unit 21 in advance.

ステップS20において、シミュレーション装置10は、入力したパラメータに基づきラットKp,t及びKpuを求め(式(1.1)〜(1.3)、図2A参照)、それらの値を用いてヒトKp,tを算出する(式(1.4)参照)。   In step S20, the simulation apparatus 10 obtains rat Kp, t and Kpu based on the input parameters (formulas (1.1) to (1.3), see FIG. 2A), and calculates human Kp, t using these values. (See equation (1.4)).

次に、シミュレーション装置10は、算出したパラメータを用いてPBPKシミュレーションを実行する(S30)。   Next, the simulation apparatus 10 executes a PBPK simulation using the calculated parameters (S30).

PBPKシミュレーションでは、式(4.1)〜(4.9)の連立微分方程式にパラメータを設定し、連立微分方程式を数値解析することによりシミュレーションを実行する。連立微分方程式は例えばルンゲグッタ法を用いて解析することができる。   In the PBPK simulation, parameters are set in the simultaneous differential equations of equations (4.1) to (4.9), and the simulation is executed by numerically analyzing the simultaneous differential equations. The simultaneous differential equations can be analyzed using, for example, the Runge-Gutta method.

PBPKシミュレーションが完了すると、シミュレーション装置10はシミュレーション結果をデータ格納部21に記録する(S40)。シミュレーション結果としては、ヒトの各組織における化合物濃度の推移(時間的変化)を示すデータが得られる。   When the PBPK simulation is completed, the simulation apparatus 10 records the simulation result in the data storage unit 21 (S40). As a simulation result, data indicating transition (temporal change) of the compound concentration in each human tissue is obtained.

2.3 検証結果
上述したPBPKシミュレーションにより得られた結果を検証した結果を以下に示す。
2.3 Verification results The results of verifying the results obtained by the PBPK simulation described above are shown below.

2.3.1 新規PBPK理論に基づくPK予測による結果
図9に示す各グラフは、種々の化合物に対する静脈における血漿中濃度(Ca)の時間推移のシミュレーション結果を示す。各グラフにおいて、横軸は時間、縦軸は血漿中濃度を示す。また、「○」シンボルは実測値データであり、実線はシミュレーション結果を示す。
2.3.1 Results from PK Prediction Based on New PBPK Theory Each graph shown in FIG. 9 shows a simulation result of time course of plasma concentration (Ca) in vein for various compounds. In each graph, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents plasma concentration. Further, the “◯” symbol is measured value data, and the solid line indicates the simulation result.

図9(a)〜(l)の各グラフを参照すると、実測値データに対して良好なシミュレーション結果が得られているのが分かる。例えば、Haloperidol(図9(c))、Tamsulosin(図9(h))、Bisoprolol(図9(k))に対して、非常に確度のよいシミュレーション結果が得られている。   Referring to the graphs of FIGS. 9A to 9L, it can be seen that good simulation results are obtained for the actual measurement data. For example, very accurate simulation results are obtained for Haloperidol (FIG. 9C), Tamsulosin (FIG. 9H), and Bisoprolol (FIG. 9K).

2.3.2 従来法との比較
図10および図11に示す各グラフは、新規PBPK理論に基づく予測法(以下「新規PBPK法」と呼ぶ)と、いくつかの従来法との比較結果を対比して示した図である。
2.3.2 Comparison with the conventional method Each graph shown in FIG. 10 and FIG. 11 shows the comparison results between the prediction method based on the new PBPK theory (hereinafter referred to as “new PBPK method”) and some conventional methods. It is the figure shown by contrast.

図10は、複数の化合物に対して、新規PBPK法を用いて算出したPKパラメータ(血漿中濃度)に基づき算出したいくつかのパラメータに対する実測値との乖離度(fold change)を示した図である。図10(a)〜(f)では、対比のために、従来のPBPK法を用いて算出したPKパラメータ(血漿中濃度等)に基づいて算出したパラメータの乖離度も併せて示している。図10(a)〜(f)において、横軸に平行に延びる破線は乖離度が3倍以内の範囲の境界(上限および下限)を示す線であり、一点鎖線は乖離度が2倍以内の範囲の境界(上限および下限)を示す線である(図11においても同じ)。図10(a)は、時間0から無限時間まで外挿して算出した血中薬物濃度−時間曲線下面積(AUCinf)に対するものである。図10(b)は、時間0から最終採血時間まで算出した血中薬物濃度−時間曲線下面積(AUCall)に対するものである。図10(c)は、全身クリアランス(CLtot)に対する乖離度を示した図である。図10(d)は、血漿中半減期(t1/2)に対する乖離度を示した図である。図10(e)は、定常状態における化合物の分布容積(vdss)に対する乖離度を示した図である。図10(f)は、最終採血時間における血漿中化合物濃度(Clast)に対する乖離度を示した図である。   FIG. 10 is a diagram showing the divergence (fold change) from measured values for several parameters calculated based on PK parameters (plasma concentrations) calculated using the new PBPK method for a plurality of compounds. is there. 10 (a) to 10 (f) also show the degree of divergence of the parameters calculated based on the PK parameters (such as plasma concentration) calculated using the conventional PBPK method for comparison. 10 (a) to 10 (f), a broken line extending parallel to the horizontal axis is a line indicating a boundary (upper limit and lower limit) within a range in which the degree of divergence is within three times, and a one-dot chain line is in which the degree of divergence is within twice. It is a line which shows the boundary (upper limit and lower limit) of a range (same also in FIG. 11). FIG. 10A shows the area under the blood drug concentration-time curve (AUCinf) calculated by extrapolating from time 0 to infinite time. FIG. 10 (b) is for the area under the blood drug concentration-time curve (AUCall) calculated from time 0 to the final blood collection time. FIG.10 (c) is the figure which showed the deviation degree with respect to whole body clearance (CLtot). FIG. 10 (d) is a graph showing the degree of deviation from the plasma half-life (t1 / 2). FIG. 10 (e) is a graph showing the degree of deviation from the distribution volume (vdss) of the compound in a steady state. FIG. 10 (f) is a graph showing the degree of divergence with respect to the plasma compound concentration (Clast) at the final blood collection time.

図10(a)〜(f)から、本実施の形態による新規PBPK法により算出したPKパラメータに基づき算出した値の方が、従来法により得られたPKパラメータに基づき算出した値より、実測値との乖離度が小さい(確度がよい)ことがわかる。   10 (a) to 10 (f), the value calculated based on the PK parameter calculated by the new PBPK method according to the present embodiment is the actually measured value than the value calculated based on the PK parameter obtained by the conventional method. It can be seen that the degree of deviation from is small (accuracy is good).

また、図11は、新規PBPK法と、Dedrick法(ラット、イヌ及びサル)とを対比したものである。図11(a)〜(f)はそれぞれ、AUCinf, CLtot, t1/2, Vdssに対する乖離度を示している。図11から、本実施の形態による新規PBPK法により得られたデータに基づき算出した値の方が、Dedrick法により得られたデータに基づき算出した値より、実測値との乖離度が小さい(確度がよい)ことがわかる。   FIG. 11 compares the new PBPK method with the Dedrick method (rat, dog and monkey). 11A to 11F show the divergence degrees with respect to AUCinf, CLtot, t1 / 2, and Vdss, respectively. From FIG. 11, the value calculated based on the data obtained by the new PBPK method according to the present embodiment has a smaller degree of deviation from the actually measured value than the value calculated based on the data obtained by the Dedrick method (accuracy Is good).

以上のように、本開示の新規PBPK法によれば、従来の手法よりも確度よく血漿中濃度の時間推移を求めることができ、さらに、それに基づきAUC、CL等の種々のパラメータも確度よく求めることができた。   As described above, according to the new PBPK method of the present disclosure, it is possible to obtain the time transition of the plasma concentration more accurately than the conventional method, and furthermore, various parameters such as AUC, CL, etc. can be obtained accurately based on that. I was able to.

(本開示)
以上のように上記の実施の形態は以下に示す予測(シミュレーション)方法を開示している。
(This disclosure)
As described above, the above embodiment discloses the following prediction (simulation) method.

(1)コンピュータを用いて、ヒトの血漿中化合物濃度推移を予測(シミュレーション)する方法であって、薬物速度論に関する微分方程式(例えば、式(4.1)〜(4.9))に所定のパラメータを設定する工程と、微分方程式を数値的に解析し、ヒトの血漿中化合物濃度の時間推移を算出する工程と、を含む方法。
所定のパラメータは下記a)、b)及びc)の値を含む。
a)化合物の物性値、
b)モデル動物および/またはヒトに関する当該化合物の生物学的値、
c)モデル動物を用いた体内動態試験から得られる当該化合物のインビボ測定値または当該物性値と、前記生物学的値と、前記インビボ測定値とのうちの少なくとも1つから算出される値。
(1) A method for predicting (simulating) the transition of a human plasma compound concentration using a computer, and setting predetermined parameters to differential equations related to pharmacokinetics (eg, equations (4.1) to (4.9)) And a step of numerically analyzing a differential equation and calculating a time transition of a human plasma compound concentration.
The predetermined parameters include the following values a), b) and c).
a) Physical property values of the compound,
b) the biological value of the compound in relation to model animals and / or humans,
c) A value calculated from at least one of the in vivo measurement value or the physical property value of the compound, the biological value, and the in vivo measurement value obtained from a pharmacokinetic test using a model animal.

上記予測方法により、高い予測確度でヒトPK、具体的には、ヒト血漿中濃度の推移を予測することが可能になる。   With the above prediction method, it is possible to predict the transition of the concentration in human PK, specifically, human plasma, with high prediction accuracy.

(2)(1)の方法は、化合物の物性値、および、モデル動物に関する当該化合物の生物学的値から、モデル動物に関する当該化合物の各組織移行性値(Kp)を算出する工程と(式(1.1))、各組織移行性値(Kp)から、モデル動物における当該化合物の定常状態分布容積値(Vdss)を算出する工程と(式(1.2))、当該算出した定常状態分布容積値(Vdss)と、モデル動物を用いた体内動態試験から得られる当該化合物の定常状態分布容積(Vdss)値との比を用いて、モデル動物に関する当該化合物の各組織移行性値(Kp)を補正する工程と(式(1.3))をさらに含んでもよい。   (2) The method of (1) includes a step of calculating each tissue transferability value (Kp) of the compound related to the model animal from the physical property value of the compound and the biological value of the compound related to the model animal. (1.1)), a step of calculating the steady state distribution volume value (Vdss) of the compound in the model animal from each tissue migration value (Kp) (Equation (1.2)), and the calculated steady state distribution volume value ( Vdss) and the ratio of the compound's steady-state volume of distribution (Vdss) obtained from a pharmacokinetic study using a model animal to correct each tissue migration value (Kp) of the compound for the model animal A step and (formula (1.3)) may be further included.

この方法により、モデル動物に対する組織移行性(Kp)について確度のよい予測値を得ることが可能になる。   By this method, it is possible to obtain a predictive value with high accuracy for the tissue transferability (Kp) to the model animal.

(3)(1)の方法は、モデル動物血漿中タンパク非結合率(fu,b,rat)を、モデル動物に関する当該化合物の各組織移行性値(Kp,rat)で除することにより、モデル動物組織中タンパク非結合率(fu,t,rat)を算出する工程と(式(1.6))、ヒト組織とモデル動物組織間の薬物濃度の相関関係を表す式(式(1.7))と、ヒト血漿中タンパク非結合率(fu,b,human)とから、ヒトに関する当該化合物の各組織移行性値(Kp)を算出する工程(式(1.8))と、をさらに含んでもよい。相関関係を示す式(式(1.7))は、ヒト組織容積(Vt,human)とヒト組織中タンパク非結合率(fu,t,human)の比率と、モデル動物組織容積(Vt,rat)とモデル動物組織中タンパク非結合率(fu,t,rat)の比率との間の関係を示す式である。   (3) In the method of (1), the model animal plasma protein non-binding rate (fu, b, rat) is divided by each tissue migration value (Kp, rat) of the compound related to the model animal. A step of calculating the protein non-binding rate (fu, t, rat) in animal tissue (formula (1.6)), an equation (formula (1.7)) representing the correlation of drug concentration between human tissue and model animal tissue, A step of calculating each tissue transferability value (Kp) of the compound related to human from the protein non-binding rate (fu, b, human) in human plasma (formula (1.8)) may further be included. The correlation equation (Equation (1.7)) is the ratio of human tissue volume (Vt, human) to human tissue protein non-binding rate (fu, t, human), model animal tissue volume (Vt, rat) It is a formula which shows the relationship between the ratio of protein non-binding rate (fu, t, rat) in model animal tissue.

この方法により、モデル動物の組織移行性値(Kp,rat)からヒト組織移行性値(Kp)を算出することができる。   By this method, the human tissue transferability value (Kp) can be calculated from the tissue transferability value (Kp, rat) of the model animal.

(4)(1)〜(3)のいずれかの方法において、薬物速度論に関する微分方程式が、代謝速度論に関する微分方程式(式(4.4))を含んでもよい。   (4) In any one of the methods (1) to (3), the differential equation relating to pharmacokinetics may include a differential equation relating to metabolic kinetics (equation (4.4)).

(5)(4)の方法において、代謝速度論に関する微分方程式(式(4.4))は、ヒトの肝臓中化合物濃度の時間変化を算出するための式であり、肝臓におけるタンパク非結合型の化合物の割合(fu,liver, fu,p-app)を含む項(=velim, 式(2.8),(2.14))を有してもよい。当該化合物の割合を含む項(velim)は、肝臓における代謝クリアランス(CLint)および/またはアルブミン結合型化合物の肝臓への取り込み促進作用を考慮して、化合物の物性値およびヒトに関する当該化合物の生物学的値を用いて算出されてもよい。   (5) In the method of (4), the differential equation relating to metabolic kinetics (formula (4.4)) is a formula for calculating the time change of the compound concentration in human liver, and is a protein non-binding compound in the liver May include a term (= velim, formulas (2.8), (2.14)) including a ratio (fu, liver, fu, p-app). The term (velim) containing the ratio of the compound takes into account the metabolic clearance in the liver (CLint) and / or the action of promoting the uptake of the albumin-bound compound into the liver, and the biological properties of the compound related to humans. It may be calculated using a target value.

この方法により、消失過程を高確度で予測することが可能となり、結果として、血漿中濃度推移を確度よく予測することが可能となる。   By this method, it is possible to predict the disappearance process with high accuracy, and as a result, it is possible to accurately predict the transition of plasma concentration.

(6)(1)〜(5)のいずれかの方法において、化合物の物性値は、例えば、化合物の分配係数(logP)および/または酸解離定数(pKa)である。   (6) In any method of (1) to (5), the physical property value of the compound is, for example, the partition coefficient (logP) and / or the acid dissociation constant (pKa) of the compound.

(7)(1)〜(6)のいずれかの方法において、生物学的値は、例えば、モデル動物血漿中タンパク非結合率(fu,p)、モデル動物血液−血漿濃度比(Rb)、モデル動物組織中タンパク非結合率(fu,t)、ヒト血漿中タンパク非結合率(fu,p)、ヒト血液−血漿濃度比(Rb)、ヒト組織中タンパク非結合率(fu,t)および/またはヒト肝ミクロソームまたはヒト肝細胞による代謝活性である。   (7) In any of the methods of (1) to (6), the biological value is, for example, model animal plasma protein non-binding rate (fu, p), model animal blood-plasma concentration ratio (Rb), Model animal tissue protein non-binding rate (fu, t), human plasma protein non-binding rate (fu, p), human blood-plasma concentration ratio (Rb), human tissue protein non-binding rate (fu, t) and Metabolic activity by human liver microsomes or human hepatocytes.

(8)(1)〜(7)のいずれかの方法において、インビボ測定値は、例えば、モデル動物における当該化合物の定常状態分布容積(Vdss)、ヒトにおける当該化合物の定常状態分布容積(Vdss)、ヒト組織容積(Vt)、ヒト血流速度(Qt)、ヒト糸球体濾過量(GFR)、モデル動物における当該化合物の経口吸収性(F)および/またはモデル動物における当該化合物の吸収速度定数(Ka)である。   (8) In any one of the methods (1) to (7), the in vivo measurement value is, for example, the steady state distribution volume (Vdss) of the compound in a model animal, or the steady state distribution volume (Vdss) of the compound in a human. , Human tissue volume (Vt), human blood flow rate (Qt), human glomerular filtration rate (GFR), oral absorption of the compound in the model animal (F) and / or absorption rate constant of the compound in the model animal ( Ka).

(9)(8)の方法において、モデル動物は例えばラットである(ラット以外の動物であってもよい)。   (9) In the method of (8), the model animal is, for example, a rat (an animal other than a rat may be used).

(10)(1)〜(9)のいずれかの方法において、組織分布における組織は、肺、皮膚、脂肪、腎、筋肉、肝および腸管から選択される1以上の組織であってもよい。   (10) In any one of the methods (1) to (9), the tissue in the tissue distribution may be one or more tissues selected from lung, skin, fat, kidney, muscle, liver, and intestinal tract.

(11)上記の実施の形態は、(1)〜(10)のいずれかの予測方法を実行するシミュレーション装置を開示する。   (11) The above embodiment discloses a simulation apparatus that executes any one of the prediction methods (1) to (10).

(12)上記の実施の形態は、(1)〜(10)のいずれかの予測方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを開示する。   (12) Said embodiment discloses the program for making a computer perform the prediction method in any one of (1)-(10).

上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。   Since the above-described embodiment is for illustrating the technique in the present disclosure, various modifications, replacements, additions, omissions, and the like can be made within the scope of the claims or an equivalent scope thereof.

10 シミュレーション装置
11 制御部
17 表示部
19 操作部
21 データ格納部
25 インタフェース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Simulation apparatus 11 Control part 17 Display part 19 Operation part 21 Data storage part 25 Interface

Claims (12)

コンピュータを用いて、ヒトの血漿中化合物濃度推移を予測する方法であって、
薬物速度論に関する微分方程式に所定のパラメータを設定する工程と、
微分方程式を数値的に解析し、ヒトの血漿中化合物濃度の時間推移を算出する工程と、を含み、
所定のパラメータは、
化合物の物性値と、
モデル動物および/またはヒトに関する当該化合物の生物学的値と
モデル動物を用いた体内動態試験から得られる当該化合物のインビボ測定値または当該物性値と、前記生物学的値と、前記インビボ測定値とのうちの少なくとも1つから算出される値とを、含む
予測方法。
A method for predicting the transition of a compound concentration in human plasma using a computer,
Setting predetermined parameters in the differential equation for pharmacokinetics;
Numerically analyzing the differential equation and calculating the time course of the human plasma compound concentration,
The predetermined parameters are
The physical properties of the compound,
Biological value of the compound related to the model animal and / or human, in vivo measurement value or physical property value of the compound obtained from a pharmacokinetic test using the model animal, the biological value, and the in vivo measurement value And a value calculated from at least one of the prediction methods.
化合物の物性値、および、モデル動物に関する当該化合物の生物学的値から、モデル動物に関する当該化合物の各組織移行性値を算出する工程と、
当該算出した組織移行性値から、モデル動物における当該化合物の定常状態分布容積値を算出する工程と、
当該算出した定常状態分布容積値と、モデル動物を用いた体内動態試験から得られる当該化合物の定常状態分布容積値との比を用いて、モデル動物に関する当該化合物の各組織移行性値を補正する工程と
をさらに含む、請求項1に記載の予測方法。
Calculating each tissue migration property value of the compound related to the model animal from the physical property value of the compound and the biological value of the compound related to the model animal;
Calculating the steady state distribution volume value of the compound in the model animal from the calculated tissue migration value;
Using the ratio between the calculated steady-state distribution volume value and the steady-state distribution volume value of the compound obtained from the pharmacokinetic test using the model animal, each tissue migration value of the compound related to the model animal is corrected. The prediction method according to claim 1, further comprising a step.
モデル動物血漿中タンパク非結合率を、モデル動物に関する当該化合物の各組織移行性値で除することにより、モデル動物組織中タンパク非結合率を算出する工程と、
ヒト組織とモデル動物組織間の薬物濃度の相関関係を表す式と、ヒト血漿中タンパク非結合率とから、ヒトに関する当該化合物の各組織移行性値を算出する工程と、をさらに含み、
相関関係を示す式は、ヒト組織容積とヒト組織中タンパク非結合率の比率と、モデル動物組織容積とモデル動物組織中タンパク非結合率の比率との間の関係を示す式である、
請求項1に記載の予測方法。
Calculating the protein non-binding rate in the model animal tissue by dividing the protein non-binding rate in the model animal plasma by each tissue migration value of the compound related to the model animal;
Further comprising the step of calculating each tissue migration value of the compound related to humans from a formula representing the correlation of drug concentration between human tissue and model animal tissue and the protein non-binding rate in human plasma,
The expression indicating the correlation is an expression indicating the relationship between the ratio of the human tissue volume and the protein non-binding rate in the human tissue and the ratio of the model animal tissue volume and the protein non-binding rate in the model animal tissue.
The prediction method according to claim 1.
薬物速度論に関する微分方程式が、代謝速度論に関する微分方程式を含む、請求項1〜3のいずれかに記載の予測方法。   The prediction method according to claim 1, wherein the differential equation related to pharmacokinetics includes a differential equation related to metabolic kinetics. 代謝速度論に関する微分方程式は、ヒトの肝臓中化合物濃度の時間変化を算出するための式であり、肝臓におけるタンパク非結合型の化合物の割合を含む項を有し、
当該化合物の割合を含む項は、肝臓における代謝クリアランスおよび/またはアルブミン結合型化合物の肝臓への取り込み促進作用を考慮して、化合物の物性値およびヒトに関する当該化合物の生物学的値を用いて算出される、
請求項4に記載の予測方法。
The differential equation relating to metabolic kinetics is an equation for calculating the time change of the compound concentration in human liver, and has a term including the proportion of non-protein-bound compound in the liver,
The term including the ratio of the compound is calculated using the physical property value of the compound and the biological value of the compound related to humans, taking into account the metabolic clearance in the liver and / or the action of promoting the uptake of albumin-binding compound into the liver. To be
The prediction method according to claim 4.
化合物の物性値が、化合物の分配係数および/または酸解離定数である、請求項1〜5のいずれかに記載の予測方法。   The prediction method according to claim 1, wherein the physical property value of the compound is a partition coefficient and / or an acid dissociation constant of the compound. 生物学的値が、モデル動物血漿中タンパク非結合率、モデル動物血液−血漿濃度比、モデル動物組織中タンパク非結合率、ヒト血漿中タンパク非結合率、ヒト血液−血漿濃度比、ヒト組織中タンパク非結合率および/またはヒト肝ミクロソームまたはヒト肝細胞による代謝活性である、請求項1〜6のいずれかに記載の予測方法。   Biological values are model animal plasma protein non-binding rate, model animal blood-plasma concentration ratio, model animal tissue protein non-binding rate, human plasma protein non-binding rate, human blood-plasma concentration ratio, human tissue The prediction method according to claim 1, which is a protein non-binding rate and / or metabolic activity by human liver microsomes or human hepatocytes. インビボ測定値が、モデル動物における当該化合物の定常状態分布容積、ヒトにおける当該化合物の定常状態分布容積、ヒト組織容積、ヒト血流速度、ヒト糸球体濾過量、モデル動物における当該化合物の経口吸収性および/またはモデル動物における当該化合物の吸収速度定数である、請求項1〜7のいずれかに記載の予測方法。   In vivo measurements are steady state distribution volume of the compound in model animals, steady state distribution volume of the compound in humans, human tissue volume, human blood flow rate, human glomerular filtration rate, oral absorption of the compound in model animals The prediction method according to any one of claims 1 to 7, which is an absorption rate constant of the compound in a model animal. モデル動物がラットである、請求項1〜8のいずれかに記載の予測方法。   The prediction method according to claim 1, wherein the model animal is a rat. 組織分布における組織が、肺、皮膚、脂肪、腎、筋肉、肝および腸管から選択される1以上の組織である、請求項1〜9のいずれかに記載の予測方法。   The prediction method according to any one of claims 1 to 9, wherein the tissue in the tissue distribution is one or more tissues selected from lung, skin, fat, kidney, muscle, liver and intestinal tract. 請求項1〜10のいずれかに記載の予測方法を実行するシミュレーション装置。   The simulation apparatus which performs the prediction method in any one of Claims 1-10. 請求項1〜10のいずれかに記載の予測方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。   The program for making a computer perform the prediction method in any one of Claims 1-10.
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