前言

生物分析能力是藥物臨床前研究和臨床研究的基石能力，是美迪西這類CRO機(jī)構(gòu)助力國內(nèi)外客戶順利推進(jìn)藥物開發(fā)進(jìn)程的技術(shù)基礎(chǔ)。生物分析雖然是一門技術(shù)性很強(qiáng)實(shí)踐性很強(qiáng)的工作領(lǐng)域，如果僅就分析看分析，僅就技術(shù)本身思考技術(shù)對(duì)于研發(fā)過程中遇到各種情況和問題的解決可能會(huì)帶來思路上的局限性。做好生物分析工作，離不開技術(shù)實(shí)踐，更離不開相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)的支撐，實(shí)踐反饋理論，理論指導(dǎo)實(shí)踐，一些基礎(chǔ)理論不僅具指導(dǎo)價(jià)值，有時(shí)也具啟發(fā)性，有利于廣拓視角。美迪西美研小編團(tuán)隊(duì)推出生物分析系列專欄，邀請(qǐng)本領(lǐng)域的資深專業(yè)人員從不同的視角筆談生物分析相關(guān)的話題。

感知與反饋調(diào)節(jié)是生命體的一種基本調(diào)節(jié)能力，機(jī)體的感知是實(shí)施反饋調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)，機(jī)體各大生理性系統(tǒng)中都存在著這種感知與反饋的能力，如免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)等無疑都存在著這種基本的能力。感知與反饋調(diào)節(jié)能力的有些表象可以被生命體直接感受到，而有些表象則比較潛隱，需要一定的檢測分析手段才能發(fā)現(xiàn)與鑒別。

感知與反饋表面上看僅僅是生理學(xué)領(lǐng)域所需要關(guān)注的內(nèi)容而與我們支持藥代動(dòng)力學(xué)、毒代動(dòng)力學(xué)以及免疫原性或毒性研究的生物分析領(lǐng)域似乎沒有什么關(guān)系。其實(shí)不然，認(rèn)識(shí)到“感知與反饋”，對(duì)于生物分析領(lǐng)域的人員在實(shí)踐中思考問題、解決問題、分析問題和解釋最終數(shù)據(jù)都有著重要的啟示性意義。

I 免疫應(yīng)答中“感知與反饋”的啟示

免疫系統(tǒng)能夠感知外來抗原的入侵而產(chǎn)生免疫應(yīng)答，還可以針對(duì)免疫應(yīng)答的強(qiáng)弱進(jìn)行反饋和調(diào)節(jié)，這種能力不僅能表現(xiàn)在應(yīng)答的有無，還能表現(xiàn)在對(duì)量的變化的感知與反饋上。

對(duì)于免疫系統(tǒng)的感知與反饋調(diào)節(jié)能力，在經(jīng)典的免疫學(xué)原理相關(guān)教材中都有系統(tǒng)性描述，其中經(jīng)典的例證就是動(dòng)物血清交換實(shí)驗(yàn)。家兔經(jīng)某個(gè)抗原免疫后，血清中出現(xiàn)了高滴度的抗體，如果用一只未經(jīng)免疫的家兔的血清與之交換，即人為降低了原家兔的抗體濃度，隨后體內(nèi)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)抗體突然升高的現(xiàn)象，然后重新緩慢下降（圖1）。

這種升高，不是因?yàn)榧幼⒘丝乖?，而僅僅因?yàn)樵摷彝糜行У馗兄窖逯忻庖邞?yīng)答產(chǎn)物即抗體含量突然下降的濃度變化而迅速引起抗體產(chǎn)生量的反饋性升高，達(dá)一定強(qiáng)度后則逐漸下降。這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述生動(dòng)地呈現(xiàn)了免疫系統(tǒng)中重要的感知與反饋調(diào)節(jié)能力。

Figure 1 機(jī)體對(duì)抗體濃度變化的感知與反饋性自我調(diào)節(jié)

機(jī)體免疫系統(tǒng)除了對(duì)某抗原產(chǎn)生的抗體濃度變化有感知外，對(duì)抗原數(shù)量和濃度變化的反應(yīng)也是其感知的重要方向，有效的免疫應(yīng)答和抗體的產(chǎn)生在很大程度上取決于抗原劑量。生物技術(shù)藥物的生物分析往往依賴于免疫分析的技術(shù)而離不開抗原-抗體的反應(yīng)，因而離不開抗體的制備；經(jīng)常需要考察大分子藥物的免疫原性，也離不開抗體變化水平等分析。

其實(shí)，在機(jī)體內(nèi)的抗體產(chǎn)生過程中，外來的具有免疫原性的物質(zhì)（如藥物）劑量過高或過低均不易誘導(dǎo)相應(yīng)特異性抗體的產(chǎn)生，其背后的因素之一就是免疫系統(tǒng)對(duì)抗原的感知有其量上的敏感性，不高不低的適量抗原才能有效激發(fā)機(jī)體的免疫應(yīng)答產(chǎn)生抗體，劑量過低會(huì)出現(xiàn)低帶耐受，劑量過高則會(huì)出現(xiàn)高帶耐受（圖2）。

類似的機(jī)制也與抗抗體的產(chǎn)生以及抗原特異性記憶性細(xì)胞的形成密切相關(guān)，如抗抗體只有當(dāng)抗體數(shù)量積累到一定水平后才能出現(xiàn)，記憶性細(xì)胞的形成依賴于合適濃度的激發(fā)，抗原刺激過弱或過強(qiáng)均不易于誘導(dǎo)出相應(yīng)的抗原特異性免疫。上述這些方面的機(jī)理對(duì)在生物分析實(shí)踐中掌握好機(jī)體的抗體形成規(guī)律，實(shí)施好抗原免疫劑量、把握好抗體制備收集的時(shí)間規(guī)律，以及分析不同劑量組間免疫原性結(jié)果差異、探究細(xì)胞免疫的能力差異都有一定的理論提示性作用的。

Figure 2：免疫應(yīng)答產(chǎn)生抗體依賴于初次免疫應(yīng)答所用抗原劑量

II “感知與反饋”對(duì)藥物免疫原性分析的啟示

在生物分析實(shí)踐中，常會(huì)發(fā)現(xiàn)所獲得的免疫原性的數(shù)據(jù)并非和給藥劑量成很好的正相關(guān)性。如果對(duì)本文中前一部分知識(shí)有所了解，相關(guān)人員可能就不會(huì)詫異這樣的數(shù)據(jù)結(jié)果了。因?yàn)樗幬镆蚱涿庖咴运鸬拿庖邞?yīng)答進(jìn)而產(chǎn)生抗體與抗原劑量相關(guān)，劑量太高或劑量太低，機(jī)體對(duì)免疫原的反應(yīng)并不明顯，所以有時(shí)我們看到像下圖（圖3）一樣僅僅是中劑量組產(chǎn)生了較為明顯的抗藥性抗體而影響了藥代動(dòng)力學(xué)曲線并不必太奇怪。

當(dāng)然圖3是一個(gè)出于筆者實(shí)驗(yàn)室的較為典型的例子，有許多情況下，抗藥物抗體的出現(xiàn)規(guī)律并非都如此，因?yàn)樵诮o藥劑量設(shè)計(jì)的時(shí)候，并非根據(jù)可能引起免疫應(yīng)答的閾值、強(qiáng)弱或抗原耐受閾值而設(shè)計(jì)動(dòng)物試驗(yàn)或臨床試驗(yàn)劑量的。如果三個(gè)試驗(yàn)劑量組整體劑量都較高，則可能在低劑量組出現(xiàn)較其它劑量組更為明顯的抗藥物抗體產(chǎn)生；如果三個(gè)劑量組都很低，則可能到了高劑量組才刺激機(jī)體產(chǎn)生明顯的抗藥物抗體，這種種免疫原性分析結(jié)果的出現(xiàn)的情況都是可能的，因此評(píng)判數(shù)據(jù)時(shí)也要注意結(jié)合劑量與此機(jī)制動(dòng)態(tài)地思考和剖析所獲得的免疫原性數(shù)據(jù)。

Figure 3：某抗體藥中劑量因ADA的產(chǎn)生而影響了PK Profile

對(duì)免疫原性的影響的上述描述是比較直觀和直接的現(xiàn)象，感知與反饋調(diào)節(jié)不僅僅影響到免疫原性反應(yīng)也可能受到外來成分的免疫毒性的干預(yù)，調(diào)節(jié)機(jī)能不僅能感知到外在藥物濃度的變化，還常伴隨著調(diào)節(jié)因子或受體的參與。具有潛在誘導(dǎo)免疫抑制的藥物有可能通過抑制性免疫相關(guān)調(diào)節(jié)因子或受體等間接作用抑制免疫系統(tǒng)活性，引起免疫抑制，潛在會(huì)使應(yīng)答失靈，而可能需要執(zhí)行TDAR等相關(guān)的生物分析考察，甚至分析評(píng)價(jià)對(duì)關(guān)鍵的免疫細(xì)胞的數(shù)量、比例和/或功能的影響。

當(dāng)然，具有增強(qiáng)免疫系統(tǒng)活性的藥物可能通過激活免疫相關(guān)調(diào)節(jié)因子或受體等激發(fā)免疫系統(tǒng)活性，反饋調(diào)節(jié)可能失衡，潛在引起免疫毒性相關(guān)的細(xì)胞因子過度釋放而需要進(jìn)行額外的細(xì)胞因子分析工作。這些還需要結(jié)合具體藥物的性質(zhì)和機(jī)理進(jìn)行考慮。

III “感知與反饋”對(duì)的PK分析的啟示

內(nèi)分泌系統(tǒng)是機(jī)體的另一大生理系統(tǒng)，其本身就是神經(jīng)系統(tǒng)外的又一大重要的身體機(jī)能調(diào)節(jié)系統(tǒng)。許多激素類物質(zhì)都是由內(nèi)分泌系統(tǒng)分泌，在全身發(fā)揮著調(diào)節(jié)功能。激素一般以相對(duì)恒定速度或一定的節(jié)律釋放，生理或病理因素均可影響激素的基礎(chǔ)性分泌，也由機(jī)體傳感器感知監(jiān)測和調(diào)節(jié)激素水平，反饋調(diào)節(jié)體系是內(nèi)分泌系統(tǒng)中的重要自我調(diào)節(jié)機(jī)制。激素不僅能執(zhí)行常規(guī)的其生理性網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)，也對(duì)外來自身物質(zhì)或自身類似物質(zhì)的注入很敏感，可以感知自身物質(zhì)濃度的變化而實(shí)行自我反饋調(diào)節(jié)，通過一定的監(jiān)測手段，有時(shí)我們可以分析到這樣的變化。

當(dāng)前，許多激素都已經(jīng)被開發(fā)成為了藥用產(chǎn)品，如甲狀旁腺激素（PTH）可用于治療骨質(zhì)疏松，胰島素可以治療糖尿病等皆已眾所周知，還有許多藥物研發(fā)機(jī)構(gòu)競相開發(fā)或拓展類似的產(chǎn)品。

外源性激素作為藥物被研究開發(fā)有時(shí)也給生物分析領(lǐng)域的藥代動(dòng)力學(xué)分析評(píng)價(jià)帶了難題和挑戰(zhàn)，因?yàn)樵S多激素類藥物都存在內(nèi)源性對(duì)應(yīng)物，這種情況下，分析的方法和手段有時(shí)是較為難以區(qū)分內(nèi)外源物質(zhì)的。雖然若采用對(duì)外源性激素藥物進(jìn)行同位素標(biāo)記進(jìn)行分析就可以區(qū)分，但并非每一個(gè)研究階段都可以適用這種手段；不能區(qū)分的情況下，如果采用假設(shè)給藥前試驗(yàn)個(gè)體的內(nèi)源性對(duì)應(yīng)物的濃度水平恒定而作為本底扣除的方式或采取扣除統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上得知的受試群體的給藥前內(nèi)源性對(duì)應(yīng)物的平均濃度水平的方式都不是很科學(xué)精確，因?yàn)閮?nèi)源性物質(zhì)的分泌往往是動(dòng)態(tài)的、節(jié)律性的甚至受個(gè)體狀態(tài)的影響。分泌激素的內(nèi)分泌細(xì)胞會(huì)感知靶細(xì)胞及血中該激素濃度變化的信息,而執(zhí)行使其分泌減少或增加的反饋調(diào)節(jié)，外源性激素引起的濃度變化也是會(huì)被感知的。

如果我們預(yù)知有些激素當(dāng)外源性對(duì)應(yīng)物注射入機(jī)體以后，內(nèi)源性對(duì)應(yīng)物的分泌將會(huì)相應(yīng)減少的這一機(jī)體感知與反饋調(diào)節(jié)的規(guī)律，內(nèi)源性對(duì)應(yīng)物對(duì)藥代動(dòng)力學(xué)分析影響的擔(dān)憂也就減少甚至可以被忽略。Eli Lilly 的J. Satterwhite等就特立帕肽(Teriparatide)的臨床研究報(bào)道中指出，I期和III期臨床研究的結(jié)果表明，注射特立帕肽后內(nèi)源性甲狀旁腺激素分泌則受到顯著抑制；因此，內(nèi)源性甲狀旁腺激素對(duì)甲狀旁腺激素藥物定量分析的干擾可以忽略不計(jì)，也與筆者實(shí)驗(yàn)室就此分析物的研究情況吻合。基于此機(jī)理，內(nèi)源性PTH對(duì)生物分析干擾的問題就可從理論和他人實(shí)踐上得到解決與排除。

筆者實(shí)驗(yàn)室在對(duì)胰島素進(jìn)行藥代動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，也注意并發(fā)現(xiàn)了類似的變化規(guī)律，我們采用兩個(gè)高度特異且靈敏的分析方法分別檢測外源性胰島素藥物以及內(nèi)源性胰島素的濃度，明顯發(fā)現(xiàn)隨著外源性對(duì)應(yīng)物的注入，內(nèi)源性胰島素會(huì)有顯著的減低，隨著外源性對(duì)應(yīng)物濃度降低，內(nèi)源性胰島素的水平又逐漸升高，基本上是此消彼長的一個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖4），也基本和我們?cè)陂_展試驗(yàn)前的理論預(yù)期相符合。可能不僅僅是一些激素類有這樣的分泌規(guī)律，也許不排除其它類內(nèi)源性物質(zhì)也有相似的調(diào)節(jié)規(guī)律為我們所利用，值得進(jìn)一步研究。

Figure 4：內(nèi)源性胰島素相應(yīng)于某外源性胰島素藥物的近乎此消彼長的濃度變化

總結(jié)

感知與反饋的這一生理性調(diào)節(jié)機(jī)能普遍存在并且也有許多經(jīng)典的教材對(duì)其進(jìn)行描述，生命體的許多方面都涉及到類似的調(diào)節(jié)機(jī)制，其內(nèi)容復(fù)雜多變，但這些復(fù)雜多變的調(diào)節(jié)機(jī)制為藥物的研發(fā)提供了基礎(chǔ)，當(dāng)然還有許多機(jī)制未徹底闡明，形式可能多樣，本文結(jié)合筆者所在實(shí)踐領(lǐng)域和所遇案例，僅就此機(jī)制對(duì)生物分析實(shí)踐過程中的一點(diǎn)啟示略作淺談，供大家參考。

生物分析所產(chǎn)生的結(jié)果和數(shù)據(jù)趨勢(shì)是隨不同因素而異的，在不同情況下會(huì)受到不同機(jī)制的影響，因此針對(duì)具體研究內(nèi)容在制定預(yù)案、過程實(shí)踐和結(jié)果分析時(shí)往往要結(jié)合一些生物學(xué)機(jī)制等基礎(chǔ)理論知識(shí)思考，看似這些基礎(chǔ)理論離自己很遙遠(yuǎn)，但對(duì)其有所認(rèn)知的話在需要的時(shí)候可以給我們拓寬思路，帶來啟示，幫助我們?cè)诟黜?xiàng)生物分析實(shí)踐中思考、解決或解釋問題和結(jié)果。

譬如此文所提及這方面的現(xiàn)象和機(jī)制提示我們思考具體藥物引起特異性免疫應(yīng)答和抗體分泌的節(jié)律與劑量影響的關(guān)系；又如具體在研藥物內(nèi)源性對(duì)應(yīng)物是不是潛在具有類似激素的對(duì)外源劑量的感知與反饋調(diào)節(jié)規(guī)律從而減少我們實(shí)踐上的擔(dān)憂或基于此生物學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行一個(gè)探索驗(yàn)證以減少或克服后續(xù)的擔(dān)憂；還如除了B細(xì)胞免疫分泌抗體受抗原劑量影響外， T細(xì)胞免疫也同理應(yīng)該能對(duì)抗原劑量有其感知能力；另外，有感知即有反饋調(diào)節(jié)，還是兩者在某些情況下是否獨(dú)立的？這種機(jī)能在不同情況下會(huì)受什么樣的劑量閾值限制和影響？低于下限劑量閾值而使感知失靈，高于上限閾值劑量而使反饋調(diào)節(jié)失能，甚至一些藥物因?yàn)槟撤矫娑拘曰騽┝慷鴿撛谄茐倪@種感知和反饋調(diào)節(jié)到穩(wěn)態(tài)范圍內(nèi)而需要從研究上補(bǔ)充額外的分析考察項(xiàng)？等等這些可能都需要我們結(jié)合日常實(shí)踐根據(jù)具體案例和具體數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度地觀察與思考。

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