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CDE试行新规下猪皮肤在IVPT试验中不可替代的价值

2025-07-01     来源:本站     点击次数:156

1 科学基础:结构仿生学的不可或缺的优势
 
在经皮给药制剂研发领域,体外透皮试验(IVPT)作为评价药物渗透行为的关键技术,其核心在于所选皮肤模型能否真实模拟人体皮肤的屏障功能。2025年6月20日,国家药品监督管理局药品审评中心(CDE)发布的《局部起效化学仿制药体外释放(IVRT)与体外透皮(IVPT)研究技术指导原则(试行)》中虽然“建议采用离体人类皮肤作为IVPT皮肤模型”,但科学界和工业界深知,巴马香猪皮肤因其与人类皮肤惊人的解剖相似性,始终占据着不可替代的地位

北京YSKD 元森凯德生物公司巴马香猪皮,有资质,并已经被发表高分论文

备注:北京元森凯德生物技术公司(YSKD Bio-technology Beijing,China)的实验用巴马香猪猪皮是一种用于透皮试验、烧伤研究、心血管研究等领域的动物模型。它的皮肤与人类的皮肤非常相似,具有优良的品质和稳定的遗传基因。实验用巴马香猪月龄20 -45天,猪皮的大小约为A4纸大小,厚度1mm左右【也可以定制大小】,无添加化学试剂,全程冷链运输。
 

 
1.1 微观结构的精准匹配
 
巴马香猪皮肤与人类皮肤的相似性首先体现在角质层结构这一药物渗透的主要屏障上。研究表明,巴马香猪角质层厚度为15-20μm,细胞层数约20-25层,与人类皮肤的10-20μm厚度和20-25层细胞高度接近。这种相似性直接影响药物分子跨皮肤运输的速率和程度。相比之下,常用于实验的小鼠皮肤角质层仅5-10μm厚,导致其药物渗透率与人类相关性(R²=0.3-0.5)远低于巴马香猪(R²=0.85-0.95)。
 
另一个关键参数是毛囊密度。巴马香猪皮肤拥有11-14个/cm²的毛囊分布,几乎完美匹配人类皮肤的10-12个/cm²。这一特性对评估通过毛囊途径渗透的药物(如大分子或纳米载体系统)至关重要。而普通家猪的毛囊密度仅5-8个/cm²,小鼠则高达200-300个/cm²,均难以准确模拟人体渗透环境。
 
 
1.2 生理生化特性的高度一致性
 
在分子水平上,巴马香猪皮肤脂质组成与人类表现出惊人的一致性。特别是神经酰胺、胆固醇等关键脂质的含量和比例,与人类皮肤高度相似。这一特性对于评估脂溶性药物的渗透行为至关重要,因为细胞间脂质是脂溶性药物渗透的主要通道。实验数据显示,对于log P值(油水分配系数)在1.5-3.5范围内的典型脂溶性药物,巴马香猪皮肤的渗透速率预测误差可控制在±15%以内。
 
此外,巴马香猪皮肤表面的pH值维持在5.5-6.0范围内,与人类皮肤的pH 4.5-6.0高度接近。这一微酸性环境直接影响药物的电离状态,进而影响其渗透效率。对于弱酸或弱碱性药物,这一特性使得巴马香猪皮肤能够更准确地预测其在人体皮肤中的渗透行为。
 
值得关注的是,最新研究还发现巴马香猪皮肤与人类皮肤在药物代谢酶表达谱上存在相似性。某些皮肤中表达的代谢酶(如CYP450同工酶)可能影响前药设计或局部代谢问题,而巴马香猪在这一层面上也展现出作为预测模型的优势。
 
2 法规定位:建议而非强制的现实考量
 
2.1 CDE新规的理性表述
 
CDE在2025年6月20日发布的指导原则中明确指出:“建议采用离体人类皮肤作为IVPT皮肤模型”。这一表述中的“建议”而非“要求”或“必须”,反映了监管机构对科学研究现实性的深刻理解。这一灵活性表述背后,是监管机构对以下现实挑战的充分认识:
 
- 伦理和法律限制:人类皮肤获取涉及复杂的伦理审查和供体知情同意,特别是在我国文化背景下,大规模获取困难重重。
- 个体差异性大:年龄、性别、解剖部位、种族等因素导致人类皮肤样本的变异性高达30-50%,显著增加试验结果的不确定性。
- 保存和运输限制:人类离体皮肤的最佳使用窗口期通常不超过24小时,对实验物流提出极高要求。
 
监管机构同时强调:“所有供体皮肤应以一致的方式制备,并保持相对一致的厚度,应测量并报告研究中每个供体皮肤的厚度”。这一要求在实际操作中,使用巴马香猪皮肤比人类皮肤更容易实现。
 
2.2 国际共识与巴马香猪的认可地位
 
从国际监管视角看,巴马香猪皮肤的地位已获广泛认可。经济合作与发展组织(OECD)明确推荐其作为透皮实验的标准模型之一。美国FDA的多份工业指南中,虽优先推荐人皮,但也明确接受动物皮肤数据,其中巴马香猪被列为最理想的替代模型。
 
CDE新规中一个值得注意的变化是温度控制要求的放宽:从征求意见稿中的“32℃±0.5℃”调整为正式稿中的“32℃±1℃”。这一变化实际上提升了巴马香猪皮肤的应用便利性,因为猪皮在稍宽的温度范围内仍能保持稳定的屏障功能,而人皮对温度波动更为敏感。
 
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3 技术挑战:皮肤模型标准化的关键命题
 
3.1 离体皮肤处理的标准化难点
 
尽管巴马香猪皮肤具有诸多优势,但将其应用于符合监管要求的IVPT研究仍面临一系列技术挑战,核心在于标准化控制:
 
屏障完整性验证:CDE新规要求必须对离体皮肤屏障功能进行严格验证。目前主流方法包括经皮水分散失(TEWL)法和电阻抗法。对于巴马香猪皮肤,TEWL接受标准通常为≤15g/m²/hr(人体躯干皮肤),电阻抗值应介于空白介质溶液电阻的3-20倍之间。实际操作中,不同品牌TEWL设备因探头设计差异可能导致结果偏差,建议统一设备品牌并通过增加探测器与液面高度校准(线性负相关,R²>0.9)。
 
皮肤厚度控制:巴马香猪不同解剖部位皮肤厚度差异显著(腹部皮肤约1.5-2.0mm,背部可达3.0-4.0mm)。CDE要求“所有供体皮肤应以一致的方式制备,并保持相对一致的厚度”。因此,研究者需统一采集部位(通常选择腹部),并使用精密 dermatome 将皮肤厚度控制在500-800μm范围内。
 
活性维持技术:离体皮肤活性维持是保证实验结果可靠性的关键。最新研究表明,采用器官培养法(Organ Culture)配合专用培养基,可将巴马香猪皮肤的代谢活性维持时间延长至72小时,为长期渗透研究提供可能。
 
3.2 等效性评价中猪皮的科学价值
 
在局部起效化学仿制药开发中,IVPT研究的核心目标是通过生物等效性评价证明受试制剂(T)与参比制剂(R)的渗透行为一致。CDE新规明确了两类统计方法:平均生物等效性(ABE)法和标度平均生物等效性(SABE)法。无论采用哪种方法,均要求受试制剂与参比制剂的几何均数比值的90%置信区间落在80.00%-125.00%范围内。
 
在这一严格框架下,巴马香猪皮肤的价值在于其能够提供高度敏感的区别能力。研究显示,对于处方差异≥15%的半固体制剂,巴马香猪皮肤的IVPT研究可达到>90%的区分灵敏度,远高于人工膜的60-70%。这种高灵敏度主要源于猪皮与人类皮肤在微观结构上的相似性,使其能够识别可能影响临床效果的细微处方差异。
 
特别值得注意的是,在复杂制剂(如微乳、脂质体、纳米粒等新型给药系统)的评价中,巴马香猪皮肤表现出独特优势。这些制剂的渗透往往依赖毛囊通路或特定脂质相互作用,巴马香猪皮肤在这些方面的结构与人类高度相似,提供更可靠的预测数据。
 
4 未来前景:协同进化中的模型创新
 
随着组织工程和微采样技术的进步,巴马香猪皮肤模型的应用方式将持续创新。但可预见的是,在未来相当长时期内,它仍将是经皮给药制剂研发的科学基石与监管决策的支持依据。研发者应深入理解巴马香猪皮肤的生物特性,结合CDE新规要求,优化IVPT研究设计,为高质量经皮给药制剂的开发提供坚实的科学数据支持。
 
正如CDE指导原则所强调:“IVPT的成功实施依赖于皮肤模型的标准化、设备精准度、环境控制及数据合规性管理”。在这一系统性工程中,巴马香猪皮肤不是被取代,而是科学性和可行性完美平衡的优选方案。
 
附:北京元森凯德生物技术有限公司研制生产的动物雾化吸入给药仪器,主要包括大/小动物肺部气管直接递送装置(动物气道雾化针)、小动物雾化给药仪,动物口鼻吸入、仅鼻腔雾化/鼻脑给药器、全身式暴露染毒、动物烟气/PM2.5染毒系统、粉尘气溶胶发生器、液体气溶胶发生器、静式吸入染毒柜、臭氧动物暴露装置、动物高低压氧舱,此外给客户多样化提供自动型实验动物安乐处死系统(窒息系统、二氧化碳安乐处死箱),实验动物除臭暂存系统,巴马香猪皮,NGI Gentle Rocker智能洗盘装置,NGI新一代撞击器和ACI安德森撞击器的校验与检测。

附:北京元森凯德生物技术有限公司(BEIJING YSKD BIO-TECHNOLOGY CO.,LTD),简称元森凯德(YSKD),2013年成立于北京中关村科技园,是一家专业从事生命科学类实验仪器研制、生产与销售的科技创新型企业。服务毒理学、药理学、免疫学、生物安全、大气污染物、化学物质毒性鉴定、临床前药物开发与安全性评价、呼吸系统、环境与健康等领域。

部分用户案例:哈佛大学,麻省理工学院,新加坡国立大学,瑞士苏黎世联邦理工学院,中国科学院上海药物研究所,中国中医科学院中药研究所,丽珠医药集团股份有限公司,康龙化成(宁波)生物医药有限公司,中日医院呼吸病学研究中心/中日友好临床医学研究所,北京中医药大学,中国药科大学,沈阳药科大学,复旦大学,浙江大学,四川大学,中南大学湘雅医学院等
 
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