一种基于POCT定量检测和PBPK模型预测甲氨蝶呤浓度变化的方法技术

本发明专利技术提供一种基于POCT定量检测和PBPK模型预测甲氨蝶呤浓度变化的方法，所述方法包括如下：利用笔记本电脑和便携式电化学工作站构建床边检测POCT平台，定量检测患者血清中甲氨蝶呤药物浓度；用PK

【技术实现步骤摘要】
一种基于POCT定量检测和PBPK模型预测甲氨蝶呤浓度变化的方法


[0001]本专利技术属于治疗药物监测与个体化用药领域，具体涉及一种基于POCT定量检测和PBPK模型预测甲氨蝶呤浓度变化的方法。

技术介绍

[0002]甲氨蝶呤(MTX)是一种叶酸还原酶抑制剂，其结构与叶酸类似，通过竞争性地与二氢叶酸还原酶结合，干扰二氢叶酸还原成四氢叶酸，减少DNA、RNA及蛋白质的合成，抑制S期肿瘤细胞的增殖及诱导凋亡。MTX治疗指数低，毒副作用大，个体间血药浓度及药物代谢动力学差异大。在《儿童急性淋巴细胞白血病诊疗规范(2018年版)》指南中对MTX血药浓度监测和亚叶酸钙解救(CFR)做出明确要求：监测42小时内MTX的血药浓度，根据血药浓度予以CFR，同时予以水化碱化，根据MTX的血药浓度调整CF的剂量，每6小时解救一次，待浓度低于0.25μM时停止解救。如果MTX的血药浓度在24h时超过10μM、48h时超过1μM和72h时超过0.1μM，则预示着解救过程使用的CF剂量不足或MTX代谢速度过慢，必须通过增加静脉补液和加大CF的解救剂量来控制MTX毒性反应的发生。但是，单次使用的CF剂量如果超过20mg/kg，或是600mg/m2，可能会引发高钙副作用。因此，为了提高大剂量MTX化疗时的临床疗效和安全性，精确CFR的剂量和时间，密切监测MTX的血药浓度水平显得尤为重要。
[0003]POCT电化学传感是实现现场治疗药物监测(TDM)分析的有力方法，可在现场对病人进行临床检验，无需专业人员操作，即使在资源有限的地区亦可对临床样本进行即时分析处理，不仅能够省去临床样本的周转时间，还可以简化样本在实验室检验的一系列复杂处理程序，快速得到临床样本的检测结果，为大剂量甲氨蝶呤中毒解救提供实验室依据。生理药代动力学(PBPK)模型是整合解剖学、生理学、生物化学及物理化学等学科，利用血液循环将体内具有明确生理意义的组织器官连接，最终构成能模拟体内处置过程的数学模型。可以外推至临床患者服用甲氨蝶呤后药物代谢动力学的变化，得到患者特异的药时曲线，协助指导临床医生的个体化用药方案制定。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种基于POCT定量检测和PBPK模型预测甲氨蝶呤浓度变化的方法，能够根据POCT和PBPK模型获得甲氨蝶呤血药浓度随时间变化的预测分析结果，为临床医生的快速临床决策提供依据，推动个体化用药的发展和精准医疗的进步。
[0005]本专利技术是这样实现的：
[0006]一种基于POCT定量检测和PBPK模型预测甲氨蝶呤浓度变化的方法，所述方法包括如下步骤：
[0007]步骤(1)甲氨蝶呤血药浓度检测方法的建立；
[0008]步骤(2)甲氨蝶呤生理药代动力学PBPK模型的构建；
[0009]步骤(3)利用步骤(1)的检测方法测得甲氨蝶呤血药浓度及其对应时间数据点，将其导入PBPK模型，得到甲氨蝶呤血药浓度随时间变化的预测曲线。
[0010]进一步地，所述步骤(1)甲氨蝶呤血药浓度检测方法的建立，具体如下：
[0011]用纯血清或磷酸缓冲液配制不同基质的甲氨蝶呤溶液，取50μL滴加于GO
‑
[BMIM]PF6/SPCE工作电极表面，富集5min后，在电位0V
‑
+1.6/+1.2V，扫描速率为0.1V/s，扫描圈数为2，采样间隔为0.002V，静置时间为2s，灵敏度为10
‑4的参数下进行扫描，通过记录氧化峰电流值来检测纯血清或磷酸缓冲液中甲氨蝶呤的水平。
[0012]进一步地，步骤(2)甲氨蝶呤生理药代动力学PBPK模型的构建，具体如下：
[0013]在PK
‑
软件中输入药物的理化性质相关参数、生理参数、叶酰聚谷氨酸合成酶的清除率以及醛氧化酶的米氏常数Km和催化常数Kcat，构建甲氨蝶呤生理药代动力学PBPK模型；
[0014]所述药物的理化性质相关参数包括：药物分子式、分子量、脂水分配系数对数值、酸解离常数、血浆游离药物分数，以及甲氨蝶呤的溶解度、肠道渗透性、扩散系数；
[0015]所述生理参数包括与年龄和体重匹配的器官体积、重量、血液灌注率、组织
‑
血浆分配系数。
[0016]进一步地，所述步骤(3)利用步骤(1)的检测方法测得甲氨蝶呤血药浓度及其对应时间数据点，将其导入PBPK模型，得到甲氨蝶呤血药浓度随时间变化的预测曲线，具体如下：
[0017]利用POCT检测方法测量至少三组不同时间点临床患者的血液样本中甲氨蝶呤血药浓度
‑
时间数据点，导入PK
‑
软件的PBPK模型中，得到模拟的甲氨蝶呤血药浓度时间曲线，即可预测该特定患者体内甲氨蝶呤血药浓度随时间变化趋势。
[0018]与现行甲氨蝶呤治疗药物监测方法相比，本专利技术具有显著的技术效果：本专利技术方法以血药浓度的POCT定量检测为核心，结合PBPK模型引导技术模拟的药物药代动力学数据，得到模拟的甲氨蝶呤血药浓度时间曲线，可预测该临床患者体内甲氨蝶呤血药浓度随时间变化趋势，并用于临床患者甲氨蝶呤治疗药物监测，可为临床快速医疗决策提供实验室依据，为指导高剂量甲氨蝶呤的亚叶酸钙解救制定个体化方案。
【附图说明】
[0019]下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0020]图1为本专利技术实施例中甲氨蝶呤在磷酸缓冲液、十倍稀释血清和纯血清中的标准曲线(A
‑
C)以及三条标准曲线的轮廓分析图(D)。
[0021]图2为本专利技术实施例中不同干扰物对甲氨蝶呤检测影响的CV图(A)和电流响应信号的统计学分析(B)；GO
‑
[BMIM]PF6/SPCE的稳定性(C)和重现性(D)；在纯血清中，甲氨蝶呤加标回收的CV图(E)。
[0022]图3为本专利技术实施例中两种方法检测临床实际样品甲氨蝶呤浓度分布图，高浓度(A)和低浓度(B)；两种方法检测甲氨蝶呤浓度结果相关性分布图。
[0023]图4本专利技术实施例中为健康人群单次静脉滴注10g/m2(A)、3g(B)和10mg(C)药时曲线模拟图；圆点：文献中的实测值；黑线：甲氨蝶呤的预测值。
[0024]图5为本专利技术实施例中4名骨恶性肿瘤患者单次静脉滴注10g/m2药时曲线图(A
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D)；圆点：荧光免疫层析法所测值；方块：GO
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[BMIM]PF6/SPCE所测值；黑线：甲氨蝶呤的预测值。
【具体实施方式】
[0025]本专利技术涉及一种基于POCT定量检测和PBPK模型预测甲氨蝶呤浓度变化的方法，所述方法包括如下步骤：
[0026]步骤(1)甲氨蝶呤血药浓度检测方法的建立；
[0027]步骤(2)甲氨蝶呤生理药代动力学PBPK模型的构建；
[0028]步骤(3)利用步骤(1)的检测方法测得甲氨蝶呤血药浓度及其对应时间数据点，将其导入PBPK模型，得到甲氨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于POCT定量检测和PBPK模型预测甲氨蝶呤浓度变化的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤(1)甲氨蝶呤血药浓度检测方法的建立；步骤(2)甲氨蝶呤生理药代动力学PBPK模型的构建；步骤(3)利用步骤(1)的检测方法测得甲氨蝶呤血药浓度及其对应时间数据点，将其导入PBPK模型，得到甲氨蝶呤血药浓度随时间变化的预测曲线。2.根据权利要求1所述的一种基于POCT定量检测和PBPK模型预测甲氨蝶呤浓度变化的方法，其特征在于：所述步骤(1)甲氨蝶呤血药浓度检测方法的建立，具体如下：用纯血清或磷酸缓冲液配制不同基质的甲氨蝶呤溶液，取50μL滴加于GO
‑
[BMIM]PF6/SPCE工作电极表面，富集5min后，在电位0V
‑
+1.6/+1.2V，扫描速率为0.1V/s，扫描圈数为2，采样间隔为0.002V，静置时间为2s，灵敏度为10
‑4的参数下进行扫描，通过记录氧化峰电流值来检测纯血清或磷酸缓冲液中甲氨蝶呤的水平。3.根据权利要求1所述的一种基于POCT定量检测和PBPK模型预测甲氨蝶呤浓度变化的方法，其特征在于：步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘萌萌，黄品芳，张风风，吴美娟，俞紫薇，
申请(专利权)人：福建医科大学附属第一医院，
类型：发明
国别省市：