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玻璃體腔注射是治療視網(wǎng)膜和脈絡膜疾病最為常見和重要的給藥方式。玻璃體腔注射藥物批準用于臨床的歷史已有20余年。更昔洛韋于1996年被FDA獲批用于治療慢性視網(wǎng)膜疾病。接下來Macugen于2004年獲批，雷珠單抗和阿柏西普分別于2006和2011年獲批，法瑞西單抗和高劑量阿柏西普分別于2022年和2023年獲批。近年來，隨著新技術和新的制劑方法在眼科藥物研發(fā)領域不斷的拓展應用，比如玻璃體腔長效緩釋制劑、植入物以及基因治療藥物的研發(fā)，得以實現(xiàn)藥物濃度在玻璃體腔的長期維持，極大拓展了其臨床應用價值。       

雖然有諸多的眼科藥物已經(jīng)獲批上市，以及很多新藥正在研發(fā)中，目前監(jiān)管機構(gòu)仍然沒有發(fā)布專門的眼科藥物研究的指導原則可供參考。 最近，F(xiàn)DA發(fā)布了針對眼部罕見病基因治療的指導原則，主要是針對視網(wǎng)膜疾病（2020年1月）。在眼科藥物的非臨床研究中，針對小分子藥物，可以參考ICH M3(R2)；對于生物制品來說，可以參考ICH S6，但是針對眼部藥物的一些特殊考慮并沒有在ICH M3(R2) 或ICH S6中進行體現(xiàn)和說明。

本系列文章從非臨床研究中動物解剖差異、藥理學研究、PK研究、毒理學研究和早期臨床研究等多個方面討論經(jīng)玻璃體腔給藥的眼科新藥研究中的一些考慮要點。其中所述的觀點主要適用玻璃體腔注射途徑給藥的小分子藥物和生物制品的非臨床和早期臨床研究。針對經(jīng)玻璃體腔途徑給藥的眼內(nèi)植入物和基因治療產(chǎn)品的評價，其中一些研究內(nèi)容可參考本文，但仍有些其他特殊需要考慮的要點不在本文的討論范圍。

一、眼部解剖和生理的種屬間差異

非臨床研究中需要使用不同的動物種屬來評價藥物的安全性和有效性，進而運用非臨床研究的數(shù)據(jù)指導臨床試驗。因此，人和不同動物種屬間的解剖學和生理學的差異會影響試驗結(jié)果的解釋和藥物的評價。下表列出了一些與玻璃體腔給藥相關的種屬間解剖學結(jié)構(gòu)差異。給藥操作、藥代特征解釋、毒理結(jié)果解釋及臨床起始劑量計算時需要充分考慮種屬間解剖和生理學差異。

不同種屬實驗動物眼球大小的差異，圖片引自M.F. Ramos, Ocular Immunopathology, Immunopathology in Toxicology and Drug Development, DOI 10.1007/978-3-319-47385-7_14.

人和動物眼球內(nèi)的空腔結(jié)構(gòu)主要有兩部分液體填充：房水和玻璃體。房水的化學組成與血漿類似，包含免疫球蛋白和生長因子（TGF-β2）。這些因子在免疫組織損傷修復中發(fā)揮著重要的作用。房水由睫狀體的上皮細胞分泌至后房，并經(jīng)瞳孔循環(huán)至前房，然后經(jīng)小梁網(wǎng)途徑（Schelemm’s管-鞏膜表層靜脈）或葡萄膜鞏膜途徑（睫狀體-鞏膜和脈絡膜靜脈）引流至眼外。不同動物種屬中，房水引流速度的差異可能會影響眼內(nèi)藥物濃度。因而，在毒理實驗中，可以通過增加前房給藥或玻璃體腔給藥的頻次來更全面的評價藥物的代謝狀態(tài)。

在人和大動物中，玻璃體占了眼后節(jié)大約80%的體積。玻璃體主要由含水的粘彈基質(zhì)，膠原纖維和粘多糖組成。其主要由睫狀體上皮細胞，視網(wǎng)膜膠質(zhì)細胞和hyalocytes合成。在不同種屬中，玻璃體的流動力學差異主要是由透明質(zhì)酸的含量造成的。透明質(zhì)酸在維持玻璃體的形狀并且吸收水分子的過程中發(fā)揮了重要作用。在大鼠、兔和犬中，較低的透明質(zhì)酸濃度造成玻璃體呈膠狀。在小型豬，食蟹猴以及人中，玻璃體的成分在玻璃體腔中呈區(qū)域性分布，表現(xiàn)為更緊密的玻璃體皮質(zhì)（較多的膠原成分）和相對液化的中部玻璃體。在玻璃體液活體采集和生物標志物的分析中，需要充分考慮到玻璃體的不均勻性。

玻璃體腔注射的藥物通常經(jīng)睫狀體平坦部給藥，因為睫狀體平坦部具有較少的血管和神經(jīng)組織。玻璃體腔注射可以在玻璃體-視網(wǎng)膜界面產(chǎn)生很高的藥物濃度，對治療視網(wǎng)膜疾病非常重要。由于不同種屬的眼球大小的差異，睫狀體平坦部的位置距角鞏膜緣的距離也有差異，需要在實際操作過程中予以注意。由于嚙齒類動物具有較大的晶狀體以及較少的玻璃體體積，對于注射時進針的角度需要注意以避免損傷到晶狀體。在實際操作中的給藥體積受限于眼球的大小，常用的給藥體積如下：大鼠：4-5μL，兔：50μL，大動物:50-100μL，人:100μL。盡管給藥體積很小，但仍會引起一過性的眼壓升高以及藥物的返流等現(xiàn)象。同時，玻璃體腔注射可引起一些常見的并發(fā)癥包括：結(jié)膜下出血，晶狀體的損傷，眼內(nèi)感染，眼內(nèi)出血，玻璃體嵌頓等。

玻璃體視網(wǎng)膜交界面由玻璃體膠原纖維的緊密連接、內(nèi)界膜、膠質(zhì)細胞和粘多糖（如硫酸軟骨素等）組成。正是由于存在這些粘附成分，玻璃體視網(wǎng)膜交界面也成為年齡和藥物引起的相關病變的發(fā)生部位。因而在非臨床研究和臨床研究中，針對玻璃體腔給藥的藥物，需要對玻璃體視網(wǎng)膜的交界面進行全面的影像學檢查和評價。

不同動物種屬的眼底照相，圖片來源：昭衍新藥眼科實驗室

大部分經(jīng)玻璃體腔注射的藥物其藥理學作用的靶細胞位于視網(wǎng)膜。不同動物種屬的視網(wǎng)膜在解剖和生理上也有明顯的差異，如猴是唯一具有視網(wǎng)膜黃斑中心凹的實驗動物，而豬、犬和兔則只在視網(wǎng)膜的特定部位具有類似黃斑結(jié)構(gòu)visual streak，因而在某種程度上，猴也是進行眼底視網(wǎng)膜疾病研究的最佳的動物種屬。其他的一些解剖和生理學差異，比如兔的視網(wǎng)膜血管結(jié)構(gòu)只在特定區(qū)域分布，犬和貓的眼底具有反光的絨毯層結(jié)構(gòu)（tapetum lucidum）等等，這些都需要在非臨床研究中進行充分的考慮。

二、藥理學研究

目前，已獲批上市玻璃體腔注射藥物的適應癥主要集中在視網(wǎng)膜病變，最常見的如新生血管性老年性黃斑變性、糖尿病性視網(wǎng)膜病變和視網(wǎng)膜靜脈阻塞。最近，用于治療干性老年性黃斑變性的玻璃體腔注射藥物也已獲批上市，該適應癥也是目前眼科新藥的研發(fā)熱點。在臨床前研究中，可以通過物理或化學誘導的方法對動物進行造模，以模擬患者發(fā)病過程中的某些病理改變，如視網(wǎng)膜水腫、視網(wǎng)膜和脈絡膜的新生血管等。同時，通過對老齡猴進行篩查，可以篩選出一些自發(fā)性的眼部疾病模型。這些自發(fā)性的動物模型與人類相應的疾病表現(xiàn)類似，具有很高的研究應用價值。但是，這類自發(fā)性眼病模型資源較稀缺，需要有大型CRO公司猴場資源的支持。下面簡單介紹幾種視網(wǎng)膜脈絡膜病變的常見動物模型，以供參考。

藥理學研究是為了研究產(chǎn)品與治療靶點相關的作用機制和效應，以明確產(chǎn)品的生物學作用特點。對于藥理學研究中動物疾病模型的選擇，需要根據(jù)藥物的作用靶點、臨床適應癥和動物模型的可及性等，綜合考慮動物模型對疾病的模擬程度、解剖差異、研究終點指標和給藥方式等諸多因素來確定，從而有助于后續(xù)非臨床和臨床研究的劑量選擇和試驗設計。

食蟹猴的眼科影像學檢查，圖片來源：昭衍新藥眼科實驗室

對于這些動物模型的藥理學觀察指標，可以從活體的眼科影像學檢查，功能學檢查和組織學檢查等多個維度來進行評價。影像學方面，由于眼底視網(wǎng)膜是全身唯一可以直接觀察到小血管的部位，各種眼底的影像學檢查在臨床前藥理學研究中廣泛使用，包括眼底照相，眼底熒光素血管造影（FFA），光相干斷層掃描（OCT），光相干斷層掃描血管成像（OCTA）,自適應光學掃描儀，活體的視細胞觀察等技術的不斷創(chuàng)新，可以達到對視網(wǎng)膜進行在細胞層次的觀察，也進一步提高了藥理學研究的效率。對于活體的眼科功能學檢查主要包括眼電生理和視覺行為評價。眼電生理可以在不同的模式下評價不同神經(jīng)元的電信號傳導功能。視覺行為學檢查主要用于嚙齒類動物，用以評價動物的視覺。組織學檢查主要包括應用不同的染色技術和組織處理方法，對藥物作用的靶細胞進行特異性的觀察，比如廣泛應用于視神經(jīng)保護藥物評價的離體視網(wǎng)膜鋪片RGC染色等等，需要根據(jù)具體的研究目的來進行綜合評估和選擇。

◆法瑞西單抗的非臨床藥理學研究

法瑞西單抗（Faricimab）是一款靶向VEGF和Ang-2的雙特異性抗體，通過玻璃體腔注射用于治療新生血管性老年性黃斑變性和糖尿病性黃斑水腫等視網(wǎng)膜疾病。于2022年在美國獲批上市。法瑞西單抗可以通過阻斷VEGF/VEGFR信號控制新生血管，同時也能通過抑制Ang-2信號通路來改善血管的穩(wěn)定性和減輕視網(wǎng)膜炎癥。

非臨床藥理學研究主要做了以下試驗，以評價其抑制CNV和抗炎的作用

•     親和力和組織交叉反應試驗

•     小鼠自發(fā)性CNV模型，和激光誘導的非人靈長類CNV模型，用以評價抑制新生血管生長的藥理學作用。

•     內(nèi)毒素誘導的葡萄膜炎小鼠模型來評價藥物的抗炎作用。

參考文獻

[1] Ramos MF, Ocular Immunopathology, Immunopathology in Toxicology and Drug Development, DOI 10.1007/978-3-319-47385-7_14.

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