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Question：人藥量咋變鼠藥量？（普拉特澤生物提供長(zhǎng)期穩(wěn)定的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)外包服務(wù)）

答：新藥研發(fā)實(shí)驗(yàn)室里，一位實(shí)驗(yàn)員正對(duì)著計(jì)算器發(fā)愁——人類臨床治療用10mg/kg的藥物劑量，換算給實(shí)驗(yàn)小鼠該用多少？他想起導(dǎo)師隨口提過(guò)“小鼠劑量通常是人類的十分之一”，于是草草寫下1mg/kg的給藥方案。三周后，實(shí)驗(yàn)組小鼠全部死亡，這個(gè)戲劇性失誤的根源在于直接套用人類劑量的錯(cuò)誤假設(shè)。

圖片來(lái)源：https://www.realites-ophtalmologiques.com/2021/01/22/des-souris-retrouvent-lacuite-visuelle-de-leur-jeunesse%E2%80%89/

在藥物研發(fā)、毒性測(cè)試和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究中，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)是連接理論和臨床的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但人類與動(dòng)物對(duì)藥物的反應(yīng)差異遠(yuǎn)超想象：小鼠的肝臟代謝速度是人類的3倍，大鼠的體表面積換算后劑量可能是人類的6倍，而猴子的腎臟排泄效率又與人類接近......這些隱藏的生理差異，讓＂按比例縮放劑量＂變成了一場(chǎng)危險(xiǎn)的算術(shù)游戲。

如何科學(xué)地將人類用藥劑量轉(zhuǎn)換為動(dòng)物實(shí)驗(yàn)用量？這不僅是實(shí)驗(yàn)室新手常踩的坑，更是關(guān)乎研究結(jié)論可靠性的核心問(wèn)題。

1.劑量轉(zhuǎn)換的影響因素

藥物在生物體內(nèi)的作用效果取決于三個(gè)核心要素：藥物濃度、作用時(shí)間和靶點(diǎn)親和力。

人類與動(dòng)物在這些維度上存在顯著差異：

• 代謝速率差異：小鼠的肝臟代謝酶活性約為人類的3-5倍，導(dǎo)致相同劑量下藥物在嚙齒類動(dòng)物體內(nèi)的清除速度更快。

• 器官功能差異：犬類的腎臟排泄效率比人類高20％-30％，靈長(zhǎng)類動(dòng)物的腸道吸收特性更接近人類。

• 體表面積效應(yīng)：1930年代，毒理學(xué)家Max Kleiber提出"體表面積法則"：藥物分布與體表面積呈正相關(guān)，而體重增長(zhǎng)與體表面積呈指數(shù)關(guān)系（平方立方定律）?；隗w表面積的劑量換算比簡(jiǎn)單體重?fù)Q算更科學(xué)、準(zhǔn)確。

這些生理差異要求我們必須建立科學(xué)的換算模型，而不是簡(jiǎn)單地進(jìn)行數(shù)值比例縮放。

2.體表面積歸一化法

美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）和歐洲藥品管理局（EMA）推薦采用體表面積歸一化法作為標(biāo)準(zhǔn)劑量換算方法。這種方法基于大量跨物種藥代動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，建立了相對(duì)體表面積系數(shù)（RSD）體系。

標(biāo)準(zhǔn)換算公式：

其中，Km系數(shù)也稱為體表面積歸一化因子，是劑量換算的核心參數(shù)，反映了不同物種單位體重的體表面積差異。

根據(jù)美國(guó)FDA《Estimating the Maximum Safe Starting Dose in Initial Clinical Trials for Therapeutics in Adult Healthy Volunteers》，常見(jiàn)物種的Km系數(shù)以及相對(duì)劑量換算系數(shù)如下表：

4 劑量換算的計(jì)算示例 

 1、計(jì)算動(dòng)物實(shí)驗(yàn)理論劑量 現(xiàn)在我們已經(jīng)知道了計(jì)算公式、Km系數(shù)和換算系數(shù)，接下來(lái)我們用一個(gè)實(shí)際例子來(lái)演示計(jì)算過(guò)程。 

 示例：已知某藥物成年人類的臨床劑量為100mg/kg，需要換算成大鼠的劑量。 計(jì)算過(guò)程： ● 確定人用劑量（100 mg/kg），確定目標(biāo)物種的Km系數(shù)（大鼠Km系數(shù)：6） ● 按照公式計(jì)算大鼠理論劑量：  

 在將人類用藥量換算為動(dòng)物實(shí)驗(yàn)理論劑量后，進(jìn)行生物利用度校正和安全范圍調(diào)整是確保實(shí)驗(yàn)科學(xué)性與安全性的關(guān)鍵步驟。 

 2、 生物利用度校正 不同物種對(duì)同一藥物的吸收、代謝能力差異顯著。例如，口服藥物在人體內(nèi)的生物利用度（吸收比例）可能與大鼠完全不同，如果不校正，可能會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物實(shí)際暴露劑量不足或過(guò)量。 *注意：如果藥物直接進(jìn)入血液循環(huán)，例如靜脈給藥，那么生物利用度約等于100%，可以跳過(guò)此步驟。 

 示例：延續(xù)上面的示例，剛剛我們計(jì)算出大鼠理論劑量是617mg/kg，假設(shè)目標(biāo)藥物在人體的口服生物利用度為80%，而在大鼠中僅為40%，生物利用度校正的計(jì)算過(guò)程如下：

3、 安全范圍調(diào)整

即使經(jīng)過(guò)科學(xué)換算，物種間藥物敏感性和毒性差異仍然可能導(dǎo)致意外風(fēng)險(xiǎn)。安全范圍調(diào)整可以通過(guò)逐步劑量爬坡，避免動(dòng)物急性毒性或?qū)嶒?yàn)失敗。

示例：上述生物利用度校正后劑量為 1234 mg/kg，設(shè)定安全起始劑量，通常從校正后劑量的1/10開(kāi)始，也就是起始劑量為123mg/kg。

劑量爬坡設(shè)計(jì)：

最后，每天監(jiān)測(cè)大鼠的體重、臨床體征，第7天解剖評(píng)估器官毒性。假設(shè)617 mg/kg組顯示理想藥效，而且無(wú)毒性，則選擇該劑量為正式實(shí)驗(yàn)劑量。

調(diào)整原則：

• 如果低劑量組已出現(xiàn)毒性，需要下調(diào)理論劑量重新?lián)Q算。

• 如果高劑量組仍然沒(méi)有藥效，需檢查藥物在不同物種的靶點(diǎn)親和力差異。
  
  

• 3. 給藥體積和終濃度計(jì)算

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• 通過(guò)上述劑量換算流程的示例，我們得到了正式的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)用藥劑量，那么給藥體積是多少？藥物的終濃度又是如何計(jì)算呢？

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• 首先，我們可以打開(kāi)實(shí)驗(yàn)老司機(jī)的快速計(jì)算器：實(shí)驗(yàn)快算，網(wǎng)址：https://cal.exdrive.cn/，從目錄中找到“給藥體積”。

選擇所用動(dòng)物種類，就可以查詢到該物種不同給藥途徑的理想給藥體積。

示例：假設(shè)某藥物的小鼠口服給藥的正式實(shí)驗(yàn)劑量是617 mg/kg，小鼠的重量大約為30g，查詢已知小鼠口服給藥的理想體積是10 mL/kg，需要計(jì)算最終給藥的體積和終濃度，以及如何配藥。

計(jì)算過(guò)程：

1、 計(jì)算單只小鼠的給藥體積：給藥體積=10 mL/kg×0.03kg=0.3mL

2、 計(jì)算單只小鼠的藥物總量：藥物質(zhì)量=617 mg/kg× 0.03 kg =18.51mg

3、 計(jì)算單只小鼠的給藥終濃度（藥物質(zhì)量 ÷ 給藥體積）：終濃度=18.51mg ÷ 0.3mL=61.7mg/mL

最后，例如要給10只小鼠配藥，也就是需要185.1mg藥物+3mL溶劑（終濃度仍然是61.7mg/mL）。然后每只小鼠取0.3mL藥物溶液灌胃即可。

*注意，對(duì)于高濃度或大劑量藥物，需要考慮藥物的體積占比，建議先用少量溶劑溶解藥物，再定容至最終體積。

4. 總結(jié)

人類用藥劑量向動(dòng)物實(shí)驗(yàn)劑量的轉(zhuǎn)換不是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)游戲，體表面積歸一化法只是給我們提供了基本框架，但真正要得到可靠結(jié)果，必須綜合考慮藥物代謝差異、動(dòng)物特性和研究目標(biāo)。只有將標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算方法與實(shí)際情況相結(jié)合，才能確保動(dòng)物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)真正為人類醫(yī)學(xué)研究服務(wù)，推動(dòng)科研成果向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化。

文源實(shí)驗(yàn)室老司機(jī)
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要資質(zhì)有資質(zhì)

要經(jīng)驗(yàn)有經(jīng)驗(yàn)

要案例有案例

好，鼠藥量計(jì)算就介紹到這里啦~

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