MDCK 通透性：药物转运与渗透性筛选方法

MDCK（Madin-Darby Canine Kidney，犬肾上皮细胞）是另一个常用的通透性模型。它的主要优势是培养周期短——3～5 天即可形成极性单层，而 Caco-2 需要 21 天。

MDCK 的几个版本

版本	特点	用途
MDCK-WT（野生型）	转运体表达低	接近纯被动通透测定
MDCK-MDR1	转染人 P-gp	最常用；测 P-gp 外排
MDCK-BCRP	转染人 BCRP	测 BCRP 外排
MDCK-MDR1-低表达	P-gp 表达接近生理	更接近血脑屏障

MDCK-WT 与 MDCK-MDR1 配对使用是一个巧妙的设计：两者的差异直接归因于转染的 P-gp，因此能干净地分离「被动通透」与「P-gp 外排」两个因素——这比在 Caco-2 中用抑制剂间接推断更明确。

与 Caco-2 的对比

	Caco-2	MDCK-MDR1
来源	人结肠癌	犬肾
培养周期	21 天	3～5 天
转运体	内源多种（表达可变）	主要是转染的目标转运体
代谢酶	有一些（CYP3A4 低）	很少
批次一致性	较差（传代数影响大）	较好
TEER	较高	较高
适用	综合的肠吸收评估	快速筛选、P-gp 专项、血脑屏障

血脑屏障的预测

# MDCK-MDR1 是评估血脑屏障通透性的常用模型
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# 为什么：
#   血脑屏障内皮细胞高表达 P-gp
#   → 中枢神经系统药物必须
#      1) 有足够的被动通透性
#      2) 不是 P-gp 底物（或外排比很低）
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# 判据（CNS 药物）：
#   Papp(A→B) > 10e-6 cm/s
#   外排比 < 2
#   （比口服药的标准严格）
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# 但要注意：
#   MDCK-MDR1 中 P-gp 通常过表达，
#   可能高估外排的影响
#   → 用低表达版本或结合体内脑/血浓度比验证
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# 更直接的体内指标：
#   Kp,uu,brain = 脑内游离浓度 / 血浆游离浓度
#   Kp,uu > 0.3  良好的脑暴露
#   Kp,uu < 0.1  脑暴露受限
#   ← 这是 CNS 项目的关键 PK 参数

规避 P-gp 的结构策略

• 减少氢键受体：P-gp 底物通常有多个氢键受体。减少它们（或用分子内氢键屏蔽）是最有效的手段；
• 降低分子量：较小的分子不易被 P-gp 识别；
• 降低极性表面积：与减少氢键受体相关；
• 引入分子内氢键：屏蔽极性基团，同时改善被动通透（见 374《多肽通透性与口服化》）；
• 调整形状：P-gp 的识别有一定的形状偏好，构象改变可能影响识别；
• 注意：P-gp 的底物识别规律不如 hERG 那样清晰，规避常需要经验性尝试。SAR 往往是「陡峭」的——微小改动可能大幅改变外排比。

数据解读要点

# 典型的判读流程
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# 1) 看 Papp(A→B)
#    < 1e-6  → 被动通透性不足，无论外排如何都是问题
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# 2) 看外排比
#    > 2~3  → 有外排
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# 3) 配对比较（如果有 WT 与 MDR1 两种细胞）
#    净外排比 = ER(MDR1) / ER(WT)
#    → 更干净地反映 P-gp 的贡献
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# 4) 结合体内数据判断
#    体外外排比高 ≠ 体内吸收一定差
#    如果剂量高、被动通透好，P-gp 可能被饱和
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# 常见误区：
#   把 MDCK 的绝对 Papp 值直接与 Caco-2 比较
#   → 两个体系的绝对值不可比，
#     只能各自与内标比较后再横向参考

实际使用建议

• 早期筛选用 MDCK-MDR1：培养周期短，适合快速迭代的先导优化阶段；
• 关键化合物用 Caco-2 确认：Caco-2 更接近肠道（含更多内源转运体与部分代谢酶）；
• CNS 项目以 MDCK-MDR1 为主：更贴合血脑屏障的场景；
• 始终用内标校准：绝对值的实验室间可比性差，只比较相对分级；
• 与 PAMPA 三方对照：PAMPA（纯被动）、MDCK-WT（被动 + 少量内源转运）、MDCK-MDR1（+ P-gp），三者的差异能清晰地分解各因素的贡献。

延伸资源

• Caco-2：086《Caco-2 通透性》；通透性概念：060《膜通透性 Permeability》；
• bRo5 与分子内氢键：374《多肽通透性与口服化》。