ADMET là gì? Các công bố nghiên cứu khoa học về ADMET

Giới thiệu về ADMET

ADMET là một thuật ngữ viết tắt trong lĩnh vực dược lý học và phát triển thuốc, đại diện cho năm đặc tính sinh dược học và độc tính quan trọng gồm: Absorption (hấp thu), Distribution (phân bố), Metabolism (chuyển hóa), Excretion (thải trừ) và Toxicity (độc tính). Những thông số này quyết định cách thức một hợp chất hoạt động trong cơ thể, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả điều trị và độ an toàn của thuốc. ADMET không chỉ đóng vai trò trong nghiên cứu tiền lâm sàng mà còn được duy trì suốt vòng đời của quá trình phát triển dược phẩm.

Các thuộc tính ADMET giúp nhà khoa học sàng lọc, tối ưu hóa và chọn lọc các ứng viên thuốc tiềm năng. Nếu một hợp chất có tác dụng dược lý mạnh nhưng ADMET kém, nó vẫn có khả năng bị loại bỏ sớm do không đạt các chỉ tiêu về hấp thu, chuyển hóa hoặc an toàn. Vì vậy, đánh giá ADMET từ giai đoạn đầu giúp tiết kiệm thời gian, chi phí và giảm thiểu rủi ro trong thử nghiệm lâm sàng sau này.

Theo ScienceDirect, các yếu tố ADMET là nền tảng cốt lõi trong quy trình sàng lọc thuốc hiện đại, được hỗ trợ bởi các mô hình tính toán và hệ thống dữ liệu lớn, cho phép đánh giá nhanh hàng nghìn hợp chất chỉ trong vài giờ.

Hấp thu (Absorption)

Hấp thu mô tả quá trình một phân tử dược lý đi vào cơ thể và đạt được nồng độ hiệu quả trong tuần hoàn máu. Yếu tố then chốt của hấp thu là sinh khả dụng (bioavailability), thường được xác định bằng tỷ lệ phần trăm liều dùng ban đầu có mặt trong huyết tương ở trạng thái không biến đổi. Sinh khả dụng thấp đồng nghĩa với khả năng hấp thu kém, dẫn đến hiệu lực điều trị giảm hoặc không đáng kể.

Khả năng hấp thu của thuốc phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm độ hòa tan trong nước, khả năng thấm qua màng ruột, pKa của hợp chất và mức độ chuyển hóa qua gan lần đầu (first-pass metabolism). Dạng bào chế (viên nén, viên nang, dung dịch...) và điều kiện dạ dày – ruột cũng có ảnh hưởng lớn. Các thuốc kém hấp thu thường được cải tiến bằng công nghệ nano, vi hạt hoặc hệ dẫn thuốc đặc biệt.

Việc đánh giá hấp thu thường sử dụng mô hình Caco-2, hệ số Papp (apparent permeability coefficient), hoặc các mô phỏng sinh học. Một số phần mềm như GastroPlus hoặc Simcyp hỗ trợ mô phỏng hấp thu in silico trên cơ sở cấu trúc hóa học và tính chất sinh hóa của phân tử.

• Thông số liên quan: sinh khả dụng (%), hệ số hấp thu, pKa
• Công cụ đánh giá: Caco-2, PAMPA, mô hình mô phỏng GastroPlus
• Chiến lược cải thiện: tăng độ hòa tan, sử dụng hệ phân phối thuốc

Phân bố (Distribution)

Phân bố đề cập đến sự lan truyền của thuốc từ máu đến các mô và cơ quan sau khi hấp thu. Yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình này là tính chất hóa lý của thuốc (tỷ lệ phân cực, trọng lượng phân tử, ái lực lipid), lưu lượng máu và khả năng liên kết với protein huyết tương. Phân bố quyết định nơi thuốc phát huy tác dụng và cũng liên quan đến độc tính ngoài ý muốn nếu thuốc tích tụ tại các mô không đích.

Một thông số quan trọng là thể tích phân bố (Vd – volume of distribution), cho biết mức độ thuốc khuếch tán khỏi huyết tương. Giá trị Vd lớn cho thấy thuốc phân bố rộng khắp mô, trong khi giá trị thấp cho thấy thuốc chủ yếu lưu lại trong huyết tương. Ngoài ra, chỉ số gắn kết protein huyết tương (plasma protein binding) ảnh hưởng đến dạng tự do (free drug) – dạng có hoạt tính dược lý.

Các yếu tố như tính acid-base, khả năng vượt qua hàng rào máu não (BBB – blood-brain barrier), và hoạt động của các protein vận chuyển (như P-glycoprotein) cũng được theo dõi chặt chẽ. Hiểu rõ phân bố giúp tiên lượng được hiệu quả điều trị, nguy cơ độc tính và xác định liều dùng thích hợp cho từng đối tượng bệnh nhân.

Thông số	Mô tả	Ý nghĩa
Vd (L/kg)	Thể tích phân bố	Đánh giá khả năng khuếch tán thuốc vào mô
PPB (%)	Gắn kết protein huyết tương	Quyết định lượng thuốc tự do có hoạt tính
BBB Penetration	Khả năng vượt hàng rào máu não	Quan trọng trong điều trị thần kinh trung ương

Chuyển hóa (Metabolism)

Chuyển hóa là quá trình biến đổi hóa học các phân tử thuốc trong cơ thể, chủ yếu xảy ra tại gan nhờ hệ enzyme cytochrome P450 (CYP). Mục tiêu sinh học của chuyển hóa là tăng tính tan trong nước, giúp thuốc dễ bị thải trừ qua nước tiểu hoặc mật. Tuy nhiên, quá trình này cũng có thể dẫn đến mất hoạt tính dược lý hoặc tạo ra chất chuyển hóa có độc tính cao.

Chuyển hóa được chia thành hai pha: pha I (thường là oxy hóa, khử hoặc thủy phân) và pha II (liên hợp với các phân tử như glucuronide, sulfate). Một số enzyme quan trọng gồm CYP3A4, CYP2D6, CYP2C9 – chiếm tỷ lệ lớn trong hoạt động chuyển hóa thuốc. Polymorphism di truyền có thể khiến cùng một loại thuốc có tốc độ chuyển hóa khác nhau ở các cá nhân, gây ảnh hưởng lớn đến hiệu quả hoặc độc tính.

Kiểm tra tương tác thuốc – enzyme (DDI: drug-drug interactions) rất quan trọng để tránh giảm hiệu quả hoặc tăng độc tính khi dùng nhiều thuốc cùng lúc. Ngoài ra, một số hợp chất có thể gây cảm ứng hoặc ức chế các enzyme chuyển hóa, dẫn đến thay đổi không mong muốn trong dược động học tổng thể.

• Enzyme chính: CYP3A4, CYP2C9, CYP2D6
• Biến thể di truyền: CYP2D6*1, CYP2D6*4 → ảnh hưởng liều
• Chuyển hóa hoạt hóa: ví dụ Prodrug → dạng có hoạt tính

Thải trừ (Excretion)

Thải trừ là quá trình loại bỏ thuốc và các chất chuyển hóa ra khỏi cơ thể, diễn ra chủ yếu thông qua đường tiết niệu (qua thận) và đường mật (qua gan). Quá trình này quyết định thời gian thuốc tồn tại trong hệ tuần hoàn, ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian tác dụng và tần suất dùng thuốc. Nếu thuốc không được thải trừ hiệu quả, nó có thể tích lũy và gây độc tính.

Hai thông số quan trọng trong đánh giá thải trừ là độ thanh thải (Clearance, Cl) và thời gian bán hủy (Half-life, t_1/2). Clearance biểu thị thể tích huyết tương được làm sạch hoàn toàn thuốc trong một đơn vị thời gian, còn t_1/2 cho biết khoảng thời gian cần để nồng độ thuốc giảm đi một nửa. Những thông số này được sử dụng để xây dựng phác đồ liều phù hợp và kiểm soát nồng độ thuốc ổn định trong máu.

Phương thức thải trừ còn phụ thuộc vào đặc tính lý hóa của phân tử. Các thuốc phân cực cao, tan trong nước sẽ chủ yếu thải qua thận bằng lọc cầu thận, bài tiết ống thận, trong khi các thuốc tan trong lipid hoặc liên hợp glucuronide thường thải qua mật. Ngoài ra, một số thuốc có thể được tái hấp thu và tuần hoàn gan-ruột, kéo dài thời gian tồn tại trong cơ thể.

Thông số	Mô tả	Ý nghĩa lâm sàng
Clearance (Cl)	Thể tích huyết tương được loại bỏ thuốc trong 1 giờ	Xác định tốc độ loại bỏ thuốc khỏi cơ thể
t1/2	Thời gian để nồng độ thuốc giảm một nửa	Quyết định tần suất và liều dùng
Đường thải trừ	Thận, gan, phổi, mồ hôi	Hướng dẫn lựa chọn dạng thuốc và theo dõi độc tính

Độc tính (Toxicity)

Độc tính là yếu tố then chốt trong việc đánh giá độ an toàn của bất kỳ ứng viên thuốc nào. Một hợp chất có hiệu quả điều trị cao nhưng độc tính lớn sẽ khó được phát triển thành thuốc thương mại. Độc tính được phân thành nhiều loại: cấp tính (acute), bán trường diễn (subchronic), mãn tính (chronic), độc tính gen, gây ung thư, và độc tính sinh sản.

Các thử nghiệm độc tính được tiến hành cả in vitro (trên dòng tế bào) và in vivo (trên động vật) để xác định chỉ số LD₅₀, mức liều không quan sát thấy tác dụng phụ (NOAEL), và các tác động bất lợi tiềm ẩn. Ngoài ra, chỉ số Therapeutic Index (TI) – tỷ lệ giữa liều gây độc và liều điều trị – là một chỉ tiêu quan trọng phản ánh biên độ an toàn của thuốc.

Theo The Scientist, việc đánh giá độc tính sớm trong giai đoạn tiền lâm sàng có thể loại bỏ đến 40% hợp chất có rủi ro cao, từ đó giúp tiết kiệm hàng triệu đô la chi phí nghiên cứu và tránh rủi ro trong các thử nghiệm lâm sàng giai đoạn muộn.

• LD₅₀: liều gây chết 50% đối tượng nghiên cứu
• NOAEL: liều cao nhất không gây tác dụng phụ có ý nghĩa
• TI (Therapeutic Index) = LD₅₀ / ED₅₀

Ứng dụng của ADMET trong phát triển thuốc

ADMET là công cụ thiết yếu trong toàn bộ chu trình phát triển thuốc – từ sàng lọc ban đầu, tối ưu hóa cấu trúc hóa học, đến thử nghiệm tiền lâm sàng và thiết kế lâm sàng. Các mô hình ADMET được sử dụng để loại bỏ sớm những hợp chất có đặc tính dược động học kém hoặc độc tính cao, từ đó rút gọn danh sách ứng viên và tăng tỷ lệ thành công trong thử nghiệm.

Trong thực tế, gần 50% các hợp chất thất bại trong thử nghiệm lâm sàng giai đoạn I và II là do vấn đề liên quan đến ADMET như hấp thu kém, tương tác thuốc bất lợi hoặc độc tính không lường trước. Việc đánh giá kỹ lưỡng ADMET từ giai đoạn sớm giúp thiết kế thuốc tốt hơn, giảm thất bại và rút ngắn thời gian thương mại hóa.

Đặc biệt, các thông số ADMET được tích hợp vào hệ thống quyết định phân phối thuốc, tính liều, thiết kế dạng bào chế và đánh giá lợi ích – nguy cơ trong các báo cáo phê duyệt của cơ quan quản lý như EMA và FDA.

Các công cụ và mô hình dự đoán ADMET

Các công cụ mô phỏng ADMET sử dụng dữ liệu hóa học, đặc tính phân tử và thuật toán học máy để dự đoán dược động học và độc tính của các hợp chất mới mà không cần thử nghiệm vật lý. Đây là xu hướng không thể thiếu trong nghiên cứu dược lý hiện đại, giúp rút ngắn chu kỳ phát triển và giảm phụ thuộc vào thử nghiệm động vật.

ADMETlab, pkCSM, SwissADME và PreADMET là các nền tảng phổ biến được sử dụng để phân tích khả năng hấp thu, khả năng vượt hàng rào máu não, dự đoán chuyển hóa qua CYP450, và đánh giá độc tính tế bào. Theo ADMETlab 3.0, phiên bản mới nhất hỗ trợ hơn 200 chỉ số ADMET với giao diện thân thiện và tốc độ xử lý cao.

• ADMETlab: dự đoán hấp thu, phân bố, chuyển hóa, độc tính
• pkCSM: đánh giá dược động học dựa trên đặc tính cấu trúc
• SwissADME: hỗ trợ phân tích cấu trúc hóa học và dự đoán sinh khả dụng

Kết luận

ADMET là một trong những yếu tố quyết định sự thành công hay thất bại của một ứng viên thuốc. Không chỉ phản ánh hiệu quả điều trị, ADMET còn giúp đảm bảo an toàn, giảm nguy cơ tương tác bất lợi và độc tính không mong muốn.

Việc tích hợp các công cụ mô phỏng ADMET hiện đại vào quy trình phát triển thuốc đã và đang cách mạng hóa ngành dược, giúp tiết kiệm chi phí, thời gian và tăng tỷ lệ thành công trên thị trường. Đối với các nhà nghiên cứu, hiểu sâu về ADMET là điều kiện tiên quyết để thiết kế thuốc hiệu quả và bền vững.