生物学的利用能

薬理学において、バイオアベイラビリティは吸収のサブカテゴリーであり、投与された薬物のうち全身循環に到達する割合（％）である。^{[ 1 ]}

定義上、薬剤が静脈内投与された場合、その生物学的利用能は100%です。^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}しかし、薬剤が静脈内以外の経路で投与された場合、腸管上皮吸収と初回通過代謝のため、生物学的利用能は低くなります。したがって、数学的には、生物学的利用能は、血管外製剤の血漿薬物濃度曲線下面積対時間（AUC）と血管内製剤のAUCを比較した比率に等しくなります。^{[ 4 ]} AUCが使用されるのは、AUCが全身循環に入った用量に比例するためです。^{[ 5 ]}

薬物のバイオアベイラビリティは平均値であり、集団のばらつきを考慮するために、偏差範囲は ±で示されます。^{[ 4 ]}吸収不良の薬物服用者に適切な投与量を確実にするために、偏差範囲の下限値を使用して実際のバイオアベイラビリティを表し、静脈内製剤と同様の全身濃度を達成するために必要な薬物投与量を計算します。^{[ 4 ]}薬物服用者の吸収速度がわからない場合、薬物が狭い治療域に関連していない限り、意図した有効性を確保するために偏差範囲の下限値を使用します。^{[ 4 ]}

栄養補助食品、ハーブ、その他の栄養素など、投与経路がほぼ常に経口である場合、生物学的利用能は一般的に、摂取した用量のうち吸収される量または割合を単純に指します。^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}

定義

薬理学において

生物学的利用能とは、投与された異物のうち全身循環に到達する割合を表す用語である。^{[ 9 ]} 文字f (またはパーセントで表す場合はF ) で表される。

栄養科学において

栄養素や非薬物性食品成分の摂取を扱う栄養科学では、生物学的利用能の概念は、製薬業界に関連する明確な基準を欠いています。薬理学的定義はこれらの物質には適用できません。なぜなら、利用と吸収は被験者の栄養状態と生理的状態の関数であり、^{[ 6 ]}個人間の差異がさらに大きくなるためです（個人間変動）。したがって、栄養補助食品の生物学的利用能は、投与された物質のうち吸収されて使用または貯蔵に利用できる割合として定義できます。^{[ 10 ]}

薬理学と栄養学の両方において、生物学的利用能は、薬物濃度の時間プロファイルの曲線下面積（AUC）を計算することによって測定される。

絶対バイオアベイラビリティ

絶対バイオアベイラビリティは、非静脈内投与（経口、頬粘膜、眼、鼻腔、直腸、経皮、皮下、または舌下投与）後の全身循環における有効薬物のバイオアベイラビリティを、同じ薬物の静脈内投与後のバイオアベイラビリティと比較したものです。これは、非静脈内投与による薬物への曝露（AUC）の割合を、同じ薬物の対応する静脈内投与と比較したものです。^{[ 11 ]}比較は用量正規化する必要があります（例えば、異なる用量や被験者の体重の変動を考慮する）。したがって、吸収された量は、対応する投与量で割ることによって補正されます。

薬理学では、薬物の絶対バイオアベイラビリティを決定するために、静脈内投与（iv）と血管外投与（非静脈内、すなわち経口）の両方後の薬物の血漿中薬物濃度対時間プロットを得るための薬物動態学的研究を実施する必要があります。絶対バイオアベイラビリティは、用量補正された非静脈内投与曲線下面積（AUC）を静脈内投与のAUCで割った値です。経口投与（po）された薬物の絶対バイオアベイラビリティFを計算する式は以下のとおりです（ Dは投与量です）。

F_{\mathrm {abs} }=100\cdot {\frac {AUC_{\mathrm {po} }\cdot D_{\mathrm {iv} }}{AUC_{\mathrm {iv} }\cdot D_{\mathrm {po} }}}

したがって、静脈内投与された薬剤の絶対バイオアベイラビリティは100%（f = 1）であるのに対し、他の投与経路で投与された薬剤の絶対バイオアベイラビリティは通常1未満である。同じ有効成分を持つ2つの異なる剤形を比較し、2つの薬剤のバイオアベイラビリティを比較することを、比較バイオアベイラビリティと呼ぶ。^{[ 12 ]}

全身吸収の真の程度（絶対バイオアベイラビリティと呼ばれる）を知ることは明らかに有用であるが、実際には、想像されるほど頻繁には測定されていない。その理由は、その評価には静脈内投与の基準、すなわち投与された薬剤のすべてが全身循環に到達することを保証する投与経路が必要となるためである。このような研究には相当なコストがかかり、特に十分な安全性を確保するための前臨床毒性試験の実施や、溶解度制限による潜在的な問題などが挙げられる。しかし、これらの制限は、治療用の非同位体標識経口投与と同時に、非常に低用量（通常は数マイクログラム）の同位体標識薬剤を投与することで克服できる可能性がある（同位体標識静脈内投与量は、非標識経口投与量によって達成される全身薬物濃度を妨げない程度に十分に低い）。静脈内および経口濃度は、その異なる同位体構成によって分離することができ、したがって、同じ投与量からの経口および静脈内薬物動態を決定するために使用できます。この技術は、非等価クリアランスによる薬物動態の問題を解消し、静脈内投与を最小限の毒性および製剤で投与できるようにします。この技術は、¹³ C などの安定同位体と質量分析法を使用して質量差によって同位体を区別するために最初に適用されました。より最近では、¹⁴ C 標識薬が静脈内投与され、加速器質量分析法 (AMS) を使用して同位体標識薬を測定し、非標識薬の質量分析法も使用されます。^{[ 13 ]}

静脈内薬物動態や絶対バイオアベイラビリティを定義する規制要件はありませんが、バイオアベイラビリティが明らかに低いか変動する場合、および治療用量での薬力学と薬物動態の間に証明された関係がある場合には、規制当局が血管外経路の絶対バイオアベイラビリティ情報を要求することがあります。そのようなすべての場合において、絶対バイオアベイラビリティ研究を実施するには、薬剤を静脈内投与する必要があります。^{[ 14 ]}

開発中の薬剤を静脈内投与すると、分布容積（V）とクリアランス（CL）の基本的な薬物動態パラメータに関する貴重な情報が得られる。^{[ 14 ]}

相対的生物学的利用能と生物学的同等性

薬理学において、相対的バイオアベイラビリティとは、ある薬剤の製剤（A）のバイオアベイラビリティ（AUCとして推定される）を、同じ薬剤の別の製剤（B）（通常は確立された標準製剤）と比較した場合、または異なる投与経路で投与した場合のバイオアベイラビリティを測定するものです。標準製剤が静脈内投与された薬剤である場合、これは絶対的バイオアベイラビリティと呼ばれます（上記参照）。

F_{\mathrm {rel} }=100\cdot {\frac {AUC_{\mathrm {A} }\cdot D_{\mathrm {B} }}{AUC_{\mathrm {B} }\cdot D_{\mathrm {A} }}}

相対バイオアベイラビリティは、2 つの医薬品間の生物学的同等性( BE ) を評価するために使用される指標の 1 つです。FDA の承認を得るには、ジェネリック医薬品メーカーは、自社製品の平均応答 (通常はAUCと最大濃度、Cmax ) と「ブランド名医薬品」^[^OB^]_{の平均応答の比の 90% 信頼区間が}80% ～ 125% の範囲内であることを証明する必要があります。AUCは、時間t = 0 からt = ∞までの血中薬物濃度を指し、 Cmax_は血中薬物の最大濃度を指します。Tmax が示されている場合_、それは薬物がCmax_に達するまでの時間を指します。

医薬品においては、製剤が生物学的利用能と生物学的同等性に及ぼすメカニズムは広く研究されているが、栄養補助食品における生物学的利用能と生物学的同等性に影響を及ぼす製剤因子はほとんど知られていない。^{[ 15 ]}その結果、栄養科学においては、同じ栄養成分の1つの製剤の生物学的利用能を別の製剤の生物学的利用能と比較する、相対的生物学的利用能または生物学的同等性が、生物学的利用能の最も一般的な尺度となっている。