Pemodelan farmakokinetik/farmakodinamik (PK/PD) secara kuantitatif menghubungkan paparan obat dengan respons farmakologis. PK menggambarkan apa yang dilakukan tubuh terhadap obat: absorpsi, distribusi, metabolisme, dan ekskresi. PD menggambarkan apa yang dilakukan obat terhadap tubuh: hubungan antara konsentrasi di tempat aksi dan efek yang diamati.
Model PK kompartemen menggambarkan tubuh sebagai satu atau lebih kompartemen yang saling terhubung. Model satu kompartemen mengasumsikan distribusi instan ke seluruh tubuh. Model dua kompartemen memisahkan kompartemen sentral dan perifer. Parameter model meliputi volume distribusi, klirens, konstanta laju absorpsi, dan bioavailabilitas. Analisis non-kompartemen memperkirakan parameter ini langsung dari kurva konsentrasi-waktu tanpa mengasumsikan struktur kompartemen tertentu.
Model PK/PD menghubungkan model PK ke model PD yang menggambarkan hubungan konsentrasi-efek. Model tautan langsung mengasumsikan bahwa efek sebanding dengan konsentrasi plasma. Model tautan tidak langsung menggunakan kompartemen efek untuk memperhitungkan penundaan distribusi ke tempat aksi. Model respons tidak langsung menggambarkan efek yang dihasilkan dari inhibisi atau stimulasi produksi atau disipasi mediator fisiologis.
Persamaan Hill (model Emax sigmoid) menggambarkan hubungan konsentrasi-efek dengan parameter untuk efek dasar, efek maksimum, konsentrasi yang menghasilkan 50% efek maksimum, dan faktor sigmoidisitas. Model pergantian menggambarkan perjalanan waktu biomarker dan titik akhir klinis.
Pemodelan PK/PD populasi menggunakan pemodelan efek campuran non-linear mengkuantifikasi nilai tipikal dan variabilitas antar-individu. Kovariat seperti berat badan, usia, fungsi ginjal, dan polimorfisme genetik menjelaskan sumber variabilitas. Model dikembangkan menggunakan siklus berulang pembangunan model, diagnostik, dan validasi eksternal.
Aplikasi pemodelan PK/PD meliputi pemilihan dosis pertama pada manusia, optimalisasi regimen dosis, penilaian efek makanan, prediksi interaksi obat-obat, dan ekstrapolasi dosis pediatrik. Pemodelan farmakokinetik berbasis fisiologis (PBPK) menggabungkan parameter fisiologis untuk memprediksi PK pada populasi khusus dan memungkinkan ekstrapolasi in vitro ke in vivo.
Badan regulasi semakin mengharapkan pemodelan PK/PD untuk mendukung pemilihan dosis dan memberikan bukti kemanjuran dan keamanan selama pengembangan obat. Pengembangan obat yang diinformasikan model menggunakan pendekatan kuantitatif untuk meningkatkan pengambilan keputusan dan mengurangi jadwal pengembangan.
