谢路径、代谢稳定性、稳定性、毒性和参与代谢的特异性的同功异构酶的知识都是药物开发早期和计划进行临床研究的重要信息。代谢速率影响人和临床物种的口服生物利用度和清除。如刚才所讨论，多态的酶会导致高的个体差异和潜在的DDIs。遗传信息用来预测病人个体和病人群体对药物的反应，从而选择合适的药物和剂量来满足个体的遗传组成。代谢图谱对设计前导药物和有药理活性的代谢产物有重要作用，同时对选择合适的动物物种进行毒理研究也很重要。药物候选化合物的结构修饰能改变代谢。高亲水或者亲脂性的化合物并不合适，因为它们会导致低的生物利用度和过慢或过快的清除速率。在这种情况下，用其它非活性基团取代活性基团能得到获得更到的代谢稳定性。例如，用t-丁基取代甲基可以阻止去甲基化。同样的，芳环的氧化可以用更强的排斥电子基团所阻止。临床前药物代谢研究的信息可以反馈到设计者来引进改变物理性质的功能团，来使化合物代谢更稳定。一个成功的药物的最终选择依赖于药物的代谢研究。
Pre-clinical drug metabolism studies
在药物开发早期，知道药物的清除方式很重要。如果药物主要通过代谢清除，需要知道药物的代谢途径和产物。在进入临床实验前，了解药物的毒性和他的代谢物对于避免以后的失败很关键。体外和动物的体内研究在临床前阶段被完成。
大多数有前景的化合物通过体外研究和两种动物物种中的体内药代动力学参数获得，通常是猪和鼠的体内动物研究。本文侧重体外研究和从中获得的信息。
In vitro studies
临床前筛选阶段的体外研究是低通量系统。主要的用于体外代谢的有肝酶或组织，用这些系统孵育药物所得的信息可以用来反馈到更安全、代谢更稳定的药物设计，化合物可以根据代谢稳定性归类。质谱作为定量工具来确定代谢产物和代谢位点。很多不同的体外肝脏代谢系统现在被商业化，用以代谢研究。下面详细介绍讨论常用的代谢系统。
Expressed enzymes
先进的分子生物学已经确定并描述了很多个体的大量CYP基因。详细的CYP同工酶的特异性CYPcDNA序列已经被克隆和异源表达。表达的酶包括人酶，现在已被作为纯的系统而商业化。因为反应条件如酶浓度、底物和辅助因子可以被仔细控制，酶系统已经变成一个研究药物代谢的有力工具。在研究动力学、特异性和酶反应机制中，这个系统非常有用。然而，折叠或后转录修饰和表达的酶的活性可能与天然的酶不同。
Microsome
微粒体可以很容易从冰冻的肝组织中制得。它们有大多数的氧化型药物代谢酶。制备容易和稳定时间长（-80℃）使微粒体成为药物代谢研究中最常使用的体外系统。微粒体通过破坏细胞并在1000000*g离心，从肝细胞中分离。肝微粒体可以通过诱导或者抑制来使同工酶的活性和水平不同。表型微粒体极大增加这个系统在确定特异性同工酶功能的能力。代谢信息如代谢图谱、稳定性、代谢确定和动力学可以从微粒体系统中获得。微粒体孵育是最常用的获得一相代谢信息的手段。但是一个缺点是不如从细胞系统中获得的信息全面。
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Isolated hepatocytes
细胞培养或者细胞悬浮系可以用来研究药物代谢、药物跨膜转运、细胞毒、和酶、辅因子共存的正常生理浓度及维持细胞完整下的酶诱导的多个方面。肝细胞被用来研究一相和二相反应。细胞可以被初步或者永久培养。初级细胞系有极小或者无酶活性。初级细胞系从新鲜的肝脏组织中分离，分离后可立即被使用或者长期培养。然而，培养或者冷冻保存的细胞会迅速丢失P450酶活性。所以，肝细胞不能冻存和解冻或者从冷冻肝脏中制备。因此，很需要提高冷冻保存技术和在初级培养中稳定p450活性的研究。随着各种商业非盈利机构中获得新鲜人类组织的机会增加，人肝细胞已经变成最广泛使用的体外体系。
Tissue slices
组织切片已经从其他器官中使用，如脑、心脏和肾中被使用，肝是最常用的药物代谢实验组织类型。组织切片比其他系统有一定优势。完整的细胞连接、正常的肝细胞保留在组织中。因为包含完整的药物代谢酶和所有以一定浓度存在的辅因子，可以获得完整的代谢反应。肝切片可以容易且快速的制备。另外，肝切片不暴露在可以破坏重要膜受体的蛋白水解酶。虽然肝切片在药物代谢中的使用增加，，它们也有缺点。一个缺点是渗透媒介不足。肝切片不能冷冻保存，它们的使用试验时间收限制。
这些酶体外体统的优劣总结在T4中。
随着人体组织和重组酶更容易获得，临床实验前预测DDIs成为可能。确定药物的主要代谢途径和代谢产物，探索受试药物对其它药物的影响，反之亦然，是体外研究的两大目标。体外研究也可以有助于决定某个药物不是某一途径的底物。者减少或者消除了某个药物通过某一途径对其他药物可能产生抑制的研究需要。
尽管体外分析的进步，体外模型的一般结果对于替代体内研究来说太简单。体外研究最适合来确定用来分析潜在DDIs的临床实验类型。FDA指导方针建议首先用体外研究来分析药物对代谢途径的影响，如果结果表明可能有DDIs，进行体内试验。
体外实验的最终目标是预测人体内的体内结果。体外模型在预测潜人体DDIs和药代动
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力学的变异性的功效已经在抗精神病药奥氮平中成功的显示。体外数据缩放来预测体内结果或者体内外相关的方法学正在扩展，因为增加了人体体外模型的可用性。这篇文章的第二部分将讨论体外酶动力学数据在评价体内药代动力学参数中的意义。
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