UGT ў метабалізме II фазы: ключавы фактар глюкуранізацыі ў ачыстцы лекаў

Ключавое слова: UGT, фаза II метабалізму, глюкуранізацыя, метабалізм лекаў, кліранс лекаў, UDP-глюкуроназілтрансфераза, метабалічная стабільнасць, ідэнтыфікацыя метабалітаў, DMPK, распрацоўка лекаў
Прадукты IPHASE:

Уводзіны

UDP-глюкуроназілтрансферазы, шырока вядомыя як UGT, з'яўляюцца адным з найбольш важных сямействаў ферментаў у фазе II метабалізму. Іх асноўная роля - каталізаваць глюкуранізацыю, рэакцыю кан'югацыі, якая павялічвае палярнасць малых малекул і спрыяе іх вывядзенню з арганізма. Пры адкрыцці і распрацоўцы лекаў разуменне актыўнасці UGT вельмі важна, таму што гэты шлях моцна ўплывае на метабалічную стабільнасць, сістэмнае ўздзеянне і агульны профіль кліранс многіх злучэнняў. Паколькі метабалізм фазы II часта вызначае, ці ператвараецца зыходная малекула ў больш растваральны ў вадзе метабаліт, даследаванні UGT шырока выкарыстоўваюцца ў даклінічных даследаваннях, скрынінгу DMPK і ідэнтыфікацыі метабалітаў. У гэтым кантэксце глюкуранізацыя з'яўляецца не толькі адным з асноўных шляхоў детоксікаціі, але і крытычным фактарам у прагназаванні паводзін in vivo.

Што такое UGT?

Ферменты UGT належаць да надсямейства мембраносвязанных ферментаў, размешчаных галоўным чынам у эндаплазматычнай сетцы печані і іншых пазапячоначных тканінах. Яны выкарыстоўваюць UDP-глюкуроновую кіслату ў якасці кофактора для пераносу глюкуроновой кіслаты на функцыянальныя групы, такія як гідраксільныя, карбаксільныя, амінныя і тиоловые часткі. Гэта ператварэнне з'яўляецца класічным прыкладам фазы II метабалізму, дзе зыходнае злучэнне мадыфікуецца, каб стаць больш гідрафільным і лягчэй выводзіцца з жоўцю або мочой.

Сярод усіх шляхоў кан'югацыі глюкуранізацыя - адна з найбольш распаўсюджаных у чалавека. Ён спрыяе ліквідацыі эндагенных малекул, такіх як білірубін, стэроідныя гармоны і жоўцевыя кіслоты, а таксама ксенабіётыкі, уключаючы лекі, хімікаты навакольнага асяроддзя і таксіканты. Паколькі спецыфічнасць субстрата UGT можа істотна адрознівацца паміж ізаформамі, відамі і тканінамі, дакладная ацэнка in vitro вельмі важная на ранніх стадыях развіцця.

Чаму UGT мае значэнне ў даследаваннях метабалізму лекаў

Многія прэпараты-кандыдаты ачышчаюцца часткова або пераважна праз фазу II метабалізму, і UGT гуляе цэнтральную ролю ў гэтым працэсе. Калі злучэнне хутка ператвараецца ферментамі UGT, яно можа паказаць нізкую біялагічную даступнасць, кароткі перыяд паўраспаду або абмежаванае сістэмнае ўздзеянне. З іншага боку, павольная глюкуранізацыя можа прывесці да працяглай цыркуляцыі, назапашвання метабалітаў або нават праблем з бяспекай, калі ўтвараюцца рэактыўныя прамежкавыя прадукты.

Па гэтай прычыне аналізы UGT выкарыстоўваюцца для адказу на некалькі ключавых пытанняў:

• Ці з'яўляецца злучэнне субстратам для пэўных ізаформ UGT?
• Як хутка адбываецца глюкуронизация ў фізіялагічных умовах?
• Якія метабаліты ўтвараюцца падчас II фазы метабалізму?
• Злучэнне інгібіруе або індукуе актыўнасць UGT?
• Ці існуюць відавыя адрозненні, якія могуць паўплываць на пераклад з in vitro ў in vivo?

Гэтыя пытанні асабліва важныя пры аптымізацыі свінцу, калі хімікі-медыкі часта карэктуюць хімічную структуру, каб паменшыць непажаданы метабалізм фазы II, захоўваючы пры гэтым патэнцыю і селектыўнасць. У гэтым працоўным працэсе даныя UGT могуць кіраваць распрацоўкай злучэнняў, паляпшаць прагназаванне ФК і памяншаць знясіленне на позняй стадыі.

Ізаформы UGT і субстратная спецыфічнасць

Сямейства UGT чалавека ўключае некалькі ізаформ, якія звычайна групуюцца ў падсямействы UGT1A і UGT2B. Розныя ізаформы апрацоўваюць розныя хімічныя структуры, што азначае, што злучэнне можа падвяргацца глюкуранізацыі па адным пераважнаму шляху або па некалькіх паралельных шляхах. Спецыфічныя паводзіны ізаформы з'яўляюцца асноўнай прычынай таго, што тэставанне UGT неабходна старанна распрацоўваць.

Напрыклад, адно злучэнне можа эфектыўна метабалізавацца UGT1A1, а іншае можа быць больш інтэнсіўна апрацавана UGT2B7 або UGT1A9. З-за гэтай разнастайнасці даследаванні метабалізму II фазы часта выкарыстоўваюць рэкамбінантныя ферменты, мікрасомы, сістэмы S9 печані або гепатацытаў для вызначэння дамінуючага метабалічнага шляху. Высакаякасныя сістэмы UGT дазваляюць колькасна вызначаць кінэтычныя параметры, ацэньваць патэнцыял інгібіравання і з упэўненасцю параўноўваць відаспецыфічны метабалізм.

Эксперыментальнае прымяненне UGT аналізаў

Аналізы UGT шырока прымяняюцца ў метабалізме лекаў і ў фармакокінетычных даследаваннях для ацэнкі здольнасці кандыдатаў да глюкуронізацыі і для характарыстыкі іх метабалічнай стабільнасці in vitro. Вымяраючы хуткасць і ступень кан'югацыі, апасродкаванай UGT-, даследчыкі могуць вызначыць, ці можа злучэнне падвергнуцца хуткаму клірансу праз фазу II метабалізму. Гэтая інфармацыя асабліва каштоўная на ранняй стадыі адкрыцця лекаў, калі структурная аптымізацыя можа кіравацца неабходнасцю палепшыць уздзеянне, паменшыць метабалічную адказнасць або мінімізаваць міжвідавыя адрозненні ў размяшчэнні.

У дадатак да ацэнкі метабалічнай стабільнасці сістэмы UGT звычайна выкарыстоўваюцца для ідэнтыфікацыі метабалітаў і высвятлення шляху. Выкарыстоўваючы рэкамбінантныя ферменты, мікрасомы, фракцыі S9 печані або мадэлі на аснове гепатацытаў, даследчыкі могуць ахарактарызаваць асноўныя метабаліты глюкуроніду, якія ўтвараюцца з доследнага злучэння, і вызначыць дамінантныя ізаформы UGT. Такія даследаванні даюць важнае разуменне механізмаў біятрансфармацыі злучэння і падтрымліваюць інтэрпрэтацыю фармакокінетических дадзеных in vivo. Аналізы UGT таксама звычайна выкарыстоўваюцца ў даследаваннях інгібіравання для ацэнкі патэнцыялу ўзаемадзеяння паміж лекамі, асабліва для злучэнняў, якія могуць канкурэнтна інгібіраваць клінічна важныя ізаформы UGT.

У больш шырокім сэнсе даследаванні, заснаваныя на UGT, спрыяюць трансляцыйным даследаванням, дазваляючы параўнаць метабалізм фазы II паміж відамі. Паколькі здольнасць да глюкуранізацыі можа істотна адрознівацца ў розных сістэмах чалавека і жывёлы, гэтыя аналізы дапамагаюць даследчыкам выбраць адпаведныя даклінічныя мадэлі і лепш прагназаваць метабалічныя паводзіны чалавека. У выніку аналіз UGT стаў незаменным кампанентам сучасных працоўных працэсаў DMPK, ацэнкі бяспекі і складанага прафілявання.

Заключэнне

Ферменты UGT з'яўляюцца асноўным кампанентам фазы II метабалізму і гуляюць вырашальную ролю ў глюкуранізацыі, клірансе лекаў і адукацыі метабалітаў. Для фармацэўтычных і біятэхналагічных даследаванняў даследаванні UGT даюць важнае ўяўленне аб метабалічнай стабільнасці, відавых адрозненнях і патэнцыйных узаемадзеяннях паміж лекамі. Паколькі складаныя канвееры становяцца ўсё больш складанымі, дакладныя даныя метабалізму фазы II становяцца ўсё больш важнымі для прыняцця абгрунтаваных рашэнняў аб развіцці. Разумеючы паводзіны UGT на ранняй стадыі, даследчыкі могуць лепш прагназаваць клінічныя паказчыкі, знізіць рызыку і палепшыць шанцы на поспех у адкрыцці лекаў.