Сулфотрансфераза (SULT) за изследване на DDI, метаболитна стабилност и ензимно инхибиране

Ключови думи: лекарство-лекарствено взаимодействие (DDI), сулфотрансфераза (SULT), ензимно инхибиране, метаболитен SULT, метаболитна стабилност, човешки ензим SULT1A1, човешки ензим SULT1A3, човешки ензим SULT1B1, човешки SULT1C2, човешки ензим SULT1C4, човешки ензим SULT1E1, човешки ензим SULT2A1

1 IPHASE Произвежда

2 Ензимни изследвания в разработването на лекарства

При разработването на лекарства изследването на метаболитните фенотипове и ензимното инхибиране на метаболитни ензими като CYP450, UGT, SULT и др. е от решаващо значение. Изследването на метаболитен фенотип използва in vitro модели, комбинирани с LC-MS/MS технология за идентифициране на основните метаболитни пътища, ключови метаболитни ензими и техните кинетични параметри (като Km/Vmax) на лекарствата и оценка на въздействието на генния полиморфизъм върху персонализираните лекарства. Изследването на ензимното инхибиране се фокусира върху инхибиторните ефекти на лекарства или съединения върху метаболитните ензими (като обратимо/необратимо инхибиране), измерване на IC50/Ki стойности за прогнозиранелекарствено-лекарствено взаимодействие (DDI)риск. Тези проучвания осигуряват научна основа за оптимизиране на дизайна на лекарствата, оценка на безопасността (като идентифициране на токсични метаболити) и насочване на прецизни лекарства. Основното предизвикателство се крие в превръщането на in vitro в in vivo данни и чувствителността на откриване на метаболити с ниско съдържание. В бъдеще усъвършенствани модели като органоиди могат да се използват за допълнително подобряване на надеждността на изследванията.

3 Сулфотрансфераза (SULT)

Сулфотрансфераза (SULT)е вид трансфераза, която катализира преноса на сулфатни групи и участва в метаболизма на ендогенни съединения (като хормони и невротрансмитери) и екзогенни съединения (като лекарства и замърсители на околната среда). Сулфотрансферазите се намират главно в цитоплазмата и апарата на Голджи, участващи в сулфатирането на малки молекулни субстрати (като лекарства, хормони, невротрансмитери) и големи молекули (като пептиди, протеини, липиди, гликозаминогликани). Установено е, че сулфотрансферазите имат множество подтипове, главно включително SULT1, SULT2 и SULT4. Дисфункцията на сулфотрансферазата може да доведе до анормален лекарствен метаболизъм, рак, ендокринни разстройства и неврологични разстройства.

4 Метаболизъм на сулфатиране/сулфониране

Метаболизмът на сулфониране (известен също като метаболизъм на сулфатиране) играе важна роля в in vivo изхвърлянето на лекарства и е важна основа за разработването на нови лекарства и рационалната клинична употреба на лекарства. Човешката сулфотрансфераза (известна също като сулфатаза) има широк спектър от субстрати в тялото, разпределени главно в органи като черния дроб, тънките черва, бъбреците и белите дробове. Обичайните човешки SULT включватSULT1A1, SULT1A3, SULT1B1, SULT1C2, иSULT1C4 (таблица 1). За повечето субстрати медиираният от сулфотрансфераза метаболизъм често проявява типични характеристики на субстратно инхибиране; Ниските нива на концентрация на субстрат обикновено индуцират ензимна експресия.

Таблица 1 Разпределението и функцията на частично суперсемейството SULT в човешкото тяло

5 ключови приложения на SULT в разработването на лекарства

5.1 In vitro оценка на DDI въз основа на метаболизма

In vitro оценката на SULT медииран DDI се извършва главно чрез селективни инхибитори (като кверцетин, DCNP) или рекомбинантни ензимни системи в човешка чернодробна цитоплазма или клетъчни модели, експресиращи специфични подтипове SULT. Експерименталният дизайн обикновено включва:

Анализ на метаболитен фенотип: Определяне на скоростта на генериране на сулфатирани метаболити чрез LC-MS/MS и изчисляване на скоростта на инхибиране (IC50/Ki стойност).

Прогноза за клиничен риск: Ако инхибиторът значително намалява производството на метаболит (степен на инхибиране>50%), това предполага, че той може да повлияе на клирънса на лекарства, зависим от метаболизма на SULT, и е необходимо по-нататъшно валидиране in vivo.

5.2 Проучване за метаболитна стабилност SULT

При разработването на лекарства изследването на метаболитната стабилност на SULT се провежда чрез in vitro инкубация (чернодробна цитоплазма/APS) в комбинация с LC-MS/MS анализ за определяне на скоростта на сулфатиране на лекарството и генерирането на метаболити, идентифициране на ключови приноси на SULT подтип, оценка на рисковете от метаболитен клирънс и насочване на структурната оптимизация.

5.3 Изследване на метаболитен субстрат

Методът за изследване на субстрата (метод за идентификация на метаболитния път) на SULT може директно да се отнася до дизайна на CYP ензими, който първо използва химическо инхибиране за скрининг за съответните подтипове и след това ги проверява с генни рекомбинази и изчислява техния относителен принос.

Основният принцип и технически път на теста за химическо инхибиране на SULT е да се оцени дали метаболизмът на майката или производството на метаболити се инхибира чрез модифициране на селективните инхибитори на кверцетин и DCNP на SULT в човешката чернодробна цитоплазмена система.

5.4 Изследване на ензимното инхибиране

SULT участва в метаболизма на множество ендогенни вещества и лекарства. Ако се разработват лекарства за инхибиране на активността на SULT, може да има потенциални проблеми с безопасността при споделяне на лекарства. Основният принцип и технически път на анализа за инхибиране на ензима SULT е да се използва чиста ензимна система SULT, за да се открие дали производството на метаболит p-nitrophenol sulfate се инхибира чрез добавяне на изследвани лекарства и субстрати на пробата като p-nitrophenol.

6 Заключение

Сулфотрансферазата (SULT) играе критична роля в метаболизма на лекарствата, лекарствените взаимодействия (DDI) и оценката на безопасността. Метаболизмът на сулфатиране, медииран от него, засяга клирънса на лекарството, активирането или токсичността (като метаболизма на хормоналните лекарства и замърсителите на околната среда), докато проучванията за инхибиране на ензимите могат да предскажат клиничния риск от DDI. Чрез комбиниране на in vitro модели (чернодробна цитоплазма, рекомбинантни ензими) с LC-MS/MS технология, метаболитният принос на SULT подтипове (като SULT1A1, SULT2A1) може да бъде изяснен, насочвайки оптимизацията на лекарствената структура и персонализираното лечение. В бъдеще усъвършенствани модели като органоиди допълнително ще подобрят транслационната стойност на изследванията SULT, предоставяйки по-точни критерии за оценка на метаболитна стабилност и безопасност при разработването на лекарства.

справка

Li, Y., Lindsay, J., Wang, L.L., & Zhou, S.F. (2008). Структура, функция и полиморфизъм на човешки цитозолни сулфотрансферази. Текущ метаболизъм на лекарството, 9(2), 99-105.