Sulfotransferaza (SULT) za istraživanje DDI, metaboličku stabilnost i inhibiciju enzima

Ključne riječi: interakcija lijek/lijek (DDI), sulfotransferaza (SULT), inhibicija enzima, SULT metabolički, metabolička stabilnost, ljudski enzim SULT1A1, humani enzim SULT1A3, ljudski enzim SULT1B1, ljudski SULT1C2, ljudski enzim SULT1C4, ljudski enzim SULT1E1, enzim SULT1E112A

1 IPHASE proizvodi

2 Enzimska istraživanja u razvoju lijekova

U razvoju lijekova ključno je proučavanje metaboličkih fenotipova i enzimske inhibicije metaboličkih enzima kao što su CYP450, UGT, SULT, itd. Istraživanje metaboličkog fenotipa koristi in vitro modele u kombinaciji sa LC-MS/MS tehnologijom za identifikaciju glavnih metaboličkih puteva, ključnih metaboličkih enzima i njihovih kinetičkih parametara (kao što je Km/Vmax) lijekova, te procjenu utjecaja polimorfizma gena na personalizirane lijekove. Istraživanje inhibicije enzima fokusira se na inhibitorne efekte lijekova ili jedinjenja na metaboličke enzime (kao što je reverzibilna/ireverzibilna inhibicija), mjerenje vrijednosti IC50/Ki za predviđanjeinterakcija lijek/lijek (DDI)rizik. Ove studije pružaju naučnu osnovu za optimizaciju dizajna lijekova, procjenu sigurnosti (kao što je identifikacija toksičnih metabolita) i usmjeravanje preciznih lijekova. Ključni izazov leži u konverziji in vitro podataka u in vivo i osjetljivosti detekcije metabolita male količine. U budućnosti, napredni modeli kao što su organoidi mogu se koristiti za dalje poboljšanje pouzdanosti istraživanja.

3 sulfotransferaza (SULT)

sulfotransferaza (SULT)je vrsta transferaze koja katalizira prijenos sulfatnih grupa i uključena je u metabolizam endogenih spojeva (kao što su hormoni i neurotransmiteri) i egzogenih spojeva (kao što su lijekovi i zagađivači okoliša). Sulfotransferaze su uglavnom locirane u citoplazmi i Golgijevom aparatu, uključene u sulfaciju supstrata malih molekula (kao što su lijekovi, hormoni, neurotransmiteri) i velikih molekula (kao što su peptidi, proteini, lipidi, glikozaminoglikani). Utvrđeno je da sulfotransferaze imaju više podtipova, uglavnom uključujući SULT1, SULT2 i SULT4. Disfunkcija sulfotransferaze može dovesti do abnormalnog metabolizma lijekova, raka, endokrinih poremećaja i neuroloških poremećaja.

4 Metabolizam sulfacije/sulfonacije

Metabolizam sulfoniranja (također poznat kao sulfatni metabolizam) igra važnu ulogu u in vivo odlaganju lijekova i važan je temelj za razvoj novih lijekova i racionalnu kliničku upotrebu lijekova. Ljudska sulfotransferaza (poznata i kao sulfataza) ima širok spektar supstrata u tijelu, uglavnom raspoređenih u organima kao što su jetra, tanko crijevo, bubrezi i pluća. Uobičajeni ljudski SULT-ovi uključujuSULT1A1, SULT1A3, SULT1B1, SULT1C2, iSULT1C4 (tabela 1). Za većinu supstrata, metabolizam posredovan sulfotransferazom često pokazuje tipične karakteristike inhibicije supstrata; Niske koncentracije supstrata tipično izazivaju ekspresiju enzima.

Tabela 1 Distribucija i funkcija djelimično superfamilije SULT u ljudskom tijelu

5 ključnih primjena SULT-a u razvoju lijekova

5.1 In vitro evaluacija DDI na osnovu metabolizma

In vitro evaluacija SULT posredovanog DDI uglavnom se provodi putem selektivnih inhibitora (kao što je kvercetin, DCNP) ili rekombinantnih enzimskih sistema u humanoj hepatičkoj citoplazmi ili ćelijskim modelima koji eksprimiraju specifične SULT podtipove. Eksperimentalni dizajn obično uključuje:

Analiza metaboličkog fenotipa: Kvantifikujte stopu stvaranja sulfatiranog metabolita pomoću LC-MS/MS i izračunajte stopu inhibicije (IC50/Ki vrijednost).

Predviđanje kliničkog rizika: Ako inhibitor značajno smanjuje proizvodnju metabolita (stopa inhibicije>50%), to sugerira da može ometati klirens lijekova koji ovisi o metabolizmu SULT-a, te je potrebna dalja in vivo validacija.

5.2 SULT studija metaboličke stabilnosti

U razvoju lijekova, studija SULT metaboličke stabilnosti se provodi in vitro inkubacijom (hepatična citoplazma/APS) u kombinaciji s LC-MS/MS analizom kako bi se odredila stopa sulfatizacije lijeka i stvaranje metabolita, identificirali ključni doprinosi SULT podtipova, procijenili rizici metaboličkog klirensa i usmjerila optimizaciju strukture.

5.3 Istraživanje metaboličkih supstrata

Metoda istraživanja supstrata (metoda identifikacije metaboličkog puta) SULT-a može se direktno odnositi na dizajn enzima CYP, koji prvo koristi hemijsku inhibiciju za skrining relevantnih podtipova, a zatim ih provjerava pomoću genskih rekombinaza i izračunava njihov relativni doprinos.

Glavni princip i tehnički put testa hemijske inhibicije SULT-a je da se proceni da li je metabolizam majke ili proizvodnja metabolita inhibirana modifikovanjem selektivnih inhibitora kvercetina i DCNP-a SULT-a u sistemu citoplazme jetre kod ljudi.

5.4 Istraživanje inhibicije enzima

SULT je uključen u metabolizam više endogenih supstanci i lijekova. Ako se lijekovi razvijaju da inhibiraju aktivnost SULT-a, mogu postojati potencijalni sigurnosni problemi prilikom dijeljenja droga. Glavni princip i tehnički put SULT testa inhibicije enzima je korištenje čistog enzimskog sistema SULT za otkrivanje da li je proizvodnja metabolita p-nitrofenol sulfata inhibirana dodavanjem ispitivanih lijekova i supstrata kao što je p-nitrofenol.

6 Zaključak

Sulfotransferaza (SULT) igra kritičnu ulogu u metabolizmu lijeka, interakcijama lijek/lijekovi (DDI) i procjeni sigurnosti. Metabolizam sulfatiranja kojim posreduje utječe na klirens lijeka, aktivaciju ili toksičnost (kao što je metabolizam hormonskih lijekova i zagađivača okoliša), dok studije inhibicije enzima mogu predvidjeti klinički rizik od DDI. Kombinacijom in vitro modela (citoplazma jetre, rekombinantni enzimi) sa LC-MS/MS tehnologijom, metabolički doprinosi SULT podtipova (kao što su SULT1A1, SULT2A1) mogu se razjasniti, usmjeravajući optimizaciju strukture lijeka i personalizirane lijekove. U budućnosti će napredni modeli kao što su organoidi dodatno poboljšati translacijsku vrijednost SULT istraživanja, pružajući preciznije kriterije procjene metaboličke stabilnosti i sigurnosti u razvoju lijekova.

Referenca

Li, Y., Lindsay, J., Wang, L. L., & Zhou, S. F. (2008). Struktura, funkcija i polimorfizam humanih citosolnih sulfotransferaza. Trenutni metabolizam lijekova, 9(2), 99-105.