In vitro evaluacija in vitro transportera lijekova: istraživanje uloga ABC vezikula i SLC prijenosnih stanica

Ključne riječi: ATP-vezujuća kaseta(ABC), ABC transporter, SLC transporter, membranska vezikula, MDR1(P-gp), BSEP, BCRP, MATE1, MATE2-K, OAT1, OATP1B1, MDCK II, Caco-2, inhibicija transportera, transporter, transporter Identifikacija supstrata D, Identifikacija substrata međusobnog transportera Ident2 HEK293 MOCK, MOCK SLC Transporter.

IPHASE proizvodi

Pozadina

U kliničkim primjenama pacijenti često koriste više lijekova istovremeno, a ovi lijekovi mogu izazvati interakcije lijekova/lijekova (DDI) koje imaju potencijal da izazovu ozbiljne neželjene reakcije ili izmijene efikasnost liječenja. DDI procjena obično počinje in vitro testiranjem kako bi se identificirali faktori koji mogu utjecati na dispoziciju lijeka kako bi se razjasnili potencijalni DDI mehanizmi i dobili kinetički parametri za dalje proučavanje. Enzimi koji metaboliziraju lijekove dugo su bili u fokusu istraživanja DDI. Poslednjih godina, razvojem tehnologije molekularne biologije, napravljen je značajan napredak u proučavanju in vitro transportera lekova, a značaj in vitro evaluacije DDI baziranih na transporterima privlači sve veću pažnju.

Transporteri i njihove uloge

Transporter se odnosi na transmembranske proteine ​​kroz ćelijsku membranu različitih tkiva koji posreduju u ulasku i izlasku endogenih ili egzogenih supstanci u i iz bioloških membrana. In vitro transporter lijekova je opći naziv za proteine koji uzimaju lijekove kao supstrate, postoje na površini ćelijske membrane tkiva ili organa i preuzimaju funkciju transmembranskog transporta lijekova, uglavnom uključujući dvije porodice: ATP-kaseta za vezivanje (ABC)superfamilija i superfamilija nosača rastvora (SLC transport), koji dominiraju transmembranskim procesom transporta lekova.

ABC transporterisu ATP-ovisni transporteri koji aktivno pomiču različite supstrate (npr. ione, lipide i lijekove) kroz ćelijske membrane, često protiv gradijenata koncentracije. Oni igraju ključnu ulogu u otpornosti na lijekove, metabolizmu i ćelijskoj detoksikaciji.SLC transporterisu uglavnom sekundarni aktivni ili olakšani transporteri koji posreduju u kretanju otopljenih tvari kao što su glukoza, aminokiseline i neurotransmiteri. Za razliku od ABC transportera, oni ne zahtijevaju ATP direktno, već se oslanjaju na gradijente jona.

Transporteri koji posreduju efluksu lijeka uglavnom uključuju P-glikoprotein (P-gp), ili multi-protein otpornosti na lijekove 1 (MDR1), protein otpornosti na rak dojke (BCRP). Oni su članovi porodice transportera ATP-binding cassette(ABC), koji koriste energiju hidrolizovanog ATP-a za transport lekova i endogenih supstanci. Transporteri koji posreduju u ulasku lijekova u ćeliju mogu uzeti supstrate do ciljanog mjesta kako bi ispoljili farmakološke efekte i pripadaju članovima porodice transportera otopljenih tvari, uglavnom uključujući organski polipeptid koji prenosi anion (OATP), organski anionski transporter (OAT), proteine za ekstruziju više lijekova i toksina (MATE), (OCT transporter), itd.

Ključni transporteri i njihove uloge:

• -BSEP(pumpa za izvoz žučne soli):Kritična za lučenje žučne kiseline u jetri, BSEP disfunkcija je povezana s holestatskom bolešću jetre. Inhibicija BSEP-indukovana lijekovima može uzrokovati hepatotoksičnost.
• -BCRP(Protein otpornosti na rak dojke):BCRP utiče na bioraspoloživost hemoterapeutika i antivirusnih lekova, izvozeći supstrate iz ćelija i utičući na penetraciju placentne i krvno-moždane barijere.
• -MATE1/MATE2-K(Proteini za ekstruziju više lijekova i toksina):Smješteni u bubrežnom i jetrenom tkivu, MATE1 i MATE2-K izlučuju katjonske lijekove, djelujući sinergistički sa OCT2 kako bi posredovali bubrežnu sekreciju.
• -OATP1B1(SLCO1B1):Jetreni transporter za apsorpciju kritičan za klirens statina. OATP1B1 igra ključnu ulogu u posredovanju u preuzimanju endogenih jedinjenja kao što su bilirubinska kiselina, bilirubin, spojeni sa steroidima i hormoni štitnjače, kao i u jetrenom klirensu širokog spektra kliničkih lijekova kao što su statini, antibiotici, antivirusni lijekovi i lijekovi protiv raka.
• -OAT1(SLC22A6):Posreduje bubrežni unos anjona, uključujući antivirusne i NSAID, utičući na rizik od nefrotoksičnosti.

Inhibicija transportera i DDI

Inhibicija transporteraje bitan aspekt razvoja lijekova. Inhibicija transportera igra ključnu ulogu u interakcijama lijekova (DDI) utječući na apsorpciju, distribuciju, metabolizam i izlučivanje istovremeno primijenjenih lijekova. Inhibicija efluksnih transportera kao što su MDR1(P-gp) i BCRP može smanjiti ćelijsku ekstruziju lijekova, što potencijalno dovodi do viših intracelularnih i sistemskih koncentracija. Slično, inhibicija transportera preuzimanja kao što je OATP1B1 može smanjiti klirens lijeka iz jetre, dok inhibicija BSEP može ometati transport žučne kiseline, povećavajući rizik od kolestaze. Dodatno, transporteri poput MATE1, MATE2-K i OAT1, koji su ključni za bubrežnu eliminaciju lijeka, kada su inhibirani, mogu promijeniti izlučivanje putem bubrega i doprinijeti akumulaciji lijeka. In vitro modeli, uključujućiMDCK IIiCaco-2ćelijske linije, naširoko se koriste za procjenu ovih interakcija transportera, pružajući suštinski uvid u potencijal DDI tokom razvoja lijeka.

In vitro modeli za studije transportera

Razumijevanje funkcije transportera i predviđanje DDI-a posredovanih transporterom oslanjaju se na specijalizovane ćelijske modele. Istraživači koristeHEK293 MOCKćelije kao negativnu kontrolu, osiguravajući da je svaki uočeni transport posljedica specifičnog transportera. HEK293 MOCK pruža konzistentnu pozadinu, dok HEK293 MOCK ostaje centralno za validaciju eksperimentalne specifičnosti. Jedna metoda koristimembranske vezikuleiz ćelija koje prekomerno eksprimiraju transportere, često izolovane iz HEK293 MOCK ćelija. Slično,MOCK SLC Transportermodeli su kritični za razlikovanje specifične aktivnosti transportera od nespecifičnog unosa. MOCK SLC Transporter testovi potvrđuju da je uočeno kretanje supstrata zavisno od transportera, a eksperimenti MOCK SLC Transporter pojačavaju pouzdanost modela. Ovaj dvostruki pristup koji koristi HEK293 MOCK i MOCK SLC transporter poboljšava našu sposobnost proučavanja ATP-zavisnog transporta bez smetnji iz ćelijskog metabolizma.

Ćelijska linija Caco-2, izvedena iz humanog karcinoma debelog crijeva, je još jedan standardni model koji se koristi za simulaciju crijevne apsorpcije lijeka. Njegova sposobnost da se diferencira u ćelije poput enterocita koje eksprimiraju različite transportere—kao što su P-gp i BCRP— čini ga neprocjenjivim za procjenu propusnosti lijeka i potencijalnih interakcija.

Štaviše, modeli specifični za transporter kao što su ćelije koje eksprimiraju humani BCRP omogućavaju istraživanje specifičnosti supstrata, kinetičkog ponašanja transporta leka i stepena do kojeg inhibitori mogu modulirati aktivnost transportera. Kada se kombinuju sa podacima iz vezikularnih testova, ovi ćelijski sistemi daju sveobuhvatan uvid u dinamiku dispozicije leka posredovanog transporterom.

Zaključak

Ukratko, razumijevanje interakcija transportera je od vitalnog značaja za optimizaciju sigurnosti i efikasnosti lijekova. Transporteri kao što su MDR1(P-gp), BCRP i BSEP zajedno sa transporterima za unos kao što su OATP 1B1 i OAT1 slc Transporter igraju kritičnu ulogu u farmakokinetici lijekova. Upotreba in vitro modela uključujući MDCK II, Caco-2, Human BCRP Expressing ćelije i Human MDR1 Knockin MDCK II ćelije pruža robustan okvir za razumijevanje kako inhibicija transportera može utjecati na interakcije lijek-lijek i ukupnu dispoziciju lijeka. Ovi uvidi su od neprocjenjive važnosti za optimizaciju efikasnosti i sigurnosti lijekova u kliničkim okruženjima.