Aplicació dels enzims del citocrom P450 (CYP450) i de la UDP - Glucuronosiltransferasa (UGT) en estudis d'interacció de fàrmacs -

Paraules clau: Drug - Interacció amb fàrmacs (DDI), citocrom P450 (enzim CYP450), UDP - Glucuronosiltransferasa (UGT), Inhibició de l’enzim, CYP450 Enzim Metabòlic Estudi de fenotipat, CYP1A2, CYP2B6, CYP2C8, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP2D6, CYP2D6, CYP2D6, CYP2D6, CYP2D6, CYP2D6, CYP2D6, CYP2D6, CYP2D6, CYP2D6, CYP2D6, CYP2D6, CYP2D6, CYP2D6, CYP2D6, CYP2D6, CYP2D6, CYP2D6, CYP3A4/5, CYP2A6, CYP2E1, UGT1A1, UGT1A3, UGT1A4, UGT1A6, UGT1A7, UGT1A8, UGT1A9, UGT1A10, UGT2B7, UGT2B15, UGT2B17.

• Producte iPhase

Nota: normalment s'utilitzen els enzims CYPSistema de regeneració de NADPH/ NADPHiPBS
Els enzims UGT s’utilitzen normalment ambSistema d’incubació UGTi PBS.

El metabolisme té un paper crucial en el destí dels fàrmacs, afectant la seva disposició a tot el cos i afectant així l'exposició i l'impacte del lloc objectiu. Això es produeix principalment al fetge, però també es pot produir en òrgans extrahepàtics. Estudis recents han revelat l'existència i la importància funcional dels enzims metabolitzadors de fàrmacs (DME) al cervell.Enzim citocrom P450 (CYP)iUDP - Glucuronosyltransferasa (UGT) també són participants clau en la biotransformació de fàrmacs dins del sistema nerviós central (SNC).

• Citocrom P450 (CYP)

El citocrom P450 domina el metabolisme de la fase I (oxidació, reducció, hidròlisi), representant més del 75% del metabolisme del fàrmac. Els subtipus clau inclouen CYP3A4 (50% de metabolisme de fàrmacs) i CYP2D6 (20% del metabolisme de fàrmacs). CYP converteix els fàrmacs lipofílics en metabòlits polars, promovent l’excreció.

Els hepatòcits primaris són hepatòcits aïllats directament del fetge humà o animal i s’han convertit en el model preferit per a la investigació del metabolisme de les drogues a causa de la seva preservació de l’activitat enzimàtica CYP intacta i la rellevància fisiològica. El model principal d’hepatòcits és el model d’avaluació més acceptat per a la inducció de l’enzim CYP a les agències de la indústria, l’àmbit acadèmic i els reguladors. Com a sistema cel·lular, l’hepatòcit humà es compon de receptors nuclears, activadors de CO i inhibidors, gens i promotors objectiu, així com enzim metabolitzant de fàrmacs capaços dels del fetge i poden simular eficaçment la inducció de fàrmacs candidats i els seus metabòlits.

• UDP - Glucuronosyltransferasa (UGT)

UDP - Glucuronosyltransferases és un enzim de fase primària que utilitza l’àcid glucurònic com a donant de sucre per catalitzar la unió de l’àcid glucurònic amb substàncies exògens i grups polars, afavorint la seva depuració. La UGT humana està àmpliament distribuïda i expressa en teixits com el fetge, l’intestí prim, el ronyó, l’estómac i els pulmons. El fetge és l’òrgan principal del cos humà que pateix reaccions d’unió a l’àcid glucurònic i la majoria de subtipus UGT s’expressen al fetge. UGT1A7, UGT1A8, UGT1A10 i UGT2A1 es distribueixen en teixits extrahepàtics i la reacció d’unió a l’àcid glucurònic que es produeix en teixits extrahepàtics està relacionada principalment amb l’absorció i l’excreció de fàrmacs.

• Aplicacions clau en el desenvolupament de medicaments

Model de cribratge in vitro: els enzims CYP o UGT com els microsomes hepàtics/ hepatòcits primaris s’utilitzen per a experiments d’incubació de microsoma hepàtic/ hepatòcits per avaluar la taxa metabòlica i la meitat de la vida dels medicaments candidats, i després avaluar l’estabilitat metabòlica dels medicaments candidats (com els experiments de la inhibició de CYP34). Utilitzant cèl·lules editades per genes per predir diferències metabòliques clíniques.

Drug - Interacció de fàrmacs (DDI)Estudi: Realitzeu experiments d’inhibició del CYP per detectar si els fàrmacs candidats inhibeixen els enzims clau CYP (com CYP3A4, CYP2C9) i prediuen el risc clínic de DDI. Realitzeu experiments d'inhibició de la UGT per avaluar l'efecte dels fàrmacs sobre l'activitat de la UGT. Detecció de l'efecte d'inducció dels fàrmacs sobre CYP/UGT mitjançant l'anàlisi dels hepatòcits primaris.

Desenvolupament de mètodes d’anàlisi biològica: L’estudi dels enzims CYP i UGT té un paper crític en el desenvolupament de mètodes bioanalítics i la validació per als estudis del metabolisme de fàrmacs i els farmacocinètics (DMPK). Utilitzeu matrius biològiques que continguin metabòlits CYP/UGT (com la bilis i el plasma) per a l’avaluació de l’efecte matriu, optimitzeu els mètodes LC - MS/MS i eviteu els efectes de la inhibició i la millora dels ions.

Investigació del polimorfisme genètic: UGT1A1 i altres gens que controlen l’expressió enzimàtica UGT són gens importants implicats en cicles metabòlics humans. Amb el desenvolupament de la farmacogenòmica, s’ha trobat que el seu polimorfisme genètic està relacionat amb determinats nivells de metabolisme de fàrmacs, que al seu torn afecta l’ocurrència, el desenvolupament i el tractament de malalties i molts altres aspectes.

Estudi sobre diferències d’espècies: compareu les diferències en l’activitat d’enzims CYP d’hepatòcits primaris com humans, rates i gossos i optimitzeu l’estratègia de transició d’ús preclínic a clínic.

• Inhibició de l'enzim

Enzim CYP mediatInhibició de l'enzimEs refereix al fenomen on certs compostos poden inhibir l’activitat de certs enzims metabòlics de CYP450, donant lloc a un metabolisme alentit, reducció de taxes d’autorització i augment de l’exposició de certs fàrmacs quan s’utilitzen en combinació, suposant així un perill de seguretat. Segons els diferents mecanismes d’inhibició, l’efecte inhibidor dels fàrmacs sobre els enzims CYP450 es pot dividir en inhibició reversible i inhibició del temps - dependent (TDI). La inhibició depenent del temps, també coneguda com a inhibició irreversible, es refereix generalment a la formació d’un complex entre un medicament candidat i un enzim CYP mitjançant enllaços covalents, donant lloc a una inactivació enzimàtica irreversible. L’efecte inhibidor de l’inhibidor sobre l’enzim no desapareix immediatament després d’eliminar l’inhibidor, però presenta característiques dependents del temps.

• Estudi de fenotipat metabòlic de l'enzim CYP450

Actualment, hi ha tres mètodes principals per identificar el fenotip metabòlic de l’enzim de CYP450: mètode d’inhibició selectiva, mètode isoenzim cyp450 humà recombinant i mètode d’anàlisi de correlació. El mètode d’inhibició selectiva es pot dividir en mètode d’inhibició química i mètode d’inhibició d’anticossos. Es tracta de mesurar l’activitat metabòlica dels microsomes hepàtics humans en fàrmacs amb i sense l’addició d’una sèrie d’inhibidors químics selectius selectius o anticossos selectius, per tal d’investigar si el metabolisme dels fàrmacs es veu afectat per la inhibició selectiva dels enzims CYP450 en els subdirants en els microsoms de fetge humà, calculen el percentatge d’inhibició relativa i a la quantitat de cyp450 Fenotip metabòlic enzimàtic. Entre ells, el mètode d’inhibició química s’ha utilitzat àmpliament a causa del seu simple funcionament i baix cost.

• Conclusió

Els enzims CYP i els enzims UGT, com a sistemes enzimàtics bàsics del metabolisme del fàrmac, dominen respectivament les reaccions de la fase I (oxidació, reducció) i la fase II (glucuronidació), afectant profundament l’eficàcia, la toxicitat i l’ús personalitzat de fàrmacs. Subtipus com CYP3A4 i CYP2D6, juntament amb enzims com UGT1A1 i UGT2B7, formen una xarxa metabòlica complexa. Les seves diferències d’activitat (com el polimorfisme gènic i l’especificitat de l’espècie) es poden analitzar amb precisió mitjançant models d’hepatòcits primaris i tecnologia LC - MS/MS, proporcionant un suport clau per al desenvolupament de fàrmacs.

Referència

Zhang, M., Rottschäfer, V., & cm de Lange, E. (2024). L’impacte potencial dels enzims metabolitzadors de CYP i UGT - metabolitzant en l’exposició al fàrmac del lloc objectiu cerebral. Ressenyes del metabolisme de les drogues, 56(1), 1 - 30.

Ghosal, A., Ramanathan, R., Kishnani, N. S., Chowdhury, S. K., & Alton, K. B. (2005). Citocrom P450 (CYP) i UDP - Glucuronosiltransferasa (UGT) Enzims: paper en el metabolisme de les fàrmacs, el polimorfisme i la identificació de la seva participació en el metabolisme dels fàrmacs. Dins de Progrés en anàlisi farmacèutica i biomèdica (Vol. 6, pp. 295 - 336). Elsevier.