Εφαρμογή ενζύμων σε μελέτες αλληλεπίδρασης φαρμάκων - Μελέτες αλληλεπίδρασης φαρμάκων σχετικά με τον μεταβολικό φαινότυπο και την αναστολή του ενζύμου

Λέξεις -κλειδιά: Η αλληλεπίδραση φαρμάκου (DDI), το ενζυμικό φαινοτυπικό φαινοτυπικό ένζυμο CYP2C8, CYP2C8, CYP2C19, CYP2D6, CYP2C8, CYP2C19, CYP2D6, CYP2C8, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP3A4/5, CYP2A6, CYP2E1, UGT1A1, UGT1A3, UGT1A4, UGT1A6, UGT1A7, UGT1A8, UGT1A9, UGT1A10, UGT2B7, UGT2B15, UGT2B17.

• Παράγει iphase

Σημείωση: Τα ένζυμα CYP χρησιμοποιούνται συνήθως μεΣύστημα αναγέννησης NADPH/ ΝαρβκαιPBS
Τα ένζυμα UGT χρησιμοποιούνται συνήθως μεΣύστημα επώασης UGTκαι PBS.

Ο μεταβολισμός διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στην τύχη των ναρκωτικών, επηρεάζοντας τη διάθεσή τους σε όλο το σώμα και επηρεάζοντας έτσι την έκθεση και τον αντίκτυπο του στόχου. Αυτό συμβαίνει κυρίως στο ήπαρ, αλλά μπορεί επίσης να συμβεί σε εξωηπατικά όργανα. Πρόσφατες μελέτες έχουν αποκαλύψει την ύπαρξη και τη λειτουργική σημασία των ενζύμων μεταβολισμού των φαρμάκων (DME) στον εγκέφαλο.Ένζυμο κυτοχρώματος Ρ450 (CYP)καιUDP - γλυκουρορονυλοτρανσφεράση (UGT) είναι επίσης βασικοί συμμετέχοντες στη βιομετατροπή φαρμάκων στο κεντρικό νευρικό σύστημα (CNS).

• Κυτόχρωμα Ρ450 (CYP)

Το κυτοχρώμιο P450 κυριαρχεί στον μεταβολισμό της φάσης Ι (οξείδωση, μείωση, υδρόλυση), που αντιπροσωπεύει πάνω από το 75% του μεταβολισμού των φαρμάκων. Οι βασικοί υποτύποι περιλαμβάνουν το CYP3A4 (50% μεταβολισμό φαρμάκων) και το CYP2D6 (20% μεταβολισμό φαρμάκων). Το CYP μετατρέπει τα λιποφιλικά φάρμακα σε πολικούς μεταβολίτες, προωθώντας την απέκκριση.

Τα πρωτογενή ηπατοκύτταρα είναι ηπατοκύτταρα που απομονώνονται απευθείας από ανθρώπινο ή ζώο ήπαρ και έχουν γίνει το προτιμώμενο μοντέλο για την έρευνα του μεταβολισμού των φαρμάκων λόγω της διατήρησης της άθικτης δραστικότητας ενζύμων CYP και της φυσιολογικής συνάφειας. Το μοντέλο πρωταρχικών ηπατοκυττάρων είναι το πιο ευρέως αποδεκτό μοντέλο αξιολόγησης για την επαγωγή ενζύμου του CYP στη βιομηχανία, τον ακαδημαϊκό χώρο και τους ρυθμιστικούς οργανισμούς. Ως κυτταρικό σύστημα, τα ανθρώπινα ηπατοκύτταρα αποτελούνται από πυρηνικούς υποδοχείς, ενεργοποιητές και αναστολείς CO, γονίδια -στόχους και υποκινητές, καθώς και ενζυμικό μεταβολισμό φαρμάκων ικανό για εκείνα του ήπατος και μπορούν να προσομοιώσουν αποτελεσματικά την επαγωγή υποψήφιων φαρμάκων και τους μεταβολίτες τους.

• UDP - γλυκουρορονυλοτρανσφεράση (UGT)

Το UDP - Οι γλυκουρονοσυλοτρανσφεράσες είναι ένα ένζυμο πρωτοβάθμιας φάσης που χρησιμοποιεί γλυκουρονικό οξύ ως δότη ζάχαρης για να καταλύει τη δέσμευση του γλυκουρονικού οξέος με εξωγενές ουσίες και πολικές ομάδες, προωθώντας την κάθαρση του. Το ανθρώπινο UGT διανέμεται ευρέως και εκφράζεται σε ιστούς όπως το ήπαρ, το λεπτό έντερο, τα νεφρά, το στομάχι και τους πνεύμονες. Το ήπαρ είναι το κύριο όργανο στο ανθρώπινο σώμα που υφίσταται αντιδράσεις δέσμευσης γλυκουρονικού οξέος και οι περισσότεροι υποτύποι UGT εκφράζονται στο ήπαρ. Τα UGT1A7, UGT1A8, UGT1A10 και UGT2A1 κατανέμονται σε εξωηπατικούς ιστούς και η αντίδραση δέσμευσης γλυκουρονικού οξέος που εμφανίζεται σε εξωηπατικούς ιστούς σχετίζεται κυρίως με την απορρόφηση και την απέκκριση των φαρμάκων.

• Βασικές εφαρμογές στην ανάπτυξη φαρμάκων

Μοντέλο διαλογής in vitro: Τα ένζυμα CYP ή UGT όπως τα μικροσώματα του ήπατος/ πρωτογενή ηπατοκύτταρα χρησιμοποιούνται για τα πειράματα επώασης του ήπατος/ ηπαττοκυττάρων για την αξιολόγηση του μεταβολικού ρυθμού και της μισής ζωής των υποψήφιων φαρμάκων και στη συνέχεια αξιολογούν την μεταβολική σταθερότητα των υποψήφιων φαρμάκων (όπως CYP3A4 παρεμπόδιση). Χρησιμοποιώντας κύτταρα επεξεργασίας γονιδίων για την πρόβλεψη κλινικών μεταβολικών διαφορών.

Ναρκωτικά - Αλληλεπίδραση φαρμάκων (DDI)Μελέτη: Διεξαγωγή πειραμάτων αναστολής του CYP για να ανιχνεύσουμε εάν τα υποψήφια φάρμακα αναστέλλουν τα βασικά ένζυμα CYP (όπως το CYP3A4, CYP2C9) και την πρόβλεψη του κλινικού κινδύνου DDI. Διεξάγετε πειράματα αναστολής UGT για να αξιολογήσετε την επίδραση των φαρμάκων στη δραστηριότητα UGT. Ανίχνευση της επαγωγής των φαρμάκων στο CYP/UGT μέσω της ανάλυσης των πρωτογενών ηπατοκυττάρων.

Ανάπτυξη μεθόδων βιολογικής ανάλυσης: Η μελέτη των ενζύμων CYP και UGT διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στη βιοαναλυτική ανάπτυξη και την επικύρωση για τις μελέτες μεταβολισμού φαρμάκων και φαρμακοκινητικών (DMPK). Χρησιμοποιήστε βιολογικές μήτρες που περιέχουν μεταβολίτες CYP/UGT (όπως η χολή και το πλάσμα) για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της μήτρας, τη βελτιστοποίηση των μεθόδων LC - MS/MS και την αποφυγή επιδράσεων αναστολής/ενίσχυσης ιόντων.

Γενετική έρευνα πολυμορφισμού: UGT1A1 και άλλα γονίδια που ελέγχουν την έκφραση ενζύμου UGT είναι σημαντικά γονίδια που εμπλέκονται στους ανθρώπινους μεταβολικούς κύκλους. Με την ανάπτυξη της φαρμακογενετικής, έχει βρεθεί ότι ο γενετικός πολυμορφισμός τους σχετίζεται με ορισμένα επίπεδα μεταβολισμού των φαρμάκων, γεγονός που με τη σειρά του επηρεάζει την εμφάνιση, την ανάπτυξη και τη θεραπεία των ασθενειών και πολλών άλλων πτυχών.

Μελέτη σχετικά με τις διαφορές των ειδών: Συγκρίνετε τις διαφορές στην ενζυμική δράση των πρωτογενών ηπατοκυττάρων όπως οι άνθρωποι, οι αρουραίοι και τα σκυλιά και η βελτιστοποίηση της στρατηγικής μετάβασης από την προκλινική έως την κλινική χρήση.

• Αναστολή ενζύμου

Διαμεσολαβημένο ένζυμο CYPαναστολή ενζύμουαναφέρεται στο φαινόμενο όπου ορισμένες ενώσεις μπορούν να αναστέλλουν τη δραστικότητα ορισμένων μεταβολικών ενζύμων του CYP450, με αποτέλεσμα να επιβραδύνει τον μεταβολισμό, να μειωθεί τα ποσοστά κάθαρσης και να αυξήσει την έκθεση ορισμένων φαρμάκων όταν χρησιμοποιείται σε συνδυασμό, θέτοντας έτσι σε κίνδυνο ασφάλειας. Σύμφωνα με τους διαφορετικούς μηχανισμούς αναστολής, η ανασταλτική επίδραση των φαρμάκων στα ένζυμα του CYP450 μπορεί να χωριστεί σε αναστρέψιμη αναστολή και χρονική αναστολή (TDI). Η εξαρτώμενη από το χρόνο αναστολή, γνωστή και ως μη αναστρέψιμη αναστολή, γενικά αναφέρεται στον σχηματισμό ενός συμπλόκου μεταξύ ενός υποψήφιου φαρμάκου και ενός ενζύμου CYP μέσω ομοιοπολικών δεσμών, με αποτέλεσμα μη αναστρέψιμη απενεργοποίηση ενζύμου. Η ανασταλτική επίδραση του αναστολέα στο ένζυμο δεν εξαφανίζεται αμέσως μετά την απομάκρυνση του αναστολέα, αλλά παρουσιάζει χρονικά εξαρτημένα χαρακτηριστικά.

• Μελέτη μεταβολικής φαινοτυπίας ενζυμικών ενζύμων CYP450

Επί του παρόντος, υπάρχουν τρεις κύριες μέθοδοι για τον εντοπισμό του μεταβολικού φαινοτύπου του ενζύμου του CYP450: μεθόδου επιλεκτικής αναστολής, την ανασυνδυασμένη ανθρώπινη μέθοδο ισοενζύμου CYP450 και τη μέθοδο ανάλυσης συσχέτισης. Η μέθοδος επιλεκτικής αναστολής μπορεί να χωριστεί σε μέθοδο χημικής αναστολής και μέθοδο αναστολής αντισώματος. Περιλαμβάνει τη μέτρηση της μεταβολικής δραστικότητας των μικροσωμάτων του ανθρώπινου ήπατος σε φάρμακα με και χωρίς την προσθήκη μιας σειράς υποτύπων ενζύμων CYP450 σε ανθρωπογενούς ήπατες, ο υπολογισμός του ποσοστού, προκειμένου να διερευνηθεί εάν ο μεταβολισμός των φαρμάκων επηρεάζεται από την επιλεκτική αναστολή των υποτύπων ενζυμικών ενζύμων CYP450 σε ανθρώπινα ήπαρ, τον υπολογισμό του ποσοστού και της αναστολής του CYS και του αναστολή του CYS Μεταβολικός φαινοτύπος ενζύμου. Μεταξύ αυτών, η μέθοδος χημικής αναστολής έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως λόγω της απλής λειτουργίας και του χαμηλού κόστους της.

• Σύναψη

Τα ένζυμα του CYP και τα ενζύμια UGT, ως συστήματα βασικού ενζύμου του μεταβολισμού των φαρμάκων, αντίστοιχα κυριαρχούν στις αντιδράσεις της φάσης Ι (οξείδωση, μείωση) και φάσης ΙΙ (γλυκουρονιδίωση), επηρεάζοντας βαθιά την αποτελεσματικότητα, την τοξικότητα και την εξατομικευμένη χρήση φαρμάκων. Οι υποτύποι όπως το CYP3A4 και το CYP2D6, μαζί με ένζυμα όπως τα UGT1A1 και UGT2B7, σχηματίζουν ένα σύνθετο μεταβολικό δίκτυο. Οι διαφορές δραστηριότητάς τους (όπως ο πολυμορφισμός γονιδίου και η εξειδίκευση των ειδών) μπορούν να αναλυθούν με ακρίβεια μέσω μοντέλων πρωτογενών ηπατοκυττάρων και τεχνολογίας LC - MS/MS, παρέχοντας βασική υποστήριξη δεδομένων για την ανάπτυξη φαρμάκων.

Αναφορά

Zhang, Μ., Rottschäfer, V., & CM de Lange, Ε. (2024). Η πιθανή επίδραση του CYP και του UGT φαρμάκου - Μεταβολισμός των ενζύμων στην έκθεση του φαρμάκου στόχου του εγκεφάλου. Κριτικές μεταβολισμού ναρκωτικών, 56(1), 1 - 30.

Ghosal, Α., Ramanathan, R., Kishnani, Ν. S., Chowdhury, S.K., & Alton, Κ. Β. (2005). Κυτόχρωμα Ρ450 (CYP) και UDP - Ένζυμα γλυκουρονοζυλοτρανσφεράσης (UGT): Ο ρόλος στον μεταβολισμό των φαρμάκων, ο πολυμορφισμός και η ταυτοποίηση της συμμετοχής τους στον μεταβολισμό των φαρμάκων. Σε Πρόοδος στη φαρμακευτική και βιοϊατρική ανάλυση (Τόμος 6, σελ. 295 - 336). Elsevier.