Σουλφοτρανσφεράση (SULT) για έρευνα DDI, μεταβολική σταθερότητα και αναστολή ενζύμων

Key words: drug-drug interaction (DDI), sulfotransferase (SULT), enzyme inhibition, SULT metabolic, metabolic stability, human SULT1A1 enzyme, human SULT1A3 enzyme, human SULT1B1 enzyme, human SULT1C2, human SULT1C4 enzyme, human SULT1E1 enzyme, human SULT2A1 enzyme

Παράγει 1 iphase

2 ενζυματική έρευνα στην ανάπτυξη φαρμάκων

Στην ανάπτυξη φαρμάκων, η μελέτη των μεταβολικών φαινοτύπων και η αναστολή των ενζύμων μεταβολικών ενζύμων όπως το CYP450, το UGT, το SULT κ.λπ. είναι κρίσιμη. Η έρευνα μεταβολικού φαινοτύπου χρησιμοποιεί in vitro μοντέλα σε συνδυασμό με την τεχνολογία LC - MS/MS για τον προσδιορισμό των κύριων μεταβολικών οδών, των βασικών μεταβολικών ενζύμων και των κινητικών παραμέτρων τους (όπως το KM/VMAX) των φαρμάκων και την αξιολόγηση της επίδρασης του πολυμορφισμού του γονιδίου στην εξατομικευμένη φαρμακευτική αγωγή. Η έρευνα αναστολής ενζύμου επικεντρώνεται στις ανασταλτικές επιδράσεις των φαρμάκων ή των ενώσεων στα μεταβολικά ένζυμα (όπως αναστρέψιμη/μη αναστρέψιμη αναστολή), μετρώντας τις τιμές IC50/KI για πρόβλεψηφάρμακο - αλληλεπίδραση φαρμάκων (DDI)κίνδυνος. Αυτές οι μελέτες παρέχουν επιστημονική βάση για τη βελτιστοποίηση του σχεδιασμού φαρμάκων, την αξιολόγηση της ασφάλειας (όπως την ταυτοποίηση τοξικών μεταβολιτών) και την καθοδήγηση φαρμάκων ακριβείας. Η βασική πρόκληση έγκειται στη μετατροπή in vitro σε in vivo δεδομένα και στην ευαισθησία ανίχνευσης των μεταβολιτών χαμηλής αφθονίας. Στο μέλλον, μπορούν να χρησιμοποιηθούν προηγμένα μοντέλα όπως τα οργανοειδή για την περαιτέρω ενίσχυση της αξιοπιστίας της έρευνας.

3 σουλφοτρανσφεράση (SULT)

Σουλφοτρανσφεράση (SULT)είναι ένας τύπος τρανσφεράσης που καταλύει τη μεταφορά θειικών ομάδων και εμπλέκεται στον μεταβολισμό των ενδογενών ενώσεων (όπως οι ορμόνες και οι νευροδιαβιβαστές) και οι εξωγενές ενώσεις (όπως τα φάρμακα και οι περιβαλλοντικοί ρύποι). Οι σουλφοτρανσφεράσες βρίσκονται κυρίως στο κυτταρόπλασμα και τη συσκευή Golgi, που εμπλέκονται στη θειική υποστρώματα μικρών μορίων (όπως φάρμακα, ορμόνες, νευροδιαβιβαστές) και μεγάλα μόρια (όπως πεπτίδια, πρωτεΐνες, λιπίδια, γλυκοσαμινογλυκανές). Οι σουλφοτρανσφεράσες έχουν ταυτοποιηθεί ότι έχουν πολλαπλούς υποτύπους, που περιλαμβάνουν κυρίως SULT1, SULT2 και SULT4. Η δυσλειτουργία της σουλφοτρανσφεράσης μπορεί να οδηγήσει σε μη φυσιολογικό μεταβολισμό φαρμάκων, καρκίνο, ενδοκρινικές διαταραχές και νευρολογικές διαταραχές.

4 μεταβολισμός θειούχων/σουλφονίωσης

Ο μεταβολισμός της σουλφονίωσης (γνωστός και ως μεταβολισμός της θειούχων) διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην in vivo διάθεση των ναρκωτικών και αποτελεί σημαντικό θεμέλιο για την ανάπτυξη νέων φαρμάκων και την ορθολογική χρήση κλινικών ναρκωτικών. Η ανθρώπινη σουλφοτρανσφεράση (επίσης γνωστή ως σουλφατάση) έχει ένα ευρύ φάσμα υποστρωμάτων στο σώμα, που διανέμεται κυρίως σε όργανα όπως το ήπαρ, το λεπτό έντερο, τα νεφρά και οι πνεύμονες. Τα κοινά ανθρώπινα sults περιλαμβάνουνSult1a1, Sult1a3, Sult1b1, Sult1c2,Sult1c4 (Πίνακας 1). Για τα περισσότερα υποστρώματα, ο μεταβολισμός με τη μεσολάβηση της σουλφοτρανσφεράσης παρουσιάζει συχνά τυπικά χαρακτηριστικά αναστολής του υποστρώματος. Τα χαμηλά επίπεδα συγκέντρωσης υποστρώματος συνήθως προκαλούν έκφραση ενζύμου.

Πίνακας 1 Η κατανομή και η λειτουργία της υπεροικογένειας μερικώς SULT στο ανθρώπινο σώμα

5 βασικές εφαρμογές του SULT στην ανάπτυξη φαρμάκων

5.1 in vitro Αξιολόγηση του DDI με βάση το μεταβολισμό

Η in vitro αξιολόγηση του DDI που προκαλείται από το SULT διεξάγεται κυρίως μέσω επιλεκτικών αναστολέων (όπως Quercetin, DCNP) ή ανασυνδυασμένων ενζυμικών συστημάτων σε ανθρώπινο ηπατικό κυτταρόπλασμα ή κυτταρικά μοντέλα που εκφράζουν συγκεκριμένους υποτύπους SULT. Ο πειραματικός σχεδιασμός περιλαμβάνει συνήθως:

Μεταβολική ανάλυση φαινοτύπου: Ποσοτικοποίηση του ρυθμού παραγωγής θειωμένου μεταβολίτη με LC - MS/MS και υπολογίστε τον ρυθμό αναστολής (τιμή IC50/KI).

Πρόβλεψη κλινικού κινδύνου: Εάν ο αναστολέας μειώνει σημαντικά την παραγωγή μεταβολίτη (ρυθμός αναστολής> 50%), υποδηλώνει ότι μπορεί να επηρεάσει την κάθαρση των φαρμάκων που εξαρτάται από τον μεταβολισμό του SULT και απαιτείται περαιτέρω in vivo επικύρωση.

5.2 Μελέτη μεταβολικής σταθερότητας SULT

Στην ανάπτυξη φαρμάκων, η μελέτη της μεταβολικής σταθερότητας του SULT διεξάγεται μέσω in vitro επώασης (ηπατικό κυτταρόπλασμα/APS) σε συνδυασμό με την ανάλυση LC - MS/MS για τον προσδιορισμό του ρυθμού θειούχων φαρμάκων και της παραγωγής μεταβολίτη, τον προσδιορισμό των βασικών συνεισφορών υποτύπου SULT, την αξιολόγηση των κινδύνων μεταβολικής κάθαρσης και την καθοδήγηση δομικής βελτιστοποίησης.

5.3 Έρευνα μεταβολικού υποστρώματος

Η μέθοδος έρευνας του υποστρώματος (μέθοδος ταυτοποίησης μεταβολικής οδού) του SULT μπορεί να αναφέρεται άμεσα στο σχεδιασμό των ενζύμων του CYP, τα οποία χρησιμοποιούν πρώτα τη χημική αναστολή για την ανίχνευση των σχετικών υποτύπων και στη συνέχεια τους επαληθεύουν με γονιδιακές ανασυνδυασμένες και υπολογίζει τη σχετική συμβολή τους.

Η κύρια αρχή και η τεχνική οδός της δοκιμής χημικής αναστολής του SULT είναι να αξιολογηθεί εάν η μητρική μεταβολισμός ή η παραγωγή μεταβολίτη παρεμποδίζεται με την τροποποίηση των επιλεκτικών αναστολέων quercetin και DCNP του SULT στο σύστημα ανθρώπινου ηπατικού κυτταροπλάσματος.

5.4 Έρευνα αναστολής ενζύμων

Το SULT εμπλέκεται στο μεταβολισμό πολλαπλών ενδογενών ουσιών και φαρμάκων. Εάν αναπτύσσονται φάρμακα για να αναστέλλουν τη δραστηριότητα του SULT, ενδέχεται να υπάρχουν πιθανά προβλήματα ασφάλειας κατά την ανταλλαγή ναρκωτικών. Η κύρια αρχή και η τεχνική οδός της δοκιμασίας αναστολής του ενζύμου SULT είναι η χρήση ενός συστήματος SULT Pure Enzyme για να ανιχνεύσει εάν η παραγωγή του θειικού μεταβολίτη Ρ - θειική νιτροφαινόλη αναστέλλεται με την προσθήκη ερευνητικών φαρμάκων και υποστρωμάτων ανιχνευτών όπως η Ρ - νιτροφαινόλη.

6 Συμπέρασμα

Η σουλφοτρανσφεράση (SULT) διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στον μεταβολισμό των φαρμάκων, στις αλληλεπιδράσεις φαρμάκων (DDI) και στην αξιολόγηση της ασφάλειας. Ο μεταβολισμός της θειικής που προκαλείται από αυτό επηρεάζει την κάθαρση των φαρμάκων, την ενεργοποίηση ή την τοξικότητα (όπως ο μεταβολισμός των ορμονικών φαρμάκων και των περιβαλλοντικών ρύπων), ενώ οι μελέτες αναστολής ενζύμων μπορούν να προβλέψουν κλινικό κίνδυνο DDI. Συνδυάζοντας in vitro μοντέλα (κυτταρόπλασμα του ήπατος, ανασυνδυασμένα ένζυμα) με τεχνολογία LC - MS/MS, μπορούν να διευκρινιστούν οι μεταβολικές συνεισφορές των υποτύπων SULT (όπως το SULT1A1, SULT2A1) Στο μέλλον, τα προηγμένα μοντέλα όπως τα οργανοειδή θα ενισχύσουν περαιτέρω τη μεταφραστική αξία της έρευνας SULT, παρέχοντας πιο ακριβή κριτήρια αξιολόγησης για τη μεταβολική σταθερότητα και ασφάλεια στην ανάπτυξη φαρμάκων.

Αναφορά

Li, Υ., Lindsay, J., Wang, L.L., & Zhou, S.F. (2008). Δομή, λειτουργία και πολυμορφισμός ανθρώπινων κυτοσολικών σουλφοτρανσφερασών. Τρέχουσα μεταβολισμό φαρμάκων, 9(2), 99 - 105.