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

Λέξεις κλειδιά: αλληλεπίδραση φαρμάκου/φαρμάκου (DDI), σουλφοτρανσφεράση (SULT), αναστολή ενζύμου, μεταβολικός SULT, μεταβολική σταθερότητα, ανθρώπινο ένζυμο SULT1A1, ένζυμο ανθρώπινου SULT1A3, ένζυμο ανθρώπινου SULT1B1, ανθρώπινο SULT1C2, ανθρώπινο SULT1C4, ένζυμο SULT1C4, ένζυμο SULT1C4, ένζυμο SULT1C4, ανθρώπινο

1 Η IPHASE Παράγει

2 Ενζυματική Έρευνα στην Ανάπτυξη Φαρμάκων

Στην ανάπτυξη φαρμάκων, η μελέτη των μεταβολικών φαινοτύπων και η ενζυμική αναστολή μεταβολικών ενζύμων όπως CYP450, UGT, SULT κ.λπ. είναι καθοριστικής σημασίας. Η έρευνα για τον μεταβολικό φαινότυπο χρησιμοποιεί μοντέλα in vitro σε συνδυασμό με την τεχνολογία LC-MS/MS για τον εντοπισμό των κύριων μεταβολικών οδών, των βασικών μεταβολικών ενζύμων και των κινητικών παραμέτρων τους (όπως Km/Vmax) των φαρμάκων και για την αξιολόγηση της επίδρασης του γονιδιακού πολυμορφισμού στην εξατομικευμένη φαρμακευτική αγωγή. Η έρευνα για την αναστολή ενζύμων επικεντρώνεται στις ανασταλτικές επιδράσεις φαρμάκων ή ενώσεων στα μεταβολικά ένζυμα (όπως η αναστρέψιμη/μη αναστρέψιμη αναστολή), μετρώντας τις τιμές IC50/Ki για την πρόβλεψηαλληλεπίδραση φαρμάκου/φαρμάκου (DDI)κίνδυνος. Αυτές οι μελέτες παρέχουν επιστημονική βάση για τη βελτιστοποίηση του σχεδιασμού του φαρμάκου, την αξιολόγηση της ασφάλειας (όπως ο εντοπισμός τοξικών μεταβολιτών) και την καθοδήγηση της φαρμακευτικής αγωγής ακριβείας. Η βασική πρόκληση έγκειται στη μετατροπή in vitro σε in vivo δεδομένων και στην ευαισθησία ανίχνευσης μεταβολιτών χαμηλής αφθονίας. Στο μέλλον, προηγμένα μοντέλα όπως τα οργανοειδή μπορούν να χρησιμοποιηθούν 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 στο μεταβολισμό ενδογενών ενώσεων (όπως ορμόνες και νευροδιαβιβαστές) και εξωγενών ενώσεων (όπως φάρμακα και περιβαλλοντικούς ρύπους). Οι σουλφοτρανσφεράσες εντοπίζονται κυρίως στο κυτταρόπλασμα και στη συσκευή Golgi, που εμπλέκονται στη θείωση υποστρωμάτων μικρών μορίων (όπως φάρμακα, ορμόνες, νευροδιαβιβαστές) και μεγάλων μορίων (όπως πεπτίδια, πρωτεΐνες, λιπίδια, γλυκοζαμινογλυκάνες). Οι σουλφοτρανσφεράσες έχουν αναγνωριστεί ότι έχουν πολλαπλούς υποτύπους, κυρίως συμπεριλαμβανομένων των SULT1, SULT2 και SULT4. Η δυσλειτουργία της σουλφοτρανσφεράσης μπορεί να οδηγήσει σε μη φυσιολογικό μεταβολισμό των φαρμάκων, καρκίνο, ενδοκρινικές διαταραχές και νευρολογικές διαταραχές.

4 Μεταβολισμός σουλφίωσης/σουλφόνωσης

Ο μεταβολισμός της σουλφονίωσης (επίσης γνωστός ως μεταβολισμός σουλφίωσης) παίζει σημαντικό ρόλο στην in vivo απόρριψη των φαρμάκων και αποτελεί σημαντικό θεμέλιο για την ανάπτυξη νέων φαρμάκων και την ορθολογική κλινική χρήση φαρμάκων. Η ανθρώπινη σουλφοτρανσφεράση (επίσης γνωστή ως σουλφατάση) έχει ένα ευρύ φάσμα υποστρωμάτων στο σώμα, κυρίως κατανεμημένα σε όργανα όπως το ήπαρ, το λεπτό έντερο, τα νεφρά και οι πνεύμονες. Τα κοινά ανθρώπινα SULT περιλαμβάνουνSULT1A1, SULT1A3, SULT1B1, SULT1C2, καιSULT1C4 (πίνακας 1). Για τα περισσότερα υποστρώματα, ο μεταβολισμός που προκαλείται από σουλφοτρανσφεράση συχνά εμφανίζει τυπικά χαρακτηριστικά αναστολής του υποστρώματος. Τα χαμηλά επίπεδα συγκέντρωσης υποστρώματος τυπικά προκαλούν έκφραση ενζύμου.

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

5 Βασικές εφαρμογές του SULT στην ανάπτυξη φαρμάκων

5.1 In vitro Αξιολόγηση DDI με βάση τον μεταβολισμό

Η in vitro αξιολόγηση του DDI με τη μεσολάβηση SULT πραγματοποιείται κυρίως μέσω εκλεκτικών αναστολέων (όπως η κερκετίνη, DCNP) ή συστημάτων ανασυνδυασμένων ενζύμων σε μοντέλα ανθρώπινου ηπατικού κυτταροπλάσματος ή κυττάρων που εκφράζουν συγκεκριμένους υποτύπους SULT. Ο πειραματικός σχεδιασμός συνήθως περιλαμβάνει:

Ανάλυση μεταβολικού φαινοτύπου: Ποσοτικοποιήστε τον ρυθμό δημιουργίας θειικού μεταβολίτη με LC-MS/MS και υπολογίστε τον ρυθμό αναστολής (τιμή IC50/Ki).

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

5.2 Μελέτη Μεταβολικής Σταθερότητας SULT

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

5.3 Έρευνα Μεταβολικού Υποστρώματος

Η μέθοδος έρευνας υποστρώματος (μέθοδος αναγνώρισης μεταβολικής οδού) του SULT μπορεί να αναφέρεται απευθείας στον σχεδιασμό των ενζύμων CYP, τα οποία πρώτα χρησιμοποιούν χημική αναστολή για να ελέγξουν τους σχετικούς υποτύπους και στη συνέχεια τους επαληθεύουν με γονιδιακές ανασυνδυασές και υπολογίζουν τη σχετική συνεισφορά τους.

Η κύρια αρχή και η τεχνική οδός της δοκιμής χημικής αναστολής του SULT είναι να αξιολογηθεί εάν ο μητρικός μεταβολισμός ή η παραγωγή μεταβολιτών αναστέλλεται με τροποποίηση των εκλεκτικών αναστολέων Quercetin και DCNP του SULT στο ανθρώπινο ηπατικό σύστημα κυτταροπλάσματος.

5.4 Έρευνα αναστολής ενζύμων

Το SULT εμπλέκεται στο μεταβολισμό πολλαπλών ενδογενών ουσιών και φαρμάκων. Εάν αναπτύσσονται φάρμακα για την αναστολή της δραστηριότητας του SULT, ενδέχεται να υπάρχουν πιθανά ζητήματα ασφάλειας κατά την κοινή χρήση φαρμάκων. Η κύρια αρχή και η τεχνική οδός της δοκιμασίας αναστολής του ενζύμου SULT είναι η χρήση ενός καθαρού ενζυμικού συστήματος SULT για να ανιχνευθεί εάν η παραγωγή του μεταβολίτη p-νιτροφαινόλης θειικής αναστέλλεται με την προσθήκη ερευνητικών φαρμάκων και υποστρωμάτων ανιχνευτών όπως η p-νιτροφαινόλη.

6 Συμπέρασμα

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

Αναφορά

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