Evaluación in vitro del transportador de fármacos in vitro: exploración de las funciones de las vesículas ABC y las células transportadoras SLC

Palabras clave: ATP-casete de unión (ABC), transportador ABC, transportador SLC, vesícula de membrana, MDR1(P-gp), BSEP, BCRP, MATE1, MATE2-K, OAT1, OATP1B1, MDCK II, Caco-2, inhibición del transportador, identificación del sustrato del transportador, borrador de guía ICH M12 sobre estudios de interacción farmacológica, HEK293 MOCK, MOCK SLC Transporter.

Productos IPHASE

Antecedentes

En aplicaciones clínicas, los pacientes suelen utilizar varios fármacos simultáneamente, y estos fármacos pueden producir interacciones entre fármacos (IDD) que tienen el potencial de provocar reacciones adversas graves o alterar la eficacia del tratamiento. La evaluación de DDI generalmente comienza con pruebas in vitro para identificar factores que pueden afectar la disposición del fármaco para dilucidar posibles mecanismos de DDI y obtener parámetros cinéticos para estudios posteriores. Las enzimas metabolizadoras de fármacos han sido durante mucho tiempo el foco de la investigación del DDI. En los últimos años, con el desarrollo de la tecnología de biología molecular, se han logrado avances significativos en el estudio de transportadores de fármacos in vitro, y la importancia de la evaluación in vitro de DDI basados ​​en transportadores ha atraído una atención cada vez mayor.

Transportadores y sus roles

Transportador se refiere a proteínas transmembrana a lo largo de la membrana celular de varios tejidos que median la entrada y salida de sustancias endógenas o exógenas dentro y fuera de las membranas biológicas. Transportador de fármacos in vitro es un término general para las proteínas que toman fármacos como sustratos, existen en la superficie de la membrana celular de tejidos u órganos y asumen la función de transporte transmembrana de fármacos, e incluye principalmente dos familias: ATP-casete de unión (ABC)superfamilia y superfamilia de transportadores de solutos (transporte SLC), que dominan el proceso de transporte transmembrana de fármacos.

transportadores ABCson transportadores dependientes de ATP que mueven activamente diversos sustratos (p. ej., iones, lípidos y fármacos) a través de las membranas celulares, a menudo contra gradientes de concentración. Desempeñan papeles clave en la resistencia a los medicamentos, el metabolismo y la desintoxicación celular.Transportadores SLCSon en su mayoría transportadores secundarios activos o facilitados que median el movimiento de solutos como la glucosa, los aminoácidos y los neurotransmisores. A diferencia de los transportadores ABC, no requieren ATP directamente sino que dependen de gradientes de iones.

Los transportadores que median la salida de fármacos incluyen principalmente la glicoproteína P (P-gp), o la proteína 1 de resistencia a múltiples fármacos (MDR1), y la proteína de resistencia al cáncer de mama (BCRP). Son miembros de la familia de transportadores de casetes de unión (ABC) de ATP, que utilizan la energía del ATP hidrolizado para el transporte de fármacos y sustancias endógenas. Los transportadores que median la entrada de fármacos a la célula pueden llevar sustratos al sitio objetivo para ejercer efectos farmacológicos y pertenecen a los miembros de la familia de transportadores de solutos, que incluyen principalmente polipéptidos transportadores de aniones orgánicos (OATP), transportadores de aniones orgánicos (OAT), proteínas de extrusión de toxinas y múltiples fármacos (MATE), transportadores de cationes orgánicos (OCT), etc.

Transportadores clave y sus funciones:

• -BSEP(Bomba de exportación de sal biliar):La disfunción de la BSEP, fundamental para la secreción de ácidos biliares en el hígado, está relacionada con la enfermedad hepática colestásica. La inhibición de la BSEP --inducida por fármacos puede provocar hepatotoxicidad.
• -BCRP(Proteína de resistencia al cáncer de mama):BCRP afecta la biodisponibilidad de quimioterapéuticos y antivirales, exportando sustratos de las células e influyendo en la penetración de la barrera placentaria y hematoencefálica.
• -MATE1/MATE2-K(Proteínas de Extrusión de Toxinas y Multidrogas):Ubicadas en los tejidos renal y hepático, MATE1 y MATE2-K excretan fármacos catiónicos y trabajan sinérgicamente con OCT2 para mediar la secreción renal.
• -OATP1B1(SLCO1B1):Un transportador de captación hepática fundamental para la eliminación de estatinas. OATP1B1 desempeña un papel crucial en la mediación de la absorción de compuestos endógenos como el ácido bilirrubino, la bilirrubina, los compuestos acoplados a esteroides y las hormonas tiroideas, así como en el aclaramiento hepático de una amplia gama de fármacos clínicos como estatinas, antibióticos, antivirales y fármacos anticancerígenos.
• -OAT1(SLC22A6):Media la captación renal de aniones, incluidos antivirales y AINE, lo que influye en el riesgo de nefrotoxicidad.

Inhibición del transportador y DDI

Inhibición del transportadores un aspecto esencial del desarrollo de fármacos. La inhibición del transportador desempeña un papel fundamental en las interacciones entre fármacos (DDI) al afectar la absorción, distribución, metabolismo y excreción de los fármacos coadministrados. La inhibición de transportadores de eflujo como MDR1 (P-gp) y BCRP puede reducir la extrusión celular de fármacos, lo que podría conducir a concentraciones intracelulares y sistémicas más altas. De manera similar, la inhibición de los transportadores de captación como OATP1B1 puede disminuir la eliminación hepática del fármaco, mientras que la inhibición de BSEP puede interferir con el transporte de ácidos biliares, aumentando el riesgo de colestasis. Además, transportadores como MATE1, MATE2-K y OAT1, que son cruciales para la eliminación renal de fármacos, cuando se inhiben, pueden alterar la excreción renal y contribuir a la acumulación de fármacos. Modelos in vitro, incluidosMDCKIIycacao-2Las líneas celulares se utilizan ampliamente para evaluar estas interacciones de transportadores, lo que proporciona información esencial sobre el potencial de DDI durante el desarrollo de fármacos.

Modelos in vitro para estudios de transportadores

Comprender la función del transportador y predecir las DDI mediadas por transportador se basan en modelos celulares especializados. Los investigadores utilizanHEK293 SIMULACIÓNcélulas como control negativo, asegurando que cualquier transporte observado se debe al transportador específico. HEK293 MOCK proporciona antecedentes consistentes, mientras que HEK293 MOCK sigue siendo fundamental para validar la especificidad experimental. Un método empleavesículas de membranade células que sobreexpresan transportadores, a menudo aisladas de células HEK293 MOCK. De manera similar,Transportador simulado SLCLos modelos son fundamentales para distinguir la actividad del transportador específico de la absorción no específica. Los ensayos MOCK SLC Transporter confirman que el movimiento del sustrato observado depende del transportador, y los experimentos MOCK SLC Transporter refuerzan la confiabilidad del modelo. Este enfoque dual que utiliza HEK293 MOCK y MOCK SLC Transporter mejora nuestra capacidad para estudiar el transporte dependiente de ATP sin interferencia del metabolismo celular.

La línea celular Caco-2, derivada del carcinoma de colon humano, es otro modelo estándar utilizado para simular la absorción intestinal de fármacos. Su capacidad para diferenciarse en células similares a enterocitos que expresan varios transportadores, como P-gp y BCRP, lo hace invaluable para evaluar tanto la permeabilidad del fármaco como las posibles interacciones.

Además, los modelos específicos de transportador, como las células que expresan BCRP humana, permiten la investigación de la especificidad del sustrato, el comportamiento cinético del transporte de fármacos y el grado en que los inhibidores pueden modular la actividad del transportador. Cuando se combinan con datos de ensayos vesiculares, estos sistemas celulares proporcionan información completa sobre la dinámica de la disposición de fármacos mediada por transportador.

Conclusión

En resumen, comprender las interacciones de los transportadores es vital para optimizar la seguridad y eficacia de los medicamentos. Transportadores como MDR1(P-gp), BCRP y BSEP junto con transportadores de captación como OATP 1B1 y OAT1 slc Transporter desempeñan funciones críticas en la farmacocinética de los fármacos. El uso de modelos in vitro que incluyen MDCK II, Caco-2, células que expresan BCRP humana y células MDR1 Knockin MDCK II humanas proporciona un marco sólido para comprender cómo la inhibición del transportador puede afectar las interacciones entre fármacos y la disposición general de los fármacos. Estos conocimientos son invaluables para optimizar la eficacia y seguridad de los medicamentos en entornos clínicos.