Sulfotransferaasi (SULT) DDI-tutkimukseen, aineenvaihduntastabiilisuuteen ja entsyymien estämiseen

Avainsanat: lääke-lääkkeiden vuorovaikutus (DDI), sulfotransferaasi (SULT), entsyymin esto, SULT-aineenvaihdunta, metabolinen stabiilius, ihmisen SULT1A1-entsyymi, ihmisen SULT1A3-entsyymi, ihmisen SULT1B1-entsyymi, ihmisen SULT1C2, ihmisen SULT1C4-entsyymi, ihmisen SULT1E1-entsyymi, ihmisen SULT2A1-entsyymi

1 IPHASE tuottaa

2 Entsymaattinen tutkimus lääkekehityksessä

Lääkekehityksessä metabolisten fenotyyppien ja metabolisten entsyymien, kuten CYP450, UGT, SULT jne., entsyymien eston tutkiminen on ratkaisevan tärkeää. Aineenvaihduntafenotyyppitutkimuksessa käytetään in vitro -malleja yhdistettynä LC-MS/MS-teknologiaan lääkkeiden tärkeimpien aineenvaihduntareittien, tärkeimpien aineenvaihduntaentsyymien ja niiden kineettisten parametrien (kuten Km/Vmax) tunnistamiseen sekä geenipolymorfismin vaikutuksen arvioimiseen yksilölliseen lääkitykseen. Entsyymi-inhibitiotutkimus keskittyy lääkkeiden tai yhdisteiden inhiboiviin vaikutuksiin metabolisia entsyymejä kohtaan (kuten palautuva/irreversiibeli esto), mittaamalla IC50/Ki-arvoja ennustaakseenlääke-lääkkeiden yhteisvaikutus (DDI)riskiä. Nämä tutkimukset tarjoavat tieteellistä perustaa lääkesuunnittelun optimointiin, turvallisuuden arvioimiseen (kuten myrkyllisten metaboliittien tunnistamiseen) ja täsmälääkityksen ohjaamiseen. Ydinhaaste on in vitro -tietojen muuntaminen in vivo -tiedoiksi ja vähäisen runsauden metaboliittien havaitsemisherkkyys. Tulevaisuudessa kehittyneitä malleja, kuten organoideja, voidaan käyttää lisäämään tutkimuksen luotettavuutta entisestään.

3 Sulfotransferaasi (SULT)

Sulfotransferaasi (SULT)on eräänlainen transferaasi, joka katalysoi sulfaattiryhmien siirtoa ja osallistuu endogeenisten yhdisteiden (kuten hormonien ja välittäjäaineiden) ja eksogeenisten yhdisteiden (kuten lääkkeiden ja ympäristösaasteiden) metaboliaan. Sulfotransferaasit sijaitsevat pääasiassa sytoplasmassa ja Golgi-laitteessa ja osallistuvat pienmolekyylisten substraattien (kuten lääkkeet, hormonit, välittäjäaineet) ja suurten molekyylien (kuten peptidien, proteiinien, lipidien, glykosaminoglykaanien) sulfatointiin. Sulfotransferaasien on tunnistettu olevan useita alatyyppejä, mukaan lukien pääasiassa SULT1, SULT2 ja SULT4. Sulfotransferaasin toimintahäiriö voi johtaa epänormaaliin lääkeaineenvaihduntaan, syöpään, endokriinisiin häiriöihin ja neurologisiin häiriöihin.

4 Sulfaatio-/sulfonointiaineenvaihdunta

Sulfonaatiometabolialla (tunnetaan myös nimellä sulfaatiometabolia) on tärkeä rooli lääkkeiden hävittämisessä in vivo, ja se on tärkeä perusta uusien lääkkeiden kehitykselle ja järkevälle kliiniselle lääkkeiden käytölle. Ihmisen sulfotransferaasilla (tunnetaan myös nimellä sulfataasi) on kehossa laaja valikoima substraatteja, jotka jakautuvat pääasiassa elimiin, kuten maksaan, ohutsuoleen, munuaisiin ja keuhkoihin. Tavallisia ihmisen SULT:eja ovat mmSULT1A1, SULT1A3, SULT1B1, SULT1C2, jaSULT1C4 (taulukko 1). Useimmille substraateille sulfotransferaasivälitteisellä metabolialla on usein tyypillisiä substraattien esto-ominaisuuksia; Alhaiset substraattikonsentraatiotasot indusoivat tyypillisesti entsyymien ilmentymistä.

Taulukko 1 Osittain SULT-superperheen jakautuminen ja toiminta ihmiskehossa

5 SULTin pääsovellusta lääkekehityksessä

5.1 DDI:n in vitro -arviointi aineenvaihdunnan perusteella

SULT-välitteisen DDI:n in vitro -arviointi suoritetaan pääasiassa selektiivisten estäjien (kuten kversetiini, DCNP) tai rekombinanttientsyymijärjestelmien avulla ihmisen maksan sytoplasmassa tai solumalleilla, jotka ilmentävät spesifisiä SULT-alatyyppejä. Kokeellinen suunnittelu sisältää tyypillisesti:

Metabolinen fenotyyppianalyysi: Määritä sulfatoituneen metaboliitin muodostumisnopeus LC-MS/MS:llä ja laske estonopeus (IC50/Ki-arvo).

Kliinisen riskin ennuste: Jos inhibiittori vähentää merkittävästi metaboliitin tuotantoa (estumisaste >50 %), se viittaa siihen, että se saattaa häiritä SULT-metaboliasta riippuvaa lääkkeiden puhdistumaa, ja lisävalidointia tarvitaan in vivo.

5.2 SULT Metabolic Stability Study

Lääkekehityksessä SULT-aineenvaihdunnan stabiiliuden tutkimus suoritetaan in vitro -inkubaatiolla (maksan sytoplasma/APS) yhdistettynä LC-MS/MS-analyysiin lääkkeen sulfaationopeuden ja metaboliitin muodostumisen määrittämiseksi, tärkeimpien SULT-alatyyppien osien tunnistamiseksi, metabolisen puhdistuman riskien arvioimiseksi ja rakenteellisen optimoinnin ohjaamiseksi.

5.3 Metabolisten substraattien tutkimus

SULT:n substraattitutkimusmenetelmä (aineenvaihduntareitin tunnistusmenetelmä) voi viitata suoraan CYP-entsyymien suunnitteluun, joka ensin käyttää kemiallista inhibitiota asiaankuuluvien alatyyppien seulomiseen ja sitten varmentaa ne geenirekombinaaseilla ja laskee niiden suhteellisen panoksen.

SULTin kemiallisen estotestin pääperiaate ja tekninen reitti on arvioida, estyykö äidin aineenvaihdunta tai aineenvaihduntatuotteiden tuotanto modifioimalla SULT:n selektiivisiä estäjiä kversetiiniä ja DCNP:tä ihmisen maksan sytoplasmajärjestelmässä.

5.4 Entsyymien estotutkimus

SULT osallistuu useiden endogeenisten aineiden ja lääkkeiden metaboliaan. Jos lääkkeitä kehitetään estämään SULTin aktiivisuutta, lääkkeiden jakamisessa saattaa esiintyä turvallisuusongelmia. SULT-entsyymien estomäärityksen pääperiaate ja tekninen reitti on käyttää SULT puhdasta entsyymijärjestelmää sen havaitsemiseksi, estyykö metaboliitin p-nitrofenolisulfaatin tuotanto lisäämällä tutkimuslääkkeitä ja koetinsubstraatteja, kuten p-nitrofenolia.

6 Johtopäätös

Sulfotransferaasilla (SULT) on kriittinen rooli lääkeaineenvaihdunnassa, lääkeaineiden yhteisvaikutuksissa (DDI) ja turvallisuusarvioinnissa. Sen välittämä sulfaatiometabolia vaikuttaa lääkkeen puhdistumaan, aktivaatioon tai toksisuuteen (kuten hormonilääkkeiden ja ympäristösaasteiden metaboliaan), kun taas entsyymi-inhibitiotutkimukset voivat ennustaa kliinisen DDI-riskin. Yhdistämällä in vitro -malleja (maksan sytoplasma, rekombinanttientsyymit) LC-MS/MS-teknologiaan voidaan selventää SULT-alatyyppien (kuten SULT1A1, SULT2A1) aineenvaihduntaa, mikä ohjaa lääkerakenteen optimointia ja yksilöllistä lääkitystä. Tulevaisuudessa kehittyneet mallit, kuten organoidit, lisäävät entisestään SULT-tutkimuksen translaatioarvoa ja tarjoavat entistä tarkempia arviointikriteereitä aineenvaihdunnan stabiiliudelle ja turvallisuudelle lääkekehityksessä.

Viite

Li, Y., Lindsay, J., Wang, L. L. ja Zhou, S. F. (2008). Ihmisen sytosolisten sulfotransferaasien rakenne, toiminta ja polymorfismi. Nykyinen lääkeaineenvaihdunta, 9(2), 99-105.