In vitro -lääkekuljettajan in vitro -arviointi: ABC-rakkuloiden ja SLC-kuljettajasolujen roolien tutkiminen

Avainsanat: ATP-sidoskasetti (ABC), ABC Transporter, SLC Transporter, Membrane Vesicle, MDR1(P-gp), BSEP, BCRP, MATE1, MATE2-K, OAT1, OATP1B1, MDCK II, Caco-2, Transporter Inhibition, Transporter Guidance on Druft Guidance M2gp2 Studies, HEK293 MOCK, MOCK SLC Kuljetin.

IPHASE tuotteet

Tausta

Kliinisissä sovelluksissa potilaat käyttävät usein useita lääkkeitä samanaikaisesti, ja nämä lääkkeet voivat aiheuttaa lääke-lääkkeiden yhteisvaikutuksia (DDI), jotka voivat aiheuttaa vakavia haittavaikutuksia tai muuttaa hoidon tehokkuutta. DDI-arviointi alkaa yleensä in vitro -testauksella, jonka tarkoituksena on tunnistaa tekijöitä, jotka voivat vaikuttaa lääkkeiden taipumiseen, jotta voidaan selvittää mahdolliset DDI-mekanismit ja saada kineettisiä parametreja jatkotutkimuksia varten. Lääkkeitä metaboloivat entsyymit ovat pitkään olleet DDI-tutkimuksen painopisteenä. Viime vuosina molekyylibiologian teknologian kehityksen myötä in vitro -lääkekuljettajien tutkimuksessa on edistytty merkittävästi, ja kuljettajapohjaisten DDI:iden in vitro -arvioinnin merkitys on herättänyt yhä enemmän huomiota.

Kuljettajat ja heidän roolinsa

Kuljettaja viittaa kalvon läpäiseviin proteiineihin eri kudosten solukalvossa, jotka välittävät endogeenisten tai eksogeenisten aineiden pääsyä biologisiin kalvoihin ja niistä ulos. In vitro -lääkekuljettaja on yleinen termi proteiineille, jotka ottavat lääkkeitä substraatteina, esiintyvät kudosten tai elinten solukalvon pinnalla ja ottavat kalvon läpi kulkevan lääkeaineen kuljetuksen, sisältäen pääasiassa kaksi perhettä: ATP-sidoskasetti (ABC)superperhe ja liuenneen aineen kantaja-superperhe (SLC-kuljetus), jotka hallitsevat transmembraanista lääkekuljetusprosessia.

ABC-kuljettimetovat ATP:stä riippuvaisia ​​kuljettajia, jotka liikuttavat aktiivisesti erilaisia ​​substraatteja (esim. ioneja, lipidejä ja lääkkeitä) solukalvojen läpi, usein pitoisuusgradientteja vastaan. Niillä on keskeinen rooli lääkeresistenssissä, aineenvaihdunnassa ja solujen vieroitushoidossa.SLC-kuljettimetovat enimmäkseen sekundaarisia aktiivisia tai helpotettuja kuljettajia, jotka välittävät liuenneiden aineiden, kuten glukoosin, aminohappojen ja välittäjäaineiden, liikkumista. Toisin kuin ABC-kuljettajat, ne eivät vaadi ATP:tä suoraan, vaan luottavat ionigradientteihin.

Kuljettajia, jotka välittävät lääkkeiden ulosvirtausta, ovat pääasiassa P-glykoproteiini (P-gp) tai multi-lääkeresistenssi 1 -proteiini (MDR1), rintasyöpäresistenssiproteiini (BCRP). Ne ovat ATP-binding cassette (ABC) -kuljettajaperheen jäseniä, jotka käyttävät hydrolysoidun ATP:n energiaa lääkkeiden ja endogeenisten aineiden kuljettamiseen. Kuljettajat, jotka välittävät lääkkeiden pääsyä soluun, voivat viedä substraatteja kohdekohtaan tuottaakseen farmakologisia vaikutuksia ja kuulua liuenneen aineen kuljettajaperheen jäseniin, mukaan lukien pääasiassa orgaaninen anioneja kuljettava polypeptidi (OATP), orgaaninen anionin kuljettaja (OAT), monilääke- ja toksiiniekstruusioproteiinit (MATE), orgaaniset kationien kuljettajat (OCT) jne.

Keskeiset kuljettajat ja heidän roolinsa:

• -BSEP(Sappisuolan vientipumppu):BSEP:n toimintahäiriö, joka on kriittinen sappihapon erittymiselle maksassa, liittyy kolestaattiseen maksasairauteen. Lääkkeen aiheuttama --BSEP:n esto voi aiheuttaa hepatotoksisuutta.
• -BCRP(rintasyöpäresistenssiproteiini):BCRP vaikuttaa kemoterapeuttisten ja viruslääkkeiden biologiseen hyötyosuuteen, viemällä substraatteja soluista ja vaikuttaen istukan ja veri-aivoesteen tunkeutumiseen.
• -MATE1/MATE2-K(Multidrug and Toxin Extrusion Proteins):Munuais- ja maksakudoksissa sijaitsevat MATE1 ja MATE2-K erittävät kationisia lääkkeitä ja toimivat synergistisesti OCT2:n kanssa välittäen munuaiseritystä.
• -OATP1B1(SLCO1B1):Maksan sisäänoton kuljettaja, joka on kriittinen statiinin puhdistuman kannalta. OATP1B1:llä on ratkaiseva rooli endogeenisten yhdisteiden, kuten bilirubiinihapon, bilirubiinin, steroideihin kytkettyjen yhdisteiden ja kilpirauhashormonien, oton välittämisessä sekä useiden kliinisten lääkkeiden, kuten statiinien, antibioottien, viruslääkkeiden ja syöpälääkkeiden, maksapuhdistumassa.
• -OAT1(SLC22A6):Välittää anionien, mukaan lukien viruslääkkeet ja tulehduskipulääkkeet, munuaisten imeytymistä, mikä vaikuttaa munuaistoksisuusriskiin.

Kuljettajan esto ja DDI

Kuljettajan estoon olennainen osa lääkekehitystä. Kuljettajien estämisellä on keskeinen rooli lääkeaineiden interaktioissa (DDI) vaikuttamalla samanaikaisesti annettujen lääkkeiden imeytymiseen, jakautumiseen, metaboliaan ja erittymiseen. Efflux-kuljettajien, kuten MDR1(P-gp) ja BCRP:n, estäminen voi vähentää lääkkeiden ekstruusiota soluihin, mikä mahdollisesti johtaa korkeampiin solunsisäisiin ja systeemisiin pitoisuuksiin. Vastaavasti sisäänoton kuljettajien, kuten OATP1B1:n, estäminen voi vähentää lääkkeen puhdistumaa maksassa, kun taas BSEP:n esto voi häiritä sappihapon kuljetusta, mikä lisää kolestaasin riskiä. Lisäksi kuljettajat, kuten MATE1, MATE2-K ja OAT1, jotka ovat elintärkeitä munuaislääkkeen eliminaatiolle, voivat estyessään muuttaa munuaisten erittymistä ja edistää lääkkeiden kertymistä. In vitro -mallit, mukaan lukienMDCK IIjaCaco-2solulinjoja käytetään laajalti näiden kuljettajavuorovaikutusten arvioimiseen, mikä tarjoaa olennaisia ​​näkemyksiä DDI-potentiaalista lääkekehityksen aikana.

In vitro -mallit kuljettajatutkimuksiin

Kuljettajan toiminnan ymmärtäminen ja kuljettaja-välitteisten DDI:iden ennustaminen perustuvat erikoistuneisiin solumalleihin. Tutkijat käyttävätHEK293 ILMAsoluja negatiivisena kontrollina varmistaen, että mikä tahansa havaittu kuljetus johtuu tietystä kuljettajasta. HEK293 MOCK tarjoaa yhtenäisen taustan, kun taas HEK293 MOCK on edelleen keskeinen kokeellisen spesifisyyden validoinnissa. Yksi menetelmä käyttääkalvovesikkelitsoluista, jotka yliekspressoivat kuljettajia, jotka usein eristetty HEK293 MOCK -soluista. SamoinMOCK SLC Kuljetinmallit ovat kriittisiä erottamaan spesifinen kuljettajaaktiivisuus ei-spesifisestä sisäänotosta. MOCK SLC Transporter -määritykset vahvistavat, että havaittu substraatin liike on kuljettajasta riippuvaista, ja MOCK SLC Transporter -kokeet vahvistavat mallin luotettavuutta. Tämä kaksoislähestymistapa, jossa käytetään HEK293 MOCKia ja MOCK SLC Transporteria, parantaa kykyämme tutkia ATP-riippuvaista kuljetusta ilman solujen aineenvaihdunnan häiriöitä.

Ihmisen paksusuolen karsinoomasta peräisin oleva Caco-2-solulinja on toinen standardimalli, jota käytetään simuloimaan lääkkeen imeytymistä suolistosta. Sen kyky erilaistua enterosyyttien kaltaisiksi soluiksi, jotka ekspressoivat erilaisia ​​kuljettajia, kuten P-gp:tä ja BCRP:tä, tekee siitä korvaamattoman arvokkaan sekä lääkkeen läpäisevyyden että mahdollisten yhteisvaikutusten arvioinnissa.

Lisäksi kuljettaja-spesifiset mallit, kuten ihmisen BCRP:tä ekspressoivat solut, mahdollistavat substraattispesifisyyden, lääkekuljetuksen kineettisen käyttäytymisen ja sen, missä määrin estäjät voivat moduloida kuljettajaaktiivisuutta, tutkimisen. Yhdistettynä vesikulaaristen määritysten tietoihin nämä solujärjestelmät tarjoavat kattavan käsityksen kuljettajavälitteisen lääkkeiden jakautumisen dynamiikasta.

Johtopäätös

Yhteenvetona voidaan todeta, että kuljettajien vuorovaikutusten ymmärtäminen on elintärkeää lääkkeiden turvallisuuden ja tehon optimoimiseksi. Kuljettajilla, kuten MDR1(P-gp), BCRP ja BSEP, sekä sisäänoton kuljettajilla, kuten OATP 1B1 ja OAT1 slc Transporter, on keskeinen rooli lääkkeiden farmakokinetiikassa. In vitro -mallien käyttö, mukaan lukien MDCK II, Caco-2, ihmisen BCRP:tä ekspressoivat solut ja ihmisen MDR1 Knockin MDCK II -solut, tarjoaa vankan puitteen ymmärtää, kuinka kuljettajan esto voi vaikuttaa lääkkeiden välisiin yhteisvaikutuksiin ja lääkkeen yleiseen jakautumiseen. Nämä oivallukset ovat korvaamattomia lääkkeiden tehokkuuden ja turvallisuuden optimoinnissa kliinisissä olosuhteissa.