Sulfotransferaza (SULT) za DDI istraživanje, metaboličku stabilnost i inhibiciju enzima

Ključne riječi: interakcija lijek-lijek (DDI), sulfotransferaza (SULT), inhibicija enzima, metabolički SULT, metabolička stabilnost, humani enzim SULT1A1, humani enzim SULT1A3, humani enzim SULT1B1, humani SULT1C2, ljudski enzim SULT1C4, ljudski enzim SULT1E1, ljudski enzim SULT2A1

1 IPHASE Proizvodi

2 Enzimska istraživanja u razvoju lijekova

U razvoju lijekova ključno je proučavanje metaboličkih fenotipova i enzimske inhibicije metaboličkih enzima kao što su CYP450, UGT, SULT itd. Istraživanje metaboličkog fenotipa koristi in vitro modele u kombinaciji s LC-MS/MS tehnologijom za identifikaciju glavnih metaboličkih putova, ključnih metaboličkih enzima i njihovih kinetičkih parametara (kao što je Km/Vmax) lijekova te procjenu utjecaja genskog polimorfizma na personalizirane lijekove. Istraživanje inhibicije enzima usredotočeno je na inhibitorne učinke lijekova ili spojeva na metaboličke enzime (kao što je reverzibilna/ireverzibilna inhibicija), mjerenje IC50/Ki vrijednosti za predviđanjeinterakcija lijekova (DDI)rizik. Ove studije pružaju znanstvenu osnovu za optimiziranje dizajna lijekova, procjenu sigurnosti (kao što je identificiranje toksičnih metabolita) i usmjeravanje preciznih lijekova. Glavni izazov leži u pretvorbi podataka in vitro u in vivo i osjetljivosti detekcije metabolita niske zastupljenosti. U budućnosti, napredni modeli kao što su organoidi mogu se koristiti za daljnje povećanje pouzdanosti istraživanja.

3 Sulfotransferaza (SULT)

sulfotransferaza (SULT)je vrsta transferaze koja katalizira prijenos sulfatnih skupina i uključena je u metabolizam endogenih spojeva (kao što su hormoni i neurotransmiteri) i egzogenih spojeva (kao što su lijekovi i zagađivači okoliša). Sulfotransferaze su uglavnom smještene u citoplazmi i Golgijevom aparatu, uključene u sulfatizaciju supstrata malih molekula (kao što su lijekovi, hormoni, neurotransmiteri) i velikih molekula (kao što su peptidi, proteini, lipidi, glikozaminoglikani). Utvrđeno je da sulfotransferaze imaju više podtipova, uglavnom uključujući SULT1, SULT2 i SULT4. Disfunkcija sulfotransferaze može dovesti do abnormalnog metabolizma lijekova, raka, endokrinih poremećaja i neuroloških poremećaja.

4 Metabolizam sulfatiranja/sulfoniranja

Sulfonacijski metabolizam (također poznat kao sulfatni metabolizam) igra važnu ulogu u in vivo zbrinjavanju lijekova i važan je temelj za razvoj novih lijekova i racionalnu kliničku upotrebu lijekova. Ljudska sulfotransferaza (također poznata kao sulfataza) ima širok raspon supstrata u tijelu, uglavnom raspoređenih u organima kao što su jetra, tanko crijevo, bubrezi i pluća. Uobičajeni ljudski SULT-ovi uključujuSULT1A1, SULT1A3, SULT1B1, SULT1C2, iSULT1C4 (tablica 1). Za većinu supstrata, metabolizam posredovan sulfotransferazom često pokazuje tipične karakteristike inhibicije supstrata; Niske koncentracije supstrata obično induciraju ekspresiju enzima.

Tablica 1. Distribucija i funkcija djelomično nadobitelji SULT u ljudskom tijelu

5 ključnih primjena SULT-a u razvoju lijekova

5.1 In vitro procjena DDI-ja na temelju metabolizma

In vitro procjena DDI posredovanog SULT-om uglavnom se provodi putem selektivnih inhibitora (kao što je kvercetin, DCNP) ili rekombinantnih enzimskih sustava u citoplazmi ljudske jetre ili staničnim modelima koji izražavaju specifične podtipove SULT-a. Eksperimentalni dizajn obično uključuje:

Analiza metaboličkog fenotipa: Kvantificirajte brzinu stvaranja sulfatiranih metabolita pomoću LC-MS/MS i izračunajte stopu inhibicije (IC50/Ki vrijednost).

Predviđanje kliničkog rizika: Ako inhibitor značajno smanjuje proizvodnju metabolita (stopa inhibicije >50%), to sugerira da bi mogao utjecati na klirens lijekova koji ovise o metabolizmu SULT-a, te je potrebna daljnja in vivo validacija.

5.2 SULT studija metaboličke stabilnosti

U razvoju lijekova, proučavanje metaboličke stabilnosti SULT-a provodi se kroz inkubaciju in vitro (hepatička citoplazma/APS) u kombinaciji s LC-MS/MS analizom kako bi se odredila stopa sulfatizacije lijeka i stvaranje metabolita, identificirali ključni doprinosi podtipa SULT-a, procijenili rizici metaboličkog čišćenja i usmjerila optimizacija strukture.

5.3 Istraživanje metaboličkog supstrata

Metoda istraživanja supstrata (metoda identifikacije metaboličkog puta) SULT-a može se izravno odnositi na dizajn enzima CYP, koji prvo koristi kemijsku inhibiciju za pretraživanje relevantnih podtipova, a zatim ih provjerava genskim rekombinazama i izračunava njihov relativni doprinos.

Glavni princip i tehnički put testa kemijske inhibicije SULT-a je procijeniti je li majčin metabolizam ili proizvodnja metabolita inhibirana modificiranjem selektivnih inhibitora kvercetina i DCNP-a SULT-a u sustavu citoplazme ljudske jetre.

5.4 Istraživanje inhibicije enzima

SULT je uključen u metabolizam više endogenih tvari i lijekova. Ako se razvijaju lijekovi za inhibiciju aktivnosti SULT-a, može doći do potencijalnih sigurnosnih problema prilikom dijeljenja lijekova. Glavni princip i tehnički način testa inhibicije enzima SULT je korištenje čistog enzimskog sustava SULT za otkrivanje je li proizvodnja metabolita p-nitrofenol sulfata inhibirana dodavanjem ispitivanih lijekova i supstrata sonde kao što je p-nitrofenol.

6 Zaključak

Sulfotransferaza (SULT) ima ključnu ulogu u metabolizmu lijekova, interakcijama između lijekova (DDI) i procjeni sigurnosti. Metabolizam sulfatiranja kojim posreduje utječe na uklanjanje lijeka, aktivaciju ili toksičnost (kao što je metabolizam hormonskih lijekova i zagađivača iz okoliša), dok studije inhibicije enzima mogu predvidjeti klinički rizik od DDI. Kombinacijom in vitro modela (citoplazme jetre, rekombinantnih enzima) s LC-MS/MS tehnologijom, metabolički doprinosi SULT podtipova (kao što su SULT1A1, SULT2A1) mogu se razjasniti, usmjeravajući optimizaciju strukture lijeka i personalizirane lijekove. U budućnosti će napredni modeli kao što su organoidi dodatno poboljšati translacijsku vrijednost SULT istraživanja, pružajući točnije kriterije procjene metaboličke stabilnosti i sigurnosti u razvoju lijekova.

Referenca

Li, Y., Lindsay, J., Wang, L. L. i Zhou, S. F. (2008.). Struktura, funkcija i polimorfizam ljudskih citosolnih sulfotransferaza. Trenutačni metabolizam lijeka, 9(2), 99-105.