薬物におけるシトクロムP450（CYP450）およびUDP -グルクロノシルトランスフェラーゼ（UGT）酵素の応用-代謝表現型および酵素阻害に関する薬物相互作用研究

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• iPhaseプロデュース

注：CYP酵素は通常、使用されますNADPH再生システム/ NADPHそしてPBS
UGT酵素は通常使用されますUGTインキュベーションシステムおよびPBS。

代謝は、薬物の運命に重要な役割を果たし、体全体の廃棄に影響を与え、標的部位の露出と衝撃に影響を与えます。これは主に肝臓で発生しますが、肝外臓器でも発生する可能性があります。最近の研究により、脳の薬物代謝酵素（DME）の存在と機能的重要性が明らかになりました。シトクロムP450酵素（CYP）そしてUDP -グルクロノシルトランスフェラーゼ（UGT） また、中枢神経系（CNS）内の薬物生体内変化の重要な参加者でもあります。

• シトクロムP450（CYP）

シトクロムP450は、第I相代謝（酸化、還元、加水分解）を支配し、薬物代謝の75％以上を占めています。重要なサブタイプには、CYP3A4（50％の薬物代謝）およびCYP2D6（20％薬物代謝）が含まれます。 CYPは親油性薬物を極代謝産物に変換し、排泄を促進します。

原発性肝細胞は、ヒトまたは動物の肝臓から直接分離された肝細胞であり、無傷のCYP酵素活性と生理学的関連性の保存により、薬物代謝研究の好ましいモデルとなっています。一次肝細胞モデルは、産業、学界、および規制当局におけるCYP酵素誘導の最も広く受け入れられている評価モデルです。細胞系として、ヒト肝細胞は核受容体、CO活性化因子および阻害剤、標的遺伝子とプロモーター、ならびに肝臓の酵素が可能な薬物代謝酵素で構成されており、候補薬とその代謝物の誘導を効果的にシミュレートすることができます。

• UDP -グルクロノシルトランスフェラーゼ（UGT）

UDP -グルクロノシルトランスフェラーゼは、グルクロン酸を糖ドナーとして使用して、グルクロン酸の外因性物質および極性基との結合を触媒し、クリアランスを促進する主要な相inzymeです。ヒトUGTは、肝臓、小腸、腎臓、胃、肺などの組織で広く分布し、発現しています。肝臓は、グルクロン酸結合反応を受ける人体の主要臓器であり、ほとんどのUGTサブタイプは肝臓で発現しています。 UGT1A7、UGT1A8、UGT1A10、およびUGT2A1は肝外組織に分布しており、肝外組織で発生するグルクロン酸結合反応は、主に薬物の吸収と排泄に関連しています。

• 医薬品開発における主要なアプリケーション

in vitroスクリーニングモデル：肝臓ミクロソーム/原発性肝細胞などのCYPまたはUGT酵素は、肝臓ミクロソーム/肝細胞インキュベーション実験に使用され、代謝速度と候補薬の生命を評価し、CYP3A4インシミティションエクスプレイムなどの候補薬の代謝薬の代謝の安定性を評価します。遺伝子編集された細胞を使用して、臨床的代謝の違いを予測します。

薬物-薬物相互作用（DDI）研究：CYP阻害実験を実施して、候補薬が重要なCYP酵素（CYP3A4、CYP2C9など）を阻害し、臨床DDIリスクを予測するかどうかを検出します。 UGT阻害実験を実施して、UGT活性に対する薬物の効果を評価します。一次肝細胞分析を介してCYP/UGTに対する薬物の誘導効果を検出します。

生物学的分析方法の開発：CYPおよびUGT酵素の研究は、薬物代謝と薬物動態（DMPK）研究の生体分析法の開発と検証において重要な役割を果たします。マトリックス効果の評価には、CYP/UGT代謝産物（胆汁や血漿など）を含む生物学的行列を使用し、LC - MS/MSメソッドを最適化し、イオン阻害/増強効果を回避します。

遺伝的多型研究：UGT1A1およびUGT酵素発現を制御する他の遺伝子は、ヒト代謝サイクルに関与する重要な遺伝子です。薬理ゲノミクスの発達により、それらの遺伝的多型が特定の薬物代謝レベルに関連していることがわかっており、これは疾患および他の多くの側面の発生、発達、治療に影響を与えます。

種の違いに関する研究：ヒト、ラット、犬などの原発性肝細胞のCYP酵素活性の違いを比較し、前臨床から臨床使用までの移行戦略を最適化します。

• 酵素阻害

CYP酵素媒介酵素阻害特定の化合物が特定のCYP450代謝酵素の活性を阻害し、代謝の低下、クリアランス率の低下、および組み合わせて使用​​すると特定の薬物の曝露を増加させ、それによって安全性の危険をもたらす現象を指します。阻害のさま​​ざまなメカニズムによれば、CYP450酵素に対する薬物の阻害効果は、可逆的阻害と時間-依存阻害（TDI）に分割できます。不可逆的阻害としても知られる時間依存阻害は、一般に、共有結合を介したCYP酵素との間の複合体の形成を指し、不可逆的な酵素の不活性化をもたらします。酵素に対する阻害剤の阻害効果は、阻害剤が除去された後すぐには消滅しませんが、時間-依存特性を示します。

• CYP450酵素代謝表現型研究

現在、CYP450の酵素代謝表現型を特定するための3つの主要な方法があります：選択的阻害法、組換えヒトCYP450イソ酵素法、および相関分析法です。選択的阻害法は、化学阻害法と抗体阻害法に分けることができます。それは、一連のCYP450酵素サブタイプの選択的化学阻害剤または抗体を添加しない、または添加することなく、薬物の有無にかかわらず、ヒト肝臓ミクロソームの代謝活性を測定することを伴い、薬物の代謝がCYP450 Enzymeサブタイプの選択的阻害によって影響を受けるかどうかを調査するために、ヒト肝臓の微量摂取においてCAMPECTEPECTEMESPECTEMESTを計算します。酵素代謝表現型。その中で、化学的阻害法は、その単純な動作と低コストのために広く使用されています。

• 結論

薬物代謝のコア酵素系としてのCYP酵素とUGT酵素は、それぞれ第I相（酸化、還元）および第II相（グルクロン酸化）反応を支配し、有効性、毒性、および薬物の個別化に大きな影響を与えます。 CYP3A4やCYP2D6などのサブタイプと、UGT1A1やUGT2B7などの酵素が複雑な代謝ネットワークを形成します。それらの活動の違い（遺伝子多型や種の特異性など）は、一次肝細胞モデルとLC - MS/MSテクノロジーを介して正確に分析でき、医薬品開発の主要なデータサポートを提供します。

参照

Zhang、M.、Rottschäfer、V。、およびCm De Lange、E。（2024）。 CYPおよびUGT薬物の潜在的な影響-脳標的部位の薬物曝露に対する代謝酵素。 薬物代謝レビュー, 56（1）、1 - 30。

Ghosal、A.、Ramanathan、R.、Kishnani、N。S.、Chowdhury、S。K.、＆Alton、K。B.（2005）。シトクロムP450（CYP）およびUDP -グルクロノシルトランスフェラーゼ（UGT）酵素：薬物代謝、多型、および薬物代謝への関与の同定における役割。で 医薬品および生物医学分析の進歩 （Vol。6、pp。295- 336）。エルゼビア。