სულფოტრანსფერაზა (SULT) DDI კვლევისთვის, მეტაბოლური სტაბილურობისა და ფერმენტების ინჰიბირებისთვის

საკვანძო სიტყვები: წამლის/წამლის ურთიერთქმედება (DDI), სულფოტრანსფერაზა (SULT), ფერმენტის ინჰიბირება, SULT მეტაბოლური, მეტაბოლური სტაბილურობა, ადამიანის SULT1A1 ფერმენტი, ადამიანის SULT1A3 ფერმენტი, ადამიანის SULT1B1 ფერმენტი, ადამიანის SULT1C2, ადამიანის SULT1C4, ადამიანის SULT1C4 ფერმენტი SULT1C4 ფერმენტი ადამიანის ფერმენტი

1 IPHASE აწარმოებს

2 ფერმენტული კვლევა წამლების შემუშავებაში

წამლის შემუშავებისას გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს მეტაბოლური ფენოტიპების შესწავლას და მეტაბოლური ფერმენტების ფერმენტის ინჰიბირებას, როგორიცაა CYP450, UGT, SULT და ა.შ. მეტაბოლური ფენოტიპის კვლევა იყენებს in vitro მოდელებს LC-MS/MS ტექნოლოგიასთან ერთად ძირითადი მეტაბოლური გზების, ძირითადი მეტაბოლური ფერმენტების და მათი კინეტიკური პარამეტრების (როგორიცაა Km/Vmax) წამლების იდენტიფიცირებისთვის და გენის პოლიმორფიზმის ზემოქმედების შესაფასებლად პერსონალიზებულ მედიკამენტებზე. ფერმენტის დათრგუნვის კვლევა ფოკუსირებულია წამლების ან ნაერთების ინჰიბიტორულ ეფექტებზე მეტაბოლურ ფერმენტებზე (როგორიცაა შექცევადი/შეუქცევადი ინჰიბიცია), IC50/Ki მნიშვნელობების გაზომვა პროგნოზირებისთვისწამლის/წამლის ურთიერთქმედება (DDI)რისკი. ეს კვლევები იძლევა მეცნიერულ საფუძველს წამლის დიზაინის ოპტიმიზაციისთვის, უსაფრთხოების შეფასებისთვის (როგორიცაა ტოქსიკური მეტაბოლიტების იდენტიფიცირება) და ზუსტი მედიკამენტების ხელმძღვანელობით. ძირითადი გამოწვევა მდგომარეობს in vitro მონაცემების in vivo კონვერტაციაში და დაბალი სიმრავლის მეტაბოლიტების გამოვლენის მგრძნობელობაში. მომავალში, მოწინავე მოდელები, როგორიცაა ორგანოიდები, შეიძლება გამოყენებულ იქნას კვლევის სანდოობის შემდგომი გასაზრდელად.

3 სულფოტრანსფერაზა (SULT)

სულფოტრანსფერაზა (SULT)არის ტრანსფერაზას ტიპი, რომელიც კატალიზებს სულფატური ჯგუფების გადაცემას და მონაწილეობს ენდოგენური ნაერთების (როგორიცაა ჰორმონები და ნეიროტრანსმიტერები) და ეგზოგენური ნაერთების (როგორიცაა წამლები და გარემოს დამაბინძურებლები) მეტაბოლიზმში. სულფოტრანსფერაზები ძირითადად განლაგებულია ციტოპლაზმაში და გოლჯის აპარატში, რომლებიც მონაწილეობენ მცირე მოლეკულების სუბსტრატების (როგორიცაა წამლები, ჰორმონები, ნეიროტრანსმიტერები) და დიდი მოლეკულების (როგორიცაა პეპტიდები, ცილები, ლიპიდები, გლიკოზამინოგლიკანები) სულფაციაში. სულფოტრანსფერაზებს აქვთ მრავალი ქვეტიპი, ძირითადად SULT1, SULT2 და SULT4. სულფოტრანსფერაზას დისფუნქციამ შეიძლება გამოიწვიოს წამლის პათოლოგიური მეტაბოლიზმი, კიბო, ენდოკრინული დარღვევები და ნევროლოგიური დარღვევები.

4 სულფაცია/სულფონაცია მეტაბოლიზმი

სულფონაციის მეტაბოლიზმი (ასევე ცნობილია როგორც სულფაციური მეტაბოლიზმი) მნიშვნელოვან როლს ასრულებს წამლების in vivo განკარგვაში და წარმოადგენს მნიშვნელოვან საფუძველს ახალი წამლების განვითარებისა და რაციონალური კლინიკური ნარკოტიკების გამოყენებისათვის. ადამიანის სულფოტრანსფერაზას (ასევე ცნობილი როგორც სულფატაზა) აქვს სხეულში სუბსტრატების ფართო სპექტრი, ძირითადად გავრცელებულია ისეთ ორგანოებში, როგორიცაა ღვიძლი, წვრილი ნაწლავი, თირკმელები და ფილტვები. ადამიანის საერთო SULT მოიცავსSULT1A1, SULT1A3, SULT1B1, SULT1C2, დაSULT1C4 (ცხრილი 1). სუბსტრატების უმეტესობისთვის სულფოტრანსფერაზას შუამავლობით მეტაბოლიზმი ხშირად ავლენს სუბსტრატის ინჰიბირების ტიპურ მახასიათებლებს; სუბსტრატის დაბალი კონცენტრაციის დონე ჩვეულებრივ იწვევს ფერმენტის ექსპრესიას.

ცხრილი 1 ნაწილობრივ SULT სუპეროჯახის განაწილება და ფუნქცია ადამიანის სხეულში

SULT-ის 5 ძირითადი გამოყენება წამლების განვითარებაში

5.1 DDI-ის ინ ვიტრო შეფასება მეტაბოლიზმის საფუძველზე

SULT შუამავლობით DDI-ის ინ ვიტრო შეფასება ძირითადად ხორციელდება სელექციური ინჰიბიტორების (როგორიცაა კვერცეტინი, DCNP) ან რეკომბინანტული ფერმენტული სისტემების მეშვეობით ადამიანის ღვიძლის ციტოპლაზმაში ან უჯრედულ მოდელებში, რომლებიც გამოხატავენ სპეციფიკურ SULT ქვეტიპებს. ექსპერიმენტული დიზაინი ჩვეულებრივ მოიცავს:

მეტაბოლური ფენოტიპის ანალიზი: რაოდენობრივად განსაზღვრეთ სულფატური მეტაბოლიტის წარმოქმნის სიჩქარე LC-MS/MS-ით და გამოთვალეთ ინჰიბირების სიჩქარე (IC50/Ki მნიშვნელობა).

კლინიკური რისკის პროგნოზირება: თუ ინჰიბიტორი მნიშვნელოვნად ამცირებს მეტაბოლიტების გამომუშავებას (ინჰიბირების მაჩვენებელი >50%), ეს ვარაუდობს, რომ მან შეიძლება ხელი შეუშალოს SULT მეტაბოლიზმზე დამოკიდებული წამლების კლირენსს და საჭიროა შემდგომი in vivo ვალიდაცია.

5.2 SULT მეტაბოლური სტაბილურობის კვლევა

წამლის შემუშავებისას, SULT მეტაბოლური სტაბილურობის შესწავლა ტარდება ინ ვიტრო ინკუბაციით (ღვიძლის ციტოპლაზმა/APS) კომბინირებული LC-MS/MS ანალიზთან წამლის სულფაციის სიჩქარის და მეტაბოლიტის წარმოქმნის დასადგენად, SULT ქვეტიპის ძირითადი წვლილის იდენტიფიცირებისთვის, მეტაბოლური კლირენსის რისკების შეფასება და სტრუქტურული ოპტიმიზაციის სახელმძღვანელო.

5.3 მეტაბოლური სუბსტრატის კვლევა

SULT-ის სუბსტრატის კვლევის მეთოდი (მეტაბოლური გზების იდენტიფიკაციის მეთოდი) შეიძლება პირდაპირ მიუთითებდეს CYP ფერმენტების დიზაინზე, რომელიც ჯერ იყენებს ქიმიურ ინჰიბიციას შესაბამისი ქვეტიპების სკრინინგისთვის, შემდეგ კი ამოწმებს მათ გენის რეკომბინაზებით და ითვლის მათ შედარებით წვლილს.

SULT-ის ქიმიური დათრგუნვის ტესტის მთავარი პრინციპი და ტექნიკური გზა არის იმის შეფასება, არის თუ არა დედის მეტაბოლიზმი ან მეტაბოლიტების წარმოება ინჰიბირებული ადამიანის ღვიძლის ციტოპლაზმის სისტემაში კვერცეტინის შერჩევითი ინჰიბიტორების კვერცეტინისა და DCNP-ის შეცვლით.

5.4 ფერმენტების ინჰიბირების კვლევა

SULT მონაწილეობს მრავალი ენდოგენური ნივთიერებისა და წამლების მეტაბოლიზმში. თუ ნარკოტიკების შემუშავება ხდება SULT-ის აქტივობის დასათრგუნად, შეიძლება არსებობდეს პოტენციური უსაფრთხოების პრობლემები ნარკოტიკების გაზიარებისას. SULT ფერმენტის ინჰიბიციის ანალიზის მთავარი პრინციპი და ტექნიკური გზაა SULT სუფთა ფერმენტული სისტემის გამოყენება იმის დასადგენად, არის თუ არა ინჰიბირებული მეტაბოლიტის p-ნიტროფენოლ სულფატის გამომუშავება საკვლევი წამლებისა და კვლევითი სუბსტრატების დამატებით, როგორიცაა p-ნიტროფენოლი.

6 დასკვნა

სულფოტრანსფერაზა (SULT) გადამწყვეტ როლს თამაშობს წამლის მეტაბოლიზმში, წამლის/წამლის ურთიერთქმედებაში (DDI) და უსაფრთხოების შეფასებაში. მის მიერ განხორციელებული სულფაციური მეტაბოლიზმი გავლენას ახდენს წამლის კლირენსზე, აქტივაციაზე ან ტოქსიკურობაზე (როგორიცაა ჰორმონალური პრეპარატების და გარემოს დამაბინძურებლების მეტაბოლიზმი), ხოლო ფერმენტების ინჰიბიციის კვლევებმა შეიძლება წინასწარ განსაზღვროს კლინიკური DDI რისკი. ინ ვიტრო მოდელების (ღვიძლის ციტოპლაზმა, რეკომბინანტული ფერმენტები) LC-MS/MS ტექნოლოგიასთან კომბინირებით, SULT ქვეტიპების (როგორიცაა SULT1A1, SULT2A1) მეტაბოლური წვლილი შეიძლება დაზუსტდეს, რაც წამლის სტრუქტურის ოპტიმიზაციას და პერსონალიზებულ მედიკამენტებს წარმართავს. მომავალში, მოწინავე მოდელები, როგორიცაა ორგანოიდები, კიდევ უფრო გაზრდის SULT კვლევის მთარგმნელობით მნიშვნელობას, რაც უზრუნველყოფს მეტაბოლური სტაბილურობისა და უსაფრთხოების უფრო ზუსტ შეფასების კრიტერიუმებს წამლების შემუშავებაში.

მითითება

Li, Y., Lindsay, J., Wang, L. L., & Zhou, S. F. (2008). ადამიანის ციტოზოლური სულფოტრანსფერაზების სტრუქტურა, ფუნქცია და პოლიმორფიზმი. წამლის მიმდინარე მეტაბოლიზმი, 9(2), 99-105.