Sulfotransferāze (SULT) DDI pētījumiem, vielmaiņas stabilitātei un enzīmu inhibīcijai

Atslēgas vārdi: zāļu un zāļu mijiedarbība (DDI), sulfotransferāze (SULT), enzīmu inhibīcija, SULT metabolisms, vielmaiņas stabilitāte, cilvēka SULT1A1 enzīms, cilvēka SULT1A3 enzīms, cilvēka SULT1B1 enzīms, cilvēka SULT1C2, cilvēka SULT1C4 enzīms, cilvēka SULT1E1 enzīms, cilvēka SULT2A1 enzīms

1 IPHASE ražo

2 Fermentatīvie pētījumi zāļu izstrādē

Zāļu izstrādē izšķiroša nozīme ir metabolisko fenotipu un metabolisko enzīmu, piemēram, CYP450, UGT, SULT uc, enzīmu inhibīcijas izpētei. Metabolisma fenotipu pētījumos tiek izmantoti in vitro modeļi, kas apvienoti ar LC-MS/MS tehnoloģiju, lai identificētu galvenos metabolisma ceļus, galvenos vielmaiņas enzīmus un to kinētiskos parametrus (piemēram, Km/Vmax) un novērtētu gēnu polimorfisma ietekmi uz personalizētiem medikamentiem. Enzīmu inhibīcijas pētījumi koncentrējas uz zāļu vai savienojumu inhibējošo iedarbību uz vielmaiņas enzīmiem (piemēram, atgriezenisku/neatgriezenisku inhibīciju), mērot IC50/Ki vērtības, lai prognozētu.zāļu un zāļu mijiedarbība (DDI)risku. Šie pētījumi nodrošina zinātnisku pamatojumu zāļu izstrādes optimizēšanai, drošuma novērtēšanai (piemēram, toksisko metabolītu identificēšanai) un precīzu medikamentu vadīšanai. Galvenais izaicinājums ir in vitro iegūto datu pārvēršana par in vivo datiem un zema daudzuma metabolītu noteikšanas jutība. Nākotnē uzlabotos modeļus, piemēram, organoīdus, var izmantot, lai vēl vairāk uzlabotu pētījumu uzticamību.

3 Sulfotransferāze (SULT)

Sulfotransferāze (SULT)ir transferāzes veids, kas katalizē sulfātu grupu pārnešanu un ir iesaistīts endogēno savienojumu (piemēram, hormonu un neirotransmiteru) un eksogēno savienojumu (piemēram, zāļu un vides piesārņotāju) metabolismā. Sulfotransferāzes galvenokārt atrodas citoplazmā un Golgi aparātā, kas ir iesaistītas mazu molekulu substrātu (piemēram, zāļu, hormonu, neirotransmiteru) un lielu molekulu (piemēram, peptīdu, proteīnu, lipīdu, glikozaminoglikānu) sulfācijā. Ir konstatēts, ka sulfotransferāzēm ir vairāki apakštipi, galvenokārt SULT1, SULT2 un SULT4. Sulfotransferāzes disfunkcija var izraisīt patoloģisku zāļu metabolismu, vēzi, endokrīnās sistēmas traucējumus un neiroloģiskus traucējumus.

4 Sulfācijas/sulfonēšanas vielmaiņa

Sulfonācijas metabolismam (pazīstamam arī kā sulfācijas metabolismam) ir svarīga loma zāļu iznīcināšanā in vivo, un tas ir svarīgs pamats jaunu zāļu izstrādei un racionālai klīniskai zāļu lietošanai. Cilvēka sulfotransferāzei (pazīstama arī kā sulfatāze) organismā ir plašs substrātu klāsts, kas galvenokārt izplatās tādos orgānos kā aknas, tievajās zarnās, nierēs un plaušās. Kopējie cilvēka SULT ietverSULT1A1, SULT1A3, SULT1B1, SULT1C2, unSULT1C4 (1. tabula). Lielākajai daļai substrātu sulfotransferāzes mediētais metabolisms bieži uzrāda tipiskas substrāta inhibīcijas īpašības; Zems substrāta koncentrācijas līmenis parasti izraisa enzīmu ekspresiju.

1. tabula Daļēji SULT virsģimenes sadalījums un funkcija cilvēka organismā

5 galvenie SULT pielietojumi zāļu izstrādē

5.1. DDI in vitro novērtējums, pamatojoties uz vielmaiņu

SULT mediētā DDI in vitro novērtēšanu galvenokārt veic, izmantojot selektīvus inhibitorus (piemēram, kvercetīnu, DCNP) vai rekombinantās enzīmu sistēmas cilvēka aknu citoplazmā vai šūnu modeļos, kas ekspresē specifiskus SULT apakštipus. Eksperimentālais dizains parasti ietver:

Metaboliskā fenotipa analīze: kvantitatīvi nosakiet sulfātu metabolītu veidošanās ātrumu ar LC-MS/MS un aprēķiniet inhibīcijas ātrumu (IC50/Ki vērtība).

Klīniskā riska prognoze: ja inhibitors ievērojami samazina metabolītu veidošanos (inhibīcijas līmenis> 50%), tas liecina, ka tas var traucēt zāļu klīrensu, kas ir atkarīgs no SULT metabolisma, un ir nepieciešama turpmāka in vivo validācija.

5.2. SULT vielmaiņas stabilitātes pētījums

Zāļu izstrādē SULT vielmaiņas stabilitātes pētījums tiek veikts, izmantojot in vitro inkubāciju (aknu citoplazma/APS) apvienojumā ar LC-MS/MS analīzi, lai noteiktu zāļu sulfācijas ātrumu un metabolītu veidošanos, identificētu galvenos SULT apakštipa ieguldījumus, novērtētu vielmaiņas klīrensa riskus un vadītu struktūras optimizāciju.

5.3. Metabolisma substrāta izpēte

SULT substrāta izpētes metode (vielmaiņas ceļa identifikācijas metode) var tieši attiekties uz CYP enzīmu dizainu, kas vispirms izmanto ķīmisko inhibīciju, lai pārbaudītu attiecīgos apakštipus, un pēc tam tos pārbauda ar gēnu rekombināzēm un aprēķina to relatīvo ieguldījumu.

SULT ķīmiskās inhibīcijas testa galvenais princips un tehniskais ceļš ir novērtēt, vai mātes metabolisms vai metabolītu ražošana tiek kavēta, modificējot selektīvos SULT inhibitorus kvercetīnu un DCNP cilvēka aknu citoplazmas sistēmā.

5.4. Enzīmu inhibīcijas pētījumi

SULT ir iesaistīts vairāku endogēnu vielu un zāļu metabolismā. Ja tiek izstrādātas zāles, kas inhibē SULT aktivitāti, var rasties drošības problēmas, lietojot zāles. SULT enzīmu inhibīcijas testa galvenais princips un tehniskais veids ir izmantot SULT tīru enzīmu sistēmu, lai noteiktu, vai metabolīta p-nitrofenola sulfāta ražošana tiek kavēta, pievienojot pētāmās zāles un zondes substrātus, piemēram, p-nitrofenolu.

6 Secinājums

Sulfotransferāzei (SULT) ir izšķiroša nozīme zāļu metabolismā, zāļu un zāļu mijiedarbībā (DDI) un drošības novērtējumā. Tā izraisītais sulfācijas metabolisms ietekmē zāļu klīrensu, aktivāciju vai toksicitāti (piemēram, hormonālo zāļu un vides piesārņotāju metabolismu), savukārt enzīmu inhibīcijas pētījumi var paredzēt klīnisko DDI risku. Apvienojot in vitro modeļus (aknu citoplazmu, rekombinantos enzīmus) ar LC - MS/MS tehnoloģiju, var noskaidrot SULT apakštipu (piemēram, SULT1A1, SULT2A1) vielmaiņas ieguldījumu, vadot zāļu struktūras optimizāciju un personalizētu medikamentu. Nākotnē uzlaboti modeļi, piemēram, organoīdi, vēl vairāk uzlabos SULT pētījumu translācijas vērtību, nodrošinot precīzākus metabolisma stabilitātes un drošības novērtēšanas kritērijus zāļu izstrādē.

Atsauce

Li, Y., Lindsay, J., Wang, L. L. un Zhou, S. F. (2008). Cilvēka citozola sulfotransferāžu struktūra, funkcija un polimorfisms. Pašreizējais zāļu metabolisms, 9(2), 99-105.