Anvendelse av cytokrom P450 (CYP450) og UDP - Glukuronosyltransferase (UGT) enzymer i medikamentinteraksjonsstudier angående metabolsk fenotype og enzymhemming

Stikkord: drug-drug interaction (DDI), cytochrome p450 (CYP450 enzyme), udp-glucuronosyltransferase (UGT), Enzyme inhibition, CYP450 enzyme metabolic phenotyping study, CYP1A2, CYP2B6, CYP2C8, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP3A4/5, CYP2A6, CYP2E1, UGT1A1, UGT1A3, UGT1A4, UGT1A6, UGT1A7, UGT1A8, UGT1A9, UGT1A10, UGT2B7, UGT2B15, UGT2B17.

• IPhase -produkter

Merk: CYP -enzymer brukes vanligvis medNADPH Regeneration System/ NADPHogPBS
UGT -enzymer brukes vanligvis medUGT -inkubasjonssystemog PBS.

Metabolisme spiller en avgjørende rolle i skjebnen til medisiner, og påvirker deres disposisjon i hele kroppen og påvirker dermed eksponering og innvirkning på målstedet. Dette forekommer hovedsakelig i leveren, men det kan også forekomme i ekstrahepatiske organer. Nyere studier har avdekket eksistensen og funksjonell betydning av medikamentmetaboliserende enzymer (DME) i hjernen.Cytochrome P450 enzym (CYP)ogUDP - Glukuronosyltransferase (UGT) er også viktige deltakere i medikamentbiotransformasjon innen sentralnervesystemet (CNS).

• Cytochrome P450 (CYP)

Cytokrom P450 dominerer fase I -metabolisme (oksidasjon, reduksjon, hydrolyse), og utgjør over 75% av medikamentmetabolismen. Viktige undertyper inkluderer CYP3A4 (50% medikamentmetabolisme) og CYP2D6 (20% medikamentmetabolisme). CYP konverterer lipofile medisiner til polare metabolitter, og fremmer utskillelse.

Primære hepatocytter er hepatocytter isolert direkte fra leveren av mennesker eller dyr, og har blitt den foretrukne modellen for medikamentmetabolismeforskning på grunn av deres bevaring av intakt CYP -enzymaktivitet og fysiologisk relevans. Den primære hepatocytter -modellen er den mest aksepterte evalueringsmodellen for CYP -enzyminduksjon i industri, akademia og reguleringsbyråer. Som et cellulært system er humant hepatocytt sammensatt av kjernefysiske reseptorer, CO -aktivatorer og hemmere, målgener og promotorer, så vel som medikamentmetaboliserende enzym som er i stand til leveren i leveren og effektivt kan simulere induksjon av kandidatmedisiner og deres metabolitter.

• UDP - Glukuronosyltransferase (UGT)

UDP - Glukuronosyltransferaser er et primært fase ⅱ enzym som bruker glukuronsyre som en sukker giver for å katalysere bindingen av glukuronsyre med eksogene stoffer og polare grupper, og fremme avstanden. Menneskelig UGT er vidt distribuert og uttrykt i vev som lever, tynntarm, nyre, mage og lunger. Leveren er hovedorganet i menneskekroppen som gjennomgår glukuronsyrebindingsreaksjoner, og de fleste UGT -undertyper kommer til uttrykk i leveren. UGT1A7, UGT1A8, UGT1A10 og UGT2A1 er fordelt i ekstrahepatisk vev, og glukuronsyrebindingsreaksjonen som oppstår i ekstrahepatisk vev er hovedsakelig relatert til absorpsjon og utskillelse av medisiner.

• Viktige applikasjoner i medikamentutvikling

In vitro screeningmodell: CYP- eller UGT -enzymer som levermikrosomer/ primære hepatocytter brukes til levermikrosom/ hepatocytter inkubasjonseksperimenter for å evaluere metabolsk hastighet og halvparten av kandidatmedisiner, og deretter evaluere metabolsk stabilitet av kandidatmedisin (som cyp3a4 -inhift. Bruke genredigerte celler for å forutsi kliniske metabolske forskjeller.

Medikament - medikamentinteraksjon (DDI)Studie: Gjennomfør CYP -hemmingeksperimenter for å oppdage om kandidatmedisiner hemmer nøkkel CYP -enzymer (for eksempel CYP3A4, CYP2C9) og forutsier klinisk DDI -risiko. Gjennomfør UGT -hemmingeksperimenter for å evaluere effekten av medisiner på UGT -aktivitet. Å oppdage induksjonseffekten av medisiner på CYP/UGT gjennom primær hepatocytteranalyse.

Utvikling av biologiske analysemetoder: Studien av CYP og UGT -enzymer spiller en kritisk rolle i bioanalytisk metodeutvikling og validering for medikamentmetabolisme og farmakokinetiske (DMPK) studier. Bruk biologiske matriser som inneholder CYP/UGT -metabolitter (for eksempel galle og plasma) for evaluering av matriseeffekt, optimaliser LC - MS/MS -metoder, og unngå ioninhibering/forbedringseffekter.

Genetisk polymorfismeforskning: UGT1A1 og andre gener som kontrollerer UGT -enzymuttrykk er viktige gener involvert i humane metabolske sykluser. Med utviklingen av farmakogenomikk har det blitt funnet at deres genetiske polymorfisme er relatert til visse medikamentmetabolisme -nivåer, noe som igjen påvirker forekomsten, utviklingen og behandlingen av sykdommer og mange andre aspekter.

Studie på artsforskjeller: Sammenlign forskjellene i CYP -enzymaktivitet av primære hepatocytter som mennesker, rotter og hunder, og optimaliser overgangsstrategien fra preklinisk til klinisk bruk.

• Enzymhemming

CYP -enzym mediertenzymhemmingrefererer til fenomenet der visse forbindelser kan hemme aktiviteten til visse CYP450 metabolske enzymer, noe som resulterer i bremset metabolisme, reduserte klareringshastigheter og økt eksponering av visse medisiner når de brukes i kombinasjon, og derved utgjør en sikkerhetsfare. I henhold til de forskjellige mekanismene for hemming, kan den hemmende effekten av medikamenter på CYP450 -enzymer deles inn i reversibel hemming og tid - avhengig hemming (TDI). Tidsavhengig hemming, også kjent som irreversibel hemming, refererer generelt til dannelse av et kompleks mellom et kandidatmedisin og et CYP -enzym gjennom kovalente bindinger, noe som resulterer i irreversibelt enzyminaktivering. Den hemmende effekten av hemmeren på enzymet forsvinner ikke umiddelbart etter at hemmeren er fjernet, men viser tid - avhengige egenskaper.

• CYP450 enzymmetabolsk fenotypingstudie

For tiden er det tre hovedmetoder for å identifisere enzymmetabolsk fenotype av CYP450: Selektiv hemmingsmetode, rekombinant humant CYP450 isoenzymmetode og korrelasjonsanalysemetode. Selektiv hemmingsmetode kan deles inn i kjemisk hemmingsmetode og antistoffinhiberingsmetode. Det innebærer å måle den metabolske aktiviteten til humane levermikrosomer på medikamenter med og uten tilsetning av en serie CYP450 enzym subtype selektive kjemiske hemmere eller antistoffer, for å undersøke om metabolismen av medisiner blir berørt av den som er påvirket av selektiv inhibering av Cyp450 -enzymen, i -i -i -humøret i human -human -inhibering av CYP450 -enzymen, i medisiner, er det som er berørt av en medisiner av den som er berørt av en medisiner, og i medisiner av en medisiner av den som er berørt av en medisiner eller med medikamenter, er beregningen av Cyp450 -enzymen til med medikamenter som er berørt av en medisiner eller med medikament. enzymmetabolsk fenotype. Blant dem har kjemisk hemmingsmetode blitt mye brukt på grunn av dens enkle drift og lave kostnader.

• Konklusjon

CYP -enzymer og UGT -enzymer, som kjerneenzymsystemene for medikamentmetabolisme, dominerer henholdsvis fase I (oksidasjon, reduksjon) og fase II (glukuronidering) reaksjoner, og påvirker effektiviteten, toksisiteten og personlig bruk av medisiner. Undertyper som CYP3A4 og CYP2D6, sammen med enzymer som UGT1A1 og UGT2B7, danner et komplekst metabolsk nettverk. Deres aktivitetsforskjeller (for eksempel genpolymorfisme og artsspesifisitet) kan analyseres nøyaktig gjennom primære hepatocytter modeller og LC - MS/MS -teknologi, og gir nøkkeldatastøtte for medikamentutvikling.

Referanse

Zhang, M., Rottschäfer, V., & CM de Lange, E. (2024). Den potensielle effekten av CYP og UGT -medikament - Metaboliserende enzymer på eksponering for hjernens mål. Gjennomganger av medikamentmetabolisme, 56(1), 1 - 30.

Ghosal, A., Ramanathan, R., Kishnani, N. S., Chowdhury, S. K., & Alton, K. B. (2005). Cytochrome P450 (CYP) og UDP - Glukuronosyltransferase (UGT) enzymer: rolle i medikamentmetabolisme, polymorfisme og identifisering av deres involvering i medikamentmetabolisme. I Fremgang i farmasøytisk og biomedisinsk analyse (Vol. 6, s. 295 - 336). Elsevier.