Aplicarea citocromului P450 (CYP450) și UDP - Glucuronosiltransferaza (UGT) în studiile de interacțiune medicamentoasă în ceea ce privește fenotipul metabolic și inhibarea enzimelor

Cuvinte cheie: 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 produse

Notă: Enzimele CYP sunt de obicei utilizate cuSistemul de regenerare NADPH/ NadphşiPBS
Enzimele UGT sunt de obicei utilizate cuSistem de incubație UGTși PBS.

Metabolismul joacă un rol crucial în soarta medicamentelor, afectând eliminarea lor în întregul corp și, astfel, afectând expunerea și impactul locului țintă. Acest lucru apare în principal în ficat, dar poate apărea și în organe extrahepatice. Studii recente au relevat existența și semnificația funcțională a enzimelor metabolizante a medicamentelor (DME) în creier.Enzimă citocrom P450 (CYP)şiUDP - Glucuronosiltransferaza (UGT) sunt, de asemenea, participanți cheie la biotransformarea medicamentelor în cadrul sistemului nervos central (SNC).

• Citocrom P450 (CYP)

Citocromul P450 domină metabolismul în faza I (oxidare, reducere, hidroliză), reprezentând peste 75% din metabolismul medicamentului. Subtipurile cheie includ CYP3A4 (50% metabolism medicamentos) și CYP2D6 (20% metabolism medicamentos). CYP transformă medicamentele lipofile în metaboliți polari, promovând excreția.

Hepatocitele primare sunt hepatocite izolate direct de ficatul uman sau animale și au devenit modelul preferat pentru cercetarea metabolismului medicamentelor, datorită conservării lor intacte de activitate enzimei CYP și relevanță fiziologică. Modelul primar de hepatocite este cel mai larg acceptat model de evaluare pentru inducerea enzimei CYP în industrie, mediul academic și agenții de reglementare. Ca sistem celular, hepatocitul uman este compus din receptori nucleari, activatori și inhibitori, gene țintă și promotori, precum și enzimă metabolizantă a medicamentelor capabile de cele ale ficatului și poate simula eficient inducerea medicamentelor candidate și a metaboliților lor.

• UDP - Glucuronosiltransferaza (UGT)

UDP - Glucuronosiltransferazele este o fază primară ⅱ enzimă care folosește acidul glucuronic ca donator de zahăr pentru a cataliza legarea acidului glucuronic cu substanțe exogene și grupuri polare, promovând clearance -ul său. UGT uman este distribuit pe scară largă și exprimat în țesuturi precum ficat, intestin subțire, rinichi, stomac și plămâni. Ficatul este organul principal al corpului uman care suferă reacții de legare a acidului glucuronic, iar majoritatea subtipurilor UGT sunt exprimate în ficat. UGT1A7, UGT1A8, UGT1A10 și UGT2A1 sunt distribuite în țesuturile extrahepatice, iar reacția de legare a acidului glucuronic care apare în țesuturile extrahepatice este în principal legată de absorbția și excreția medicamentelor.

• Aplicații cheie în dezvoltarea drogurilor

Modelul de screening in vitro: enzimele CYP sau UGT, cum ar fi microsomii hepatici/ hepatocitele primare sunt utilizate pentru experimente de incubație pentru microsomul hepatic/ hepatocite pentru a evalua rata metabolică și jumătate din viața medicamentelor candidate și apoi evaluarea stabilității metabolice a medicamentelor candidate (cum ar fi experimentele de inhibare a CYP3A4). Utilizarea celulelor editate de gene pentru a prezice diferențele metabolice clinice.

Drug - Interacțiunea medicamentului (DDI)Studiu: Efectuați experimente de inhibare a CYP pentru a detecta dacă medicamentele candidate inhibă enzimele cheie ale CYP (cum ar fi CYP3A4, CYP2C9) și prezice riscul de DDI clinic. Efectuați experimente de inhibare a UGT pentru a evalua efectul medicamentelor asupra activității UGT. Detectarea efectului de inducție a medicamentelor asupra CYP/UGT prin analiza primară a hepatocitelor.

Dezvoltarea metodelor de analiză biologică: Studiul enzimelor CYP și UGT joacă un rol critic în dezvoltarea și validarea metodei bioanalitice pentru metabolismul medicamentelor și studiile farmacocinetice (DMPK). Utilizați matrice biologice care conțin metaboliți CYP/UGT (cum ar fi bilă și plasmă) pentru evaluarea efectului matricial, optimizați metodele LC - MS/MS și evitați efectele de inhibare/îmbunătățire a ionilor.

Cercetarea polimorfismului genetic: UGT1A1 și alte gene care controlează expresia enzimei UGT sunt gene importante implicate în ciclurile metabolice umane. Odată cu dezvoltarea farmacogenomicii, s -a constatat că polimorfismul lor genetic este legat de anumite niveluri de metabolism medicamentos, care la rândul lor afectează apariția, dezvoltarea și tratamentul bolilor și a multor alte aspecte.

Studiu asupra diferențelor speciilor: Comparați diferențele în activitatea enzimei CYP a hepatocitelor primare, cum ar fi oamenii, șobolanii și câinii și optimizați strategia de tranziție de la utilizarea preclinică la clinică.

• Inhibarea enzimei

Enzima CYP a mediatInhibarea enzimeiSe referă la fenomenul în care anumiți compuși pot inhiba activitatea anumitor enzime metabolice CYP450, ceea ce duce la încetinirea metabolismului, a ratelor de clearance reduse și a expunerii crescute a anumitor medicamente atunci când sunt utilizate în combinație, prezintă astfel un pericol de siguranță. Conform diferitelor mecanisme de inhibare, efectul inhibitor al medicamentelor asupra enzimelor CYP450 poate fi împărțit în inhibiție reversibilă și inhibare dependentă de timp (TDI). Inhibarea dependentă de timp, cunoscută și sub denumirea de inhibare ireversibilă, se referă, în general, la formarea unui complex între un medicament candidat și o enzimă CYP prin legături covalente, ceea ce duce la o inactivare ireversibilă a enzimei. Efectul inhibitor al inhibitorului asupra enzimei nu dispare imediat după eliminarea inhibitorului, dar prezintă caracteristici dependente de timp.

• Studiu de fenotipizare metabolică a enzimei CYP450

În prezent, există trei metode principale pentru identificarea fenotipului metabolic al enzimei CYP450: metoda de inhibare selectivă, metoda de izoenzimă CYP450 recombinantă și metoda de analiză a corelației. Metoda de inhibare selectivă poate fi împărțită în metoda de inhibare chimică și metoda de inhibare a anticorpilor. Ea implică măsurarea activității metabolice a microsomilor hepatici umani pe medicamentele cu și fără adăugarea unei serii de inhibitori sau anticorpi selectivi subtipuri enzime CYP450, pentru a investiga dacă metabolismul medicamentelor este afectat de inhibiția selectivă a CYP450 de inzime relativă a subtipului, și a subtipului infractor uman, a subtipului infracțional, pentru a calcula subtipul de natură umană, calculul cu privire la nivelul subtipului de natură umană Fenotip metabolic al enzimei CYP450. Printre ele, metoda de inhibare chimică a fost utilizată pe scară largă datorită funcționării simple și a costurilor reduse.

• Concluzie

Enzimele CYP și enzimele UGT, deoarece sistemele enzime de bază ale metabolismului medicamentelor, respectiv domină reacțiile de fază I (oxidare, reducere) și faza II (glucuronidarea), afectând profund eficacitatea, toxicitatea și utilizarea personalizată a medicamentelor. Subtipuri precum CYP3A4 și CYP2D6, împreună cu enzime precum UGT1A1 și UGT2B7, formează o rețea metabolică complexă. Diferențele lor de activitate (cum ar fi polimorfismul genic și specificitatea speciilor) pot fi analizate cu exactitate prin intermediul modelelor primare de hepatocite și tehnologia LC - MS/MS, oferind suport cheie pentru dezvoltarea medicamentelor.

Referinţă

Zhang, M., Rottschäfer, V., & CM de Lange, E. (2024). Impactul potențial al enzimelor CYP și UGT - Metabolizarea Enzimelor asupra expunerii la medicamente ale site -ului creierului. Recenzii ale metabolismului medicamentelor, 56(1), 1 - 30.

Ghosal, A., Ramanathan, R., Kishnani, N. S., Chowdhury, S. K., & Alton, K. B. (2005). Enzimele citocrom P450 (CYP) și UDP - glucuronosiltransferază (UGT): rolul în metabolismul medicamentelor, polimorfismul și identificarea implicării lor în metabolismul medicamentelor. În Progresul în analiza farmaceutică și biomedicală (Vol. 6, p. 295 - 336). Elsevier.