Evaluarea in vitro a transportorului de medicamente in vitro: explorarea rolurilor veziculelor ABC și celulelor transportoare SLC

Cuvinte cheie: ATP-casetă de legare (ABC), ABC Transporter, SLC Transporter, Membrane Vesicle, MDR1(P-gp), BSEP, BCRP, MATE1, MATE2-K, OAT1, OATP1B1, MDCK II, Caco-2, Transporter Inhibition, Transporter Substrate Identification, ICH M912 Draft Guides on Dr. MOCK, MOCK SLC Transporter.

Produse IPHASE

Fundal

În aplicațiile clinice, pacienții folosesc adesea mai multe medicamente simultan, iar aceste medicamente pot produce interacțiuni medicament-medicament (DDI) care au potențialul de a provoca reacții adverse grave sau de a modifica eficacitatea tratamentului. Evaluarea DDI începe de obicei cu testarea in vitro pentru a identifica factorii care pot afecta dispoziția medicamentului pentru a elucida mecanismele potențiale DDI și pentru a obține parametri cinetici pentru studii ulterioare. Enzimele care metabolizează medicamentele au fost mult timp în centrul cercetării DDI. În ultimii ani, odată cu dezvoltarea tehnologiei biologiei moleculare, s-au înregistrat progrese semnificative în studiul transportatorilor de medicamente in vitro, iar importanța evaluării in vitro a DDI-urilor pe bază de transportatori a atras o atenție tot mai mare.

Transportatorii și rolurile lor

Transportorul se referă la proteinele transmembranare de-a lungul membranei celulare a diferitelor țesuturi care mediază intrarea și ieșirea substanțelor endogene sau exogene în și din membranele biologice. Transportor de medicamente in vitro este un termen general pentru proteinele care iau medicamentele ca substrat, există pe suprafața membranei celulare a țesuturilor sau organelor și preiau funcția de transport transmembranar de medicamente, incluzând în principal două familii: ATP-casetă de legare (ABC)superfamilie și superfamilie de purtători de solute (transport SLC), care domină procesul de transport transmembranar al medicamentului.

transportoare ABCsunt transportatori dependenți de ATP, care mișcă activ diferite substraturi (de exemplu, ioni, lipide și medicamente) prin membranele celulare, adesea împotriva gradienților de concentrație. Ele joacă un rol cheie în rezistența la medicamente, metabolismul și detoxifierea celulară.Transportoare SLCsunt în mare parte transportatori secundari activi sau facilitati care mediază mișcarea substanțelor dizolvate, cum ar fi glucoza, aminoacizii și neurotransmițătorii. Spre deosebire de transportoarele ABC, aceștia nu necesită ATP direct, ci se bazează pe gradienți de ioni.

Transportatorii care mediază efluxul de medicamente includ în principal P-glicoproteina (P-gp) sau proteina multi-rezistentă la medicamente 1 (MDR1), proteina rezistentă la cancerul de sân (BCRP). Sunt membri ai familiei de transportoare ATP-binding cassette(ABC), care folosesc energia ATP hidrolizat pentru transportul medicamentelor și substanțelor endogene. Transportatorii care mediază intrarea medicamentelor în celulă pot prelua substraturi la locul țintă pentru a exercita efecte farmacologice și aparțin membrilor familiei transportatorilor de substanțe dizolvate, incluzând în principal polipeptidul transportator de anioni organici (OATP), transportorul de anioni organici (OATs), proteinele de extrudare multidrog și toxine (MATE), transportatorul de cationi organici (OCT), etc.

Transportatorii cheie și rolurile lor:

• -BSEP(Pompa de export de sare biliară):Esențială pentru secreția de acid biliar în ficat, disfuncția BSEP este legată de boala hepatică colestatică. Indusă de medicamente --Inhibarea BSEP poate provoca hepatotoxicitate.
• -BCRP(proteina rezistentă la cancerul de sân):BCRP afectează biodisponibilitatea chimioterapicelor și antiviralelor, exportând substraturi din celule și influențând penetrarea placentară și a barierei hematoencefalice.
• -MATE1/MATE2-K(Multimedicamente și proteine de extrudare a toxinelor):Situate în țesuturile renale și hepatice, MATE1 și MATE2-K excretă medicamente cationice, lucrând sinergic cu OCT2 pentru a media secreția renală.
• -OATP1B1(SLCO1B1):Un transportor de captare hepatică esențial pentru clearance-ul statinelor. OATP1B1 joacă un rol crucial în mediarea absorbției compușilor endogeni, cum ar fi acidul bilirubic, bilirubina, compușii cuplați cu steroizi și hormonii tiroidieni, precum și în clearance-ul hepatic al unei game largi de medicamente clinice, cum ar fi statine, antibiotice, antivirale și medicamente anticanceroase.
• -OAT1(SLC22A6):Mediază absorbția renală de anioni, inclusiv antivirale și AINS, influențând riscul de nefrotoxicitate.

Inhibarea transportorului și DDI

Inhibarea transportatoruluieste un aspect esențial al dezvoltării medicamentelor. Inhibarea transportorului joacă un rol esențial în interacțiunile medicament-medicament (DDI) prin afectarea absorbției, distribuției, metabolismului și excreției medicamentelor co-administrate. Inhibarea transportatorilor de eflux, cum ar fi MDR1(P-gp) și BCRP, poate reduce extrudarea celulară a medicamentelor, conducând potențial la concentrații intracelulare și sistemice mai mari. În mod similar, inhibarea transportatorilor de captare precum OATP1B1 poate scădea clearance-ul hepatic al medicamentului, în timp ce inhibarea BSEP poate interfera cu transportul acidului biliar, crescând riscul de colestază. În plus, transportori precum MATE1, MATE2-K și OAT1, care sunt cruciali pentru eliminarea medicamentului renal, atunci când sunt inhibați, pot modifica excreția renală și pot contribui la acumularea medicamentului. Modele in vitro, inclusivMDCK IIşiCaco-2liniile celulare, sunt utilizate pe scară largă pentru a evalua aceste interacțiuni transportoare, oferind perspective esențiale asupra potențialului DDI în timpul dezvoltării medicamentelor.

Modele in vitro pentru studii de transport

Înțelegerea funcției transportorului și predicția DDI-urilor mediate de transportor se bazează pe modele de celule specializate. Cercetătorii folosescHEK293 MOCKcelulele ca martor negativ, asigurându-se că orice transport observat se datorează transportorului specific. HEK293 MOCK oferă un fundal consistent, în timp ce HEK293 MOCK rămâne esențial pentru validarea specificității experimentale. O metodă foloseștevezicule membranaredin celulele care supraexprimă transportori, adesea izolați din celule HEK293 MOCK. În mod similar,MOCK SLC Transportermodelele sunt critice pentru a distinge activitatea specifică a transportorului de absorbția nespecifică. Testele MOCK SLC Transporter confirmă că mișcarea observată a substratului este dependentă de transportator, iar experimentele MOCK SLC Transporter întăresc fiabilitatea modelului. Această abordare dublă folosind HEK293 MOCK și MOCK SLC Transporter ne îmbunătățește capacitatea de a studia transportul dependent de ATP, fără interferențe din metabolismul celular.

Linia celulară Caco-2, derivată din carcinomul de colon uman, este un alt model standard utilizat pentru a simula absorbția intestinală a medicamentelor. Capacitatea sa de a se diferenția în celule asemănătoare enterocitelor care exprimă diferiți transportatori, cum ar fi P-gp și BCRP, îl face de neprețuit atât pentru evaluarea permeabilității medicamentului, cât și a potențialelor interacțiuni.

Mai mult decât atât, modelele specifice transportorului, cum ar fi celulele care exprimă BCRP uman, permit investigarea specificității substratului, comportamentul cinetic al transportului medicamentelor și măsura în care inhibitorii pot modula activitatea transportorului. Atunci când sunt combinate cu datele din teste veziculare, aceste sisteme celulare oferă o perspectivă cuprinzătoare asupra dinamicii dispoziției medicamentelor mediate de transportator.

Concluzie

Pe scurt, înțelegerea interacțiunilor transportorului este vitală pentru optimizarea siguranței și eficacității medicamentelor. Transportori precum MDR1(P-gp), BCRP și BSEP alături de transportorii de absorbție precum OATP 1B1 și OAT1 slc Transporter joacă roluri critice în farmacocinetica medicamentelor. Utilizarea modelelor in vitro, inclusiv MDCK II, Caco-2, Human BCRP Expressing Cells și Human MDR1 Knockin MDCK II Cells oferă un cadru robust pentru înțelegerea modului în care inhibarea transportorului poate afecta interacțiunile medicament-medicament și dispoziția generală a medicamentului. Aceste informații sunt de neprețuit pentru optimizarea eficacității și siguranței medicamentelor în mediile clinice.