Сульфотрансфераза (SULT) для исследования DDI, метаболической стабильности и ингибирования ферментов

Ключевые слова: взаимодействие лекарственного средства с лекарственным средством (DDI), сульфотрансфераза (SULT), ингибирование ферментов, метаболизм SULT, метаболическая стабильность, фермент SULT1A1 человека, фермент SULT1A3 человека, фермент SULT1B1 человека, SULT1C2 человека, фермент SULT1C4 человека, фермент SULT1E1 человека, фермент SULT2A1 человека.

1 IPHASE производит

2 Ферментативные исследования в области разработки лекарств

При разработке лекарств решающее значение имеет изучение метаболических фенотипов и ингибирования метаболических ферментов, таких как CYP450, UGT, SULT и т. д. В исследованиях метаболического фенотипа используются модели in vitro в сочетании с технологией ЖХ - МС/МС для определения основных метаболических путей, ключевых метаболических ферментов и их кинетических параметров (таких как Km/Vmax) лекарств, а также для оценки влияния полиморфизма генов на персонализированное лечение. Исследования ингибирования ферментов фокусируются на ингибирующем воздействии лекарств или соединений на метаболические ферменты (например, обратимое/необратимое ингибирование), измеряя значения IC50/Ki для прогнозирования.взаимодействие лекарств и лекарств (DDI)риск. Эти исследования обеспечивают научную основу для оптимизации дизайна лекарств, оценки безопасности (например, выявления токсичных метаболитов) и определения точности лекарств. Основная задача заключается в преобразовании данных in vitro в in vivo и чувствительности обнаружения метаболитов с низким содержанием. В будущем для дальнейшего повышения надежности исследований можно будет использовать продвинутые модели, такие как органоиды.

3 Сульфотрансфераза (SULT)

Сульфотрансфераза (SULT)представляет собой тип трансферазы, которая катализирует перенос сульфатных групп и участвует в метаболизме эндогенных соединений (таких как гормоны и нейротрансмиттеры) и экзогенных соединений (таких как лекарства и загрязнители окружающей среды). Сульфотрансферазы преимущественно локализуются в цитоплазме и аппарате Гольджи, участвуют в сульфатировании малых молекул-субстратов (таких как лекарства, гормоны, нейротрансмиттеры) и крупных молекул (таких как пептиды, белки, липиды, гликозаминогликаны). Было обнаружено, что сульфотрансферазы имеют несколько подтипов, в основном включая SULT1, SULT2 и SULT4. Дисфункция сульфотрансферазы может привести к нарушению метаболизма лекарств, раку, эндокринным и неврологическим расстройствам.

4 Сульфатирование/Метаболизм сульфирования

Метаболизм сульфирования (также известный как метаболизм сульфатирования) играет важную роль в утилизации лекарств in vivo и является важной основой для разработки новых лекарств и рационального клинического использования лекарств. Сульфотрансфераза человека (также известная как сульфатаза) имеет широкий спектр субстратов в организме, в основном распределенных в таких органах, как печень, тонкий кишечник, почки и легкие. Общие человеческие SULT включаютСУЛЬТ1А1, СУЛЬТ1А3, SULT1B1, SULT1C2иSULT1C4 (таблица 1). Для большинства субстратов метаболизм, опосредованный сульфотрансферазой, часто демонстрирует типичные характеристики ингибирования субстрата; Низкие уровни концентрации субстрата обычно индуцируют экспрессию фермента.

Таблица 1. Распространение и функции частично суперсемейства SULT в организме человека

5 ключевых применений SULT в разработке лекарств

5.1 Оценка DDI in vitro на основе метаболизма

Оценка in vitro DDI, опосредованного SULT, в основном проводится с помощью селективных ингибиторов (таких как кверцетин, DCNP) или рекомбинантных ферментных систем в цитоплазме печени человека или клеточных моделей, экспрессирующих определенные подтипы SULT. Экспериментальный дизайн обычно включает в себя:

Анализ метаболического фенотипа: Определите скорость образования сульфатированных метаболитов с помощью ЖХ - МС/МС и рассчитайте скорость ингибирования (значение IC50/Ki).

Прогноз клинического риска: если ингибитор значительно снижает выработку метаболитов (степень ингибирования> 50%), это предполагает, что он может препятствовать клиренсу лекарств, зависящих от метаболизма SULT, и необходима дальнейшая проверка in vivo.

5.2 Исследование метаболической стабильности SULT

При разработке лекарств исследование метаболической стабильности SULT проводится посредством инкубации in vitro (цитоплазма печени/APS) в сочетании с анализом ЖХ - МС/МС для определения скорости сульфатирования препарата и образования метаболитов, определения ключевого вклада подтипа SULT, оценки рисков метаболического клиренса и руководства структурной оптимизацией.

5.3 Исследование метаболических субстратов

Метод исследования субстрата (метод идентификации метаболических путей) SULT может напрямую относиться к разработке ферментов CYP, который сначала использует химическое ингибирование для скрининга соответствующих подтипов, а затем проверяет их с помощью генных рекомбиназ и рассчитывает их относительный вклад.

Основной принцип и технический метод испытания на химическое ингибирование SULT заключается в оценке того, ингибируется ли материнский метаболизм или выработка метаболитов путем модификации селективных ингибиторов кверцетина и DCNP SULT в системе цитоплазмы печени человека.

5.4 Исследования ингибирования ферментов

SULT участвует в метаболизме множества эндогенных веществ и лекарств. Если разрабатываются лекарства для ингибирования активности SULT, могут возникнуть потенциальные проблемы безопасности при совместном использовании лекарств. Основной принцип и технический метод анализа ингибирования ферментов SULT заключается в использовании чистой ферментной системы SULT для определения того, ингибируется ли выработка метаболита п-нитрофенолсульфата добавлением исследуемых препаратов и субстратов зондов, таких как п-нитрофенол.

6 Заключение

Сульфотрансфераза (SULT) играет решающую роль в метаболизме лекарств, взаимодействии лекарств с лекарствами (DDI) и оценке безопасности. Опосредованный им метаболизм сульфатирования влияет на клиренс, активацию или токсичность лекарств (например, на метаболизм гормональных препаратов и загрязнителей окружающей среды), тогда как исследования ингибирования ферментов могут предсказать клинический риск DDI. Объединив модели in vitro (цитоплазма печени, рекомбинантные ферменты) с технологией ЖХ-МС/МС, можно уточнить метаболический вклад подтипов SULT (таких как SULT1A1, SULT2A1), что поможет оптимизировать структуру лекарств и персонализировать лечение. В будущем передовые модели, такие как органоиды, еще больше повысят трансляционную ценность исследований SULT, предоставив более точные критерии оценки метаболической стабильности и безопасности при разработке лекарств.

Ссылка

Ли Ю., Линдси Дж., Ван Л.Л. и Чжоу С.Ф. (2008). Структура, функции и полиморфизм цитозольных сульфотрансфераз человека. Текущий метаболизм лекарств, 9(2), 99-105.