Sulfotransferáza (SULT) pre výskum DDI, metabolickú stabilitu a inhibíciu enzýmov

Kľúčové slová: liek-lieková interakcia (DDI), sulfotransferáza (SULT), enzýmová inhibícia, metabolizmus SULT, metabolická stabilita, ľudský enzým SULT1A1, ľudský enzým SULT1A3, ľudský enzým SULT1B1, ľudský enzým SULT1C2, ľudský enzým SULT1C4, ľudský enzým SULT1E1, ľudský enzým SULT2A1

1 IPHASE Produkuje

2 Enzymatický výskum vo vývoji liekov

Pri vývoji liekov má zásadný význam štúdium metabolických fenotypov a enzýmová inhibícia metabolických enzýmov ako CYP450, UGT, SULT atď. Výskum metabolického fenotypu využíva in vitro modely kombinované s technológiou LC-MS/MS na identifikáciu hlavných metabolických dráh, kľúčových metabolických enzýmov a ich kinetických parametrov (ako je Km/Vmax) liekov a na vyhodnotenie vplyvu génového polymorfizmu na personalizovanú medikáciu. Výskum inhibície enzýmov sa zameriava na inhibičné účinky liekov alebo zlúčenín na metabolické enzýmy (ako je reverzibilná/ireverzibilná inhibícia), meranie hodnôt IC50/Ki na predpovedanieliek-lieková interakcia (DDI)riziko. Tieto štúdie poskytujú vedecký základ pre optimalizáciu dizajnu liekov, hodnotenie bezpečnosti (ako je identifikácia toxických metabolitov) a vedenie presnej medikácie. Hlavná výzva spočíva v konverzii údajov in vitro na údaje in vivo a citlivosti detekcie metabolitov s nízkym výskytom. V budúcnosti môžu byť na ďalšie zvýšenie spoľahlivosti výskumu použité pokročilé modely, ako sú organoidy.

3 Sulfotransferáza (SULT)

Sulfotransferáza (SULT)je typ transferázy, ktorá katalyzuje prenos sulfátových skupín a podieľa sa na metabolizme endogénnych zlúčenín (ako sú hormóny a neurotransmitery) a exogénnych zlúčenín (ako sú lieky a látky znečisťujúce životné prostredie). Sulfotransferázy sa nachádzajú hlavne v cytoplazme a Golgiho aparáte, podieľajú sa na sulfatácii substrátov s malými molekulami (ako sú lieky, hormóny, neurotransmitery) a veľkých molekúl (ako sú peptidy, proteíny, lipidy, glykozaminoglykány). Zistilo sa, že sulfotransferázy majú viacero podtypov, najmä vrátane SULT1, SULT2 a SULT4. Dysfunkcia sulfotransferázy môže viesť k abnormálnemu metabolizmu liekov, rakovine, endokrinným poruchám a neurologickým poruchám.

4 Sulfačný/sulfonačný metabolizmus

Sulfonačný metabolizmus (tiež známy ako sulfatačný metabolizmus) hrá dôležitú úlohu pri likvidácii liekov in vivo a je dôležitým základom pre vývoj nových liekov a racionálne klinické použitie liekov. Ľudská sulfotransferáza (tiež známa ako sulfatáza) má v tele širokú škálu substrátov, distribuovaných hlavne v orgánoch, ako sú pečeň, tenké črevo, obličky a pľúca. Bežné ľudské SULT zahŕňajúSULT1A1, SULT1A3, SULT1B1, SULT1C2, aSULT1C4 (tabuľka 1). Pre väčšinu substrátov metabolizmus sprostredkovaný sulfotransferázou často vykazuje typické charakteristiky inhibície substrátu; Nízke hladiny koncentrácie substrátu typicky indukujú expresiu enzýmu.

Tabuľka 1 Distribúcia a funkcia čiastočnej nadrodiny SULT v ľudskom tele

5 kľúčových aplikácií SULT vo vývoji liekov

5.1 In vitro hodnotenie DDI na základe metabolizmu

In vitro hodnotenie DDI sprostredkovaného SULT sa vykonáva najmä prostredníctvom selektívnych inhibítorov (ako je kvercetín, DCNP) alebo rekombinantných enzýmových systémov v ľudskej pečeňovej cytoplazme alebo bunkových modeloch exprimujúcich špecifické podtypy SULT. Experimentálny dizajn zvyčajne zahŕňa:

Analýza metabolického fenotypu: Kvantifikujte rýchlosť tvorby sulfátovaného metabolitu pomocou LC-MS/MS a vypočítajte rýchlosť inhibície (hodnota IC50/Ki).

Predikcia klinického rizika: Ak inhibítor významne znižuje produkciu metabolitu (miera inhibície > 50 %), naznačuje to, že môže interferovať s klírensom liekov závislých od metabolizmu SULT a je potrebná ďalšia validácia in vivo.

5.2 Štúdia metabolickej stability SULT

Pri vývoji liekov sa štúdia metabolickej stability SULT uskutočňuje prostredníctvom inkubácie in vitro (hepatická cytoplazma/APS) kombinovanej s analýzou LC-MS/MS, aby sa určila rýchlosť sulfatácie lieku a tvorba metabolitov, identifikovali sa kľúčové príspevky podtypu SULT, vyhodnotili sa riziká metabolického klírensu a usmernila sa štrukturálna optimalizácia.

5.3 Výskum metabolického substrátu

Metóda výskumu substrátu (metóda identifikácie metabolickej dráhy) SULT môže priamo odkazovať na dizajn enzýmov CYP, ktorý najprv používa chemickú inhibíciu na skríning relevantných podtypov a potom ich overuje pomocou génových rekombináz a vypočítava ich relatívny príspevok.

Hlavným princípom a technickým spôsobom testu chemickej inhibície SULT je vyhodnotiť, či je metabolizmus matky alebo produkcia metabolitov inhibovaná modifikáciou selektívnych inhibítorov Quercetin a DCNP SULT v ľudskom pečeňovom cytoplazmatickom systéme.

5.4 Výskum inhibície enzýmov

SULT sa podieľa na metabolizme viacerých endogénnych látok a liečiv. Ak sa vyvíjajú lieky na inhibíciu aktivity SULT, môžu nastať potenciálne bezpečnostné problémy pri zdieľaní liekov. Hlavným princípom a technickou cestou testu inhibície enzýmu SULT je použitie čistého enzýmového systému SULT na zistenie, či je produkcia metabolitu p-nitrofenolsulfátu inhibovaná pridaním skúmaných liečiv a substrátov sondy, ako je p-nitrofenol.

6 Záver

Sulfotransferáza (SULT) hrá rozhodujúcu úlohu v metabolizme liekov, interakciách liek-liekov (DDI) a hodnotení bezpečnosti. Metabolizmus sulfatácie, ktorý je ním sprostredkovaný, ovplyvňuje klírens, aktiváciu alebo toxicitu liečiva (ako je metabolizmus hormonálnych liečiv a látok znečisťujúcich životné prostredie), zatiaľ čo štúdie inhibície enzýmov môžu predpovedať klinické riziko DDI. Kombináciou modelov in vitro (cytoplazma pečene, rekombinantné enzýmy) s technológiou LC-MS/MS možno objasniť metabolické príspevky podtypov SULT (ako sú SULT1A1, SULT2A1), čo vedie k optimalizácii štruktúry liekov a personalizovanej liečbe. V budúcnosti pokročilé modely, ako sú organoidy, ďalej zvýšia translačnú hodnotu výskumu SULT a poskytnú presnejšie hodnotiace kritériá pre metabolickú stabilitu a bezpečnosť pri vývoji liekov.

Odkaz

Li, Y., Lindsay, J., Wang, L. L., & Zhou, S. F. (2008). Štruktúra, funkcia a polymorfizmus ľudských cytosolických sulfotransferáz. Súčasný metabolizmus liečiv, 9(2), 99-105.