Sulfotransferaza (SULT) za raziskave DDI, presnovno stabilnost in zaviranje encimov

Ključne besede: medsebojno delovanje z zdravili (DDI), sulfotransferaza (SULT), inhibicija encima, presnova SULT, metabolna stabilnost, človeški encim SULT1A1, človeški encim SULT1A3, človeški encim SULT1B1, človeški encim SULT1C2, človeški encim SULT1C4, človeški encim SULT1E1, človeški encim SULT2A1

1 IPHASE Proizvaja

2 Encimske raziskave pri razvoju zdravil

Pri razvoju zdravil je ključnega pomena proučevanje presnovnih fenotipov in encimske inhibicije presnovnih encimov, kot so CYP450, UGT, SULT itd. Raziskave presnovnega fenotipa uporabljajo modele in vitro v kombinaciji s tehnologijo LC-MS/MS za identifikacijo glavnih presnovnih poti, ključnih presnovnih encimov in njihovih kinetičnih parametrov (kot je Km/Vmax) zdravil ter ovrednotenje vpliva genskega polimorfizma na personalizirana zdravila. Raziskave zaviranja encimov se osredotočajo na zaviralne učinke zdravil ali spojin na presnovne encime (kot je reverzibilna/ireverzibilna inhibicija), merijo vrednosti IC50/Ki za napovedovanjemedsebojno delovanje z zdravili (DDI)tveganje. Te študije zagotavljajo znanstveno podlago za optimizacijo zasnove zdravil, ocenjevanje varnosti (kot je prepoznavanje toksičnih metabolitov) in usmerjanje natančnih zdravil. Glavni izziv je pretvorba podatkov in vitro v podatke in vivo ter občutljivost zaznavanja metabolitov z nizko vsebnostjo. V prihodnosti se lahko napredni modeli, kot so organoidi, uporabijo za dodatno izboljšanje zanesljivosti raziskav.

3 sulfotransferaza (SULT)

sulfotransferaza (SULT)je vrsta transferaze, ki katalizira prenos sulfatnih skupin in je vključena v presnovo endogenih spojin (kot so hormoni in nevrotransmiterji) in eksogenih spojin (kot so zdravila in okoljska onesnaževala). Sulfotransferaze se večinoma nahajajo v citoplazmi in Golgijevem aparatu, sodelujejo pri sulfatiranju substratov majhnih molekul (kot so zdravila, hormoni, nevrotransmiterji) in velikih molekul (kot so peptidi, proteini, lipidi, glikozaminoglikani). Ugotovljeno je bilo, da imajo sulfotransferaze več podtipov, predvsem SULT1, SULT2 in SULT4. Disfunkcija sulfotransferaze lahko vodi do nenormalne presnove zdravil, raka, endokrinih motenj in nevroloških motenj.

4 Sulfacija/sulfonacija Metabolizem

Sulfonacijski metabolizem (znan tudi kot sulfatni metabolizem) ima pomembno vlogo pri odstranjevanju zdravil in vivo in je pomemben temelj za razvoj novih zdravil in racionalno klinično uporabo zdravil. Človeška sulfotransferaza (znana tudi kot sulfataza) ima v telesu širok spekter substratov, ki so večinoma porazdeljeni v organih, kot so jetra, tanko črevo, ledvice in pljuča. Pogosti človeški SULT vključujejoSULT1A1, SULT1A3, SULT1B1, SULT1C2, inSULT1C4 (tabela 1). Pri večini substratov metabolizem, ki ga posreduje sulfotransferaza, pogosto kaže značilne lastnosti inhibicije substrata; Nizke ravni koncentracije substrata običajno inducirajo izražanje encimov.

Tabela 1 Porazdelitev in delovanje delno naddružine SULT v človeškem telesu

5 ključnih aplikacij SULT pri razvoju zdravil

5.1 In vitro vrednotenje DDI na podlagi metabolizma

In vitro vrednotenje DDI, posredovanega s SULT, se v glavnem izvaja s selektivnimi zaviralci (kot je kvercetin, DCNP) ali rekombinantnimi encimskimi sistemi v človeški jetrni citoplazmi ali celičnih modelih, ki izražajo specifične podtipe SULT. Eksperimentalna zasnova običajno vključuje:

Analiza presnovnega fenotipa: Kvantificirajte hitrost nastajanja sulfatiranih metabolitov z LC-MS/MS in izračunajte stopnjo inhibicije (vrednost IC50/Ki).

Napoved kliničnega tveganja: Če zaviralec bistveno zmanjša nastajanje presnovka (stopnja zaviranja > 50 %), to nakazuje, da lahko vpliva na očistek zdravil, odvisnih od presnove SULT, in potrebna je nadaljnja validacija in vivo.

5.2 Študija presnovne stabilnosti SULT

Pri razvoju zdravil poteka študija presnovne stabilnosti SULT z inkubacijo in vitro (jetrna citoplazma/APS) v kombinaciji z analizo LC-MS/MS, da se določi stopnja sulfatiranja zdravila in nastajanje metabolitov, identificirajo ključni prispevki podtipa SULT, ocenijo tveganja presnovnega očistka in vodi strukturna optimizacija.

5.3 Raziskave presnovnega substrata

Metoda raziskovanja substrata (metoda identifikacije presnovne poti) SULT se lahko neposredno nanaša na zasnovo encimov CYP, ki najprej uporabi kemično inhibicijo za pregled ustreznih podtipov, nato pa jih preveri z genskimi rekombinazami in izračuna njihov relativni prispevek.

Glavno načelo in tehnična pot testa kemične inhibicije SULT je oceniti, ali je materin metabolizem ali proizvodnja metabolitov zavrta s spreminjanjem selektivnih zaviralcev kvercetina in DCNP SULT v sistemu človeške jetrne citoplazme.

5.4 Raziskave inhibicije encimov

SULT sodeluje pri presnovi številnih endogenih snovi in zdravil. Če se razvijajo zdravila za zaviranje delovanja SULT, lahko pride do morebitnih varnostnih težav pri souporabi zdravil. Glavno načelo in tehnična pot testa inhibicije encima SULT je uporaba čistega encimskega sistema SULT za odkrivanje, ali je proizvodnja metabolita p-nitrofenol sulfata zavrta z dodajanjem preiskovanih zdravil in substratov sonde, kot je p-nitrofenol.

6 Zaključek

Sulfotransferaza (SULT) ima ključno vlogo pri presnovi zdravil, medsebojnem delovanju med zdravili (DDI) in oceni varnosti. Sulfacijski metabolizem, ki ga posreduje, vpliva na očistek zdravila, aktivacijo ali toksičnost (kot je metabolizem hormonskih zdravil in okoljskih onesnaževal), medtem ko lahko študije inhibicije encimov napovejo klinično tveganje DDI. S kombiniranjem in vitro modelov (jetrna citoplazma, rekombinantni encimi) s tehnologijo LC-MS/MS je mogoče razjasniti presnovne prispevke podtipov SULT (kot sta SULT1A1, SULT2A1), kar vodi k optimizaciji strukture zdravil in prilagojenim zdravilom. V prihodnosti bodo napredni modeli, kot so organoidi, še povečali prevodno vrednost raziskav SULT in zagotovili natančnejša merila vrednotenja za presnovno stabilnost in varnost pri razvoju zdravil.

Referenca

Li, Y., Lindsay, J., Wang, L. L. in Zhou, S. F. (2008). Struktura, delovanje in polimorfizem človeških citosolnih sulfotransferaz. Trenutni metabolizem zdravil, 9(2), 99-105.