UGT ในการเผาผลาญระยะที่ 2: ตัวขับเคลื่อนสำคัญของกลูโคโรไนเดชันในการกวาดล้างยา

คำสำคัญ: UGT, เมแทบอลิซึมระยะที่ 2, กลูโคโรไนเดชัน, เมแทบอลิซึมของยา, การกวาดล้างยา, UDP-กลูโคโรโนซิลทรานสเฟอเรส, ความคงตัวของเมแทบอลิซึม, การจำแนกเมตาโบไลต์, DMPK, การพัฒนายา
ผลิตภัณฑ์ไอเฟส：

บทนำ

UDP-glucuronosyltransferases หรือที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อ UGT เป็นหนึ่งในตระกูลเอนไซม์ที่สำคัญที่สุดในกระบวนการเมแทบอลิซึมระยะที่ 2 บทบาทหลักของพวกเขาคือการเร่งปฏิกิริยากลูโคโรไนเดชันซึ่งเป็นปฏิกิริยาผันที่เพิ่มขั้วของโมเลกุลขนาดเล็กและส่งเสริมการกำจัดออกจากร่างกาย ในการค้นคว้าและพัฒนายา การทำความเข้าใจกิจกรรมของ UGT เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากวิถีทางนี้มีอิทธิพลอย่างมากต่อความเสถียรของเมแทบอลิซึม การได้รับสัมผัสของระบบ และโปรไฟล์การชำระล้างโดยรวมของสารประกอบหลายชนิด เนื่องจากเมแทบอลิซึมในระยะที่ 2 มักจะเป็นตัวกำหนดว่าโมเลกุลต้นกำเนิดจะถูกแปลงเป็นสารเมตาบอไลต์ที่ละลายน้ำได้มากกว่าหรือไม่ การศึกษา UGT จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิจัยพรีคลินิก การคัดกรอง DMPK และการระบุเมตาบอไลต์ ในบริบทนี้ กลูโคโรไนเดชันไม่ได้เป็นเพียงเส้นทางการล้างพิษที่สำคัญเท่านั้น แต่ยังเป็นปัจจัยสำคัญในการทำนายพฤติกรรม ในร่างกาย อีกด้วย

UGT คืออะไร?

เอนไซม์ UGT อยู่ใน superfamily ของเอนไซม์ที่ถูกจับโดยเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมของตับและเนื้อเยื่อนอกตับอื่นๆ พวกเขาใช้กรด UDP-กลูโคโรนิกเป็นปัจจัยร่วมในการถ่ายโอนกรดกลูโคโรนิกไปยังหมู่ฟังก์ชัน เช่น ไฮดรอกซิล คาร์บอกซิล เอมีน และมอยอิตีไทออล การเปลี่ยนแปลงนี้เป็นตัวอย่างคลาสสิกของกระบวนการเมแทบอลิซึมระยะที่ 2 โดยที่สารประกอบต้นกำเนิดถูกปรับเปลี่ยนให้กลายเป็นสารที่ชอบน้ำมากขึ้นและขับถ่ายออกทางน้ำดีหรือปัสสาวะได้ง่ายขึ้น

ในบรรดาวิถีทางของการผันคำกริยาทั้งหมด กลูโคโรไนเดชันเป็นหนึ่งในวิถีทางที่แพร่หลายที่สุดในมนุษย์ มีส่วนช่วยในการกำจัดโมเลกุลภายนอก เช่น บิลิรูบิน ฮอร์โมนสเตียรอยด์ และกรดน้ำดี รวมถึงสารซีโนไบโอติก เช่น ยา สารเคมีในสิ่งแวดล้อม และสารพิษ เนื่องจากความจำเพาะของสารตั้งต้น UGT อาจแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างไอโซฟอร์ม สปีชีส์ และเนื้อเยื่อ การประเมิน ในหลอดทดลอง ที่แม่นยำจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในระหว่างการพัฒนาในระยะเริ่มต้น

เหตุใด UGT จึงมีความสำคัญในการศึกษาการเผาผลาญยา

ผู้สมัครยาจำนวนมากถูกกำจัดบางส่วนหรือส่วนใหญ่ผ่านกระบวนการเมแทบอลิซึมระยะที่ 2 และ UGT มีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้ หากสารประกอบถูกเปลี่ยนอย่างรวดเร็วด้วยเอนไซม์ UGT อาจมีการดูดซึมต่ำ ครึ่งชีวิตสั้น หรือการสัมผัสทั้งระบบที่จำกัด ในทางกลับกัน การเกิดกลูโคโรไนด์ที่ช้าอาจนำไปสู่การไหลเวียนที่ยืดเยื้อ การสะสมของสารเมตาบอไลท์ หรือแม้แต่ความกังวลด้านความปลอดภัย หากมีการสร้างสารตัวกลางที่เกิดปฏิกิริยา

ด้วยเหตุนี้ การทดสอบ UGT จึงใช้เพื่อตอบคำถามสำคัญหลายข้อ:

• สารประกอบนี้เป็นสารตั้งต้นสำหรับไอโซฟอร์ม UGT เฉพาะหรือไม่
• glucuronidation เกิดขึ้นได้เร็วแค่ไหนภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยา?
• สารใดเกิดขึ้นระหว่างการเผาผลาญระยะที่ 2
• สารประกอบนี้ยับยั้งหรือกระตุ้นการทำงานของ UGT หรือไม่?
• มีความแตกต่างทางสายพันธุ์ที่อาจส่งผลต่อการแปลจาก ในหลอดทดลอง ถึง ในร่างกาย หรือไม่?

คำถามเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการเพิ่มประสิทธิภาพสารตะกั่ว โดยที่นักเคมีทางการแพทย์มักจะปรับโครงสร้างทางเคมีเพื่อลดการเผาผลาญในระยะที่ 2 ที่ไม่ต้องการ ในขณะเดียวกันก็รักษาศักยภาพและความสามารถในการเลือกสรรไว้ได้ ในเวิร์กโฟลว์นี้ ข้อมูล UGT สามารถเป็นแนวทางในการออกแบบแบบผสม ปรับปรุงการทำนาย PK และลดการขัดสีในระยะหลัง

ไอโซฟอร์ม UGT และความจำเพาะของพื้นผิว

ตระกูล UGT ของมนุษย์ประกอบด้วยไอโซฟอร์มหลายแบบ โดยทั่วไปจัดกลุ่มเป็นวงศ์ย่อย UGT1A และ UGT2B ไอโซฟอร์มที่ต่างกันจะจัดการกับโครงสร้างทางเคมีที่แตกต่างกัน ซึ่งหมายความว่าสารประกอบอาจเกิดกลูโคโรไนเดชันผ่านวิถีทางหลักทางเดียวหรือหลายทางขนานกัน พฤติกรรมเฉพาะของไอโซฟอร์ม-นี้เป็นเหตุผลสำคัญว่าทำไมการทดสอบ UGT จึงต้องได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวัง

ตัวอย่างเช่น สารประกอบหนึ่งอาจถูกเผาผลาญอย่างมีประสิทธิภาพโดย UGT1A1 ในขณะที่อีกสารประกอบหนึ่งอาจถูกประมวลผลอย่างรุนแรงกว่าโดย UGT2B7 หรือ UGT1A9 เนื่องจากความหลากหลายนี้ การศึกษาเมแทบอลิซึมในระยะที่ 2 มักจะใช้เอนไซม์รีคอมบิแนนท์ ไมโครโซม ตับ S9 หรือระบบเซลล์ตับเพื่อระบุเส้นทางเมแทบอลิซึมที่โดดเด่น ระบบ UGT คุณภาพสูงทำให้สามารถวัดปริมาณพารามิเตอร์จลน์ ประเมินศักยภาพในการยับยั้ง และเปรียบเทียบสปีชีส์-เมแทบอลิซึมจำเพาะได้อย่างมั่นใจ

การประยุกต์ใช้การทดสอบ UGT แบบทดลอง

การตรวจ UGT ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเมแทบอลิซึมของยาและการวิจัยทางเภสัชจลนศาสตร์เพื่อประเมินความรับผิดต่อกลูโคโรไนเดชันของสารประกอบที่เข้าข่าย และเพื่อระบุลักษณะความเสถียรของเมแทบอลิซึม ในหลอดทดลอง ด้วยการวัดอัตราและขอบเขตของการผัน UGT-mediated นักวิจัยสามารถระบุได้ว่าสารประกอบมีแนวโน้มที่จะได้รับการชำระล้างอย่างรวดเร็วผ่านกระบวนการเมแทบอลิซึมระยะที่ 2 หรือไม่ ข้อมูลนี้มีคุณค่าอย่างยิ่งในช่วงเริ่มต้นการค้นพบยา เมื่อการปรับโครงสร้างให้เหมาะสมอาจได้รับคำแนะนำจากความจำเป็นในการปรับปรุงการสัมผัส ลดภาระในการเผาผลาญ หรือลดความแตกต่างระหว่างสายพันธุ์ในการกำจัดให้เหลือน้อยที่สุด

นอกเหนือจากการประเมินความคงตัวของเมแทบอลิซึมแล้ว ระบบ UGT ยังใช้สำหรับการระบุเมตาบอไลต์และการชี้แจงวิถีทาง การใช้เอนไซม์รีคอมบิแนนท์ ไมโครโซม เศษส่วน S9 ของตับ หรือแบบจำลองที่ใช้เซลล์ตับ ผู้วิจัยสามารถระบุลักษณะเฉพาะของเมตาบอไลต์กลูคูโรไนด์หลักที่เกิดจากสารประกอบทดสอบ และระบุไอโซฟอร์ม UGT ที่โดดเด่นที่เกี่ยวข้อง การศึกษาดังกล่าวให้ข้อมูลเชิงลึกเชิงกลไกที่สำคัญเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพของสารประกอบ และสนับสนุนการตีความข้อมูลทางเภสัชจลนศาสตร์ ในสิ่งมีชีวิต การตรวจวิเคราะห์ UGT ยังใช้เป็นประจำในการศึกษาการยับยั้งเพื่อประเมินศักยภาพของอันตรกิริยาระหว่างยากับยา โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสารประกอบที่อาจยับยั้งไอโซฟอร์ม UGT ที่เกี่ยวข้องทางคลินิกอย่างแข่งขันได้

กล่าวโดยกว้างกว่านั้น การศึกษาแบบอิง UGT-มีส่วนช่วยในการวิจัยเชิงแปลโดยทำให้สามารถเปรียบเทียบข้ามสายพันธุ์ของเมแทบอลิซึมระยะที่ 2 ได้ เนื่องจากความสามารถในการเกิดกลูโคโรไนเดชันอาจแตกต่างกันอย่างมากระหว่างระบบของมนุษย์และสัตว์ การตรวจเหล่านี้ช่วยให้นักวิจัยเลือกแบบจำลองพรีคลินิกที่เหมาะสม และคาดการณ์พฤติกรรมเมแทบอลิซึมของมนุษย์ได้ดีขึ้น ด้วยเหตุนี้ การวิเคราะห์ UGT จึงกลายเป็นองค์ประกอบที่ขาดไม่ได้ของ DMPK สมัยใหม่ การประเมินความปลอดภัย และเวิร์กโฟลว์การทำโปรไฟล์แบบผสม

บทสรุป

เอนไซม์ UGT เป็นองค์ประกอบหลักของเมแทบอลิซึมระยะที่ 2 และมีบทบาทสำคัญในการเกิดกลูโคโรไนเดชัน การกวาดล้างยา และการสร้างเมตาบอไลต์ สำหรับการวิจัยทางเภสัชกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพ การศึกษา UGT ให้ข้อมูลเชิงลึกที่จำเป็นเกี่ยวกับความเสถียรของการเผาผลาญ ความแตกต่างของสายพันธุ์ และปฏิกิริยาระหว่างยากับยาที่อาจเกิดขึ้น เนื่องจากไปป์ไลน์แบบผสมมีความซับซ้อนมากขึ้น ข้อมูลเมตาบอลิซึมของระยะที่ 2 ที่แม่นยำจึงมีความสำคัญมากขึ้นในการตัดสินใจพัฒนาอย่างมีข้อมูล ด้วยการทำความเข้าใจพฤติกรรม UGT ตั้งแต่เนิ่นๆ นักวิจัยจึงสามารถคาดการณ์ประสิทธิภาพทางคลินิกได้ดีขึ้น ลดความเสี่ยง และเพิ่มโอกาสในการค้นพบยาได้สำเร็จ