Застосування цитохрому P450 (CYP450) та UDP - Глюкуронозилтрансферази (UGT) ферментів у дослідженні взаємодії з лікарськими препаратами щодо метаболічного фенотипу та інгібування ферментів

Ключові слова: drug-drug interaction (DDI), cytochrome p450 (CYP450 enzyme), udp-glucuronosyltransferase (UGT), Enzyme inhibition, CYP450 enzyme metabolic phenotyping study, CYP1A2, CYP2B6, CYP2C8, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP3A4/5, CYP2A6, CYP2E1, UGT1A1, UGT1A3, UGT1A4, UGT1A6, UGT1A7, UGT1A8, UGT1A9, UGT1A10, UGT2B7, UGT2B15, UGT2B17.

• Продукція iPhase

Примітка: ферменти CYP зазвичай використовуютьсяСистема регенерації NADPH/ NADPHіPBS
Ферменти UGT зазвичай використовуютьсяІнкубаційна система UGTі PBS.

Метаболізм відіграє вирішальну роль у долі лікарських засобів, що впливає на їх утилізацію по всьому організму і, таким чином, впливає на опромінення та вплив цільових ділянок. В основному це відбувається в печінці, але воно може відбуватися і в позавечінкових органах. Останні дослідження виявили існування та функціональне значення ферментів метаболізації лікарських засобів (DME) у мозку.Фермент цитохрому P450 (CYP)іUDP - Глюкуронозилтрансфераза (UGT) також є ключовими учасниками біотрансформації наркотиків у центральній нервовій системі (ЦНС).

• Цитохром P450 (CYP)

Цитохром Р450 домінує в метаболізм фазі I (окислення, відновлення, гідроліз), що становить понад 75% метаболізму препарату. Основні підтипи включають CYP3A4 (50% метаболізм препарату) та CYP2D6 (20% метаболізму препарату). CYP перетворює ліпофільні препарати в полярні метаболіти, сприяючи екскреції.

Первинними гепатоцитами є гепатоцити, виділені безпосередньо з печінки людини чи тварин, і стали кращою моделлю досліджень метаболізму наркотиків через їх збереження інтактної активності ферментів CYP та фізіологічної актуальності. Основна модель гепатоцитів - це найбільш широко прийнята модель оцінки індукції ферментів CYP у промисловості, наукових та регуляторних агентствах. Як клітинна система, гепатоцит людини складається з ядерних рецепторів, активаторів СО та інгібіторів, цільових генів та промоторів, а також метаболізації лікарських засобів, здатних до генів печінки та може ефективно імітувати індукцію кандидатських препаратів та їх метаболітів.

• UDP - Глюкуронозилтрансфераза (UGT)

UDP - глюкуронозилтрансферази - це первинна фаза ⅱ фермент, який використовує глюкуронову кислоту як донор цукру для каталізації зв'язування глюкуронової кислоти з екзогенними речовинами та полярними групами, сприяючи його кліренсу. Людський UGT широко розповсюджується і виражається в таких тканинах, як печінка, тонкий кишечник, нирки, шлунок та легені. Печінка є головним органом в організмі людини, який зазнає реакцій зв'язування глюкуронової кислоти, і більшість підтипів UGT експресуються в печінці. UGT1A7, UGT1A8, UGT1A10 та UGT2A1 розподіляються в тканинах позагепечінки, а реакція зв'язування глюкуронової кислоти, що виникає в тканинах позагепечінки, в основному пов'язана з поглинанням та екскрецією лікарських засобів.

• Ключові застосування в розробці наркотиків

Модель скринінгу in vitro: ферменти CYP або UGT, такі як мікросома печінки/ первинні гепатоцити, застосовуються для інкубаційних експериментів печінки/ гепатоцитів для оцінки метаболізму та половини - життя препаратів -кандидатів, а потім оцінка метаболічної стабільності кандидатів (таких як інгібування CYP3A4). Використання генних редагуваних клітин для прогнозування клінічних метаболічних відмінностей.

Наркотики - Взаємодія з наркотиками (DDI)Дослідження: Проведіть експерименти з інгібування CYP, щоб виявити, чи інгібують кандидатські препарати ключові ферменти CYP (такі як CYP3A4, CYP2C9) та прогнозують клінічний ризик DDI. Проведіть експерименти з інгібуванням УГТ для оцінки впливу препаратів на активність UGT. Виявлення індукційного впливу препаратів на CYP/UGT за допомогою первинних гепатоцитів.

Розробка методів біологічного аналізу: Вивчення ферментів CYP та UGT відіграє вирішальну роль у розробці та валідації метаболізму біоаналітичного методу для метаболізму та фармакокінетики (DMPK). Використовуйте біологічні матриці, що містять метаболіти CYP/UGT (такі як жовч та плазма) для оцінки матричного ефекту, оптимізують методи LC - MS/MS та уникайте ефектів інгібування/посилення іонів.

Дослідження генетичного поліморфізму: UGT1A1 та інші гени, які контролюють експресію ферменту UGT, є важливими генами, що беруть участь у метаболічних циклах людини. З розвитком фармакогеноміки було встановлено, що їх генетичний поліморфізм пов'язаний з певним рівнем метаболізму препарату, що, в свою чергу, впливає на виникнення, розвиток та лікування захворювань та багатьох інших аспектів.

Дослідження видів відмінностей: Порівняйте відмінності в активності ферментів CYP первинних гепатоцитів, таких як люди, щури та собаки, та оптимізуйте перехідну стратегію від доклінічного до клінічного використання.

• Інгібування ферментів

Фермент CYP опосередкованийінгібування ферментіввідноситься до явища, де певні сполуки можуть інгібувати активність певних метаболічних ферментів CYP450, що призводить до уповільненого метаболізму, зниження швидкості кліренсу та збільшення впливу певних препаратів при використанні в поєднанні, тим самим створюючи небезпеку для безпеки. Відповідно до різних механізмів гальмування, інгібуюча дієта препаратів на ферменти CYP450 може бути поділена на оборотне гальмування та час - залежне гальмування (TDI). Інгібування залежного від часу, також відоме як незворотне гальмування, як правило, відноситься до утворення комплексу між кандидатським препаратом та ферментом CYP через ковалентні зв’язки, що призводить до незворотної інактивації ферменту. Інгібіторний вплив інгібітора на фермент не одразу зникає після видалення інгібітора, але виявляє час - залежні характеристики.

• Дослідження метаболічного фенотипування ферменту CYP450

В даний час існує три основні методи ідентифікації ферменту метаболічного фенотипу CYP450: метод селективного інгібування, рекомбінантний метод ізоензиму CYP450 та метод кореляції. Метод селективного інгібування можна розділити на метод хімічного інгібування та метод інгібування антитіл. It involves measuring the metabolic activity of human liver microsomes on drugs with and without the addition of a series of CYP450 enzyme subtype selective chemical inhibitors or antibodies, in order to investigate whether the metabolism of drugs is affected by the selective inhibition of CYP450 enzyme subtypes in human liver microsomes, calculate the relative inhibition percentage, and infer the Фенотип метаболічного ферменту CYP450. Серед них метод хімічного інгібування широко застосовується завдяки його простому режимі роботи та низькій вартості.

• Висновок

Ферменти CYP та ферменти UGT, як основні ферментні системи метаболізму препарату, відповідно домінують у реакціях фази I (окислення, зниження) та фази II (глюкуронідація), що глибоко впливають на ефективність, токсичність та персоналізоване вживання препаратів. Підтипи, такі як CYP3A4 та CYP2D6, разом з ферментами, такими як UGT1A1 та UGT2B7, утворюють складну метаболічну мережу. Їх відмінності (наприклад, поліморфізм генів та специфічність видів) можуть бути точно проаналізовані за допомогою первинних моделей гепатоцитів та технології LC - MS/MS, що надає ключову підтримку для розробки лікарських засобів.

Довідник

Zhang, M., Rottschäfer, V., & cm de Lange, E. (2024). Потенційний вплив препарату CYP та UGT - метаболізація ферментів на вплив лікарських засобів цільової цільової мозку. Огляди метаболізму наркотиків, 56(1), 1 - 30.

Ghosal, A., Ramanathan, R., Kishnani, N. S., Chowdhury, S. K., & Alton, K. B. (2005). Цитохром P450 (CYP) та UDP - ферменти глюкуронозилтрансферази (UGT): роль у метаболізмі препарату, поліморфізму та ідентифікації їх участі в метаболізмі препарату. У Прогрес у фармацевтичному та біомедичному аналізі (Т. 6, с. 295 - 336). Ельзев'є.