Сульфотрансфераза (SULT) для дослідження DDI, метаболічної стабільності та інгібування ферментів

Ключові слова: лікарська-лікарська взаємодія (DDI), сульфотрансфераза (SULT), інгібування ферменту, метаболізм SULT, метаболічна стабільність, фермент SULT1A1 людини, фермент SULT1A3 людини, фермент SULT1B1 людини, фермент SULT1C2 людини, фермент SULT1C4 людини, фермент SULT1E1 людини, фермент SULT2A1 людини

1 IPHASE Виробляє

2 Ферментативні дослідження в розробці ліків

У розробці ліків дослідження метаболічних фенотипів та ферментного інгібування метаболічних ферментів, таких як CYP450, UGT, SULT тощо, є вирішальним. Дослідження метаболічного фенотипу використовує моделі in vitro в поєднанні з технологією LC-MS/MS для визначення основних метаболічних шляхів, ключових метаболічних ферментів та їхніх кінетичних параметрів (таких як Km/Vmax) ліків, а також для оцінки впливу поліморфізму генів на персоналізоване лікування. Дослідження інгібування ферментів зосереджено на інгібуючій дії лікарських засобів або сполук на метаболічні ферменти (наприклад, оборотне/необоротне інгібування), вимірюванні значень IC50/Ki для прогнозуваннялікарська-лікарська взаємодія (DDI)ризик. Ці дослідження забезпечують наукову основу для оптимізації дизайну ліків, оцінки безпеки (наприклад, виявлення токсичних метаболітів) і визначення прецизійних ліків. Основна проблема полягає в перетворенні даних in vitro в in vivo та чутливості виявлення низьких метаболітів. У майбутньому вдосконалені моделі, такі як органоїди, можна буде використовувати для подальшого підвищення надійності досліджень.

3 Сульфотрансфераза (SULT)

Сульфотрансфераза (SULT)це тип трансферази, який каталізує перенесення сульфатних груп і бере участь у метаболізмі ендогенних сполук (таких як гормони та нейротрансмітери) та екзогенних сполук (таких як ліки та забруднювачі навколишнього середовища). Сульфотрансферази в основному розташовані в цитоплазмі та апараті Гольджі, залучаючись до сульфатації малих молекул субстратів (таких як ліки, гормони, нейротрансмітери) і великих молекул (таких як пептиди, білки, ліпіди, глікозаміноглікани). Було виявлено, що сульфотрансферази мають кілька підтипів, головним чином включаючи SULT1, SULT2 і SULT4. Дисфункція сульфотрансферази може призвести до порушення метаболізму ліків, раку, ендокринних і неврологічних розладів.

4 Метаболізм сульфатування/сульфування

Метаболізм сульфування (також відомий як метаболізм сульфування) відіграє важливу роль в утилізації ліків in vivo та є важливою основою для розробки нових ліків і раціонального клінічного використання ліків. Сульфотрансфераза людини (також відома як сульфатаза) має широкий спектр субстратів в організмі, головним чином поширених у таких органах, як печінка, тонка кишка, нирки та легені. Звичайні людські SULT включаютьSULT1A1, SULT1A3, SULT1B1, SULT1C2, іSULT1C4 (таблиця 1). Для більшості субстратів опосередкований сульфотрансферазою метаболізм часто демонструє типові характеристики субстратного інгібування; Низькі рівні концентрації субстрату зазвичай індукують експресію ферменту.

Таблиця 1. Розподіл і функція частково надродини SULT в організмі людини

5 ключових застосувань SULT у розробці ліків

5.1 Оцінка DDI in vitro на основі метаболізму

Оцінка in vitro DDI, опосередкованої SULT, в основному здійснюється за допомогою селективних інгібіторів (таких як кверцетин, DCNP) або рекомбінантних ферментних систем у цитоплазмі печінки людини або клітинних моделях, що експресують специфічні підтипи SULT. Експериментальний дизайн зазвичай включає:

Аналіз метаболічного фенотипу: Визначте швидкість утворення сульфатованого метаболіту за допомогою LC-MS/MS та розрахуйте швидкість інгібування (значення IC50/Ki).

Прогноз клінічного ризику: якщо інгібітор значно знижує вироблення метаболіту (рівень інгібування>50%), це свідчить про те, що він може перешкоджати кліренсу препаратів, залежних від метаболізму SULT, і необхідна подальша перевірка in vivo.

5.2 Дослідження метаболічної стабільності SULT

При розробці ліків вивчення метаболічної стабільності SULT проводиться за допомогою інкубації in vitro (цитоплазма печінки/APS) у поєднанні з аналізом LC-MS/MS для визначення швидкості сульфатації препарату та утворення метаболітів, визначення ключових вкладів субтипу SULT, оцінки ризиків метаболічного кліренсу та оптимізації структури.

5.3 Дослідження метаболічного субстрату

Метод дослідження субстрату (метод ідентифікації метаболічного шляху) SULT може безпосередньо стосуватися дизайну ферментів CYP, який спочатку використовує хімічне інгібування для скринінгу відповідних підтипів, а потім перевіряє їх за допомогою генних рекомбіназ і обчислює їх відносний внесок.

Основний принцип і технічний шлях тесту хімічного інгібування SULT полягає в тому, щоб оцінити, чи пригнічується материнський метаболізм або виробництво метаболітів шляхом модифікації селективних інгібіторів кверцетину та DCNP SULT у системі цитоплазми печінки людини.

5.4 Дослідження інгібування ферментів

SULT бере участь у метаболізмі багатьох ендогенних речовин і ліків. Якщо препарати розробляються для пригнічення активності SULT, можуть виникнути потенційні проблеми з безпекою під час спільного використання ліків. Основний принцип і технічний шлях аналізу інгібування ферментів SULT полягає у використанні чистої ферментної системи SULT для виявлення того, чи інгібується виробництво метаболіту п-нітрофенолсульфату шляхом додавання досліджуваних препаратів і субстратів зонда, таких як п-нітрофенол.

6 Висновок

Сульфотрансфераза (SULT) відіграє вирішальну роль у метаболізмі ліків, взаємодії лікарських засобів (DDI) та оцінці безпеки. Сульфатний метаболізм, опосередкований ним, впливає на кліренс препарату, його активацію або токсичність (наприклад, метаболізм гормональних препаратів і забруднювачів навколишнього середовища), тоді як дослідження інгібування ферментів можуть передбачити клінічний ризик DDI. Поєднуючи моделі in vitro (цитоплазма печінки, рекомбінантні ферменти) з технологією LC-MS/MS, метаболічний внесок підтипів SULT (таких як SULT1A1, SULT2A1) можна з’ясувати, керуючи оптимізацією структури ліків та персоналізованим лікуванням. У майбутньому передові моделі, такі як органоїди, ще більше підвищать трансляційну цінність досліджень SULT, забезпечуючи більш точні критерії оцінки метаболічної стабільності та безпеки при розробці ліків.

довідка

Лі Ю., Ліндсі Дж., Ван Л. Л. та Чжоу С. Ф. (2008). Будова, функція та поліморфізм цитозольних сульфотрансфераз людини. Сучасний метаболізм препарату, 9(2), 99-105.