Sulfotransferase(SULT) cho nghiên cứu DDI, ổn định trao đổi chất và ức chế enzyme

Từ khóa: thuốc-tương tác thuốc (DDI), sulfotransferase (SULT), ức chế enzyme, chuyển hóa SULT, ổn định trao đổi chất, enzyme SULT1A1 của con người, enzyme SULT1A3 của con người, enzyme SULT1B1 của con người, SULT1C2 của con người, enzyme SULT1C4 của con người, enzyme SULT1E1 của con người, enzyme SULT2A1 của con người

1 IPHASE sản xuất

2 Nghiên cứu enzyme trong phát triển thuốc

Trong phát triển thuốc, việc nghiên cứu kiểu hình chuyển hóa và ức chế enzyme của các enzyme chuyển hóa như CYP450, UGT, SULT, v.v. là rất quan trọng. Nghiên cứu kiểu hình chuyển hóa sử dụng mô hình in vitro kết hợp với công nghệ LC-MS/MS để xác định các con đường trao đổi chất chính, các enzym chuyển hóa quan trọng và các thông số động học của chúng (chẳng hạn như Km/Vmax) của thuốc và đánh giá tác động của đa hình gen đối với thuốc được cá nhân hóa. Nghiên cứu ức chế enzyme tập trung vào tác dụng ức chế của thuốc hoặc hợp chất lên enzyme chuyển hóa (chẳng hạn như ức chế thuận nghịch/không thuận nghịch), đo giá trị IC50/Ki để dự đoánthuốc-tương tác thuốc (DDI)rủi ro. Những nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học để tối ưu hóa thiết kế thuốc, đánh giá độ an toàn (chẳng hạn như xác định các chất chuyển hóa độc hại) và hướng dẫn sử dụng thuốc chính xác. Thách thức cốt lõi nằm ở việc chuyển đổi dữ liệu in vitro sang in vivo và độ nhạy phát hiện của các chất chuyển hóa có hàm lượng thấp. Trong tương lai, các mô hình tiên tiến như organoids có thể được sử dụng để nâng cao hơn nữa độ tin cậy của nghiên cứu.

3 Sulfotransferase (SULT)

Sulfotransferase (SULT)là một loại transferase xúc tác cho quá trình vận chuyển các nhóm sunfat và tham gia vào quá trình chuyển hóa các hợp chất nội sinh (như hormone và chất dẫn truyền thần kinh) và các hợp chất ngoại sinh (như thuốc và các chất ô nhiễm môi trường). Sulfotransferase chủ yếu nằm trong tế bào chất và bộ máy Golgi, tham gia vào quá trình sunfat hóa các chất nền phân tử nhỏ (như thuốc, hormone, chất dẫn truyền thần kinh) và các phân tử lớn (như peptide, protein, lipid, glycosaminoglycan). Sulfotransferase đã được xác định có nhiều phân nhóm, chủ yếu bao gồm SULT1, SULT2 và SULT4. Rối loạn chức năng của sulfotransferase có thể dẫn đến chuyển hóa thuốc bất thường, ung thư, rối loạn nội tiết và rối loạn thần kinh.

4 Chuyển hóa sunfat/sulfonat hóa

Chuyển hóa sulfonate (còn được gọi là chuyển hóa sunfat) đóng một vai trò quan trọng trong việc xử lý thuốc in vivo và là nền tảng quan trọng để phát triển thuốc mới và sử dụng thuốc lâm sàng hợp lý. Sulfatase ở người (còn được gọi là sulfatase) có nhiều chất nền trong cơ thể, phân bố chủ yếu ở các cơ quan như gan, ruột non, thận và phổi. SULT phổ biến của con người bao gồmSULT1A1, SULT1A3, SULT1B1, SULT1C2vàSULT1C4 (bảng 1). Đối với hầu hết các cơ chất, quá trình chuyển hóa qua trung gian sulfotransferase thường thể hiện các đặc tính ức chế cơ chất điển hình; Nồng độ cơ chất thấp thường gây ra biểu hiện enzyme.

Bảng 1 Sự phân bố và chức năng của siêu họ SULT một phần trong cơ thể con người

5 ứng dụng chính của SULT trong phát triển thuốc

5.1 Đánh giá DDI in vitro dựa trên quá trình chuyển hóa

Việc đánh giá in vitro DDI qua trung gian SULT chủ yếu được thực hiện thông qua các chất ức chế chọn lọc (như quercetin, DCNP) hoặc hệ thống enzyme tái tổ hợp trong tế bào chất ở gan người hoặc các mô hình tế bào biểu hiện các phân nhóm SULT cụ thể. Thiết kế thử nghiệm thường bao gồm:

Phân tích kiểu hình trao đổi chất: Định lượng tốc độ tạo ra chất chuyển hóa sunfat bằng LC-MS/MS và tính tốc độ ức chế (giá trị IC50/Ki).

Dự đoán rủi ro lâm sàng: Nếu chất ức chế làm giảm đáng kể việc sản xuất chất chuyển hóa (tỷ lệ ức chế>50%), điều đó cho thấy rằng nó có thể cản trở quá trình thanh thải thuốc phụ thuộc vào quá trình chuyển hóa SULT và cần xác nhận thêm trên cơ thể.

5.2 Nghiên cứu độ ổn định trao đổi chất của SULT

Trong quá trình phát triển thuốc, nghiên cứu về độ ổn định trao đổi chất của SULT được thực hiện thông qua ủ in vitro (tế bào chất gan/APS) kết hợp với phân tích LC-MS/MS để xác định tốc độ sunfat hóa thuốc và tạo ra chất chuyển hóa, xác định các đóng góp chính của phân nhóm SULT, đánh giá rủi ro thanh thải chuyển hóa và hướng dẫn tối ưu hóa cấu trúc.

5.3 Nghiên cứu cơ chất trao đổi chất

Phương pháp nghiên cứu cơ chất (phương pháp xác định con đường trao đổi chất) của SULT có thể đề cập trực tiếp đến thiết kế của enzyme CYP, trước tiên sử dụng chất ức chế hóa học để sàng lọc các phân nhóm có liên quan, sau đó xác minh chúng bằng tái tổ hợp gen và tính toán sự đóng góp tương đối của chúng.

Nguyên tắc và kỹ thuật chính của thử nghiệm ức chế hóa học của SULT là đánh giá xem quá trình trao đổi chất hoặc sản xuất chất chuyển hóa của mẹ có bị ức chế hay không bằng cách điều chỉnh các chất ức chế chọn lọc Quercetin và DCNP của SULT trong hệ thống tế bào chất ở gan của con người.

5.4 Nghiên cứu ức chế enzyme

SULT tham gia vào quá trình chuyển hóa nhiều chất và thuốc nội sinh. Nếu thuốc đang được phát triển để ức chế hoạt động của SULT, có thể tiềm ẩn các vấn đề về an toàn khi dùng chung thuốc. Nguyên tắc và lộ trình kỹ thuật chính của xét nghiệm ức chế enzyme SULT là sử dụng hệ thống enzyme tinh khiết SULT để phát hiện xem việc sản xuất chất chuyển hóa p-nitrophenol sulfate có bị ức chế hay không bằng cách thêm các loại thuốc nghiên cứu và cơ chất thăm dò như p-nitrophenol.

6 Kết luận

Sulfotransferase (SULT) đóng một vai trò quan trọng trong chuyển hóa thuốc, tương tác thuốc - thuốc (DDI) và đánh giá an toàn. Quá trình chuyển hóa sulfat qua trung gian nó ảnh hưởng đến độ thanh thải, hoạt hóa hoặc độc tính của thuốc (chẳng hạn như chuyển hóa thuốc nội tiết tố và các chất ô nhiễm môi trường), trong khi các nghiên cứu về ức chế enzyme có thể dự đoán nguy cơ DDI trên lâm sàng. Bằng cách kết hợp các mô hình in vitro (tế bào chất gan, enzyme tái tổ hợp) với công nghệ LC-MS/MS, có thể làm rõ sự đóng góp trao đổi chất của các phân nhóm SULT (như SULT1A1, SULT2A1), hướng dẫn tối ưu hóa cấu trúc thuốc và thuốc cá nhân hóa. Trong tương lai, các mô hình tiên tiến như organoids sẽ nâng cao hơn nữa giá trị tịnh tiến của nghiên cứu SULT, cung cấp các tiêu chí đánh giá chính xác hơn về độ ổn định và an toàn trao đổi chất trong phát triển thuốc.

Tài liệu tham khảo

Li, Y., Lindsay, J., Wang, L. L., & Zhou, S. F. (2008). Cấu trúc, chức năng và tính đa hình của sulfotransferase tế bào của con người. Chuyển hóa thuốc hiện tại, 9(2), 99-105.