匯智和源生物技術(shù)(蘇州)有限公司
IPHASE/匯智和源 代謝酶相關(guān)DDI評估之CYP酶誘導
檢測樣品:CYP酶誘導 藥物相互作用 DDI CYP酶 原代肝細胞
檢測項目:CYP酶誘導 藥物相互作用 DDI CYP酶 原代肝細胞
方案概述:在臨床應用中患者經(jīng)常會同時使用多種藥物,這些藥物可能會產(chǎn)生藥物-藥物相互作用(Drug-druginteraction,,DDI,,簡稱藥物相互作用),有可能導致嚴重不良反應或改變治療效果,。因此,,有必要對DDI發(fā)生的可能性和嚴重性及其影響程度進行科學評估。DDI按照作用影響指標可分為藥代動力學和藥效動力學相互作用,,通常從體外試驗開始評估,。藥物相互作用研究在藥代動力學方面主要涉及代謝酶和轉(zhuǎn)運體。
在臨床應用中患者經(jīng)常會同時使用多種藥物,,這些藥物可能會產(chǎn)生藥物-藥物相互作用(Drug-drug interaction,,DDI,簡稱藥物相互作用),,有可能導致嚴重不良反應或改變治療效果。因此,,有必要對DDI發(fā)生的可能性和嚴重性及其影響程度進行科學評估,。DDI按照作用影響指標可分為藥代動力學和藥效動力學相互作用,通常從體外試驗開始評估,。藥物相互作用研究在藥代動力學方面主要涉及代謝酶和轉(zhuǎn)運體,。其中代謝酶介導的藥物相互作用評估主要包括三個方面:藥物代謝酶表型鑒定的研究,,藥物代謝酶的抑制作用評估以及藥物代謝酶的誘導作用評估。CYP酶(細胞色素P450酶)是體內(nèi)重要的藥物代謝酶,,參與80%~90%藥物的代謝過程,。本期文章主要介紹CYP酶的誘導作用評估。
CYP酶誘導機理
現(xiàn)已證明CYP450酶表達受孕烷X受體 (PXR),、組成型雄烷受體 (CAR),、芳烴受體(AHR)等核受體調(diào)控(圖1)。這3個核受體均為轉(zhuǎn)錄因子,,當與配體結(jié)合激活后,,核受體會從細胞質(zhì)轉(zhuǎn)入細胞核中。其中,,PXR和AhR分別與細胞核內(nèi)的視黃醛X受體(RXR)和轉(zhuǎn)運蛋白(ARNT)形成異源二聚體,,進而結(jié)合在相應靶基因上(如CYP酶),調(diào)節(jié)CYP酶的表達,。AhR參與CYP1A2的誘導,;PXR主要參與CYP3A4的誘導,其次是2C亞家族,;CAR與PXR的誘導譜非常重疊,,此外有研究表明CAR還可以誘導CYP2B6。
圖1 核受體介導的CYP酶誘導機制示意圖(來源:Induction of hepatic cytochrome P450 enzymes: methods, mechanisms, recommendations, and in vitro-in vivo correlations)
值得一提的是,,并不是所有的CYP450酶都可以被誘導,,目前還未發(fā)現(xiàn)CYP2D6和CYP2J2的誘導劑?!端幬锵嗷プ饔醚芯考夹g(shù)指導原則(試行)》要求評估在研藥物對于 CYP1A2,、CYP2B6、CYP2C8,、CYP2C9,、CYP2C19 和CYP3A4的誘導作用。其中,,CYP3A4,、CYP2C8、CYP2C9和CYP2C19均受PXR激活所誘導,。ICH指導原則《M12:藥物相互作用》中提到,,一般情況下,藥物對CYP2C8,、CYP2C9和CYP2C19的誘導作用均不及CYP3A4,。因此,在藥物早研期間,,可只評估CYP1A2,,CYP2B6和CYP3A4的誘導作用,。如果根據(jù)體外結(jié)果可以排除藥物對CYP3A4酶的體內(nèi)誘導可能性,則無需評價藥物對CYP2C酶的誘導可能性,,反之,,則需要進一步評估在研藥物對于CYP2C酶的誘導作用。
CYP酶誘導體外評估模型
由于CYP酶誘導的試驗是從“轉(zhuǎn)錄”,、“翻譯”,、“蛋白質(zhì)翻譯后修飾”直至成為活性CYP酶蛋白,所以CYP酶誘導試驗系統(tǒng)必須是細胞而非其亞結(jié)構(gòu),。通??墒褂美鋬霰4婊蛐迈r分離的貼壁人原代肝細胞評估在研藥物對于CYP酶的誘導潛力。其試驗設(shè)計如下:
以下為原代人肝細胞CYP酶誘導試驗要點:
CYP酶誘導案例分析
【案例一】
受試物在藥效模型的血漿穩(wěn)態(tài)Cmax為20μM,,血漿蛋白結(jié)合率為85%,,如何設(shè)計CYP酶誘導實驗中的受試物孵育濃度?
ICH指導原則《M12:藥物相互作用》推薦濃度范圍覆蓋15×Cmax,u,,《藥物相互作用研究技術(shù)指導原則(試行)》推薦30×Cmax,u為預期肝臟藥物濃度,,同時應結(jié)合體外溶解度和肝細胞毒性結(jié)果來設(shè)計。Cmax=20μM,,fu=0.15,,則Cmax,u=3μM,15×Cmax,u=45μM,,30×Cmax,u=90μM,。
(1)如果化合物溶解度≥ 90μM,但在60-90μM下受試物有肝細胞毒性,,最后設(shè)計的濃度為:50,、15、5,、1.5,、0.5μM。
(2)假如化合物溶解度只能達到30μM,,則建議濃度設(shè)定為30,、10、3,、1,、0.3μM。
【案例二】
如果體外誘導試驗結(jié)果表明某種在研藥物的mRNA誘導倍數(shù)小于兩倍,,能否排除體內(nèi)誘導的可能性,?
在研藥物的mRNA誘導倍數(shù)為1.7倍<2倍,此時需要計算相對陽性對照組的增加比例。根據(jù)指導原則中提出的用于計算相對陽性對照增加比例的公式:%陽性對照藥物 = (在研藥物處理后的細胞mRNA增加倍數(shù)-1) × 100/ (陽性對照藥物處理后的細胞mRNA增加倍數(shù)-1),,該案例中在研藥物mRNA誘導相對陽性對照組的增加比例計算為:%陽性對照藥物=(在研藥物使mRNA增加的倍數(shù)1.7-1)× 100/(陽性對照使mRNA增加的倍數(shù)3-1)=35%>20%,即在研藥物的誘導倍數(shù)小于2倍,,但大于陽性對照的20%,,根據(jù)指導原則要求,該情況下不能排除在研藥物的體內(nèi)誘導的可能性,,建議進一步對在研藥物進行評價研究,。
【案例三】
如果體外誘導試驗結(jié)果表明在研藥物的mRNA誘導倍數(shù)為1.8倍,陽性對照組的誘導倍數(shù)為5.1倍,,這種情況下能否排除在研藥物的體內(nèi)誘導的可能性,?
該情況和案例二類似,在研藥物的mRNA誘導倍數(shù)為1.8倍<2倍,,此時同樣需要計算相對陽性對照組的增加比例,。該案例中在研藥物mRNA誘導相對陽性對照組的增加比例計算為:%陽性對照藥物=(在研藥物使mRNA增加的倍數(shù)1.8-1)/(陽性對照使mRNA增加的倍數(shù)5.1-1)×100%)=19.5%<20%。在這種情況下,,由于在研藥物的誘導倍數(shù)小于2倍,,且小于陽性對照的20%,因此其體內(nèi)誘導的可能性不大,,不需要進一步的評價研究,。
CYP酶誘導常見問題解答
1、在酶誘導試驗中是否需要在酶活性和mRNA兩個水平上進行評估,?
通常需要結(jié)合酶活性和mRNA兩個水平上的結(jié)果做結(jié)論,,且mRNA水平更能真實反映誘導源頭上的效應,且更為敏感,。僅測量酶活性主要存在問題是:當同時存在抑制作用時,,可能會掩蓋誘導作用,而通過測量mRNA水平進行轉(zhuǎn)錄分析可解決該問題,。且應通過陽性對照驗證系統(tǒng),,證明其中所有主要的CYP酶有功能且可被誘導。
2,、為什么酶誘導試驗初始時只需要測試三個酶亞型,?
CYP誘導的產(chǎn)生源自藥物對核受體的激活從而使相應的mRNA表達量增高,而主要的CYP亞型只涉及到三種核受體,。其中,,CYP3A、CYP2C的核受體是PXR,,CYP1A2的核受體是AhR,,CYP2B6的核受體是CAR,而CYP2D6則未發(fā)現(xiàn)可被誘導。如果CYP3A被誘導,,則需要檢測CYP2C,。
3、在酶誘導試驗中為什么要連續(xù)加藥誘導,?
一般情況下促變藥應多次給藥直至其達到穩(wěn)態(tài)后,,再評價其對底物藥物的影響。若促變藥并非誘導劑或者時間依賴型抑制劑,,并且可證明單次與多次給藥對酶/轉(zhuǎn)運體的影響相似時,,可采用單次給藥進行DDI 研究。
綜上所述,,在藥物研發(fā)早期進行CYP酶誘導試驗時,,可以采用原代人肝細胞進行研究,在mRNA水平和酶活水平上先考察受試物對于CYP1A2,,CYP2B6和CYP3A4的誘導作用,。建議首先采用基礎(chǔ)定性方法(mRNA倍數(shù)變化)去評估受試物的CYP酶誘導潛力。如果基礎(chǔ)方法表明受試物有誘導可能性,,則可以繼續(xù)使用相關(guān)性方法進行評價,。可以在較大濃度范圍內(nèi)進行在研藥物的誘導作用研究,,以確定誘導參數(shù)例如Emax和EC50,。基礎(chǔ)定性方法僅使用在研藥物的體外數(shù)據(jù),,而相關(guān)性方法則可以將藥物的誘導作用與多種臨床已明確的關(guān)注酶誘導劑的誘導作用進行比較,。此外也可以使用靜態(tài)機制模型或PBPK模型。如果根據(jù)體外數(shù)據(jù)和模型無法排除誘導的風險,,則應使用關(guān)注酶的敏感底物進行臨床研究,。對于CYP酶誘導作用的評估,有助于闡明潛在的相關(guān)藥物相互作用風險,,明確藥物聯(lián)用禁忌,,順利推動藥物的上市申請進程。
IPHASE相關(guān)產(chǎn)品
鑒于此,,IPHASE作為體外研究生物試劑引-領(lǐng)者,,憑借先進的設(shè)備,專業(yè)的技術(shù)人員和多年研發(fā)的經(jīng)驗,,開發(fā)出人,、猴、犬,、大鼠,、小鼠,、豬、兔等多個種屬純度高,、活性好的原代肝細胞產(chǎn)品,,助力廣大客戶進行CYP酶誘導及其他方向的研究。此外,,IPHASE還可提供微粒體,、重組人CYP酶及UGT酶和轉(zhuǎn)運體產(chǎn)品,助力客戶全面進行代謝酶和轉(zhuǎn)運體介導的藥物相互作用研究,,賦能客戶的藥物研發(fā)。
類別 | 分類 | 名稱 |
原代肝細胞 | 懸浮肝細胞 | 人/猴/犬/大鼠/小鼠/金黃地鼠/小型豬/兔 原代肝細胞 |
貼壁肝細胞 | ||
亞細胞組分 | 肝/腸/腎/肺微粒體 | 人/猴/犬/兔/大鼠/小鼠/金黃地鼠/貓/小型豬 微粒體 |
肝/腸/腎/肺S9 | 人/猴/犬/兔/大鼠/小鼠/小型豬 S9 | |
肝/腸/腎/肺胞質(zhì)液 | 人/猴/犬/兔/大鼠/小鼠 胞質(zhì)液 | |
肝/腸/腎 組織勻漿液 | 人/猴/犬/兔/大鼠/小鼠 組織勻漿液 | |
肝溶酶體 | 人/猴/犬/兔/大鼠/小鼠 肝溶酶體 | |
酸化肝勻漿液 | 人/猴/犬/兔/大鼠/小鼠 酸化肝勻漿液 | |
重組酶產(chǎn)品 | 重組CYP酶 | 人CYP1A1+/1A2+/2A6+2B6+/2C8+/2C9+/ |
重組UGT酶 | 人UGT1A1/1A3/1A4/1A6/1A7/1A8/ | |
轉(zhuǎn)運體產(chǎn)品 |
ABC家族轉(zhuǎn)運體 | 人BCRP/BSEP/MDR1/MRP1/MRP2/MRP3/MRP4/ MRP8 ABC轉(zhuǎn)運體囊泡
|
SLC家族轉(zhuǎn)運體 | 人OATP1B1/OAT1/OAT3/OCT2/OATP1B3/ OATP2B1/OCT1/NTCP/MATE1/MATE2K/OATP1A2 SLC轉(zhuǎn)運體細胞 |
IPHASE/匯智和源憑借多年的研發(fā)經(jīng)驗,,推出了多領(lǐng)域,、多種類的高-端科研試劑,為藥物早期研發(fā)提供篩選工具,,為生命科學領(lǐng)域的探索提供新材料,、新方法和新手段,為食品,、藥品,、化學品等的遺傳毒性研究提供便捷產(chǎn)品,望廣大科研工作者咨詢,。
參考資料:
[1]N.J.Hewitt,E.L.Lecluyse,S.S.Ferguson. Induction of hepatic cytochrome P450 enzymes: methods, mechanisms, recommendations, and in vitro–in vivo correlations. Xenobiotics. 2007,37(10-11): 1196-1224.
[2] Odette A Fahmi,Sharon L Ripp. Evaluation of models for predicting drug-drug interactions due toinduction. Expert Opinion on Drug Metabolism & Toxicology. 2010, 6(11).
[3] ICH指導原則《M12:藥物相互作用》. 2024.
[4] NMPA. 藥物相互作用研究技術(shù)指導原則(試行).2021.
[5] 藥明康德DMPK公眾號.
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