新型肝細(xì)胞體外代謝模型助力慢代謝藥物動(dòng)力學(xué)研究

一、簡(jiǎn)介
藥物代謝指藥物在體內(nèi)多種藥物代謝酶的作用下，化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的過(guò)程，又稱為生物轉(zhuǎn)化過(guò)程。肝臟是人體最主要的藥物代謝器官，由位于肝細(xì)胞滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的細(xì)胞色素P450（Cytochrome P450，CYP）酶系催化，因此構(gòu)建體外模型如肝微粒體和懸浮原代肝細(xì)胞便于預(yù)測(cè)藥物在體內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)化過(guò)程。前者體外孵育時(shí)間一般小于1小時(shí)，后者一般小于4小時(shí)[1]。 然而近年來(lái)，實(shí)現(xiàn)藥物的低清除率是藥物設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。低清除率藥物即慢代謝藥物是指在傳統(tǒng)的肝微粒體和懸浮肝細(xì)胞代謝模型中無(wú)明顯母藥轉(zhuǎn)化的藥物，其體外內(nèi)在清除率（CLint）低于1μL /( min· 106 cells)。即利用藥物體外吸收、分布、代謝、排泄（即ADME）性質(zhì)的高通量篩查及毒性篩選和早期代謝物鑒定等技術(shù)，在藥物研發(fā)階段設(shè)計(jì)提高藥物的代謝穩(wěn)定性，進(jìn)而減少藥物劑量使用、增加藥物體內(nèi)暴露量并延長(zhǎng)其半衰期[1,2]。然而，傳統(tǒng)的體外代謝模型在慢代謝藥物的CLint測(cè)定上具有明顯的局限性，并且代謝酶表型鑒定試驗(yàn)及代謝產(chǎn)物鑒定試驗(yàn)也會(huì)因藥物無(wú)法產(chǎn)生足夠的代謝產(chǎn)物而受到影響，均給藥物代謝途徑及機(jī)制研究帶來(lái)新挑戰(zhàn)。因此，新型肝細(xì)胞體外代謝模型的開發(fā)及應(yīng)用對(duì)于創(chuàng)新藥物研究的重要性不言而喻。 二、HepatoMax™和HepatoCon™系統(tǒng)——IPHASE新型肝細(xì)胞體外代謝模型

由于藥物代謝酶活性隨著體外孵育時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低，因此，傳統(tǒng)的體外代謝模型具有孵育時(shí)間短、代謝轉(zhuǎn)化低和檢測(cè)下限高（CLint檢測(cè)定量下限為2. 5 μL /( min·106 cells)）等局限性，不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)慢代謝藥物的CLint[3]。同時(shí)，肝細(xì)胞相較于肝微粒體具有更多的氧化、還原、水解和二相結(jié)合反應(yīng)所需要的酶，在體外系統(tǒng)中，許多新型的模型傾向于基于肝細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，并進(jìn)一步模擬體內(nèi)環(huán)境，延長(zhǎng)肝細(xì)胞的酶活保持時(shí)間，孵育時(shí)間的延長(zhǎng)為監(jiān)測(cè)到慢代謝藥物足夠的代謝轉(zhuǎn)化提供了可能[2,3]。

鑒于此，IPHASE作為體外研究生物試劑引領(lǐng)者，以人、猴、犬、大鼠及小鼠等多種屬貼壁原代肝細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞為研究基礎(chǔ)，開創(chuàng)了HepatoMax™系統(tǒng)和HepatoCon™培養(yǎng)基系統(tǒng)，并以貼壁原代人肝細(xì)胞為例，組建兩種系統(tǒng)，測(cè)定10天時(shí)Tolbutamide藥物代謝產(chǎn)物增加響應(yīng)值及7天時(shí)特定酶型的活性及代謝穩(wěn)定性，以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。

（1）兩種系統(tǒng)藥物驗(yàn)證培養(yǎng)流程如下：

IPHASE-HepatoMax™以凍存貼壁原代人肝細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞組建共培養(yǎng)系統(tǒng)，將原代人肝細(xì)胞復(fù)蘇后同基質(zhì)細(xì)胞共同在HepatoP™培養(yǎng)基中孵育3天后開始進(jìn)行給藥測(cè)定，藥物代謝在無(wú)血清 HepatoDo™培養(yǎng)基中進(jìn)行，期間只補(bǔ)充藥物而無(wú)需更換培養(yǎng)基，共測(cè)定給藥后4、72、168和240小時(shí)的藥物代謝產(chǎn)物增值結(jié)果以進(jìn)行分析。 IPHASE-HepatoCon™則是在HepatoCon™培養(yǎng)基中培養(yǎng)凍存貼壁原代人肝細(xì)胞的系統(tǒng)，在將原代人肝細(xì)胞復(fù)蘇后，單獨(dú)在HepatoCon™培養(yǎng)基中培養(yǎng)3天后進(jìn)行給藥測(cè)定，后續(xù)給藥時(shí)間、培養(yǎng)體系及測(cè)定方法同HepatoMax™系統(tǒng)。 同時(shí)，為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確性和嚴(yán)謹(jǐn)性，IPHASE同期進(jìn)行了培養(yǎng)基對(duì)照（無(wú)細(xì)胞）和基質(zhì)細(xì)胞對(duì)照，三次重復(fù)，結(jié)果表明IPHASE-HepatoMax™和IPHASE-HepatoCon™系統(tǒng)在第3天起產(chǎn)生強(qiáng)烈的代謝產(chǎn)物峰值響應(yīng)，且第10天之前均顯示出強(qiáng)勁的代謝周轉(zhuǎn)率。
（2）藥物代謝主要依賴肝細(xì)胞CYP450酶系，對(duì)其活性進(jìn)行測(cè)定可更好地驗(yàn)

IPHASE-HepatoMax™和IPHASE-HepatoCon™系統(tǒng)具有良好地應(yīng)用性。

IPHASE設(shè)定培養(yǎng)基對(duì)照（無(wú)細(xì)胞）、HepatoMax™、HepatoCon™和基質(zhì)細(xì)胞四個(gè)類別，以貼壁原代人肝細(xì)胞為例，在肝細(xì)胞復(fù)蘇3天后以非那西汀、安非他酮和咪達(dá)唑侖為底物，分別驗(yàn)證CYP1A2、CYP2B6和CYP3A4在給藥后第0天、3天和7天時(shí)的代謝產(chǎn)物增加值，結(jié)果表明IPHASE-HepatoMax™和IPHASE-HepatoCon™系統(tǒng)在第7天前均顯示出活躍的酶活性，持續(xù)地促進(jìn)藥物的正常代謝。
（3）除了酶活性的驗(yàn)證，良好的代謝穩(wěn)定性也是驗(yàn)證體外模型實(shí)用性不可或缺的重要步驟。

IPHASE設(shè)定HepatoMax™、HepatoCon™和基質(zhì)細(xì)胞三個(gè)類別，以貼壁原代人肝細(xì)胞為例，在復(fù)蘇原代肝細(xì)胞3天后給藥，測(cè)定Tolbutimide在80小時(shí)內(nèi)的代謝穩(wěn)定性，結(jié)果表明IPHASE-HepatoMax™和IPHASE-HepatoCon™系統(tǒng)在測(cè)定時(shí)間最長(zhǎng)值內(nèi)均顯示出強(qiáng)大的代謝清除活性。
綜上所述，IPHASE作為體外研究生物試劑引領(lǐng)者，其最新開發(fā)的以貼壁原代人、猴、犬、大鼠及小鼠等多種屬肝細(xì)胞及基質(zhì)細(xì)胞為基礎(chǔ)的IPHASE HepatoMax™和IPHASE HepatoCon™體外模型具有優(yōu)秀的代謝周轉(zhuǎn)率、活躍的酶活性及強(qiáng)大的代謝清除活性，為廣大客戶開發(fā)低清除率藥物提供新選擇，更是實(shí)現(xiàn)藥物開發(fā)不可或缺的重要伙伴！

IPHASE/匯智和源憑借多年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，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(xué)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(xué)品等的遺傳毒性研究提供便捷產(chǎn)品，望廣大科研工作者來(lái)電咨詢，咨詢熱線400-127-6686。

參考文獻(xiàn)

[1] Di L , Obach R S .Addressing the Challenges of Low Clearance in Drug Research[J].Aaps Journal, 2015, 17(2):352.DOI:10.1208/s12248-014-9691-7.

[2] 阮婷婷,鞠武建,熊海偉,等.低清除率藥物的代謝穩(wěn)定性預(yù)測(cè)模型研究進(jìn)展[J].中國(guó)藥科大學(xué)學(xué)報(bào), 2019(2):152-160.

[3] Di L, Trapa P, Obach R S, et al. A novel relay method for determining low-clearance values[J]. Drug metabolism and disposition, 2012, 40(9): 1860-1865.

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