IPHASE/汇智和源 新型肝细胞体外代谢模型助力慢代谢药物动力学研究
2024-07-19
IPHASE/汇智和源 新型肝细胞体外代谢模型助力慢代谢药物动力学研究
2024-07-19
一、简介
药物代谢指药物在体内多种药物代谢酶的作用下，化学结构发生改变的过程，又称为生物转化过程。肝脏是人体最主要的药物代谢器官，由位于肝细胞滑面内质网的细胞色素P450（Cytochrome P450，CYP）酶系催化，因此构建体外模型如肝微粒体和悬浮原代肝细胞便于预测药物在体内的代谢转化过程。前者体外孵育时间一般小于1小时，后者一般小于4小时[1]。
然而近年来，实现药物的低清除率是药物设计的主要目标。低清除率药物即慢代谢药物是指在传统的肝微粒体和悬浮肝细胞代谢模型中无明显母药转化的药物，其体外内在清除率（CLint）低于1μL /( min· 106 cells)。即利用药物体外吸收、分布、代谢、排泄（即ADME）性质的高通量筛查及毒性筛选和早期代谢物鉴定等技术，在药物研发阶段设计提高药物的代谢稳定性，进而减少药物剂量使用、增加药物体内暴露量并延长其半衰期[1,2]。然而，传统的体外代谢模型在慢代谢药物的CLint测定上具有明显的局限性，并且代谢酶表型鉴定试验及代谢产物鉴定试验也会因药物无法产生足够的代谢产物而受到影响，均给药物代谢途径及机制研究带来新挑战。因此，新型肝细胞体外代谢模型的开发及应用对于创新药物研究的重要性不言而喻。
二、HepatoMax™和HepatoCon™系统——IPHASE新型肝细胞体外代谢模型
由于药物代谢酶活性随着体外孵育时间的延长而逐渐降低，因此，传统的体外代谢模型具有孵育时间短、代谢转化低和检测下限高（CLint检测定量下限为2. 5 μL /( min·106 cells)）等局限性，不能准确预测慢代谢药物的CLint[3]。同时，肝细胞相较于肝微粒体具有更多的氧化、还原、水解和二相结合反应所需要的酶，在体外系统中，许多新型的模型倾向于基于肝细胞系统进行优化，并进一步模拟体内环境，延长肝细胞的酶活保持时间，孵育时间的延长为监测到慢代谢药物足够的代谢转化提供了可能[2,3]。
鉴于此，IPHASE作为体外研究生物试剂引领者，以人、猴、犬、大鼠及小鼠等多种属贴壁原代肝细胞和基质细胞为研究基础，开创了HepatoMax™系统和HepatoCon™培养基系统，并以贴壁原代人肝细胞为例，组建两种系统，测定10天时Tolbutamide药物代谢产物增加响应值及7天时特定酶型的活性及代谢稳定性，以对系统进行验证。
（1）两种系统药物验证培养流程如下：
IPHASE-HepatoMax™以冻存贴壁原代人肝细胞和基质细胞组建共培养系统，将原代人肝细胞复苏后同基质细胞共同在HepatoP™培养基中孵育3天后开始进行给药测定，药物代谢在无血清 HepatoDo™培养基中进行，期间只补充药物而无需更换培养基，共测定给药后4、72、168和240小时的药物代谢产物增值结果以进行分析。
IPHASE-HepatoCon™则是在HepatoCon™培养基中培养冻存贴壁原代人肝细胞的系统，在将原代人肝细胞复苏后，单独在HepatoCon™培养基中培养3天后进行给药测定，后续给药时间、培养体系及测定方法同HepatoMax™系统。
同时，为了保证结果的准确性和严谨性，IPHASE同期进行了培养基对照（无细胞）和基质细胞对照，三次重复，结果表明IPHASE-HepatoMax™和IPHASE-HepatoCon™系统在第3天起产生强烈的代谢产物峰值响应，且第10天之前均显示出强劲的代谢周转率。
（2）药物代谢主要依赖肝细胞CYP450酶系，对其活性进行测定可更好地验
IPHASE-HepatoMax™和IPHASE-HepatoCon™系统具有良好地应用性。
IPHASE设定培养基对照（无细胞）、HepatoMax™、HepatoCon™和基质细胞四个类别，以贴壁原代人肝细胞为例，在肝细胞复苏3天后以非那西汀、安非他酮和咪达唑仑为底物，分别验证CYP1A2、CYP2B6和CYP3A4在给药后第0天、3天和7天时的代谢产物增加值，结果表明IPHASE-HepatoMax™和IPHASE-HepatoCon™系统在第7天前均显示出活跃的酶活性，持续地促进药物的正常代谢。
（3）除了酶活性的验证，良好的代谢稳定性也是验证体外模型实用性不可或缺的重要步骤。
IPHASE设定HepatoMax™、HepatoCon™和基质细胞三个类别，以贴壁原代人肝细胞为例，在复苏原代肝细胞3天后给药，测定Tolbutimide在80小时内的代谢稳定性，结果表明IPHASE-HepatoMax™和IPHASE-HepatoCon™系统在测定时间最长值内均显示出强大的代谢清除活性。
综上所述，IPHASE作为体外研究生物试剂引领者，其最新开发的以贴壁原代人、猴、犬、大鼠及小鼠等多种属肝细胞及基质细胞为基础的IPHASE HepatoMax™和IPHASE HepatoCon™体外模型具有优秀的代谢周转率、活跃的酶活性及强大的代谢清除活性，为广大客户开发低清除率药物提供新选择，更是实现药物开发不可或缺的重要伙伴！
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参考文献
[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,熊海伟,等.低清除率药物的代谢稳定性预测模型研究进展[J].中国药科大学学报, 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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