在臨床應(yīng)用中患者經(jīng)常會(huì)同時(shí)使用多種藥物,這些藥物可能會(huì)產(chǎn)生藥物-藥物相互作用(Drug-drug interaction,DDI,簡(jiǎn)稱藥物相互作用),有可能導(dǎo)致嚴(yán)重不良反應(yīng)或改變治療效果。因此,有必要對(duì)DDI發(fā)生的可能性和嚴(yán)重性及其影響程度進(jìn)行科學(xué)評(píng)估。DDI按照作用影響指標(biāo)可分為藥代動(dòng)力學(xué)和藥效動(dòng)力學(xué)相互作用,通常從體外試驗(yàn)開始評(píng)估。藥物相互作用研究在藥代動(dòng)力學(xué)方面主要涉及代謝酶和轉(zhuǎn)運(yùn)體。其中代謝酶介導(dǎo)的藥物相互作用評(píng)估主要包括三個(gè)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(píng)估以及藥物代謝酶的誘導(dǎo)作用評(píng)估。CYP酶(細(xì)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(dǎo)作用評(píng)估。
CYP酶誘導(dǎo)機(jī)理
現(xiàn)已證明CYP450酶表達(dá)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(gè)核受體均為轉(zhuǎn)錄因子,當(dāng)與配體結(jié)合激活后,核受體會(huì)從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)入細(xì)胞核中。其中,PXR和AhR分別與細(xì)胞核內(nèi)的視黃醛X受體(RXR)和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ARNT)形成異源二聚體,進(jìn)而結(jié)合在相應(yīng)靶基因上(如CYP酶),調(diào)節(jié)CYP酶的表達(dá)。AhR參與CYP1A2的誘導(dǎo);PXR主要參與CYP3A4的誘導(dǎo),其次是2C亞家族;CAR與PXR的誘導(dǎo)譜非常重疊,此外有研究表明CAR還可以誘導(dǎo)CYP2B6。
圖1 核受體介導(dǎo)的CYP酶誘導(dǎo)機(jī)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(dǎo),目前還未發(fā)現(xiàn)CYP2D6和CYP2J2的誘導(dǎo)劑!端幬锵嗷プ饔醚芯考夹g(shù)指導(dǎo)原則(試行)》要求評(píng)估在研藥物對(duì)于 CYP1A2、CYP2B6、CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19 和CYP3A4的誘導(dǎo)作用。其中,CYP3A4、CYP2C8、CYP2C9和CYP2C19均受PXR激活所誘導(dǎo)。ICH指導(dǎo)原則《M12:藥物相互作用》中提到,一般情況下,藥物對(duì)CYP2C8、CYP2C9和CYP2C19的誘導(dǎo)作用均不及CYP3A4。因此,在藥物早研期間,可只評(píng)估CYP1A2,CYP2B6和CYP3A4的誘導(dǎo)作用。如果根據(jù)體外結(jié)果可以排除藥物對(duì)CYP3A4酶的體內(nèi)誘導(dǎo)可能性,則無需評(píng)價(jià)藥物對(duì)CYP2C酶的誘導(dǎo)可能性,反之,則需要進(jìn)一步評(píng)估在研藥物對(duì)于CYP2C酶的誘導(dǎo)作用。
CYP酶誘導(dǎo)體外評(píng)估模型
由于CYP酶誘導(dǎo)的試驗(yàn)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(dǎo)試驗(yàn)系統(tǒng)必須是細(xì)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(xì)胞評(píng)估在研藥物對(duì)于CYP酶的誘導(dǎo)潛力。其試驗(yàn)設(shè)計(jì)如下:
以下為原代人肝細(xì)胞CYP酶誘導(dǎo)試驗(yàn)要點(diǎn):
CYP酶誘導(dǎo)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(jì)CYP酶誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)中的受試物孵育濃度?
ICH指導(dǎo)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(dǎo)原則(試行)》推薦30×Cmax,u為預(yù)期肝臟藥物濃度,同時(shí)應(yīng)結(jié)合體外溶解度和肝細(xì)胞毒性結(jié)果來設(shè)計(jì)。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(xì)胞毒性,最后設(shè)計(jì)的濃度為:50、15、5、1.5、0.5μM。
(2)假如化合物溶解度只能達(dá)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(dǎo)試驗(yàn)結(jié)果表明某種在研藥物的mRNA誘導(dǎo)倍數(shù)小于兩倍,能否排除體內(nèi)誘導(dǎo)的可能性?
在研藥物的mRNA誘導(dǎo)倍數(shù)為1.7倍<2倍,此時(shí)需要計(jì)算相對(duì)陽性對(duì)照組的增加比例。根據(jù)指導(dǎo)原則中提出的用于計(jì)算相對(duì)陽性對(duì)照增加比例的公式:%陽性對(duì)照藥物 = (在研藥物處理后的細(xì)胞mRNA增加倍數(shù)-1) × 100/ (陽性對(duì)照藥物處理后的細(xì)胞mRNA增加倍數(shù)-1),該案例中在研藥物mRNA誘導(dǎo)相對(duì)陽性對(duì)照組的增加比例計(jì)算為:%陽性對(duì)照藥物=(在研藥物使mRNA增加的倍數(shù)1.7-1)× 100/(陽性對(duì)照使mRNA增加的倍數(shù)3-1)=35%>20%,即在研藥物的誘導(dǎo)倍數(shù)小于2倍,但大于陽性對(duì)照的20%,根據(jù)指導(dǎo)原則要求,該情況下不能排除在研藥物的體內(nèi)誘導(dǎo)的可能性,建議進(jìn)一步對(duì)在研藥物進(jìn)行評(píng)價(jià)研究。
【案例三】
如果體外誘導(dǎo)試驗(yàn)結(jié)果表明在研藥物的mRNA誘導(dǎo)倍數(shù)為1.8倍,陽性對(duì)照組的誘導(dǎo)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(dǎo)的可能性?
該情況和案例二類似,在研藥物的mRNA誘導(dǎo)倍數(shù)為1.8倍<2倍,此時(shí)同樣需要計(jì)算相對(duì)陽性對(duì)照組的增加比例。該案例中在研藥物mRNA誘導(dǎo)相對(duì)陽性對(duì)照組的增加比例計(jì)算為:%陽性對(duì)照藥物=(在研藥物使mRNA增加的倍數(shù)1.8-1)/(陽性對(duì)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(dǎo)倍數(shù)小于2倍,且小于陽性對(duì)照的20%,因此其體內(nèi)誘導(dǎo)的可能性不大,不需要進(jìn)一步的評(píng)價(jià)研究。
CYP酶誘導(dǎo)常見問題解答
1、在酶誘導(dǎo)試驗(yàn)中是否需要在酶活性和mRNA兩個(gè)水平上進(jìn)行評(píng)估?
通常需要結(jié)合酶活性和mRNA兩個(gè)水平上的結(jié)果做結(jié)論,且mRNA水平更能真實(shí)反映誘導(dǎo)源頭上的效應(yīng),且更為敏感。僅測(cè)量酶活性主要存在問題是:當(dāng)同時(shí)存在抑制作用時(shí),可能會(huì)掩蓋誘導(dǎo)作用,而通過測(cè)量mRNA水平進(jìn)行轉(zhuǎn)錄分析可解決該問題。且應(yīng)通過陽性對(duì)照驗(yàn)證系統(tǒng),證明其中所有主要的CYP酶有功能且可被誘導(dǎo)。
2、為什么酶誘導(dǎo)試驗(yàn)初始時(shí)只需要測(cè)試三個(gè)酶亞型?
CYP誘導(dǎo)的產(chǎn)生源自藥物對(duì)核受體的激活從而使相應(yīng)的mRNA表達(dá)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(dǎo)。如果CYP3A被誘導(dǎo),則需要檢測(cè)CYP2C。
3、在酶誘導(dǎo)試驗(yàn)中為什么要連續(xù)加藥誘導(dǎo)?
一般情況下促變藥應(yīng)多次給藥直至其達(dá)到穩(wěn)態(tài)后,再評(píng)價(jià)其對(duì)底物藥物的影響。若促變藥并非誘導(dǎo)劑或者時(shí)間依賴型抑制劑,并且可證明單次與多次給藥對(duì)酶/轉(zhuǎn)運(yùn)體的影響相似時(shí),可采用單次給藥進(jìn)行DDI 研究。
綜上所述,在藥物研發(fā)早期進(jìn)行CYP酶誘導(dǎo)試驗(yàn)時(shí),可以采用原代人肝細(xì)胞進(jìn)行研究,在mRNA水平和酶活水平上先考察受試物對(duì)于CYP1A2,CYP2B6和CYP3A4的誘導(dǎo)作用。建議首先采用基礎(chǔ)定性方法(mRNA倍數(shù)變化)去評(píng)估受試物的CYP酶誘導(dǎo)潛力。如果基礎(chǔ)方法表明受試物有誘導(dǎo)可能性,則可以繼續(xù)使用相關(guān)性方法進(jìn)行評(píng)價(jià)?梢栽谳^大濃度范圍內(nèi)進(jìn)行在研藥物的誘導(dǎo)作用研究,以確定誘導(dǎo)參數(shù)例如Emax和EC50;A(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(dǎo)作用與多種臨床已明確的關(guān)注酶誘導(dǎo)劑的誘導(dǎo)作用進(jìn)行比較。此外也可以使用靜態(tài)機(jī)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(dǎo)的風(fēng)險(xiǎn),則應(yīng)使用關(guān)注酶的敏感底物進(jìn)行臨床研究。對(duì)于CYP酶誘導(dǎo)作用的評(píng)估,有助于闡明潛在的相關(guān)藥物相互作用風(fēng)險(xiǎn),明確藥物聯(lián)用禁忌,順利推動(dòng)藥物的上市申請(qǐng)進(jìn)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(jìn)的設(shè)備,專業(yè)的技術(shù)人員和多年研發(fā)的經(jīng)驗(yàn),開發(fā)出人、猴、犬、大鼠、小鼠、豬、兔等多個(gè)種屬純度高、活性好的原代肝細(xì)胞產(chǎn)品,助力廣大客戶進(jìn)行CYP酶誘導(dǎo)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(yùn)體產(chǎn)品,助力客戶全面進(jìn)行代謝酶和轉(zhuǎn)運(yùn)體介導(dǎo)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(xì)胞 |
懸浮肝細(xì)胞 |
人/猴/犬/大鼠/小鼠/金黃地鼠/小型豬/兔 原代肝細(xì)胞 |
貼壁肝細(xì)胞 |
亞細(xì)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+/
2C19+/2D6+/2E1+/3A4+/+3A5+ 還原酶重組酶 |
重組UGT酶 |
人UGT1A1/1A3/1A4/1A6/1A7/1A8/
1A9/1A10/2B7/2B15/2B17 重組酶 |
轉(zhuǎn)運(yùn)體產(chǎn)品 |
ABC家族轉(zhuǎn)運(yùn)體 |
人BCRP/BSEP/MDR1/MRP1/MRP2/MRP3/MRP4/
MRP8 ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體囊泡
|
SLC家族轉(zhuǎn)運(yùn)體 |
人OATP1B1/OAT1/OAT3/OCT2/OATP1B3/
OATP2B1/OCT1/NTCP/MATE1/MATE2K/OATP1A2 SLC轉(zhuǎn)運(yùn)體細(xì)胞 |
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電咨詢,咨詢熱線400-127-6686。
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(dǎo)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(dǎo)原則(試行).2021.
[5] 藥明康德DMPK公眾號(hào).
匯智和源,致力于為創(chuàng)新藥研發(fā)企業(yè)及生命科學(xué)研究機(jī)構(gòu)提供高品質(zhì)的生物試劑,IPHASE為公司核心品牌,品牌宗旨“Innovative Reagents For Innovative Research”。