关键词:PhaseⅠMetabolism,MetabolicStability,CytochromeP450,CYP450,Livermicrosomes,Primaryhepatocytes
药物代谢,也称为生物转化(biotransformation),是指在药物被机体吸收后,通过各种酶和体液环境对药物化学结构进行改变的过程。药物的生物转化可以分为Ⅰ相代谢反应(PhaseⅠMetabolism)和Ⅱ相代谢反应(PhaseⅡMetabolism),这两种反应均会产生极性更强且水溶性更好的产物,因此 easier 排泄到胆汁和尿液中。代谢稳定性(MetabolicStability)反映了化合物对生物转化的敏感性,直接影响口服生物利用度和体内半衰期,从而影响药物的安全性和有效性。因此,在药物研发初期,评估药物的代谢稳定性是至关重要的。
相比体内代谢稳定性研究,药物体外代谢稳定性研究能够有效排除内环境的干扰,更直接地观察药物的代谢特性,且具有省时、稳定和高效的优势,适用于候选药物的高通量筛选。本文将简要介绍药物体外Ⅰ相代谢稳定性研究的方法和数据分析,以供参考。
一、药物Ⅰ相代谢概述
药物的Ⅰ相代谢反应是指在药物分子上引入新的基团或去除已有小基团的功能团反应,包括氧化、还原和水解等反应。其中影响最大的酶系是细胞色素P450(CytochromeP450,CYP450),它是一种单加氧酶(monooxygenase),主要存在于滑面内质网的微粒体中,能够催化多种物质如烷烃、烯烃、芳烃和类固醇的氧化反应。该酶系由细胞色素P450和NADPH-细胞色素P450还原酶结合而成,反应需要分子氧和还原辅酶Ⅱ(NADPH)的参与。单加氧酶可以直接激活氧分子,使氧原子结合于底物分子中形成羟化物或环氧化物,而另一个氧原子被还原为水。因此,单加氧酶又被称为混合功能氧化酶,因其底物的氧化产物通常是羟化物,也可以称其为羟化酶。
二、药物Ⅰ相代谢稳定性体外研究方法
考虑到肝脏是药物代谢的重要器官,体外代谢稳定性研究通常以肝脏为模型。常用的肝脏体外代谢模型包括肝微粒体(Liver microsomes)和原代肝细胞(Primary hepatocytes)。
(1)肝微粒体体外温孵法实验方法
肝微粒体中富含多种Ⅰ相代谢酶,尤其是以CYP450为主要成分的微粒体混合功能氧化酶系统。在研究过程中,通过添加相应的辅助因子NADPH,可以重组体外代谢体系,从而进行Ⅰ相代谢稳定性研究。样本准备时,肝微粒体可选择不同种属(如人、猴、犬、大鼠、小鼠等),建议微粒体蛋白的终浓度介于0.1 mg/mL至1 mg/mL之间。待测药物的终浓度一般为1μM,避免过高。反应过程中,将肝微粒体、测试药物和NADPH再生系统混合,置于37°C孵育一定时间,例如0、5、10、15、30和60分钟。之后可通过加入有机溶剂终止反应,并使用离心和HPLC、LC-MS/MS等方法分析样本中的药物原型和代谢产物,从而评估其在Ⅰ相代谢中的稳定性。
(2)原代肝细胞体外温孵法实验方法
原代肝细胞保持了完整的细胞结构,具有更全面的代谢酶系统。获取原代肝细胞需从新鲜肝脏组织中分离提取,并进行细胞活力检测,以确保细胞活力至少在80%以上。反应体系中的原代肝细胞浓度建议在0.5-2×106/mL之间。在适合的条件下(如37℃及5% CO₂),将原代肝细胞和待测药物进行孵育,反应结束后可同样通过有机溶剂终止反应并进行样本分析。
三、IPHASE体外Ⅰ相代谢稳定性试验数据分析
在进行体外代谢稳定性试验时,正常情况下,代谢结果应满足特定条件。如果药物发生代谢,相关数据的变异系数需控制在15%以内。若检测到药物在肝微粒体中没有发生代谢,可能是由于药物主要通过非CYP450酶代谢,或者其代谢途径以Ⅱ相代谢为主。在这种情况下,客户可以考虑使用原代肝细胞或其他体外模型进行研究。
总之,代谢稳定性是影响化合物生物利用度和暴露量的关键因素,对药物的有效性和安全性至关重要。因此,在药物研发初期进行体外代谢稳定性试验,有助于预测人体内的清除率、筛选具优势化合物和构建IVIVE模型等。尊龙凯时作为体外生物研究的领导者,开发了一款专门用于Ⅰ相代谢稳定性研究的试剂盒,简化了研制过程,确保实验结果的准确性和可重复性。
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