新型肝細胞體外代謝模型助力慢代謝藥物動力學研究

一、簡介
藥物代謝指藥物在體內(nèi)多種藥物代謝酶的作用下，化學結構發(fā)生改變的過程，又稱為生物轉(zhuǎn)化過程。肝臟是人體最主要的藥物代謝器官，由位于肝細胞滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的細胞色素P450（Cytochrome P450，CYP）酶系催化，因此構建體外模型如肝微粒體和懸浮原代肝細胞便于預測藥物在體內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)化過程。前者體外孵育時間一般小于1小時，后者一般小于4小時[1]。 然而近年來，實現(xiàn)藥物的低清除率是藥物設計的主要目標。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胞代謝模型中無明顯母藥轉(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，在藥物研發(fā)階段設計提高藥物的代謝穩(wěn)定性，進而減少藥物劑量使用、增加藥物體內(nèi)暴露量并延長其半衰期[1,2]。然而，傳統(tǒng)的體外代謝模型在慢代謝藥物的CLint測定上具有明顯的局限性，并且代謝酶表型鑒定試驗及代謝產(chǎn)物鑒定試驗也會因藥物無法產(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制研究帶來新挑戰(zhàn)。因此，新型肝細胞體外代謝模型的開發(fā)及應用對于創(chuàng)新藥物研究的重要性不言而喻。 二、HepatoMax™和HepatoCon™系統(tǒng)——IPHASE新型肝細胞體外代謝模型

由于藥物代謝酶活性隨著體外孵育時間的延長而逐漸降低，因此，傳統(tǒng)的體外代謝模型具有孵育時間短、代謝轉(zhuǎn)化低和檢測下限高（CLint檢測定量下限為2. 5 μL /( min·106 cells)）等局限性，不能準確預測慢代謝藥物的CLint[3]。同時，肝細胞相較于肝微粒體具有更多的氧化、還原、水解和二相結合反應所需要的酶，在體外系統(tǒng)中，許多新型的模型傾向于基于肝細胞系統(tǒng)進行優(yōu)化，并進一步模擬體內(nèi)環(huán)境，延長肝細胞的酶活保持時間，孵育時間的延長為監(jiān)測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者，以人、猴、犬、大鼠及小鼠等多種屬貼壁原代肝細胞和基質(zhì)細胞為研究基礎，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胞為例，組建兩種系統(tǒng)，測定10天時Tolbutamide藥物代謝產(chǎn)物增加響應值及7天時特定酶型的活性及代謝穩(wěn)定性，以對系統(tǒng)進行驗證。

（1）兩種系統(tǒng)藥物驗證培養(yǎng)流程如下：

IPHASE-HepatoMax™以凍存貼壁原代人肝細胞和基質(zhì)細胞組建共培養(yǎng)系統(tǒng)，將原代人肝細胞復蘇后同基質(zhì)細胞共同在HepatoP™培養(yǎng)基中孵育3天后開始進行給藥測定，藥物代謝在無血清 HepatoDo™培養(yǎng)基中進行，期間只補充藥物而無需更換培養(yǎng)基，共測定給藥后4、72、168和240小時的藥物代謝產(chǎn)物增值結果以進行分析。 IPHASE-HepatoCon™則是在HepatoCon™培養(yǎng)基中培養(yǎng)凍存貼壁原代人肝細胞的系統(tǒng)，在將原代人肝細胞復蘇后，單獨在HepatoCon™培養(yǎng)基中培養(yǎng)3天后進行給藥測定，后續(xù)給藥時間、培養(yǎng)體系及測定方法同HepatoMax™系統(tǒng)。 同時，為了保證結果的準確性和嚴謹性，IPHASE同期進行了培養(yǎng)基對照（無細胞）和基質(zhì)細胞對照，三次重復，結果表明IPHASE-HepatoMax™和IPHASE-HepatoCon™系統(tǒng)在第3天起產(chǎn)生強烈的代謝產(chǎn)物峰值響應，且第10天之前均顯示出強勁的代謝周轉(zhuǎn)率。
（2）藥物代謝主要依賴肝細胞CYP450酶系，對其活性進行測定可更好地驗

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

IPHASE設定培養(yǎng)基對照（無細胞）、HepatoMax™、HepatoCon™和基質(zhì)細胞四個類別，以貼壁原代人肝細胞為例，在肝細胞復蘇3天后以非那西汀、安非他酮和咪達唑侖為底物，分別驗證CYP1A2、CYP2B6和CYP3A4在給藥后第0天、3天和7天時的代謝產(chǎn)物增加值，結果表明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)地促進藥物的正常代謝。
（3）除了酶活性的驗證，良好的代謝穩(wěn)定性也是驗證體外模型實用性不可或缺的重要步驟。

IPHASE設定HepatoMax™、HepatoCon™和基質(zhì)細胞三個類別，以貼壁原代人肝細胞為例，在復蘇原代肝細胞3天后給藥，測定Tolbutimide在80小時內(nèi)的代謝穩(wěn)定性，結果表明IPHASE-HepatoMax™和IPHASE-HepatoCon™系統(tǒng)在測定時間最長值內(nèi)均顯示出強大的代謝清除活性。
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胞及基質(zhì)細胞為基礎的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，推出了多領域、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，望廣大科研工作者來電咨詢，咨詢熱線400-127-6686。

參考文獻

[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)定性預測模型研究進展[J].中國藥科大學學報, 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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