SNU-449 Hepatocellular Carcinoma Cells in Drug Metabolism Research

Kepenys yra pagrindinis organizmo medžiagų apykaitos organas, sudėtingu fermentų rinkiniu apdorojantis ksenobiotikus, įskaitant farmacinius junginius. "Cytion" supranta, kad hepatocelulinės karcinomos (HCC) ląstelių linijos yra labai svarbios priemonės vaistų metabolizmui tirti, ypač kepenų vėžio kontekste, kur pakitusi metabolinių fermentų raiška gali smarkiai paveikti gydymo rezultatus. Hepatocelulinės karcinomos modeliai leidžia mokslininkams tirti, kaip su vėžiu susiję medžiagų apykaitos pokyčiai veikia vaistų aktyvavimą, detoksikaciją ir galiausiai gydymo veiksmingumą šioje sudėtingoje piktybinėje ligoje.

Pagrindinės išvados

• Hepatocelulinės karcinomos ląstelės išlaiko funkcines vaistus metabolizuojančių fermentų sistemas
• Citochromo P450 raiškos profiliai daro įtaką chemoterapijos aktyvavimui ir atsparumui chemoterapijai
• II fazės konjugacijos fermentai lemia vaistų klirensą ir toksiškumą
• Transporterių raiška turi įtakos kepenų vaistų pasisavinimui ir tulžies išsiskyrimui
• Vėžiui būdingi medžiagų apykaitos pokyčiai sukuria terapinį pažeidžiamumą

Hepatocelulinės karcinomos ląstelių linijų atranka vaistų metabolizmo tyrimams

Hepatoceliulinės karcinomos ląstelių linijos labai skiriasi pagal tai, ar jos išlaiko kepenims būdingas funkcijas, įskaitant vaistus metabolizuojančių fermentų raišką. Pasirenkant tinkamus modelius vaistų metabolizmo tyrimams, reikia atidžiai atsižvelgti į kiekvienos linijos fenotipines charakteristikas ir metabolinę kompetenciją.

Mūsų HepG2 ląstelės (300198 ) yra plačiausiai vaistų metabolizmo tyrimams naudojama hepatomos ląstelių linija, išlaikanti didelę daugelio citochromo P450 fermentų ir konjugacijos fermentų raišką. Nors HepG2 ląstelės pasižymi mažesne CYP ekspresija nei pirminiai hepatocitai, dėl lengvo kultivavimo ir pastovaus veikimo jos yra vertingos įprastiniams tyrimams.

SK-HEP-1 ląstelės (300334 ) yra papildomas modelis, pasižymintis savitomis savybėmis, nors jų į endotelį panašus fenotipas reiškia, kad jos išreiškia skirtingus metabolinių fermentų profilius. SK-HEP-1 ląstelės ypač vertingos tiriant su angiogeneze susijusią vaistų apykaitą ir atsparumo kepenų vėžiui mechanizmus.

Ląstelių linijos autentiškumo nustatymas ir eilės skaičius turi didelę įtaką medžiagų apykaitai. Mažo praėjimo kultūros paprastai išlaiko didesnę fermentų ekspresiją, o periodinis CYP aktyvumo tikrinimas užtikrina nuoseklius eksperimentinių tyrimų rezultatus.

Citochromo P450 raiška ir vaistų aktyvavimas

Citochromo P450 fermentai katalizuoja pirmąjį daugumos farmacinių junginių metabolizmo etapą - lipofilinius pirminius vaistus paverčia labiau poliariniais metabolitais. Nuo specifinių CYP izoformų raiškos profilio priklauso, kurie vaistai gali būti metabolizuojami ir kokiu greičiu.

CYP3A4 metabolizuoja maždaug 50 % kliniškai vartojamų vaistų ir pasižymi skirtinga raiška HCC ląstelių linijose. HepG2 ląstelėse yra vidutinis CYP3A4 kiekis, kurį rifampicinas arba deksametazonas gali indukuoti aktyvuojant PXR (pregnano X receptorių), todėl galima tirti vaistų ir vaistų sąveiką, kurią lemia fermento indukcija.

CYP1A2 raiška hepatomos ląstelėse leidžia metabolizuoti aromatinius aminus ir policiklinius aromatinius angliavandenilius. Šį fermentą indukuoja AhR (ailinių angliavandenilių receptorių) agonistai, įskaitant omeprazolą, todėl galima naudoti sistemą, leidžiančią tirti aplinkos kancerogenų aktyvavimą kepenų ląstelėse.

Vaistų aktyvinimui dažnai reikalingas CYP tarpininkaujamas virsmas į aktyvius metabolitus. Pavyzdžiui, tam tikriems priešvėžiniams vaistams aktyvuoti reikalingas kepenų CYP3A4, o HCC ląstelių linijomis galima modeliuoti, ar navikui būdingi CYP raiškos modeliai skatina ar silpnina vaistų aktyvavimą kepenų vėžio sąlygomis.

II fazės konjugacijos fermentų aktyvumas

II fazės metabolizmo metu I fazės metabolitai papildomi poliarinėmis grupėmis, dėl to labai padidėja jų tirpumas vandenyje ir jie gali būti išskiriami per inkstus arba tulžies latakus. I fazės aktyvinimo ir II fazės detoksikacijos pusiausvyra lemia bendrą vaisto poveikį ir toksiškumą.

UDP-gliukuronoziltransferazės (UGT) konjuguoja gliukurono rūgštį su įvairiais substratais, įskaitant vaistus, hormonus ir bilirubiną. HepG2 ląstelės išreiškia daug UGT izoformų, todėl galima ištirti gliukuronidacijos gebėjimą ir jo poveikį vaistų klirensui.

Glutationo S-transferazės (GST) konjuguoja tripeptidą glutationą su elektrofiliniais junginiais, įskaitant reaktyvius metabolitus, susidarančius dėl CYP tarpininkaujamos oksidacijos. GST raiška HCC ląstelėse turi įtakos jautrumui alkilinantiems chemoterapiniams preparatams ir oksidaciniam stresui.

Sulfotransferazės (SULT) prie fenolinių junginių ir steroidinių hormonų prideda sulfato grupes. Pakitusi SULT raiška HCC gali turėti įtakos hormonams jautrių vaistų metabolizmui ir prisidėti prie pakitusios hormonų signalizacijos kepenų vėžyje.

Vaistų pernešėjų raiška ir funkcijos

Kepenų vaistų pernešėjai kontroliuoja vaistų pasisavinimą iš kraujo į hepatocitus ir jų išsiskyrimą į tulžį arba atgal į sisteminę kraujotaką. Transporterių raiška daro didelę įtaką kepenų vaistų poveikiui ir klirensui.

Organinius anijonus pernešantys polipeptidai (OATP), ypač OATP1B1 ir OATP1B3, tarpininkauja daugelio vaistų, įskaitant statinus, antibiotikus ir priešvėžinius preparatus, įsisavinimui kepenyse. Pakitusi OATP raiška HCC turi įtakos viduląsteliniam vaistų kaupimuisi ir terapiniam veiksmingumui.

ATP rišančiosios kasetės (ABC) išstūmimo transporteriai, įskaitant P-glikoproteiną (P-gp/MDR1), MRP2 ir BCRP, aktyviai išstumia vaistus iš hepatocitų. Šių transporterių perteklinė ekspresija HCC prisideda prie atsparumo daugeliui vaistų, nes sumažina viduląstelinę vaistų koncentraciją žemiau terapinės ribos.

Tulžies druskų eksporto siurblys (BSEP/ABCB11) tarpininkauja tulžies rūgščių ir kai kurių vaistų išsiskyrimui tulžimi. Vaistams slopinant BSEP, kaupiasi tulžies rūgštys ir atsiranda cholestazinis kepenų pažeidimas, todėl BSEP tyrimai yra svarbūs hepatotoksiškumui prognozuoti.

Su vėžiu susiję medžiagų apykaitos pokyčiai

Hepatocelulinės karcinomos ląstelėms būdingi vaistų metabolizmo fermentų raiškos pokyčiai, palyginti su normaliais hepatocitais. Šių pokyčių supratimas yra labai svarbus norint numatyti atsaką į vaistus kepenų vėžio atveju.

Daugelio CYP fermentų raiška HCC navikuose, palyginti su aplinkiniu normaliu kepenų audiniu, yra mažesnė. Dėl šios sumažėjusios reguliacijos gali sutrikti nuo CYP priklausomų prodrugų aktyvinimas ir kartu gali sumažėti tiesiogiai toksiškų medžiagų detoksikacija.

Branduoliniai receptoriai, įskaitant PXR, CAR (konstitucinį androstano receptorių) ir AhR, reguliuoja vaistų metabolizmo fermentų raišką. Pakitusi branduolinių receptorių signalizacija HCC turi įtakos tiek pradinei fermentų raiškai, tiek indukuojamumui, todėl keičiasi vaistų metabolizmo fenotipai.

Hipoksija, paplitusi solidiniuose navikuose, įskaitant HCC, slopina CYP raišką per HIF-1α (hipoksiją indukuojančio 1 alfa faktoriaus) signalus. Dėl šio hipoksinio metabolizmo perprogramavimo gali atsirasti terapinių pažeidžiamumų, kuriuos galima išnaudoti hipoksija aktyvuotais prodrugiais.

Vaistų ir vaistų sąveikos vertinimas

Vaistų ir vaistų sąveika (VVS), kurią sukelia metabolinių fermentų slopinimas arba indukcija, yra didelė klinikinė problema, ypač pacientams, sergantiems HCC ir vartojantiems kelis vaistus. HCC ląstelių modeliai leidžia sistemingai prognozuoti DDI.

CYP inhibicijos tyrimai, kuriuose naudojami atskiroms CYP izoformoms būdingi substratai, leidžia nustatyti junginius, kurie blokuoja vaistų metabolizmą. Konkurencinį ir mechanizmais pagrįstą slopinimą galima atskirti naudojant išankstinės inkubacijos protokolus ir kinetinę analizę.

Fermentų indukcijos tyrimais įvertinama, ar tiriamieji junginiai didina CYP raišką dėl branduolinių receptorių aktyvavimo. QRT-PCR kiekybinis CYP mRNA lygių nustatymas ir baltymų raiškos analizė Western blot papildo aktyvumo matavimus.

In vitro DDI išvadų klinikinė reikšmė priklauso nuo pasiekiamos vaisto koncentracijos. Fiziologiškai pagrįsto farmakokinetinio (PBPK) modeliavimo metu in vitro metabolizmo duomenys integruojami su farmakokinetiniais parametrais, siekiant numatyti klinikinį DDI dydį.

Rekomenduojami produktai vaistų metabolizmo tyrimams:

• HepG2 ląstelės (300198) - pagrindinis hepatomos modelis vaistų metabolizmui tirti
• SK-HEP-1 ląstelės (300334) - kepenų vėžys su endotelio savybėmis
• DMEM su dideliu gliukozės kiekiu (820300a) - standartinė terpė
• Užšaldymo terpė CM-ACF (800650) - Kriokonservavimo tirpalas