SNU-449 Hepatocellular Carcinoma Cells in Drug Metabolism Research

肝臟是人體主要的代謝器官，透過一系列複雜的酶系來處理外源性物質，包括藥用化合物。在 Cytion，我們深知肝細胞癌（HCC）細胞系是研究藥物代謝的重要工具，特別是在肝癌的背景下，因為代謝酶表達的改變會顯著影響治療效果。 肝細胞癌模型使研究人員能夠探究，與癌症相關的代謝變化如何影響藥物的活化、解毒，並最終影響此種具挑戰性惡性腫瘤的治療成效。

重點摘要

• 肝細胞癌細胞保留了功能性的藥物代謝酶系統
• 細胞色素 P450 的表達模式會影響化療藥物的活化與抗藥性
• 第二相結合酶決定藥物的清除率與毒性模式
• 轉運蛋白的表達會影響藥物在肝臟的攝取及經膽汁的排泄
• 癌症特異性代謝改變造就治療上的弱點

發佈日期：2023年 | 最後審閱日期：2026年5月

用於藥物代謝研究的肝細胞癌細胞系選擇

不同肝細胞癌細胞系在保留肝臟特異性功能（包括藥物代謝酶的表達）方面存在顯著差異。為藥物代謝研究選擇合適的模型，需仔細考量各細胞系的表型特徵及其代謝能力。

我們的 HepG2 細胞（300198）是藥物代謝研究中最廣泛使用的肝癌細胞系，其保留了多種細胞色素 P450 酶及結合酶的顯著表達。 雖然 HepG2 細胞的 CYP 表達量低於原代肝細胞，但其培養簡便且表現穩定，使其成為常規篩選應用的寶貴資源。

SK-HEP-1 細胞 (300334) 則提供了一種具有獨特特徵的互補模型，儘管其類內皮表型意味著它們表現出不同的代謝酶譜。SK-HEP-1 細胞對於研究肝癌中與血管生成相關的藥物代謝及抗藥性機制尤為寶貴。

細胞系的認證與傳代次數會顯著影響其代謝能力。低傳代次的培養物通常能維持較高的酶表達水平，而定期驗證 CYP 活性則可確保不同研究間的實驗結果一致。

細胞色素 P450 的表達與藥物活化

細胞色素 P450 酶催化大多數藥用化合物的代謝第一步，將親脂性母體藥物轉化為極性較高的代謝物。特定 CYP 同工酶的表達模式決定了哪些藥物可以被代謝以及代謝速率。

CYP3A4 負責代謝約 50% 的臨床用藥，且在肝細胞癌（HCC）細胞系中的表達水平各不相同。 HepG2 細胞表現中等水平的 CYP3A4，其表達可透過利福平或地塞米松活化 PXR（孕烷 X 受體）而誘導，從而便於研究由酶誘導所介導的藥物相互作用。

肝癌細胞中的 CYP1A2 表達可促進芳香胺和多環芳香烴的代謝。此酶可被包括奧美拉唑在內的 AhR（芳香烴受體）激動劑誘導，從而提供一個研究環境致癌物在肝細胞中活化的系統。

前藥的活化通常需要透過 CYP 介導轉化為活性代謝物。例如，某些抗癌前藥需要肝臟中的 CYP3A4 才能活化，而肝細胞癌（HCC）細胞系可模擬在肝癌環境中，腫瘤特異性 CYP 表達模式究竟會促進還是阻礙前藥的活化。

第二相結合酶活性

第二相代謝會將極性基團添加至第一相代謝產物中，大幅提高水溶性，並使其能經由腎臟或膽道排出。第一相活化與第二相解毒之間的平衡，決定了藥物的整體暴露量與毒性。

尿苷二磷酸-葡萄糖醛酸轉移酶（UDP-glucuronosyltransferases，UGTs）會將葡萄糖醛酸與多種底物（包括藥物、荷爾蒙及膽紅素）進行結合。HepG2 細胞表達多種 UGT 同工型，因此可用於研究葡萄糖醛酸化能力及其對藥物清除率的影響。

穀胱甘肽 S-轉移酶（GSTs）將三肽穀胱甘肽與親電性化合物結合，包括由 CYP 介導氧化所產生的活性代謝物。HCC 細胞中 GST 的表達會影響其對烷化類化療藥物及氧化壓力的敏感性。

硫酸轉移酶（SULTs）會將硫酸基團添加至酚類化合物及類固醇激素上。HCC 中 SULT 表達的改變，可能影響激素反應性藥物的代謝，並導致肝癌中激素訊號傳導的改變。

藥物轉運蛋白的表達與功能

肝臟藥物轉運蛋白控制藥物從血液進入肝細胞，以及隨後經膽汁排出或回流至全身循環的過程。轉運蛋白的表達對肝臟中的藥物暴露量和清除率具有深遠影響。

有機陰離子轉運多肽（OATPs），尤其是 OATP1B1 和 OATP1B3，介導多種藥物（包括他汀類藥物、抗生素及抗癌藥物）在肝臟中的攝取。肝細胞癌中 OATP 表達的改變會影響藥物在細胞內的累積及治療效果。

ATP結合盒（ABC）外排轉運蛋白，包括P-糖蛋白（P-gp/MDR1）、MRP2及BCRP，會主動將藥物泵出肝細胞。這些轉運蛋白在肝細胞癌（HCC）中的過度表達，會將細胞內藥物濃度降低至治療閾值以下，從而導致多重藥物抗性。

膽鹽輸出泵（BSEP/ABCB11）介導膽酸及某些藥物的膽道排泄。藥物對 BSEP 的抑制會導致膽酸積聚及膽汁淤積性肝損傷，因此 BSEP 檢測對於預測肝毒性至關重要。

與癌症相關的代謝改變

與正常肝細胞相比，肝細胞癌細胞在藥物代謝酶的表達上呈現出特徵性的改變。了解這些變化對於預測肝癌患者的藥物反應至關重要。

與周圍正常肝組織相比，許多CYP酶在肝細胞癌（HCC）腫瘤中的表達水平均有所降低。這種下調現象不僅可能阻礙CYP依賴性前藥的活化，同時也可能削弱對直接毒性物質的解毒能力。

包括 PXR、CAR（構成性雄烷受體）及 AhR 在內的核受體，會調節藥物代謝酶的表達。HCC 中核受體訊號傳導的改變，既會影響基礎酶表達水平，也會影響其誘導能力，從而改變藥物代謝表型。

缺氧現象常見於包括肝細胞癌在內的實體腫瘤中，其會透過 HIF-1α（缺氧誘導因子 1 α）訊號傳導抑制 CYP 的表達。這種由缺氧引發的代謝重編程，可能形成可被缺氧活化前藥所利用的治療弱點。

藥物-藥物相互作用評估

由代謝酶抑制或誘導所介導的藥物-藥物相互作用（DDIs），是臨床上的主要關注點，特別是對於正在接受多種藥物治療的肝細胞癌（HCC）患者而言。HCC 細胞模型可實現系統性的 DDI 預測。

利用針對個別 CYP 同工酶的專一性探針底物進行的 CYP 抑制試驗，可識別阻斷藥物代謝的化合物。透過預孵育方案與動力學分析，可區分競爭性抑制與機制性抑制。

酶誘導研究旨在評估受測化合物是否透過核受體活化來增加 CYP 的表達。透過 qRT-PCR 定量測定 CYP mRNA 水平，以及 Western blot 分析蛋白質表達，可補充活性測量結果。

體外藥物相互作用（DDI）結果的臨床相關性取決於可達到的藥物濃度。基於生理學的藥代動力學（PBPK）建模將體外代謝數據與藥代動力學參數整合，以預測臨床藥物相互作用的程度。

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