SNU-449 Hepatocellular Carcinoma Cells in Drug Metabolism Research

肝脏是人体的主要代谢器官，通过一系列复杂的酶来处理包括药物化合物在内的异生物体。在 Cytion，我们了解到肝细胞癌（HCC）细胞系为研究药物代谢提供了重要工具，尤其是在肝癌中，代谢酶表达的改变会显著影响治疗效果。肝癌模型使研究人员能够研究癌症相关的代谢变化如何影响药物活化、解毒，并最终影响这种具有挑战性的恶性肿瘤的治疗效果。

主要启示

• 肝癌细胞保留了功能性药物代谢酶系统
• 细胞色素 P450 表达谱影响化疗的激活和耐药性
• 第二阶段共轭酶决定药物清除和毒性模式
• 转运体的表达影响肝脏对药物的吸收和胆汁排泄
• 癌症特异性代谢改变导致治疗上的脆弱性

为药物代谢研究选择肝癌细胞系

肝癌细胞系在保留肝脏特异性功能（包括药物代谢酶的表达）方面差异很大。为药物代谢研究选择合适的模型需要仔细考虑每个品系的表型特征和代谢能力。

我们的HepG2 细胞（300198）是药物代谢研究中使用最广泛的肝癌细胞系，保留了许多细胞色素 P450 酶和结合酶的大量表达。虽然与原代肝细胞相比，HepG2 细胞的 CYP 表达较低，但其易于培养且性能稳定，因此在常规筛选应用中很有价值。

SK-HEP-1 细胞（300334）提供了一种具有独特特征的互补模型，尽管其内皮样表型意味着它们表达不同的代谢酶谱。SK-HEP-1 细胞对于研究肝癌中与血管生成相关的药物代谢和耐药机制尤为重要。

细胞系认证和培养倍数对代谢能力有重大影响。低通过率培养物通常能保留较高的酶表达量，定期验证 CYP 活性可确保各项研究的实验结果保持一致。

细胞色素 P450 表达与药物活化

细胞色素 P450 酶催化大多数药物化合物代谢的第一步，将亲脂性母药转化为极性更强的代谢物。特定 CYP 同工酶的表达谱决定了哪些药物可以被代谢以及代谢的速度。

CYP3A4 可代谢约 50% 的临床用药，在 HCC 细胞系中的表达量各不相同。HepG2 细胞表达中等水平的 CYP3A4，利福平或地塞米松可通过 PXR（孕烷 X 受体）激活诱导 CYP3A4，从而研究由酶诱导介导的药物间相互作用。

肝癌细胞中 CYP1A2 的表达可促进芳香胺和多环芳香烃的代谢。这种酶可被包括奥美拉唑在内的 AhR（芳香烃受体）激动剂诱导，为研究环境致癌物在肝细胞中的活化提供了一个系统。

原药活化通常需要 CYP 介导的活性代谢物转化。例如，某些抗癌原药需要肝脏 CYP3A4 激活，而 HCC 细胞系可以模拟肿瘤特异性 CYP 表达模式在肝癌环境中是有利于还是有损于原药激活。

二期共轭酶活性

II 期代谢将极性基团添加到 I 期代谢物中，从而大大提高了水溶性，并使肾脏或胆汁排泄成为可能。I 期激活和 II 期解毒之间的平衡决定了药物的总体暴露量和毒性。

UDP-葡萄糖醛酸基转移酶（UGTs）将葡萄糖醛酸与药物、激素和胆红素等多种底物结合。HepG2 细胞表达多种 UGT 同工酶，因此可以研究葡萄糖醛酸化能力及其对药物清除的影响。

谷胱甘肽 S 转移酶（GST）将三肽谷胱甘肽与亲电性化合物结合，包括由 CYP 介导的氧化作用产生的活性代谢物。HCC 细胞中 GST 的表达会影响细胞对烷基化化疗药物和氧化应激的敏感性。

磺基转移酶（SULT）将硫酸基团添加到酚类化合物和类固醇激素中。HCC 中 SULT 表达的改变会影响激素反应药物的代谢，并导致肝癌中激素信号的改变。

药物转运体的表达和功能

肝脏药物转运体控制药物从血液摄入肝细胞，随后排入胆汁或返回全身循环。转运体的表达深刻影响着肝脏的药物暴露和清除。

有机阴离子转运多肽（OATPs），尤其是 OATP1B1 和 OATP1B3，介导了许多药物的肝吸收，包括他汀类药物、抗生素和抗癌药物。HCC 中 OATP 表达的改变会影响细胞内药物蓄积和疗效。

ATP结合盒（ABC）外排转运体包括P-糖蛋白（P-gp/MDR1）、MRP2和BCRP，它们能积极地将药物泵出肝细胞。这些转运体在 HCC 中的过度表达会使细胞内药物浓度降至治疗阈值以下，从而导致多药耐药性。

胆盐输出泵（BSEP/ABCB11）介导胆汁酸和某些药物的胆汁排泄。药物抑制 BSEP 会导致胆汁酸积聚和胆汁淤积性肝损伤，因此 BSEP 检测对肝毒性预测非常重要。

癌症相关代谢改变

与正常肝细胞相比，肝癌细胞在药物代谢酶表达方面显示出特征性变化。了解这些变化对于预测肝癌的药物反应至关重要。

与周围正常肝组织相比，许多 CYP 酶在 HCC 肿瘤中的表达量减少。这种下调会影响 CYP 依赖性原药的激活，同时可能降低直接毒性药物的解毒能力。

核受体（包括 PXR、CAR（构成性雄激素受体）和 AhR）可调节药物代谢酶的表达。HCC 中核受体信号的改变会影响基线酶的表达和诱导性，从而改变药物代谢表型。

缺氧在包括 HCC 在内的实体瘤中很常见，它会通过 HIF-1α（缺氧诱导因子 1α）信号抑制 CYP 的表达。这种代谢的缺氧重编程会造成治疗上的漏洞，可被缺氧激活的原药所利用。

药物间相互作用评估

由代谢酶抑制或诱导介导的药物间相互作用（DDI）是临床关注的主要问题，尤其是对接受多种药物治疗的 HCC 患者而言。HCC 细胞模型可以进行系统的 DDI 预测。

使用针对单个 CYP 同工酶的特异性探针底物进行的 CYP 抑制试验可以确定阻断药物代谢的化合物。通过预孵育方案和动力学分析，可以区分竞争性抑制和基于机制的抑制。

酶诱导研究可评估受试化合物是否会通过激活核受体而增加 CYP 的表达。

体外 DDI 研究结果的临床意义取决于可达到的药物浓度。基于生理学的药代动力学（PBPK）建模将体外代谢数据与药代动力学参数相结合，以预测临床 DDI 的程度。

药物代谢研究推荐产品：

• HepG2 细胞 (300198)- 药物代谢的首要肝癌模型
• SK-HEP-1 细胞 (300334)- 具有内皮特征的肝癌
• DMEM 高葡萄糖 (820300a)- 标准培养基
• 冷冻培养基 CM-ACF (800650)- 低温保存液