IPHASE/匯智和源 代謝酶相關(guān)DDI評估之CYP酶誘導

在臨床應用中患者經(jīng)常會同時使用多種藥物，這些藥物可能會產(chǎn)生藥物-藥物相互作用（Drug-drug interaction，DDI，簡稱藥物相互作用），有可能導致嚴重不良反應或改變治療效果。因此，有必要對DDI發(fā)生的可能性和嚴重性及其影響程度進行科學評估。DDI按照作用影響指標可分為藥代動力學和藥效動力學相互作用，通常從體外試驗開始評估。藥物相互作用研究在藥代動力學方面主要涉及代謝酶和轉(zhuǎn)運體。其中代謝酶介導的藥物相互作用評估主要包括三個方面：藥物代謝酶表型鑒定的研究，藥物代謝酶的抑制作用評估以及藥物代謝酶的誘導作用評估。CYP酶（細胞色素P450酶）是體內(nèi)重要的藥物代謝酶，參與80%~90%藥物的代謝過程。本期文章主要介紹CYP酶的誘導作用評估。

CYP酶誘導機理

現(xiàn)已證明CYP450酶表達受孕烷X受體 (PXR)、組成型雄烷受體 (CAR)、芳烴受體（AHR）等核受體調(diào)控（圖1）。這3個核受體均為轉(zhuǎn)錄因子，當與配體結(jié)合激活后，核受體會從細胞質(zhì)轉(zhuǎn)入細胞核中。其中，PXR和AhR分別與細胞核內(nèi)的視黃醛X受體（RXR）和轉(zhuǎn)運蛋白（ARNT）形成異源二聚體，進而結(jié)合在相應靶基因上（如CYP酶），調(diào)節(jié)CYP酶的表達。AhR參與CYP1A2的誘導；PXR主要參與CYP3A4的誘導，其次是2C亞家族；CAR與PXR的誘導譜非常重疊，此外有研究表明CAR還可以誘導CYP2B6。

圖1 核受體介導的CYP酶誘導機制示意圖（來源：Induction of hepatic cytochrome P450 enzymes: methods, mechanisms, recommendations, and in vitro-in vivo correlations）

值得一提的是，并不是所有的CYP450酶都可以被誘導，目前還未發(fā)現(xiàn)CYP2D6和CYP2J2的誘導劑?！端幬锵嗷プ饔醚芯考夹g(shù)指導原則（試行）》要求評估在研藥物對于 CYP1A2、CYP2B6、CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19 和CYP3A4的誘導作用。其中，CYP3A4、CYP2C8、CYP2C9和CYP2C19均受PXR激活所誘導。ICH指導原則《M12：藥物相互作用》中提到，一般情況下，藥物對CYP2C8、CYP2C9和CYP2C19的誘導作用均不及CYP3A4。因此，在藥物早研期間，可只評估CYP1A2，CYP2B6和CYP3A4的誘導作用。如果根據(jù)體外結(jié)果可以排除藥物對CYP3A4酶的體內(nèi)誘導可能性，則無需評價藥物對CYP2C酶的誘導可能性，反之，則需要進一步評估在研藥物對于CYP2C酶的誘導作用。

CYP酶誘導體外評估模型

由于CYP酶誘導的試驗是從“轉(zhuǎn)錄"、“翻譯"、“蛋白質(zhì)翻譯后修飾"直至成為活性CYP酶蛋白，所以CYP酶誘導試驗系統(tǒng)必須是細胞而非其亞結(jié)構(gòu)。通?？墒褂美鋬霰４婊蛐迈r分離的貼壁人原代肝細胞評估在研藥物對于CYP酶的誘導潛力。其試驗設(shè)計如下：

以下為原代人肝細胞CYP酶誘導試驗要點:

CYP酶誘導案例分析

【案例一】

受試物在藥效模型的血漿穩(wěn)態(tài)Cmax為20μM，血漿蛋白結(jié)合率為85%，如何設(shè)計CYP酶誘導實驗中的受試物孵育濃度？

ICH指導原則《M12：藥物相互作用》推薦濃度范圍覆蓋15×Cmax,u，《藥物相互作用研究技術(shù)指導原則（試行）》推薦30×Cmax,u為預期肝臟藥物濃度，同時應結(jié)合體外溶解度和肝細胞毒性結(jié)果來設(shè)計。Cmax=20μM，fu=0.15，則Cmax,u=3μM，15×Cmax,u=45μM，30×Cmax,u=90μM。

（1）如果化合物溶解度≥ 90μM，但在60-90μM下受試物有肝細胞毒性，最后設(shè)計的濃度為：50、15、5、1.5、0.5μM。

（2）假如化合物溶解度只能達到30μM，則建議濃度設(shè)定為30、10、3、1、0.3μM。

【案例二】

如果體外誘導試驗結(jié)果表明某種在研藥物的mRNA誘導倍數(shù)小于兩倍，能否排除體內(nèi)誘導的可能性？

在研藥物的mRNA誘導倍數(shù)為1.7倍＜2倍，此時需要計算相對陽性對照組的增加比例。根據(jù)指導原則中提出的用于計算相對陽性對照增加比例的公式：%陽性對照藥物 = (在研藥物處理后的細胞mRNA增加倍數(shù)-1) × 100/ (陽性對照藥物處理后的細胞mRNA增加倍數(shù)-1)，該案例中在研藥物mRNA誘導相對陽性對照組的增加比例計算為：%陽性對照藥物=（在研藥物使mRNA增加的倍數(shù)1.7-1）× 100/（陽性對照使mRNA增加的倍數(shù)3-1）=35%＞20%，即在研藥物的誘導倍數(shù)小于2倍，但大于陽性對照的20%，根據(jù)指導原則要求，該情況下不能排除在研藥物的體內(nèi)誘導的可能性，建議進一步對在研藥物進行評價研究。

【案例三】

如果體外誘導試驗結(jié)果表明在研藥物的mRNA誘導倍數(shù)為1.8倍，陽性對照組的誘導倍數(shù)為5.1倍，這種情況下能否排除在研藥物的體內(nèi)誘導的可能性？

該情況和案例二類似，在研藥物的mRNA誘導倍數(shù)為1.8倍＜2倍，此時同樣需要計算相對陽性對照組的增加比例。該案例中在研藥物mRNA誘導相對陽性對照組的增加比例計算為：%陽性對照藥物=（在研藥物使mRNA增加的倍數(shù)1.8-1）/（陽性對照使mRNA增加的倍數(shù)5.1-1）×100%）=19.5%＜20%。在這種情況下，由于在研藥物的誘導倍數(shù)小于2倍，且小于陽性對照的20%，因此其體內(nèi)誘導的可能性不大，不需要進一步的評價研究。

CYP酶誘導常見問題解答

1、在酶誘導試驗中是否需要在酶活性和mRNA兩個水平上進行評估？

通常需要結(jié)合酶活性和mRNA兩個水平上的結(jié)果做結(jié)論，且mRNA水平更能真實反映誘導源頭上的效應，且更為敏感。僅測量酶活性主要存在問題是：當同時存在抑制作用時，可能會掩蓋誘導作用，而通過測量mRNA水平進行轉(zhuǎn)錄分析可解決該問題。且應通過陽性對照驗證系統(tǒng)，證明其中所有主要的CYP酶有功能且可被誘導。

2、為什么酶誘導試驗初始時只需要測試三個酶亞型？

CYP誘導的產(chǎn)生源自藥物對核受體的激活從而使相應的mRNA表達量增高，而主要的CYP亞型只涉及到三種核受體。其中，CYP3A、CYP2C的核受體是PXR，CYP1A2的核受體是AhR，CYP2B6的核受體是CAR，而CYP2D6則未發(fā)現(xiàn)可被誘導。如果CYP3A被誘導，則需要檢測CYP2C。

3、在酶誘導試驗中為什么要連續(xù)加藥誘導？

   一般情況下促變藥應多次給藥直至其達到穩(wěn)態(tài)后，再評價其對底物藥物的影響。若促變藥并非誘導劑或者時間依賴型抑制劑，并且可證明單次與多次給藥對酶/轉(zhuǎn)運體的影響相似時，可采用單次給藥進行DDI 研究。

綜上所述，在藥物研發(fā)早期進行CYP酶誘導試驗時，可以采用原代人肝細胞進行研究，在mRNA水平和酶活水平上先考察受試物對于CYP1A2，CYP2B6和CYP3A4的誘導作用。建議首先采用基礎(chǔ)定性方法（mRNA倍數(shù)變化）去評估受試物的CYP酶誘導潛力。如果基礎(chǔ)方法表明受試物有誘導可能性，則可以繼續(xù)使用相關(guān)性方法進行評價。可以在較大濃度范圍內(nèi)進行在研藥物的誘導作用研究，以確定誘導參數(shù)例如Emax和EC50。基礎(chǔ)定性方法僅使用在研藥物的體外數(shù)據(jù)，而相關(guān)性方法則可以將藥物的誘導作用與多種臨床已明確的關(guān)注酶誘導劑的誘導作用進行比較。此外也可以使用靜態(tài)機制模型或PBPK模型。如果根據(jù)體外數(shù)據(jù)和模型無法排除誘導的風險，則應使用關(guān)注酶的敏感底物進行臨床研究。對于CYP酶誘導作用的評估，有助于闡明潛在的相關(guān)藥物相互作用風險，明確藥物聯(lián)用禁忌，順利推動藥物的上市申請進程。

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參考資料：

[1]N.J.Hewitt,E.L.Lecluyse,S.S.Ferguson. Induction of hepatic cytochrome P450 enzymes: methods, mechanisms, recommendations, and in vitro–in vivo correlations. Xenobiotics. 2007,37(10-11): 1196-1224.

[2] Odette A Fahmi,Sharon L Ripp. Evaluation of models for predicting drug-drug interactions due toinduction. Expert Opinion on Drug Metabolism & Toxicology. 2010, 6(11).

[3] ICH指導原則《M12：藥物相互作用》. 2024.

[4] NMPA. 藥物相互作用研究技術(shù)指導原則（試行）.2021.

[5] 藥明康德DMPK公眾號.

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