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IPHASE/汇智和源 代谢酶相关DDI评估之CYP酶诱导

2024-11-29
在临床应用中患者经常会同时使用多种药物，这些药物可能会产生药物-药物相互作用（Drug-drug interaction，DDI，简称药物相互作用），有可能导致严重不良反应或改变治疗效果。因此，有必要对DDI发生的可能性和严重性及其影响程度进行科学评估。DDI按照作用影响指标可分为药代动力学和药效动力学相互作用，通常从体外试验开始评估。药物相互作用研究在药代动力学方面主要涉及代谢酶和转运体。其中代谢酶介导的药物相互作用评估主要包括三个方面：药物代谢酶表型鉴定的研究，药物代谢酶的抑制作用评估以及药物代谢酶的诱导作用评估。CYP酶（细胞色素P450酶）是体内重要的药物代谢酶，参与80%~90%药物的代谢过程。本期文章主要介绍CYP酶的诱导作用评估。

CYP酶诱导机理

现已证明CYP450酶表达受孕烷X受体 (PXR)、组成型雄烷受体 (CAR)、芳烃受体（AHR）等核受体调控（图1）。这3个核受体均为转录因子，当与配体结合激活后，核受体会从细胞质转入细胞核中。其中，PXR和AhR分别与细胞核内的视黄醛X受体（RXR）和转运蛋白（ARNT）形成异源二聚体，进而结合在相应靶基因上（如CYP酶），调节CYP酶的表达。AhR参与CYP1A2的诱导；PXR主要参与CYP3A4的诱导，其次是2C亚家族；CAR与PXR的诱导谱非常重叠，此外有研究表明CAR还可以诱导CYP2B6。
图1 核受体介导的CYP酶诱导机制示意图（来源：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酶都可以被诱导，目前还未发现CYP2D6和CYP2J2的诱导剂。《药物相互作用研究技术指导原则（试行）》要求评估在研药物对于 CYP1A2、CYP2B6、CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19 和CYP3A4的诱导作用。其中，CYP3A4、CYP2C8、CYP2C9和CYP2C19均受PXR激活所诱导。ICH指导原则《M12：药物相互作用》中提到，一般情况下，药物对CYP2C8、CYP2C9和CYP2C19的诱导作用均不及CYP3A4。因此，在药物早研期间，可只评估CYP1A2，CYP2B6和CYP3A4的诱导作用。如果根据体外结果可以排除药物对CYP3A4酶的体内诱导可能性，则无需评价药物对CYP2C酶的诱导可能性，反之，则需要进一步评估在研药物对于CYP2C酶的诱导作用。

CYP酶诱导体外评估模型

由于CYP酶诱导的试验是从“转录”、“翻译”、“蛋白质翻译后修饰”直至成为活性CYP酶蛋白，所以CYP酶诱导试验系统必须是细胞而非其亚结构。通常可使用冷冻保存或新鲜分离的贴壁人原代肝细胞评估在研药物对于CYP酶的诱导潜力。其试验设计如下：

以下为原代人肝细胞CYP酶诱导试验要点:

CYP酶诱导案例分析

【案例一】

受试物在药效模型的血浆稳态Cmax为20μM，血浆蛋白结合率为85%，如何设计CYP酶诱导实验中的受试物孵育浓度？

ICH指导原则《M12：药物相互作用》推荐浓度范围覆盖15×Cmax,u，《药物相互作用研究技术指导原则（试行）》推荐30×Cmax,u为预期肝脏药物浓度，同时应结合体外溶解度和肝细胞毒性结果来设计。Cmax=20μM，fu=0.15，则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下受试物有肝细胞毒性，最后设计的浓度为：50、15、5、1.5、0.5μM。

（2）假如化合物溶解度只能达到30μM，则建议浓度设定为30、10、3、1、0.3μM。

【案例二】

如果体外诱导试验结果表明某种在研药物的mRNA诱导倍数小于两倍，能否排除体内诱导的可能性？

在研药物的mRNA诱导倍数为1.7倍＜2倍，此时需要计算相对阳性对照组的增加比例。根据指导原则中提出的用于计算相对阳性对照增加比例的公式：%阳性对照药物 = (在研药物处理后的细胞mRNA增加倍数-1) × 100/ (阳性对照药物处理后的细胞mRNA增加倍数-1)，该案例中在研药物mRNA诱导相对阳性对照组的增加比例计算为：%阳性对照药物=（在研药物使mRNA增加的倍数1.7-1）× 100/（阳性对照使mRNA增加的倍数3-1）=35%＞20%，即在研药物的诱导倍数小于2倍，但大于阳性对照的20%，根据指导原则要求，该情况下不能排除在研药物的体内诱导的可能性，建议进一步对在研药物进行评价研究。

【案例三】

如果体外诱导试验结果表明在研药物的mRNA诱导倍数为1.8倍，阳性对照组的诱导倍数为5.1倍，这种情况下能否排除在研药物的体内诱导的可能性？

该情况和案例二类似，在研药物的mRNA诱导倍数为1.8倍＜2倍，此时同样需要计算相对阳性对照组的增加比例。该案例中在研药物mRNA诱导相对阳性对照组的增加比例计算为：%阳性对照药物=（在研药物使mRNA增加的倍数1.8-1）/（阳性对照使mRNA增加的倍数5.1-1）×100%）=19.5%＜20%。在这种情况下，由于在研药物的诱导倍数小于2倍，且小于阳性对照的20%，因此其体内诱导的可能性不大，不需要进一步的评价研究。

CYP酶诱导常见问题解答

1、在酶诱导试验中是否需要在酶活性和mRNA两个水平上进行评估？

通常需要结合酶活性和mRNA两个水平上的结果做结论，且mRNA水平更能真实反映诱导源头上的效应，且更为敏感。仅测量酶活性主要存在问题是：当同时存在抑制作用时，可能会掩盖诱导作用，而通过测量mRNA水平进行转录分析可解决该问题。且应通过阳性对照验证系统，证明其中所有主要的CYP酶有功能且可被诱导。

2、为什么酶诱导试验初始时只需要测试三个酶亚型？

CYP诱导的产生源自药物对核受体的激活从而使相应的mRNA表达量增高，而主要的CYP亚型只涉及到三种核受体。其中，CYP3A、CYP2C的核受体是PXR，CYP1A2的核受体是AhR，CYP2B6的核受体是CAR，而CYP2D6则未发现可被诱导。如果CYP3A被诱导，则需要检测CYP2C。

3、在酶诱导试验中为什么要连续加药诱导？

   一般情况下促变药应多次给药直至其达到稳态后，再评价其对底物药物的影响。若促变药并非诱导剂或者时间依赖型抑制剂，并且可证明单次与多次给药对酶/转运体的影响相似时，可采用单次给药进行DDI 研究。

综上所述，在药物研发早期进行CYP酶诱导试验时，可以采用原代人肝细胞进行研究，在mRNA水平和酶活水平上先考察受试物对于CYP1A2，CYP2B6和CYP3A4的诱导作用。建议首先采用基础定性方法（mRNA倍数变化）去评估受试物的CYP酶诱导潜力。如果基础方法表明受试物有诱导可能性，则可以继续使用相关性方法进行评价。可以在较大浓度范围内进行在研药物的诱导作用研究，以确定诱导参数例如Emax和EC50。基础定性方法仅使用在研药物的体外数据，而相关性方法则可以将药物的诱导作用与多种临床已明确的关注酶诱导剂的诱导作用进行比较。此外也可以使用静态机制模型或PBPK模型。如果根据体外数据和模型无法排除诱导的风险，则应使用关注酶的敏感底物进行临床研究。对于CYP酶诱导作用的评估，有助于阐明潜在的相关药物相互作用风险，明确药物联用禁忌，顺利推动药物的上市申请进程。

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类别

分类

名称

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悬浮肝细胞

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贴壁肝细胞

亚细胞组分

肝/肠/肾/肺微粒体

人/猴/犬/兔/大鼠/小鼠/金黄地鼠/猫/小型猪 微粒体

肝/肠/肾/肺S9

人/猴/犬/兔/大鼠/小鼠/小型猪 S9

肝/肠/肾/肺胞质液

人/猴/犬/兔/大鼠/小鼠 胞质液

肝/肠/肾 组织匀浆液

人/猴/犬/兔/大鼠/小鼠 组织匀浆液

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参考资料：

[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指导原则《M12：药物相互作用》. 2024.

[4] NMPA. 药物相互作用研究技术指导原则（试行）.2021.

[5] 药明康德DMPK公众号.

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