代謝π析（一）——誘導(dǎo)大鼠S9代謝反而最慢？

引言

在體外代謝與毒理研究中，一個(gè)“反常"的數(shù)據(jù)點(diǎn)，往往是通往更深層認(rèn)知的入口，尤其近年來(lái)，隨著藥物研發(fā)新規(guī)頒發(fā)，代謝和毒理領(lǐng)域進(jìn)一步交叉融合，需要我們用“跨界"的思維分析并解決問(wèn)題。#代謝π析#專欄，正是為了系統(tǒng)解讀這些關(guān)鍵案例而設(shè)立。

我們將不止于呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，更于剖析背后復(fù)雜的酶學(xué)機(jī)制、物種差異及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，揭示數(shù)據(jù)如何真正轉(zhuǎn)化為研發(fā)決策。本專欄依托#齊氏生物#在體外毒理和藥代試劑領(lǐng)域的深厚積累，旨在為毒理與藥代動(dòng)力學(xué)研究人員提供一個(gè)持續(xù)交流、碰撞思想的平臺(tái)。

歡迎關(guān)注，與我們一起探索體外研究的奇妙世界！

誘導(dǎo)不是通用的，有時(shí)它甚至?xí)沂倦[藏更深的新藥研發(fā)機(jī)制。

最近齊氏生物服務(wù)團(tuán)隊(duì)，接到客戶提供的一組肝 S9 代謝穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)，結(jié)果卻讓所有人都皺起了眉頭：經(jīng)過(guò)經(jīng)典誘導(dǎo)劑處理的大鼠 S9，代謝某些化合物的速度居然比正常大鼠還要慢。這與我們的常規(guī)認(rèn)知——“酶誘導(dǎo)會(huì)加速代謝"——相反。通過(guò)深入剖析，我們最終不僅找到了原因，更發(fā)現(xiàn)了一個(gè)在體外代謝評(píng)估中極易被忽視的關(guān)鍵機(jī)制。

01 疑點(diǎn)數(shù)據(jù)：反常的代謝速率排序

事情起源于一份常規(guī)的體外代謝穩(wěn)定性報(bào)告。測(cè)試的兩種經(jīng)典藥物——維拉帕米（Verapamil）和（），在正常大鼠、誘導(dǎo)大鼠和人的肝S9組分中，其固有清除率呈現(xiàn)出一個(gè)令人費(fèi)解的趨勢(shì)（詳見下表）。

（表1：大鼠肝S9、誘導(dǎo)大鼠肝S9、人肝S9代謝清除率數(shù)據(jù)對(duì)比）

對(duì)于這兩種化合物，代謝速率排序出奇地一致：正常大鼠 > 人 > 誘導(dǎo)大鼠。尤其是維拉帕米，其在誘導(dǎo)大鼠 S9 中的清除率，僅為正常大鼠的 15%。這直接挑戰(zhàn)了一個(gè)基本假設(shè)：用于增強(qiáng)代謝能力的誘導(dǎo)模型，為什么會(huì)“失效"？

02 關(guān)鍵線索：誘導(dǎo)方案與代謝特性

謎底的關(guān)鍵，在于兩個(gè)核心信息：

1.    誘導(dǎo)方案：誘導(dǎo)的大鼠肝S9采用 （PB）和 β-萘黃酮（BNF）聯(lián)合誘導(dǎo)，這是一種旨在廣泛上調(diào)多種代謝酶的經(jīng)典“雞尾酒"方案。(詳見文章鏈接：Ames試驗(yàn)中S9誘導(dǎo)方法解析：從經(jīng)典走向選擇）

2.    化合物代謝通路：

· 維拉帕米：主要由 CYP3A 高效代謝，但 CYP2B 也能參與，只是效率較低。

· ：幾乎是 CYP3A 的專屬底物，其他酶很少介入。

聯(lián)合誘導(dǎo)的結(jié)果是，大鼠肝臟中 CYP1A、CYP2B 和 CYP3A 的酶量會(huì)同時(shí)被大幅上調(diào)。

問(wèn)題恰恰出在這個(gè)“同時(shí)上調(diào)"上。

03 核心機(jī)制：“低效通路劫持"效應(yīng)

我們認(rèn)為，導(dǎo)致誘導(dǎo)模型代謝減慢的核心機(jī)制是 “低效通路劫持"。在正常大鼠或人 S9 中，維拉帕米順暢地經(jīng)由 “高速公路"CYP3A 被快速代謝清除。但在 PB+BNF 誘導(dǎo)的 S9 中，情況變得復(fù)雜（詳見下圖）：

(圖片來(lái)源：齊氏生物）

1. CYP2B 被 PB 強(qiáng)力誘導(dǎo)，其蛋白表達(dá)量的增幅可能遠(yuǎn)超 CYP3A。

2. 在有限的體外孵育體系中，超高濃度的 CYP2B 就像無(wú)數(shù)條“鄉(xiāng)間小道"，它們雖然車速慢（催化效率低），但數(shù)量龐大，能“攔截"大量維拉帕米分子。

3. 結(jié)果是，大部分底物被困在了緩慢的 CYP2B 通路上，而真正高效的 CYP3A 通路反而“無(wú)車可跑"。

4. 整體代謝速率被數(shù)量占優(yōu)的低效通路拖慢，導(dǎo)致測(cè)得的 CLint顯著降低。

這個(gè)案例深刻說(shuō)明，體外代謝數(shù)據(jù)的可靠性不僅取決于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，更根本地依賴于所用肝S9組分本身的質(zhì)量與一致性。誘導(dǎo)S9并非簡(jiǎn)單地將肝臟勻漿，其誘導(dǎo)效率的穩(wěn)定性、各CYP酶活性的平衡，是決定實(shí)驗(yàn)結(jié)果能否真實(shí)反映代謝潛力的關(guān)鍵。這要求供應(yīng)商必須具備對(duì)物種、誘導(dǎo)劑、制備工藝的深刻理解和嚴(yán)格質(zhì)控。

04 交叉驗(yàn)證：數(shù)據(jù)的一致性

數(shù)據(jù)地佐證了這一機(jī)制。由于它幾乎只走 CYP3A 這條“高速公路"，不受“鄉(xiāng)間小道"（CYP2B）的干擾，因此它在誘導(dǎo)模型中的代謝減慢幅度遠(yuǎn)小于維拉帕米。

其減慢可能更多源于 “資源稀釋" ——大量被誘導(dǎo)的其他 CYP 酶與 CYP3A 競(jìng)爭(zhēng)有限的輔因子資源。這進(jìn)一步印證了誘導(dǎo)環(huán)境的復(fù)雜性。

05 對(duì)人肝數(shù)據(jù)的反思與啟示

人肝 S9 的代謝速率介于兩者之間，這給我們兩個(gè)重要提醒：

1. 體外模型的局限性：這種 PB+BNF 誘導(dǎo)的大鼠模型未能成功模擬人體對(duì)這兩種化合物的基礎(chǔ)代謝速率，在直接用于人體代謝預(yù)測(cè)時(shí)需要格外謹(jǐn)慎。

2. 反常數(shù)據(jù)蘊(yùn)含價(jià)值：這個(gè)“失敗"的預(yù)測(cè)恰恰暴露了維拉帕米存在一個(gè)次要的、低效的 CYP2B 代謝通路。這在常規(guī)模型中容易被忽略，但在特定情況下（如 CYP3A 被抑制時(shí)），其相對(duì)貢獻(xiàn)可能變得重要。

06 給研究者的實(shí)操建議

本案例通過(guò)對(duì)肝S9代謝穩(wěn)定性數(shù)據(jù)的深度剖析，揭示了與β-萘黃酮聯(lián)合誘導(dǎo)的大鼠肝S9在體外代謝維拉帕米時(shí)，因引發(fā)“低效CYP2B通路分流"效應(yīng)，導(dǎo)致其代謝速率反常低于正常大鼠及人，也為我們未來(lái)的體外代謝研究提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)：

1. 深度解讀，超越數(shù)字

不要僅憑 CLint 的大小做判斷。必須將代謝數(shù)據(jù)與化合物的已知代謝酶譜、所用誘導(dǎo)劑的特異性作用譜相結(jié)合，進(jìn)行機(jī)制化解讀。

2. 表征模型，提供背景

在使用誘導(dǎo) S9 時(shí)，強(qiáng)烈建議同步測(cè)定關(guān)鍵 CYP 亞型的標(biāo)志性酶活性（如用探針底物）。這份“酶活性背景報(bào)告"是正確解讀代謝數(shù)據(jù)的“說(shuō)明書"。

3. 謹(jǐn)慎外推，體內(nèi)驗(yàn)證

體外觀察到的強(qiáng)烈“競(jìng)爭(zhēng)"或“分流"效應(yīng)，在體內(nèi)由于肝血流和生理性調(diào)節(jié)可能被弱化。關(guān)鍵的體外反常發(fā)現(xiàn)，必須通過(guò)體內(nèi)藥代動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)行最終驗(yàn)證。

4. 利用反常，發(fā)現(xiàn)新知

當(dāng)數(shù)據(jù)與預(yù)期不符時(shí)，這往往是發(fā)現(xiàn)新代謝通路、新酶-底物關(guān)系或新相互作用的契機(jī)。應(yīng)設(shè)計(jì)后續(xù)抑制實(shí)驗(yàn)或重組酶實(shí)驗(yàn)進(jìn)行追蹤。

因此，要避免此類復(fù)雜代謝干擾的誤判，或確保代謝穩(wěn)定性篩查的準(zhǔn)確性，從源頭選擇高質(zhì)量、特性明確的肝S9產(chǎn)品至關(guān)重要。專業(yè)供應(yīng)商（如齊氏生物）提供的每一批次產(chǎn)品都附帶詳細(xì)的酶活性鑒定COA報(bào)告，這不僅是質(zhì)量憑證，更是研究人員解讀數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)依據(jù)。

07 我們的思考

體外代謝穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)是新藥研發(fā)的常規(guī)環(huán)節(jié)，但其數(shù)據(jù)的解讀遠(yuǎn)非“數(shù)字大小"那么簡(jiǎn)單。本案例揭示的 “低效通路劫持" 效應(yīng)，正是專業(yè)深度的體現(xiàn)。它要求我們從“數(shù)據(jù)報(bào)告者"轉(zhuǎn)變?yōu)?nbsp;“機(jī)制解讀者"，理解每一個(gè)數(shù)字背后復(fù)雜的生物學(xué)邏輯。

未來(lái)，齊氏生物服務(wù)團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)分享這些來(lái)自一線實(shí)驗(yàn)室的深度案例分析，希望能與業(yè)界同行共同探討，提升臨床前研究的預(yù)測(cè)度和科學(xué)深度。因?yàn)槊恳淮螌?duì)反常數(shù)據(jù)的深入探究，都可能讓我們離藥物的真相更近一步!

（本文由專注于高質(zhì)量體外代謝與毒理研究工具的#齊氏生物#提供技術(shù)支持。）