肝微粒体、肝S9、肝胞质液与体外药物代谢

药物代谢研究是创新药物研发的重要内容，它不仅决定了创新药物制剂研发的成败，而且与创新药物研发的速度和质量有密切关系。由于肝脏是药物代谢的主要场所，体外代谢模型多以肝脏为基础。1    什么是药物代谢？临床前研究是新药研发中必不可少的环节，而药物代谢动力学是临床前药理评价的重要组成部分。药物被机体吸收后，在体内各种酶以及体液环境作用下发生化学结构改变的过程成为药物代谢（Drug Metabolism），又称生物转化（Biotransformation）。药物代谢主要在肝中进行，也发生在肠、肾、肺、血液和皮肤等器官。药物在体内的生物转化，分为Ⅰ相代谢反应和Ⅱ相代谢反应。药物分子上引入新的基团或除去原有小基团的官能团反应称为Ⅰ相代谢，包括氧化、还原和水解等反应。药物或Ⅰ相代谢产物与体内某些内源性小分子结合的反应为Ⅱ相代谢，亦称为结合反应，如葡萄糖醛酸结合、磷酸化、甲基化、乙酰化、谷胱甘肽结合等反应。多数亲脂性的药物吸收后，经Ⅰ相代谢可变为极性和水溶性较高的代谢产物，有利于Ⅱ相代谢的进行而增加极性。Ⅱ相代谢是真正的“解毒”途径，其代谢产物通常具有更好的水溶性，更易经尿液和胆汁排出体外。2    肝亚细胞模型在药物体外研究中的应用药物生物转化中的一个关键且复杂的问题是如何将体外研究的结果进行外推，建立体内-体外的相关性，从而预测药物在人体内的代谢行为，进而预测药物的有效性和安全性。要相对准确的进行此类预测工作，合理的体外研究模型的选择非常关键。肝亚细胞模型如肝微粒体（Liver Microsomes）、肝S9（Liver S9 Fractions）、肝胞质液（Liver Cytosol）因其应用操作简单、价格合理、储存方便，在药物代谢的初期筛选方面得到了广泛应用。表1 不同肝亚细胞模型的优缺点和应用2.1 肝微粒体（Liver Microsomes）肝微粒体是指肝组织在匀浆和差速离心过程中获得的由破碎的内质网自我融合形成的近似球形的膜囊泡状结构，包含了CYP450酶和一些Ⅱ相酶，如UGTs、ST等。肝微粒体用于CYP450酶研究时，只需要加入NADPH或NADPH的再生系统即可启动反应。对于UGT酶活性的研究，则需加入尿苷二磷酸葡萄糖（UDPGA）和丙甲菌素启动反应。由于肝微粒体是Ⅰ相代谢酶的主要来源，故肝微粒体在体外药物代谢研究中被广泛使用。肝微粒体不但可以为系统的药物代谢提供定性的信息，而且可以在药物研发过程中用于大量化合物代谢稳定性的筛选及优化，同时可以用于评价潜在的药物药物相互作用。2.2 肝S9（Liver S9 Fraction）肝脏S9是肝组织去除匀浆沉淀物后的含有代谢所需成分、具有完整代谢功能的混悬溶液。相对于微粒体和胞质液，S9包含了完整的I相和Ⅱ相代谢酶的活性，能更完整地用于药物的代谢轮廓研究。有的药物经过I相代谢后又经过Ⅱ相代谢，形成一些特定的代谢产物，这样的代谢产物往往在微粒体或胞质液的体系中不容易被发现。因S9具有完整的酶系，可以用于代谢产物系统的定性研究。由于该系统中代谢酶活性相对于微粒体和胞质液低，代谢产物的形成量也很少，往往不容易被检测到。同时，因该体系中含有大量的脂类物质和其它蛋白质，容易降低药物的游离程度，从而使实验结果出现偏差。2.3 肝胞质液（Cytosol）肝胞质液包含了可溶性的Ⅱ相代谢酶，如NAT、GST、ST、TPMT等，在很多化疗药物的激活与解毒过程中发挥重要作用。与I相酶一样，Ⅱ相酶发生代谢反应同样也需要外源性的辅酶来催化。例如，NAT需要乙酰辅酶A(acetyl CoA)、二硫苏糖醇（DTT）和乙酰辅酶A的再生系统来催化；ST需要腺苷-3’-磷酸-5’-磷酰硫酸（PAPS）来催化；GST需要谷胱甘肽来催化。由于该体系中只有Ⅱ相代谢酶存在，且相对于肝S9来讲酶活还很高，因此可通过加入不同的辅酶来单独研究某个亚型酶的代谢。3    IPHASE产品及优势IPHASE凭借先进的设备、专业的技术人员和多年研发的经验，开发出了不同种属动物的肝微粒体、肝S9、肝胞质液等产品，助力于药物的体外代谢研究。l  酶活高酶活可对标或高于同类进口产品l  批量生产采用批量生产方式，库充充足，可保证同一批次产品的供应l  货期短国内现货，保障客户使用需求l  售后服务机制健全有专业技术人员提供全方位服务l  可定制可提供特定物种、特定模型和特定年龄等非常规样品的定制服务图2 某药物在不同种属动物肝微粒体中的I相代谢稳定性图3某药物在人肝微粒中的代谢抑制率表2 IPHASE肝微粒体（Liver Microsomes）表3 IPHASE肝S9（Liver S9 Fractions）表4 IPHASE肝胞质液（Liver Cytosol）IPHASE/汇智和源凭借多年的研发经验，推出了多领域、多种类的高端科研试剂，为药物早期研发提供筛选工具，为生命科学领域的探索提供新材料、新方法和新手段，为食品、药品、化学品等的遗传毒性研究提供便捷产品，望广大科研工作者来电咨询，咨询热线400-127-6686。发    文    章    得    奖    励凡使用本公司产品，在国内及国际刊物上发表论文（论文发表日起一年内），并注明产品属于北京汇智和源/IPHASE所有，即可申请奖励。根据发表刊物影响因子不同，给予不同金额奖品：非SCI论文及IF≤5分，500元礼品；5分＜IF≤8分 800元；8分＜IF≤10分 1000元；IF≥10分 2000元；注：礼品卡也可兑换同等金额产品购买抵用券；活动多多，礼品丰厚，快来参与吧！关    于    我    们汇智和源，致力于为创新药研发企业及生命科学研究机构提供高品质的生物试剂，IPHASE为公司核心品牌，品牌宗旨“Innovative Reagents For Innovative Research”。肝微粒体、肝 S9、肝胞质液和药物代谢 药物代谢研究是创新药物研发的重要内容，它不仅决定了创新药物制剂研发的成败，而且与创新药物研发的速度和质量有密切关系。由于肝脏是药物代谢的主要场所，体外代谢模型多以肝脏为基础。 1什么是药物代谢? 临床前研究是新药研发中必不可少的环节，而药物代谢动力学是临床前药理评价的重要组成部分。药物被机体吸收后，在体内各种酶以及体液环境作用下发生化学结构改变的过程成为药物代谢(Drug Metabolism)， 又称生物转化 (Biotransformation)。药物代谢主要在肝中进行，也发生在肠、肾、肺、血液和皮肤等器官。药物在体内的生物转化，分为I相代谢反应和I相代谢反应。药物分子上引入新的基团或除去原有小基团的官能团反应称为I相代谢，包括氧化、还原和水解等反应。药物或I相代谢产物与体内某些内源性小分子结合的反应为II相代谢，亦成为结合反应，如葡萄糖醛酸结合、磷酸化、甲基化、乙酰化、谷胱甘肽结合等反应。多数亲脂性的药物吸收后，经I相代谢可变为极性和水溶性较高的代谢产物，有利于I相代谢的进行而增加极性。II相代谢是真正的“解毒”途径，其代谢产物通常具有更好的水溶性，更易经尿液和胆汁排出体外。 图1人肝内P450酶的组成 2肝亚细胞模型在药物体外研究中的应用 药物生物转化中的一个关键且复杂的问题是如何将体外研究的结果进行外推，建立体内-体外的相关性，从而预测药物在人体内的代谢行为，进而预测药物的有效性和安全性。要相对准确的进行此类预测工作，合理的体外研究模型的选择非常关键。肝亚细胞模型如肝微粒体、肝 S9、肝胞质液因其应用操作简单、价格合理、储存方便，在药物代谢的初期筛选方面得到了广泛应用。 表1不同肝亚细胞模型的优缺点和应用 肝亚细胞模型 优点 缺点 应用方向 肝微粒体 酶活较高，可用于个体、性别和种属差异研究 不适于定量研究 代谢稳定性、代谢表型、酶抑制、药物体外清除率 肝 S9 酶种类较全，可以用于个体、性别和种属差异研究 酶活性较低 代谢产物鉴定、代谢稳定性、种属差异研究 肝胞质液 II相酶活性较高，可用于个体、性别和种属差异研究 仅仅具有II相酶活性 II相酶研究 2.1肝微粒体(Liver Microsomes) 肝微粒体是指肝组织在匀浆和差速离心过程中获得的由破碎的内质网自我融合形成的近似球形的膜囊泡状结构，包含了 CYP450酶和一些I相酶， 如UGTs、ST等。肝微粒体用于 CYP450 酶研究时，只需要加入 NADPH或NADPH的再生系统即可启动反应。对于 UGT 酶活性的研究，则需加入尿苷二磷酸葡萄糖(UDPGA)和丙甲菌素则启动反应。 由于肝微粒体是I相代谢酶的主要来源，故肝微粒体在体外药物代谢研究中被广泛使用。肝微粒体不但可以为系统的药物代谢提供定性的信息，而且可以在药物研发过程中用于大量化合物代谢稳定性的筛选及优化，同时可以用于评价潜在的药物药物相互作用。 2.2 肝 S9(Post Mitochondrial Supernatant) 肝脏 S9 是肝组织去除匀浆沉淀物后的含有代谢所需成分、具有完整代谢功能的混悬溶液。相对于微粒体和胞质液， S9 包含了完整的Ⅰ相和I相代谢酶的活性，能更完整地用于药物的代谢轮廓研究。 有的药物经过Ⅰ相代谢后又经过II相代谢，形成一些特定的代谢产物，这样的代谢产物往往在微粒体或胞质液的体系中不容易被发现。因 S9 具有完整的酶系，，可以用于代谢产物系统的定性研究。由于该系统中代谢酶活性相对于微粒体和胞质液低，代谢产物的形成量也很少，往往不容易被检测到。同时，因该体系中含有大量的脂类物质和其它蛋白质，容易降低药物的游离程度，从而使实验结果出现偏差。 2.3肝胞质液 (Cytosol) 肝胞质液包含了可溶性的II相代谢酶，如NAT、GST、ST、TPMT那个，在很多化疗药物的激活与解毒过程中发挥重要作用。与I相酶一样，I相酶发生代谢反应同样也需要外源性的辅酶来催化。例如， NAT 需要乙酰辅酶A(acetyl CoA)、二硫苏糖醇(DTT) 和乙酰辅酶A的再生系统来催化； ST 需要腺苷-3'-磷酸-5'-磷酰硫酸 (PAPS)来催化； GST 需要谷胱甘肽来催化。由于该体系中只有II相代谢酶存在，且相对于肝 S9 来讲酶活还很高，因此可通过加入不同的辅酶来单独研究某个亚型酶的代谢。 3 IPHASE 产品及优势 IPHASE 凭借先进的设备、专业的技术人员和多年研发的经验，开发出了不同种属动物的肝微粒体、肝S9、肝胞质液等产品，助力于药物的体外代谢研究。 酶活高 酶活可对标或高于同类进口产品 批量生产采用批量生产方式，库充充足，可保证同一批次产品的供应 货期短 国内现货，保障客户使用需求 售后服务机制健全有专业技术人员提供全方位服务 ● 可定制 可提供特定物种、特定模型和特定年龄等非常规样品的定制服务 图2某药物在不同种属动物肝微粒体中的Ⅰ相代谢稳定性 图3某药物在人肝微粒中的代谢抑制率 表 2 IPHASE 肝微粒体 Description Strain Protein Concentration Unit Size IPHASE Human Liver Microsomes Homo sapiens 20mg/mL 0.5mL IPHASE Monkey Liver Microsomes Cynomolgus， Rhesus 20mg/mL 0.5mL IPHASE Dog Liver Microsomes Beagle 20mg/mL 0.5mL IPHASE Rat Liver Microsomes Sprague-Dawley、Wistar、Wistar Han 20mg/mL 0.5mL IPHASE Mouse Liver Microsomes ICR/CD-1、C57BL/6、KM、BALB/c 20mg/mL 0.5mL IPHASE Hamster Liver Microsomes / 20mg/mL 0.5mL IPHASE Feline Liver Microsomes / 20mg/mL 0.5mL IPHASE Minipig Liver Microsomes bama miniature pig 20mg/mL 0.5mL IPHASE Rabbit Liver Microsomes New Zealand， white big-ear 20mg/mL 0.5mL 表 3 IPHASE 肝 S9 Description Strain Protein Concentration Unit Size IPHASE Human Liver S9 Fraction Homo sapiens 20mg/mL 0.5mL IPHASE Monkey Liver S9 Fraction Cynomolgus， Rhesus 20mg/mL 0.5mL IPHASE Dog Liver S9 Fraction Beagle 20mg/mL 0.5mL IPHASE Rat Liver S9 Fraction Sprague-Dawley、Wistar、Wistar Han 20mg/mL 0.5mL IPHASE Mouse Liver S9 Fraction ICR/CD-1、C57BL/6、KM、BALB/c 20mg/mL 0.5mL IPHASE Minipig Liver S9 Fraction bama miniature pig 20mg/mL 0.5mL 表 4 IPHASE 肝胞质液 Description Strain Protein Concentration Unit Size IPHASE Human Liver Cytosol Homo sapiens 10mg/mL 1mL IPHASE Monkey Liver Cytosol Cynomolgus， Rhesus 10mg/mL 1mL IPHASE Dog Liver Cytosol Beagle 10mg/mL 1mL IPHASE Rat Liver Cytosol Sprague-Dawley、 Wistar、Wistar Han 10mg/mL 1mL IPHASE Mouse Liver Cytosol ICR/CD-1、C57BL/6、KM、BALB/c 10mg/mL 1mL IPHASE Minipig Liver Cytosol bama miniature pig 10mg/mL 1mL IPHASE/汇智和源凭借多年的研发经验，推出了多领域、多种类的高端科研试剂，为药物早期研发提供筛选工具，为生命科学领域的探索提供新材料、新方法和新手段，为遗传毒性研究提供便捷产品。此外， IPHASE/汇智和源可提供特殊产品的定制服务，望广大科研工作者来电咨询，咨询热线400-127-6686。