
图1. FDA药物相互作用研究指导原则
这个方法的优势是生理相关性强,结论贴近体内真实情况;但缺点是「停工令」不是很准确,浓度太高可能误伤其他班组,只能做定性/半定量,算不出具体的贡献占比。
方法2:重组酶法
如果说化学抑制法是集体办公里查贡献,重组酶法就是把每个班组单独拉出来,一对一考核干活效率。通过基因工程技术,把每一种代谢酶单独表达、提纯,做成「单酶试剂」(比如重组CYP3A4、重组UGT1A1)。每管里只有一种酶,让它单独和药物孵育,就能测出它的代谢能力,再结合肝脏里该酶的真实丰度,用官方标定的校正因子折算,就能算出具体的代谢贡献分数(fm值)——也就是这个酶干了百分之多少的活。这个方法的优势是准确、无交叉干扰,能量化出具体占比;但纯酶环境和真实肝脏有差异,必须依赖合规的校正因子,否则结果会和体内情况脱节。
为什么一定要两种方法一起做?
两套体系各有偏差,单独用一种都容易踩坑:
行业通用的合规流程:先用化学抑制法定性初筛,锁定候选酶;再用重组酶法定量计算fm值;两种方法趋势一致,结论才算可靠。
四、FDA认可的4类补充表型鉴定方法
除化学抑制法、重组酶法两大核心方案外,FDA指导原则收录4套补充实验体系,用于特殊场景佐证、非CYP代谢通路排查,可解决常规方法存在的缺陷:
人肝细胞 完整保留代谢酶与转运体,生理贴合度佳,但成本高、不适合高通量初筛;
多供体肝微粒体相关性分析 无需抑制剂,能规避交叉干扰,仅可做定性参考;
抗体抑制法 靶向单一酶亚型,选择性极强,可解决数据争议,不过抗体品类少、价格昂贵;
肝S9与胞质组分 可覆盖AO、SULT等胞质代谢通路,适合CYP低代谢化合物,但整体酶活偏低,弱代谢药物检测灵敏度有限。
五、实验演示案例:
光说理论太抽象,我们以小分子候选药X-101(示例代码)为例,完整走一遍符合FDA标准的代谢酶表型鉴定全流程。
实验背景:X-101是口服小分子药物,肝清除是主要消除途径,需在IND前完成代谢酶表型鉴定,支撑临床DDI风险评估。实验严格遵循FDA指导原则,采用「化学抑制法初筛+重组酶法定量」的双方法验证策略。
第一步:预实验——代谢线性区间摸索
酶促反应存在线性窗口限制,孵育时长过长、蛋白浓度过高会造成酶失活、底物耗尽,代谢速率偏离一级动力学,数据不具备审评有效性。
第二步:人肝微粒体化学抑制法(定性锁定候选代谢酶)
FDA要求覆盖7种CYP酶主要亚型:CYP1A2、CYP2B6、CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP3A4/5。采用Gentest 150例混合人肝微粒体开展选择性抑制试验,数据如下:
| 目标酶亚型 | 选择性抑制剂 | 代谢抑制率 | 试验初步判定 |
|---|---|---|---|
| CYP3A4 | 酮康唑 | 78% | 主要代谢酶 |
| CYP2C9 | 磺胺苯吡唑 | 35% | 次要代谢酶 |
| CYP1A2 | α-萘黄酮 | 18% | 微弱参与代谢 |
| CYP2C19 | 奥美拉唑 | 12% | 几乎无代谢贡献 |
| CYP2D6 | 奎尼丁 | 10% | 几乎无代谢贡献 |
| CYP2B6 | 噻氯匹定 | 6% | 几乎无代谢贡献 |
| CYP2C8 | 孟鲁司特 | 4% | 几乎无代谢贡献 |
表1.人肝微粒体化学抑制法初筛结果
解读:CYP3A4抑制剂可抑制78%酶活,说明CYP3A4酶为主要代谢酶;CYP2C9抑制剂仅抑制35%代谢酶活,属于次要代谢酶;剩余5种核心CYP抑制率均低于20%,对药物清除贡献极低。
第三步:重组酶法,算出具体贡献占比
FDA要求覆盖7种CYP酶主要亚型:CYP1A2、CYP2B6、CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP3A4/5。用Gentest重组亚型酶测试,结合RAF校正因子折算到肝脏水平,计算每种酶的代谢贡献分数fm:
| 酶亚型 | 单酶代谢活性 | RAF校正后肝脏等效活性 | 代谢贡献fm值 | 结果判定 |
|---|---|---|---|---|
| CYP3A4 | 1.91 pmol/min/pmol | 1.91 | 68% | 主要代谢酶(fm≥25%) |
| CYP2C9 | 0.62 pmol/min/pmol | 0.61 | 22% | 次要代谢酶 |
| 其余酶合计 | - | 0.28 | 10% | 贡献可忽略 |
表2. 重组酶法代谢贡献fm值计算结果
结论与申报价值两种方法趋势高度一致:X-101的主要代谢酶为CYP3A4(fm=68%),次要代谢酶为CYP2C9,符合FDA双方法验证的要求。反面踩坑案例:
同靶点的另一家企业曾踩过典型的坑:为了节省时间和成本,只做了重组酶法,误判CYP2C8为主要代谢酶,IND申报时直接被FDA发补,要求补充化学抑制法验证。补做实验后确认,主要代谢酶是CYP3A4,前后整整耽误了3个月申报周期,错过了竞品窗口期。
六、新手较容易踩的4个坑,踩了等于白做
(1) 未预实验摸索线性区间就开展正式实验 酶存在活性上限,孵育时长过长、蛋白浓度过高都会造成酶失活、底物耗尽,代谢速率不在线性区间,数据完全失真。正式实验前必须确认线性反应区间,保证检测阶段反应匀速。
(2) 随意提高抑制剂使用浓度 盲目加大抑制剂剂量会破坏亚型选择性,误抑制其他代谢酶,得到错误的代谢通路结论。
(3) 仅单一种方法完成表型鉴定 只做重组酶法或仅做化学抑制法,不满足FDA双方法交叉验证要求,IND申报极易被发补,拉长研发周期。
(4) 重组酶计算fm值不使用官方校正因子 直接采用单酶原始代谢速率计算代谢贡献,忽略各类酶在人体肝脏天然丰度差异,算出的fm数值不具备体内生理参考价值。
代谢酶表型鉴定虽是ADME基础实验,却直接决定新药临床安全性与IND申报合规性,是新药研发重要的一环。
Gentest可提供全套合规的代谢表型解决方案:Ultra Pool混合人肝微粒体,150例供体混合、酶谱全面、批次稳定,是化学抑制初筛的体系;Supersomes重组代谢酶覆盖40余种代谢酶亚型,酶活稳定、线性范围宽。
同时配套NADPH再生系统、UGT反应液、空白对照及缓冲液等全套试剂,体系同源质控、重复性优异,助力药企快速、合规完成代谢表型研究,稳稳守住新药研发申报底线。
代谢酶表型鉴定常见问题解答
Q1:FDA要求必须用两种方法,选哪两种较为稳妥?
A:行业常用组合为HLM化学抑制法+重组酶外推法。前者生理相关性高、贴合体内真实情况,后者可定量fm值,双方法交叉验证完全满足FDA合规要求,是绝大多数IND申报的标准方案。
Q2: 7种核心CYP代谢均很弱,该如何处理?
A:说明药物不以CYP酶为主要代谢通路,需按FDA要求逐级排查:优先筛查UGT等Ⅱ相代谢酶,再补充FMO、CES、AO等非CYP450 I相酶;必要时通过肝S9或人肝细胞体系全覆盖代谢通路,不可直接判定无关键代谢通路。
Q3:化学抑制法与重组酶法结果不一致,以哪个为准?
A:数值小幅差异属于正常情况,重点看整体趋势。趋势一致时,以化学抑制法定性结论为主、重组酶法定量数据为辅;趋势完全相反时,先排查实验线性区间、抑制剂浓度、校正因子等操作问题,必要时补充抗体抑制法或相关性分析做第三方验证,以更贴合生理环境的数据为准。
Q4:UGT等Ⅱ相酶表型鉴定是否参照CYP标准?
A:核心审评逻辑一致,同样推荐双方法验证(化学抑制法+重组UGT酶法)。FDA对Ⅱ相酶要求稍宽松,但若UGT代谢贡献≥25%,仍判定为主要代谢通路,需要开展后续DDI风险评估。
Q5:酶fm值为24%,是否属于主要代谢酶?需要做临床DDI吗?
A:25%为FDA参考阈值,非硬性标准。贴近阈值且有实验数据支撑时,行业默认按主要代谢酶处理,提前布局临床DDI研究规避发补风险;常规实操中,fm ≥ 20%即建议提前规划风险评估。
Q6:人肝细胞更接近体内,为什么不全程使用?
A:肝细胞虽生理相关性高,但成本高、批次差异大、操作复杂,不适合常规高通量筛选。肝微粒体体系稳定性好、重复性强,可满足90%以上常规表型鉴定申报需求;肝细胞仅用于关键机制确证、转运体相关等特殊实验场景。
本文基于公开资料整理,仅用于科研信息分享。上海曼博生物可提供Gentest人肝微粒体、Supersomes重组酶、转运体细胞及囊泡等ADMET研究核心产品与技术支持(点击查看详情)。
参考文献:
[1] U.S. Food and Drug Administration. In Vitro Drug Interaction Studies — Cytochrome P450 Enzyme- and Transporter-Mediated Drug Interactions (Guidance for Industry). January 2020.
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