药物转运体蛋白的靶点作用

In vitro pharmacokinet ics and DDI studies for investigational new drug
Provide guidance for clinical studies
Support PK, PD and DDI section of new drug application (NDA)
② 氨基酸转运体（LAT1）模型
1. 蛋白的结构和功能
LAT1
支链氨基酸 芳香族氨基酸 （必需氨基酸）
癌细胞内摄入
LAT1+ 4F2hc二聚体
糖基化的膜蛋白 4F2hc（CD98hc）
蛋白合成 癌细胞增殖
1. 蛋白的结构和功能
14C-苯丙氨酸
14C-亮氨酸
高亲和性转运底物：（Km值：15-50 μM） 亮氨酸，异亮氨酸，缬氨酸，苯丙氨酸，酪氨酸，色氨酸，蛋氨酸，组氨酸
SLC transporter
ABC transporter
Intestine absorption
Blood
2）组织分布（跨血脑屏障）
Cell membrane
SLC transporter
Organic anion transporter polipeptide 1A2 (OATP1A2) Organic anion transporter polipeptide 2B1 (OATP2B1)
Cell uptake
Cancer
三）药物转运体的靶点作用
1. 药物靶点的种类和基本特点
a. 种类
受体，酶，离子通道，核酸等为作用靶点
b. 基本特点
a) 属于生物学大分子（通常为蛋白质） b) 具有可以与外源性和内源性小分子结合的部位或位点。
2. 靶点药物筛选的优势
（1）目的（药效学方面）
筛选针对靶点药物转运体的高特异性化合物 筛选与药物转运体亲和力高的化合物
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7）药物转运体与新药研发
Discovery Preclinical study Clinical study NDA Approval
Early identification of transporter mediated PK, PD and safety issue
药物转运体量
2. 小肠粘膜的吸收机制
Cell membrane Organic anion transporter polipeptide (OATP) Organic cation transporter 1 (OCT1) Peptide transporter (PEPT) SGLT1 钠葡萄糖共转运体1
Provide kinetics data for approval support
二、药物转运体的药代动力学研究内容
1）小肠吸收
Cell membrane Organic anion transporter polipeptide (OATP) Organic cation transporter 1 (OCT1) Peptide transporter (PEPT) SGLT1 Breast cancer resistant protein (BCRP) Multidrug resistance-associated protein 2 (MRP2) P-gp/MDR1
4）药物转运体与药物相互作用
药物转运体直接关系到药物在体内的动力学过程，当复数药物在血液中存在时， 可能会因为竞争性和非竞争性拮抗作用，影响药效的发生，甚至产生毒副作用。
5）药物相互作用指导原则
2001年日本厚生省发布了医薬審発第813号省令 2006年FDA发布指导原则草案 2010年国际转运体联盟（ITC）发表了白皮书 2010年欧洲医药管理局（EMA）发布指导原则草案 2012年FDA发布新的指导原则草案
细胞外
细胞内
摄入型转运体 （SLC）
外排型转运体 （ABC）
2）药物的跨膜转运
Apical
P-gp
外排转运体介 导的跨膜转运
P-gp
OATP
OATP
Basal
被动扩散-细胞间途径
被动扩散-跨膜途径
摄入型转运体介 导的跨膜转运
Tight junction
3）药物转运体与ADME
Drug
Absorption
SLC transporter
ABC transporter
Bile
Excretion
3）肾脏摄入，排泄与肾小管再吸收
Cell membrane Organic anion transporter 1 (OAT1) Organic anion transporter 2 (OAT2) Organic anion transporter 3 (OAT3) Organic anion transporter 4 (OAT4) Organic cation transporter 2 (OCT2) Peptide transporter 1 (PEPT1) Peptide transporter 2 (PEPT2) Urate Transporter 1 (URAT1) Organic cation transporter 1 (OCTN1) Organic cation transporter 2 (OCTN2) SGLT2
Key TP
Japan 厚生省令 2001
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FDA Guidance 2006
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ITC Paper 2010
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EMA Guideline 2010
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FDA Guidance 2012
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MDR1 BCRP BSEP
OATP1B1
OATP1B3 OAT1 OAT3 OCT1 OCT2
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Distribution
Circulating blood
Metabolism
Excretion
OCT1
MRP3
OATP1A2 OATP2B1
P-gp BCRP MRP4 MRP5
OATP1B1 OATP2B1 OAT2,OCT1 NTCP
MRP3 MRP4 MRP6
OCT2,OAT1 OAT2,OAT3
ABC transporter
Breast cancer resistant protein (BCRP) Multidrug resistance-associated protein 4 (MRP4) Multidrug resistance-associated protein 5 (MRP5) P-gp/MDR1
Distribution
Brain
3）肝脏的摄入及排泄
Cell membrane
Organic anion transporter 2 (OAT2) Organic anion transporter 7 (OAT7) Organic cation transporter 1 (OCT1) Na-taurocholate cotransporting polypeptide (NTCP) Organic anion transporter polipeptide 1B2(OATP1B1) Organic anion transporter polipeptide 1B3(OATP1B3) Organic anion transporter polipeptide 2B1 (OATP2B1) Breast cancer resistant protein (BCRP) Multidrug resistance-associated protein 2 (MRP2) BSEP P-gp/MDR1
伊秀林 天津药物研究院 药代动力学研究室 释药技术与药代动力学国家重点实验室 http://www.drugtransporter.com
一、什么是药物转运体？
1）药物转运体及其分类
药物转运体是以药物为基质，存在于组织或器官的细胞膜表面，担当药物跨膜 转运功能的蛋白质的总称，分为两个超家族：ABC结合盒转运体超家族（ATP binding cassette superfamily，ABC）和溶质转运体超家族（solute carrier family，SLC）。
Kidney proximal tubules
药物转运体的主要作用：将药物向生物体内的能动转移（absorption），并通过毛细 血管内皮细胞和各脏器细胞膜表面转运体的介导，实现药物在生物体内向标的脏器 的有效分布（distribution），最后，经肝脏和肾脏完成药物及其代谢产物的体外排泄 （elimination）。
Bile
P-gp BCRP MRP2 BSEP
OATP PEPT1 ASBT
MDR1/P-gp BCRP MRP2
PEPT1,PEPT2 OCTN1,OCTN2 URAT1
P-gp MRP2 MRP4
Intestinal epithelia
Blood-brain barrier
Hepatocytes
ASP-1941
BI-10773 BI-44847
阿斯特拉制药，寿制药
柏林格制药 柏林格制药
phase III
phase II phase II
TS-071
CSG-452 DSP-3235
大正制药
罗氏公司，中外制药 葛兰素史克公司，大日本住友制药
phase II
phase II phase I
Edward C. Chao et al. SGLT2 inhibition-a novel strategy for diabetes treatment. Nat Rev Drug Discov. 2010 Jul;9(7):551-9.
SLC transporter
ABC transporter
Breast cancer resistant protein (BCRP) Multidrug resistance-associated protein 2 (MRP2) Multidrug resistance-associated protein 4 (MRP4) P-gp/MDR1
④ 肿瘤耐药蛋白模型
a) P-gp （P-糖蛋白） b) MRP2 （多剂耐药蛋白） c) BCRP （乳腺癌耐药蛋白）
① 钠-葡萄糖协同转运体（SGLT2）模型
1. SGLT1 和 SGLT2 的比较
Data from: Lee, Y. J. & Han, H. J. Regulatory mechanisms of Na+/ glucose cotransporters in renal proximal tubule cells. Kidney Int. Suppl. 106, S27–S35 (2007).
（2）特点Biblioteka Baidu
早期筛选：包括药理学机制，药代动力学机制 细胞水平（In vitro）的筛选，蛋白水平作用机制的阐明 特异性好（单一转运体的表达） 高通量，高灵敏度（放射性同位素使用） 对人体无伤害 无种属差异
3. 药物转运体的靶点药物筛选模型
① 葡萄糖转运体（SGLT）模型
② 氨基酸转运体（LAT1）模型 ③ 尿酸转运体（URAT1）模型
Urine
Excretion
3）癌组织
Cell membrane
SLC transporter
L-type amino acid transporter 1 (LAT1)
ABC transporter
Breast cancer resistant protein (BCRP) Multidrug resistance-associated protein (MRPs) P-gp/MDR1
功能 转运底物 抑制剂 遗传疾病
小肠上皮葡萄糖吸收，肾小管葡萄糖再吸收 葡萄糖（km: 0.4 mmol/L) 根皮苷 葡萄糖吸收不全症
4. 研发中的SGLT2抑制剂（2010年数据）
化合物 Dapagliflozin Canagliflozin 研发机构 百时美施贵宝公司，阿斯利康制药 强生公司，田边三菱制药 研发阶段 phase III phase III
SLC transporter
ABC transporter
Breast cancer resistant protein (BCRP) Multidrug resistance-associated protein 2 (MRP2) P-gp/MDR1
Intestine absorption
Blood