专利名称：一种建立在肝原代细胞作为载体的高通量药物筛选的方法
技术领域：
本发明涉及生物技术领域，具体涉及建立在肝原代细胞作为载体的高通量药物筛 选的方法。
背景技术：
肝脏除了将药物在体内以代谢分解的方式进行清除外，药物还可被肝细胞摄取然 后排出到胆汁中，通过随着胆汁的排泄再将该化合物排入粪便进而排出体外。这些对药物 摄取和胆汁排除活动通常是由肝细胞内的载体转运系统来完成的。肝细胞中载体所排出的 药物及其他化合物首先进入到肝细胞间隙肝窦中，通过肝窦再进入到胆管中再随胆汁排出 体外。所以药物通过胆汁排泄的程度对于药物的研究也有着重要意义。由于组合化学的出现和和快速发展，使得合成大量有潜在临床治疗功能的化合物 速度也大为提高了。然而评估这些化合物代谢稳定性，经肝细胞到胆汁的排泄程度，以及对 肝细胞代谢酶的调节作用的体系的建立远落后于这些化合物合成的速度。一些体内的评价 方法(如动物物胆管结扎法等)由于手术难度大，费用昂贵，其在药物筛选方面的应用很受 限制。国内外对于评价肝原代细胞的细胞色素CYP450酶整体活性的方法，目前也只停 留在对单个酶活性进行检测。随着新药研发的数量增加和药物监管部门对药物研发相关数 据要求越来越高，对于药物进行高通量筛选要求也越来越迫切。单纯的对单个酶活性影响 的检测远不能满足要求，建立一个能同时评价待测化合物对至少两个或两个以上的细胞色 素CYP450酶影响的要求代越来越迫切。国内外的现有技术利用肝原代细胞用作临床前药物筛选研究的方法只采用检测 肝细胞的生物学特性，对肝细胞单个细胞色素CYP450酶活性进行检测，没有对其主要的细 胞色素CYP450酶活性进行评价研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种建立在肝原代细胞作为载体的高通量药物筛选的方法， 它利用混合探针药物来同时考察肝细胞主要的细胞色素CYP450酶的活性，应用在细胞色 素P450临床前药物早期筛选研究，从药物代谢入手，为新药筛选提供技术平台，而且本技 术利用肝原代细胞作为药物筛选的载体将可大大缩短研发时间，降低新药研发成本，推动 我国在临床用药领域的研发工作，对于提高人们的生活质量，推动医学模式、治疗方式及用 药结构改革起到巨大的推动作用。为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案利用原代肝细胞 为载体，通过将药物和底物共同孵育后，利用液质联机同时检测两个或两个以上的代谢产 物。其具体方法如下(a) “三明治胶”法培养原代肝细胞；(b)加入需筛选的药物与相应的 阳性诱导剂，培养三天，然后加入至少两种或两种以上的底物进行代谢评估；(c)通过液相 质谱联机(LC/MS/MQ同时检测两种或两种以上的代谢产物的液相和串节质谱联用方法，通过液质联机同时检测两种或两种以上的代谢产物的量来评价药物对肝细胞活性的影响， 从而整体评价是否存在潜在的用药风险性。本发明上述方法建立的优点在于该液质联机检测可同时监测两种或两种以上代 谢产物，从而可以提高药物筛选的速度并降低药物筛选的成本。
图1是本发明紫杉醇对狗肝细胞P450酶活性的影响示意图；图2是本发明紫杉醇对狗肝细胞P450酶活性的影响图；图3是本发明各代谢产物色谱图；图4本发明紫杉醇对猴肝细胞P450酶活性的影响示意图；图5是本发明紫杉醇对猴肝细胞P450酶活性的影响图。
具体实施例方式本具体实施方式
采用以下技术方案利用原代肝细胞为载体，通过将药物和底物 共同孵育后，利用液质联机同时检测两个或两个以上的代谢产物。其具体方法如下(a)“三 明治胶”法培养原代肝细胞；(b)加入需筛选的药物与相应的阳性诱导剂，培养三天，然后加 入至少两种或两种以上的底物进行代谢评估；(c)通过液相质谱联机(LC/MS/MQ同时检测 两种或两种以上的代谢产物的液相和串节质谱联用方法，通过液质联机同时检测两种或两 种以上的代谢产物的量来评价药物对肝细胞活性的影响，从而整体评价是否存在潜在的用 药风险性。本发明上述方法建立的优点在于该液质联机检测可同时监测两种或两种以上代 谢产物，从而可以提高药物筛选的速度并降低药物筛选的成本。所述的筛选药物方法的为利用肝原代细胞为载体，将不同浓度的候选药物与原代 肝细胞共同培养三天，每天换液，之后同时加入相应的底物咪哒唑仑、右美沙芬、非那西丁、 氯唑沙宗，代谢2小时，用LC/MS/MS同时检测四种底物的代谢产物α羟基咪哒唑仑、右啡 烷、扑热息痛、6-羟基氯唑沙宗的产量，来考察不同浓度的候选药物对不同CYP450酶亚型 CYP3A4、2D6、1Α2、2Ε1酶活性的影响，从而能判断候选药物的安全系数。1)阴性对照组原代肝细胞与溶媒培养液(有机溶媒含量与实验组相同)预培 养3天，之后同时加入相应的底物咪哒唑仑、右美沙芬、非那西丁、氯唑沙宗，代谢2小时，用 LC/MS/MS同时检测四种底物的代谢产物α羟基咪哒唑仑、右啡烷、扑热息痛、6_羟基氯唑 沙宗的产量，作为与候选药物组的空白对照。2)阳性对照组原代肝细胞与CYP450亚酶1Α2的特定诱导剂奥美拉唑(100 μ Μ) 或3A4、2D6的特定诱导剂利福平或2E1的诱导剂PB在不加测试物条件下预培养3天，之后 同时加入相应的底物咪哒唑仑、右美沙芬、非那西丁、氯唑沙宗，代谢2小时，用LC/MS/MS同 时检测四种底物的代谢产物α羟基咪哒唑仑、右啡烷、扑热息痛、6-羟基氯唑沙宗的产量， 作为与候选药物组的阳性对照。3)加药组需要考察的药物配制成不同浓度加入到相应的培养孔中，预培养3天 之后，同时加入相应的底物咪哒唑仑、右美沙芬、非那西丁、氯唑沙宗，代谢2小时，用LC/ MS/MS同时检测四种底物的代谢产物α羟基咪哒唑仑、右啡烷、扑热息痛、6-羟基氯唑沙宗的产量。与阳性对照组和阴性对照组比较对不同酶活性的影响，是否具有潜在的诱导作用。所述的代谢产物的检测方法为质谱API300三重四极杆质谱液相系统=A泵(PE200)，B泵(PE200)，自动进样器(PE200)流动相4(95(%水，含5(%甲醇，51111醋酸胺，0. 05%氨水)B (95%甲醇，含5%水，5mM醋酸胺，0.甲酸)梯度设置时间(分钟) A泵流速(mL/min)B泵流速(mL/min)00. 250. 050. 300. 250. 054. 300. 090. 215. 300. 090. 215. 310. 250. 058. 30. 250. 05进样体积5uL柱温25度色谱柱clipeus C8 (5um, 30*2. 1mm)质谱条件离子源电喷雾源(ESI)离子源温度450度电喷雾电压正离子:5500ν ；负离子■-4200ν加热气流速:14L/min帘气流速:8L/min碰撞气流速:2L/min检测模式:MRM各待测物和内标的MRM设置化合物名称MRM设置+/-ESI扫描时间非那西丁 152 — 110+ESI200毫秒6羟基氯唑沙宗184 — 120-ESI200毫秒右啡烷258 — 157+ESI200毫秒5-羟基奥美拉唑362 — 149+ESI200毫秒α羟基咪哒唑仑342 — 324+ESI200毫秒香豆素(内标)160. 9 — 133+ESI200毫秒本具体实施方式
利用混合探针药物来同时考察肝细胞主要的细胞色素ι的活性，应用在细胞色素P450临床前药物早期筛选研究，从药物代谢入手，为新药筛选提 供技术平台，而且本技术利用肝原代细胞作为药物筛选的载体将可大大缩短研发时间，降 低新药研发成本，推动我国在临床用药领域的研发工作，对于提高人们的生活质量，推动医 学模式、治疗方式及用药结构改革起到巨大的推动作用。实施例1 紫杉醇对狗肝原代细胞活性的影响1.实验方法1肝细胞的分离
1)称重2)用事先加热的无钙灌流液冲洗肝脏3)用胶原酶消化肝脏组织块获得肝细胞4)铺板培养，4小时后换无血清培养液，24小时换液一次，有待加药。2.紫杉醇对狗肝原代细胞活性的影响2. 1试剂与材料咪哒唑仑、右美沙芬、非那西丁、氯唑沙宗、α羟基咪哒唑仑、右啡烷、扑热息痛、 6-羟基氯唑沙宗、甲醇(色谱级)、乙腈(色谱级)LC/MS/MS (ΑΡΙ300)、二氧化碳培养箱、超 净工作台底物咪哒唑仑、右美沙芬、非那西丁、氯唑沙宗加入到每孔培养液中的终浓度分别 为200、200、100、200、μ mol · L—1，则加入到每孔培养液中的体积为2 μ 1。紫杉醇浓度选择 为10、50和100 μ g .mL-1,加入到培养液的体积为2 μ 1。ΡΒ、利福平和奥美拉唑三种诱导剂 的终浓度分别为2mmol · 1^、20 μ mol · L-1和50 μ mol · L—1，加入到培养液的体积为2 μ 1。2. 2紫杉醇对CYP3A4、2D6、1A2、2E1的诱导作用将不同浓度的紫杉醇与狗原代肝细胞共同培养三天，每天换液，之后同时加入相 应的底物咪哒唑仑、右美沙芬、非那西丁、氯唑沙宗，代谢2小时，用LC/MS/MS检测四种底物 的代谢产物α羟基咪哒唑仑、右啡烷、扑热息痛、6-羟基氯唑沙宗的产量2. 3对照组2. 3. 1阴性对照组狗原代肝细胞与溶媒培养液(有机溶媒含量与实验组相同)预培养3天，之后同 时加入相应的底物咪哒唑仑、右美沙芬、非那西丁、氯唑沙宗，代谢2小时，用LC/MS/MS同时 检测四种底物的代谢产物α羟基咪哒唑仑、右啡烷、扑热息痛、6-羟基氯唑沙宗的产量，作 为与紫杉醇的空白对照。2. 3. 2阳性对照组狗原代肝细胞与CYP450亚酶1Α2的特定诱导剂奥美拉唑(100 μ Μ)或3A4、2D6、 2E1的特定诱导剂利福平或PB在不加测试物条件下预培养3天，之后同时加入相应的底物 咪哒唑仑、右美沙芬、非那西丁、氯唑沙宗，代谢2小时，用LC/MS/MS同时检测四种底物的代 谢产物α羟基咪哒唑仑、右啡烷、扑热息痛、6-羟基氯唑沙宗的产量，作为与紫杉醇的阳性 对照。2. 4加药组紫杉醇的不同浓度选择为10、50、100ymol/L。2. 5代谢产物的检测方法质谱API300三重四极杆质谱液相系统=A泵(PE200)，B泵(PE200)，自动进样器(PE200)流动相A(95%水，含5%甲醇，5mM醋酸胺，0.05%氨水)B (95%甲醇，含5%水，5mM醋酸胺，0. 甲酸)梯度设置时间(分钟) A泵流速(mL/min) B泵流速(mL/min)00. 250. 050. 300. 250. 05
4.300. 095.300. 09 5. 31 0. 25 8. 3 0. 25 进样体积5uL柱温25度色谱柱clipeus C8 (5um, 30*2. lmm) 质谱条件离子源电喷雾源(ESI) 离子源温度450度电喷雾电压正离子5500v ；负离子-4200v 加热气流速14L/min 帘气流速8L/min 碰撞气流速2L/min 检测模式:MRM各待测物和内标的MRM设置 化合物名称 MRM设置 非那西丁 152 — 11021 21 05 056羟基氯唑沙宗184-右啡烷邪8 -5-羟基奥美拉唑362 α羟基咪哒唑仑342+/-ESI 扫描时间 +ESI 200 毫秒 120 -ESI 200 毫秒 157 +ESI 200 毫秒 -149 +ESI 200 毫秒 -324 +ESI 200 毫秒 香豆素(内标) 160. 9 — 133 +ESI 200毫秒参看图1-2可知1)紫杉醇低浓度对非那西丁、咪哒唑仑和氯唑沙宗的代谢具有 促进作用，说明低浓度的紫杉醇对CYP4501A2、3A4和2E1的酶活性具有诱导作用，对右美沙 芬具有微弱的抑制作用，高浓度的紫杉醇(ΙΟΟμπιοΙ -Γ1)对四种底物的代谢都具有较强的 抑制作用，说明紫杉醇随着浓度的升高对肝细胞具有毒性，使大量的肝细胞死亡。2)奥美拉唑主要诱导CYP1A2的酶活性，PB主要诱导CYP3A4的酶活性，从实验结 果看奥美拉唑组比对照组强5. 4倍，PB组比对照组强几乎2倍，说明阳性对照组的结果较 理想，可以作为本实验药物的阳性对照组。3)特别是低浓度的紫杉醇对CYP3A4酶活性具有较强的诱导作用，50 μ mol 的 紫杉醇比对照组诱导能力强5. 7倍，比阳性对照组的诱导能力强3倍，说明低浓度的紫杉醇 具有潜在的诱导作用。实施例2 紫杉醇对猴肝原代细胞活性的影响1.实验方法1肝细胞的分离1)称重2)用事先加热的无钙灌流液冲洗肝脏3)用胶原酶消化肝脏组织块获得肝细胞
4)铺板培养，4小时后换无血清培养液，24小时换液一次，有待加药。2.紫杉醇对狗肝原代细胞活性的影响2.1试剂与材料咪哒唑仑、右美沙芬、非那西丁、氯唑沙宗、α羟基咪哒唑仑、右啡烷、扑热息痛、 6-羟基氯唑沙宗、甲醇(色谱级)、乙腈(色谱级)LC/MS/MS (ΑΡΙ300)、二氧化碳培养箱、超 净工作台底物咪哒唑仑、右美沙芬、非那西丁、氯唑沙宗加入到每孔培养液中的终浓度分别 为200、200、100、200、μ mol · L—1，则加入到每孔培养液中的体积为2 μ 1。紫杉醇浓度选择 为10、50和100 μ g .mL-1,加入到培养液的体积为2 μ 1。ΡΒ、利福平和奥美拉唑三种诱导剂 的终浓度分别为2mmol · 1^、20 μ mol · L-1和50 μ mol · L—1，加入到培养液的体积为2 μ 1。2. 2紫杉醇对CYP3A4、2D6、1A2、2E1的诱导作用将不同浓度的紫杉醇与猴原代肝细胞共同培养三天，每天换液，之后同时加入相 应的底物咪哒唑仑、右美沙芬、非那西丁、氯唑沙宗，代谢2小时，用LC/MS/MS检测四种底物 的代谢产物α羟基咪哒唑仑、右啡烷、扑热息痛、6-羟基氯唑沙宗的产量2. 3对照组2. 3.1阴性对照组猴原代肝细胞与溶媒培养液(有机溶媒含量与实验组相同)预培养3天，之后同 时加入相应的底物咪哒唑仑、右美沙芬、非那西丁、氯唑沙宗，代谢2小时，用LC/MS/MS同时 检测四种底物的代谢产物α羟基咪哒唑仑、右啡烷、扑热息痛、6-羟基氯唑沙宗的产量，作 为与紫杉醇的空白对照。2. 3. 2阳性对照组猴原代肝细胞与CYP450亚酶1Α2的特定诱导剂奥美拉唑(100 μ Μ)或3A4、2D6、 2E1的特定诱导剂利福平或PB在不加测试物条件下预培养3天，之后同时加入相应的底物 咪哒唑仑、右美沙芬、非那西丁、氯唑沙宗，代谢2小时，用LC/MS/MS同时检测四种底物的代 谢产物α羟基咪哒唑仑、右啡烷、扑热息痛、6-羟基氯唑沙宗的产量，作为与紫杉醇的阳性 对照。
2. 4加药组紫杉醇的不同浓度选择为10、50、100 μ mol/L。 2. 5代谢产物的检测方法 质谱API300三重四极杆质谱液相系统=A泵(PE200)，B泵(PE200)，自动进样器(PE200) 流动相A(95%水，含5%甲醇，5mM醋酸胺，0. 05%氨水) B (95%甲醇，含5%水，5mM醋酸胺，0. 甲酸) 梯度设置时间(分钟) A泵流速(mL/min) B泵流速(mL/min) 00. 250.050. 300. 250.054.300.090. 215.300.090.21 5. 31 0. 25 0.05
8. 3 0. 250. 05进样体积5uL柱温25度色谱柱clipeus C8 (5um, 30*2. 1mm)质谱条件离子源电喷雾源(ESI)离子源温度450度电喷雾电压正离子5500v ；负离子:-4200ν加热气流速:14L/min帘气流速:8L/min碰撞气流速:2L/min检测模式:MRM各待测物和内标的MRM设置化合物名称 MRM设置 —-/-ESI扫描时间非那西丁 152 — 110 +ESI200毫秒6羟基氯唑沙宗 184—120-ESI200毫秒右啡烷 258 — 157+ESI200毫秒5-羟基奥美拉唑 362 — 149+ESI200毫秒α羟基咪哒唑仑 342 — 324+ESI200毫秒香豆素(内标) I6O. 9 —I33+ESI200毫秒参看图4-5可知1)紫杉醇低浓度对非那西丁、咪哒唑仑和氯唑沙宗的代谢具有促进作用，说明低 浓度的紫杉醇对CYP4501A2、3A4和2E1的酶活性具有诱导作用，对右美沙芬具有微弱的抑 制作用，高浓度的紫杉醇(100ymol*L-l)对四种底物的代谢都具有较强的抑制作用，说明 紫杉醇随着浓度的升高对肝细胞具有毒性，使大量的肝细胞死亡。2)奥美拉唑主要诱导CYP1A2的酶活性，利福平主要诱导CYP3A4的酶活性，从实验 结果看奥美拉唑组比对照组强8. 4倍，利福平组比对照组强几乎11倍，说明阳性对照组的 结果较理想，可以作为本实验药物的阳性对照组。3)特别是低浓度的紫杉醇对CYP3A4酶活性具有较强的诱导作用，50μπιΟ1 · L-I 的紫杉醇比对照组诱导能力强6. 7倍，说明低浓度的紫杉醇具有潜在的诱导作用。4)低浓度的紫杉醇对CYP4501A2和2Ε1的酶活性具有轻微的诱导作用。
权利要求
1.一种建立在肝原代细胞作为载体的高通量药物筛选的方法，其特征在于利用原代肝 细胞为载体，通过将药物和底物共同孵育后，利用液质联机同时检测两个或两个以上的代 谢产物；其具体方法如下(a) “三明治胶”法培养原代肝细胞；(b)加入需筛选的药物与相 应的阳性诱导剂，培养三天，然后加入至少两种或两种以上的底物进行代谢评估；(C)通过 液相质谱联机(LC/MS/MQ同时检测两种或两种以上的代谢产物的液相和串节质谱联用方 法，通过液质联机同时检测两种或两种以上的代谢产物的量来评价药物对肝细胞活性的影 响，从而整体评价是否存在潜在的用药风险性。
2.根据权利要求1所述的一种建立在肝原代细胞作为载体的高通量药物筛选的方法， 其特征在于所述的筛选药物方法的为利用肝原代细胞为载体，将不同浓度的候选药物与原 代肝细胞共同培养三天，每天换液，之后同时加入相应的底物咪哒唑仑、右美沙芬、非那西 丁、氯唑沙宗，代谢2小时，用LC/MS/MS同时检测四种底物的代谢产物α羟基咪哒唑仑、右 啡烷、扑热息痛、6-羟基氯唑沙宗的产量，来考察不同浓度的候选药物对不同CYP450酶亚 型CYP3A4、2D6、1A2、2E1酶活性的影响，从而能判断候选药物的安全系数。
3.根据权利要求1所述的一种建立在肝原代细胞作为载体的高通量药物筛选的方 法，其特征在于所述的液相质谱联机(LC/MS/MQ的方法为液相系统为梯度洗脱，流动 相A(95%水，含5%甲醇，5mM醋酸胺，0. 05%氨水)，B (95 %甲醇，含5 %水，5mM醋酸胺， 0. 甲酸)；质谱系统为离子源电喷雾源(ESI)，离子源温度450度，电喷雾电压正离 子5500v ；负离子-4200v，加热气流速14L/min，帘气流速8L/min，碰撞气流速2L/min， 检测模式:MRM梯度设置时间(分钟)A泵流速(mL/min) B泵流速(mL/min)00.250.050. 300.250.054. 300.090.215. 300.090.215. 310.250.058. 30.250.05进样体积5uL柱温25度色谱柱clipeus C8 (5um, 30*2. 1mm)(e)各待测物和内标的MRM设置化合物名称MRM设置 -”-ESI扫描时间非那西丁152 —110+ESI200 _■秒6羟基氯唑沙宗184 一-120-ESI200 i■秒右啡烷258 —157+ESI200 _■秒5-羟基奥美拉唑362 一-149+ESI200 i■秒α羟基咪哒唑仑342 一-324+ESI200 i■秒香豆素(内标)160.9 — 133+ESI200毫秒
4.根据权利要求1所述的一种建立在肝原代细胞作为载体的高通量药物筛选的方法， 其特征在于肝细胞培养于两层胶之间，鼠尾胶和鼠尾胶或鼠尾胶和Matrigel胶，形成肝板样结构。
5.根据权利要求1所述的一种建立在肝原代细胞作为载体的高通量药物筛选的方法， 其特征在于阳性诱导剂是奥美拉唑、利福平和苯巴比妥钠。
6.根据权利要求1所述的一种建立在肝原代细胞作为载体的高通量药物筛选的方法， 其特征在于底物分别为非那西丁、右美沙芬、咪哒唑仑、奥美拉唑和氯唑沙宗，代谢产物为 扑热息痛、右非烷、α羟基咪哒唑仑、5-羟基奥美拉唑、和6羟基氯唑沙宗但并不限于这些 代谢产物。
7.根据权利要求1所述的一种建立在肝原代细胞作为载体的高通量药物筛选的方法， 其特征在于能同时检测两个和两个以上的代谢产物，检测限低，检测方法为液相色谱和串 接质谱的连用；液相色谱和串接质谱的连用的检测方法(1)液相质谱联机(LC/MS/MQ的方 法液相系统为梯度洗脱，流动相A (95 %水，含5 %甲醇，5mM醋酸胺，0. 05 %氨水)，B (95 % 甲醇，含5%水，5mM醋酸胺，0. 甲酸)；质谱系统为离子源电喷雾源(ESI)，离子源温 度450度，电喷雾电压正离子5500v ；负离子-4200v，加热气流速14L/min，帘气流速 8L/min，碰撞气流速2L/min，检测模式MRM梯度设置时间(分钟)A泵流速(mL/min) 00. 250. 300. 254.300. 090. 215.300.090.21 5. 31 0. 25 0.05 8. 3 0. 25 0.05进样体积5uL柱温25度色谱柱clipeus C8 (5um, 30*2. lmm)
8.根据权利要求1所述的一种建立在肝原代细胞作为载体的高通量药物筛选的方法， 其特征在于所述的两个和两个以上代谢产物的名称和MRM设置化合物名称MRM设置+/- ESI扫描时间非那西丁152 --110+ESI200毫秒6羟基氯唑沙宗184 --120-ESI200毫秒右啡烷258 --157+ESI200毫秒5-羟基奥美拉唑362 --149+ESI200毫秒α羟基咪哒唑仑342 --324+ESI200毫秒香豆素(内标)160.9 — 133+ESI200毫秒B泵流速(mL/min) 0. 05 0. 0全文摘要
一种建立在肝原代细胞作为载体的高通量药物筛选的方法，它涉及生物技术领域。通过将药物和底物共同孵育后，利用液质联机同时检测两个或两个以上的代谢产物。其具体方法如下(a)“三明治胶”法培养原代肝细胞；(b)加入需筛选的药物与相应的阳性诱导剂，培养三天，然后加入至少两种或两种以上的底物进行代谢评估；(c)建立能同时检测两种或两种以上的代谢产物的液相和串节质谱联用方法，通过液质联机同时检测两种或两种以上的代谢产物的量来评价药物对肝细胞活性的影响，从而整体评价是否存在潜在的用药风险性。
文档编号C12Q1/02GK102041289SQ20101016984
公开日2011年5月4日 申请日期2010年5月12日 优先权日2010年5月12日
发明者刘鸿君, 沈国林 申请人:北京汇智泰康医药技术有限公司