Цитохромы суперсемейства P450 участвуют в метаболизме практически всех ксенобиотиков, в том числе, фармакологических препаратов. При этом существует зависимость параметров метаболизма лекарств и, следовательно, их терапевтических (и токсических) эффектов от генотипов индивидуальных цитохромов Р450 у конкретного индивидуума, известная в медицине как наличие в популяции «быстрых» и «медленных метаболизеров». Современные методы генотипирования позволяют быстро и точно определять генотипы пациентов, в том числе, варианты цитохромов. В связи с этим, целесообразно создать модель, позволяющую в доклинических испытаниях оценить кинетические параметры метаболизма создаваемых или уже используемых лекарств и предсказать потенциальную вероятность побочных действий для тех или иных аллельных вариантов.
В качестве модели предлагаем использовать панель клеточных линий человека, несущих Цитохромы суперсемейства P450, которые участвуют в метаболизме практически всех ксенобиотиков, в том числе, фармакологических препаратов.
В качестве модели предлагаем использовать панель клеточных линий человека, несущих аллельные варианты цитохромов, представленных в популяции. Заявляемая цель будет достигаться двумя параллельными путями:
- Приобретение музейных клеточных линий, экспрессирующих индивидуальные цитохромы с последующим внесением соответствующих замен при помощи CRISPR-Cas9-технологии. Этот подход позволит прослеживать участие конкретного цитохрома и его генетических вариантов на метаболизм исследуемой субстанции.
- Внесение в клеточную линию с широким спектром экспрессируемых цитохромов (например, HEPG2) соответствующих замен, также при помощи CRISPR-Cas9-технологии. Этот подход позволяет оценить влияние замен в индивидуальных цитохромов на работу всего комплекса генов, отвечающих за метаболизм ксенобиотиков в клетке.
После создания набора (панели) клеточных линий предполагается протестировать его на фармацевтических препаратах, для которых показано зависящее от генотипа пациента различие в эффектах, например, варфарине. Совпадение результатов тестирования с известными наблюдениями позволит установить количественные характеристики фармакокинетических показателей (константа Михаэлиса, максимальная скорость, Clearance intrinsic и др.) в зависимости от аллельных вариантов и перейти к исследованию новых, перспективных субстанций, разрабатываемых научными учреждениями и фармацевтическими компаниями.
Creation of a human cell panel carrying the most common alleles of cytochromes of the P450 family in the population
Cytochromes of the P450 superfamily are involved in the metabolism of almost all xenobiotics, including pharmacological drugs. Herewith, there is a dependence of the parameters of metabolism of drugs and, consequently, their therapeutic (and toxic) effects on the genotypes of individual cytochromes P450 in a particular individual, known in medicine as the presence of "fast" and "slow metabolizers" in the population. Modern genotyping methods make it possible to quickly and accurately determine the genotypes of patients, including cytochrome variants. In this regard, it is advisable to create a model that allows, to evaluate in preclinical trials the kinetic parameters of the metabolism of drugs being created or already used and to predict the potential likelihood of side effects for certain allelic variants.
As a model, we propose to use a panel of human cell lines carrying Cytochromes of the P450 superfamily, which are involved in the metabolism of almost all xenobiotics, including pharmacological drugs.
As a model, we propose to use a panel of human cell lines carrying allelic variants of cytochromes represented in the population. The stated goal will be achieved in two parallel ways:
- Acquisition of museum cell lines expressing individual cytochromes with subsequent introduction of appropriate substitutions using CRISPR-Cas9 technology. This approach will allow tracking the participation of a specific cytochrome and its genetic variants in the metabolism of the substance under study.
- Introduction of appropriate substitutions into a cell line with a wide range of expressed cytochromes (for example, HEPG2) - also using CRISPR-Cas9 technology. This approach allows assessing the effect of substitutions in individual cytochromes on the work of the entire complex of genes responsible for the metabolism of xenobiotics in the cell.
After creating a set (panel) of cell lines, it is supposed to test it on pharmaceuticals for which a patient-dependent difference in effects has been shown, for example, warfarin. The coincidence of the test results with known observations will allow establishing quantitative characteristics of pharmacokinetic parameters (Michaelis constant, maximum speed, Clearance intrinsic, etc.) depending on allelic variants and proceed to the study of new promising substances developed by scientific institutions and pharmaceutical companies.
