P糖蛋白（P-glycoprotein,P-gp）屬于ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運體（ATP Binding Cassette，ABC）蛋白家族，是一種ATP依賴性的跨膜外排轉(zhuǎn)運蛋白，在人體中主要由多藥耐藥基因（multi-drug resistance 1，MDR1）又稱為ABCB1基因編碼。P-gp與多藥耐藥和藥物相互作用（drug-drug interactions，DDI）都有關(guān)，美國、歐洲和中國的藥品監(jiān)管部門相繼出臺指導(dǎo)原則，將轉(zhuǎn)運體介導(dǎo)的DDI研究列為評價新藥安全性和有效性的重要指標，也明確指出應(yīng)通過體外研究評估在研藥物是否為P-gp的底物、抑制劑和誘導(dǎo)劑，為體內(nèi)研究提供參考?；谝陨闲枨?，IPHASE/匯智和源繼成功構(gòu)建SLC轉(zhuǎn)運體細胞，包括OATP1B1、OATP1B3、OAT1、OAT3、OCT2、MATE1和MATE2-K后，又成功構(gòu)建國內(nèi)-首·家P-gp轉(zhuǎn)運體膜囊泡，助力新藥研發(fā)。

P-gp簡介

P-gp是藥物發(fā)現(xiàn)中最為熟知的外排轉(zhuǎn)運體，可從多種細胞中排出化合物，最早于1976年由研究人員首先在秋水仙堿耐藥的中國倉鼠卵巢（CHO）細胞株的質(zhì)膜上發(fā)現(xiàn)，是第一個被克隆的ABC轉(zhuǎn)運蛋白。

在人體中，P-gp最初被認為是導(dǎo)致急性髓系白血病多藥耐藥（multi-drug resistance，MDR）的外排轉(zhuǎn)運蛋白，后來逐步發(fā)現(xiàn)它存在于多種組織細胞中，如全身各種上皮細胞、肝 細胞、腎細胞，在血液細胞和免疫細胞上也有表達。P-gp主要主動運輸各種疏水化合物，包括小分子化合物、生物堿、以及各種天然或人工合成的有毒物質(zhì)。

P-gp 由1280個氨基酸殘基組成，由于糖基化程度的差異，分子量在130~190 kDa之間。P-gp分子包括N端和C端兩個同源片段，每個片段各有6個疏水性跨膜區(qū)(transmembrane domain, TMD)和1個親水性的ATP結(jié)合區(qū)(nucleotide binding domain, NBD)。這些跨膜結(jié)構(gòu)區(qū)與中性或帶正電的親脂性藥物結(jié)合，激活了P-gp的 ATP 酶活性，2個ATP水解釋放的能量供轉(zhuǎn)運 1個藥物分子，將藥物直接從脂質(zhì)雙分子層轉(zhuǎn)運到細胞外，降低藥物的細胞內(nèi)濃度，從而導(dǎo)致多藥耐藥。

圖1  P-糖蛋白結(jié)構(gòu)

P-gp轉(zhuǎn)運的研究模型

目前，體外評估由ABC轉(zhuǎn)運體引起的DDI模型主要包括膜囊泡系統(tǒng)、基于極化細胞的雙向轉(zhuǎn)運系統(tǒng)以及“三明治"培養(yǎng)肝細胞。

2.1 膜囊泡系統(tǒng)

膜囊泡系統(tǒng)是研究在研藥物是否為P-gp的底物和抑制劑的最-常用的模式。膜囊泡可通過感染昆蟲細胞（如Sf9或Sf21），或轉(zhuǎn)染哺乳動物細胞（如HEK293、HeLa、V79或MDCK）等進行制備。囊泡外翻后，原本表達在胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運體將被外翻至囊泡外，與藥物共孵育時，藥物直接作用于外翻轉(zhuǎn)膜上的轉(zhuǎn)運蛋白，轉(zhuǎn)運蛋白可以將藥物轉(zhuǎn)運到囊泡內(nèi)，可檢測藥物的吸收而非外排，即測定囊泡內(nèi)藥物含量即可反應(yīng)轉(zhuǎn)運體對藥物的作用。該模型不但具有操作簡便，無需進行細胞培養(yǎng)的優(yōu)點，更主要的是如果化合物分子量大，不易透過細胞膜時，細胞模型將無法研究藥物的轉(zhuǎn)運機制，而外翻膜囊泡模型則不受化合物滲透性的影響。

 圖2 膜囊泡系統(tǒng)的作用機理

2.2 基于極化細胞的雙向轉(zhuǎn)運系統(tǒng)

基于極化細胞的雙向轉(zhuǎn)運系統(tǒng)是指能夠自發(fā)極化形成完整細胞單層的細胞系，如Caco-2、MDCK、LLC-PK1等。將細胞接種在Transwell小室上，培養(yǎng)至形成完整的極化細胞單層，將受試藥物添加到單層細胞的頂端（apical，AP）或基底側(cè)（basolateral，BL），測量滲透入接收室中的藥量，根據(jù)AP→BL（吸收）和BL→AP（流出）兩個方向上的表觀滲透系數(shù)（apparent permeability coefficient，Papp）計算外排率（efflux ratio，ER），評價化合物是否為該ABC轉(zhuǎn)運體底物。此外，通過測量探針底物在BL→AP方向的凈流量或ER值的變化，也可以進行化合物對特定轉(zhuǎn)運體抑制作用的評估。

2.3 三明治培養(yǎng)肝細胞

肝細胞中除了含有豐富的藥物代謝酶，還表達多種重要的轉(zhuǎn)運體。三明治培養(yǎng)是將肝細胞培養(yǎng)于兩層膠原之間，底層為鼠尾膠使肝細胞貼壁，上層為Matrigen膠使其形成肝板樣結(jié)構(gòu)。培養(yǎng)幾天后，肝細胞形成完整膽小管網(wǎng)絡(luò)并同時保持緊密連接，且肝臟轉(zhuǎn)運體正常表達并定位于恰當?shù)哪^(qū)域，可用于轉(zhuǎn)運體功能研究。

IPHASE轉(zhuǎn)運體產(chǎn)品

作為體外研究生物試劑引-領(lǐng)者，IPHASE以HEK293為載體，成功構(gòu)建轉(zhuǎn)染重組P-gp轉(zhuǎn)運體，并通過特殊的手段制備成外翻膜囊泡，助力藥物轉(zhuǎn)運體介導(dǎo)的DDI研究。

IPHASE技術(shù)人員以終濃度為1μM的他林洛爾（Talinolol）為底物，分別于ATP和AMP兩個不同的條件下與P-gp囊泡進行孵育，通過LC-MS/MS檢測他林洛爾的轉(zhuǎn)運情況，結(jié)果顯示P-gp轉(zhuǎn)運體膜囊泡ATP組的轉(zhuǎn)運活性為AMP組的5.8倍，高于《藥物相互作用指導(dǎo)原則2020》規(guī)定的2倍，表明P-gp轉(zhuǎn)運體膜囊泡構(gòu)建成功！

圖3 他林洛爾轉(zhuǎn)運結(jié)果分析

除ABC轉(zhuǎn)運體囊泡P-gp外，IPHASE已成功推出全面匹配指導(dǎo)原則需求的SLC轉(zhuǎn)運體細胞及配套產(chǎn)品，供客戶自行選擇。同時，ABC轉(zhuǎn)運體囊泡BCRP也正在優(yōu)化中，敬請期待……

參考文獻：

[1]曾怡馨,蔣建東,孔維佳.P-糖蛋白抑制劑研究進展[J/OL].中國藥理學(xué)通報,1-6[2024-10-14].

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[4]《藥物相互作用指導(dǎo)原則2020》

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