创新细胞药敏评估法：药物诱导生长抑制与胞内暴露量助力精准抗癌药物研发

在药物研发中，传统体外细胞药敏评估依赖细胞外药物浓度存缺陷。研究人员开展药物诱导生长率抑制结合胞内药物暴露测量的研究，发现不同细胞对奥瑞他汀敏感性不同。这有助于理解药物作用机制，指导药物研发。

　　在药物研发的征程中，精准把握药物在体内的疗效与安全性，一直是科研人员不懈追求的目标。其中，深入理解药物的暴露 - 反应关系，是解锁药物药理和毒理奥秘的关键钥匙。然而，当前药物研发面临着诸多挑战。传统的体外细胞药敏评估方法，往往仅依赖细胞外药物浓度来衡量药物的效力，如通过二维或三维癌细胞系培养获取浓度 - 反应曲线，得出 IC₅₀或 IC₉₀值 ，但这一方式存在明显弊端。由于药物的细胞通透性、与代谢酶及转运体的相互作用等因素，细胞外浓度与细胞内作用位点的暴露量可能差异巨大，这就像在黑暗中摸索，无法准确知晓药物在细胞内的真实 “工作情况”。而且，这种方法受细胞倍增时间、处理时长等实验变量影响大，难以精准判断细胞对药物的敏感性或耐药性，使得很多在前期看似有效的药物，在临床实践中却遭遇失败。

为了突破这些困境，来自 AbbVie 的研究人员踏上了探索之旅，开展了一项意义非凡的研究。他们巧妙地将药物诱导生长率抑制（GR）分析与细胞内药物暴露测量相结合，试图构建一套更为精准、全面的细胞药敏评估体系。研究人员选取了两种来自奥瑞他汀家族的微管抑制剂（MTIs）—— 单甲基奥瑞他汀 D（MMAD）和单甲基奥瑞他汀 E（MMAE）作为工具分子，在三阴乳腺癌（TNBC）细胞系以及代表潜在毒性相关组织的肝窦内皮细胞（LSECs）中展开研究。

经过一系列严谨的实验，研究人员收获了丰硕的成果。在细胞敏感性评估方面，GR 分析展示出强大的优势。敏感细胞系如 MDA - MB - 468 和 HCC1806，能明确得出 GR₅₀值，而耐药细胞系 HCC1143 和 HCC1937 则仅表现出微弱的生长抑制，大多无法达到 GR₅₀值 。同时，所有细胞都有明确的 GEC₅₀值，且耐药细胞系的 GEC₅₀值与敏感细胞系相当，这表明不同细胞对药物的反应存在差异，单一指标难以全面评估药物敏感性。在药物疗效评估上，MTI 敏感的癌细胞和 LSECs 的最大生长抑制表型相似，从接近细胞静止到轻度细胞毒性行为，没有奥瑞他汀表现出强烈的细胞毒性反应。

在细胞内药物浓度测定方面，研究发现奥瑞他汀分子在多数情况下，24 小时内就能达到细胞内药物浓度的近似稳态。它们具有较高的细胞分配系数（Kp），在 400 - 3500 之间，且细胞内结合率高（Fu_cell<0.02） 。进一步计算得出的细胞内总 GR₅₀和未结合 GR₅₀浓度显示，MMAE 比 MMAD 需要更高的化合物浓度来驱动相同的药效反应，这意味着 MMAD 作为小分子药物可能更具潜力。

此外，研究人员还创新性地计算了体外治疗指数（TI），即 LSEC 中细胞内 GR₅₀与癌细胞系中细胞内 GR₅₀的比值。结果显示，两种奥瑞他汀都有正的体外 TI，MMAD 的 TI 范围为 12 - 244，表明它可能在区分 TNBC 细胞和正常细胞方面表现更优，这为设计针对 TNBC 且能减少肝毒性的抗体 - 药物偶联物（ADCs）提供了重要参考。

这项研究成果意义重大，它发表在《Scientific Reports》上，为药物研发开辟了新的道路。一方面，在药物研发早期，该方法有助于合理设计药物，更好地匹配药物作用机制（MoA）与目标适应症，尤其是针对细胞内靶向递送平台。另一方面，在药物研发后期，能够验证药物作用机制，为制定有效的剂量和给药策略提供依据，提高药物研发的成功率，让更多的有效药物能够从实验室走向临床，为患者带来希望。

在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是采用 GR 分析，通过在线工具结合细胞系倍增时间和 CTG 检测的细胞活力结果，计算 GR 值，以此评估细胞对药物的敏感性；二是运用液相色谱 - 串联质谱（LC - MS/MS）技术，定量分析细胞相关的未结合药物分子，从而准确测定细胞内药物浓度。

研究结果具体如下：

• 工具分子的性质：MMAD 和 MMAE 具有相似的被动通透性、血浆和细胞结合特性，但 MMAD 似乎更容易被外排泵 MDR1 和 BCRP 识别，且比 MMAE 更具亲脂性。
• 生长率抑制（GR）分析：不同细胞系对奥瑞他汀的敏感性差异显著。敏感细胞系能达到明确的 GR₅₀值，耐药细胞系生长抑制微弱。所有细胞都有明确的 GEC₅₀值，且耐药细胞系与敏感细胞系的 GEC₅₀值相当。药物疗效方面，MTI 敏感细胞和 LSECs 的最大生长抑制表型相似，耐药细胞系生长抑制不完全。
• 总细胞和未结合细胞相关药物浓度：奥瑞他汀分子在 24 小时内大多达到细胞内药物浓度稳态，具有较高的 Kp 值，细胞内结合率高。MMAE 的细胞内总 GR₅₀和未结合 GR₅₀浓度高于 MMAD。

研究结论和讨论部分再次强调了该研究的重要意义。通过 GR 分析和细胞内药物浓度测定，研究人员能够更深入地了解药物在细胞内的作用机制和疗效，避免了传统方法仅依赖细胞外药物浓度的局限性。体外治疗指数的计算为评估药物对病变细胞和正常细胞的选择性提供了新的视角，有助于筛选出更具潜力的药物分子。尽管研究方法存在一些局限性，如 GR 分析依赖的 ATP 定量终点检测可能丢失早期信息、细胞计数不准确等，但总体而言，该研究为药物研发提供了更全面、准确的评估方法，推动了精准药物研发的进程，在生命科学和健康医学领域具有重要的应用价值。