利用人类原代肠道3D模型(EpiIntestinal?)提升口服药物吸收、CYP3A4诱导及转运体介导相互作用的预测

这篇研究系统评估了EpiIntestinal?模型在预测口服药物吸收分数(Fa)、肠道代谢逃逸率(Fg)、CYP3A4诱导及药物-药物相互作用(DDI)中的价值。该模型通过RNA测序和靶向蛋白质组学证实了药物代谢酶(DMEs)和转运体(P-gp/BCRP)的生理相关性表达，其渗透性数据结合PBPK建模可准确预测P-gp底物(地高辛/达比加群酯)的临床Cmax，并成功量化了利福平诱导的CYP3A4/P-gp介导的DDI风险，为复杂肠道吸收和代谢研究提供了新工具。

　　

摘要

研究团队通过人类原代肠道3D模型EpiIntestinal?，建立了涵盖口服药物吸收、代谢和相互作用的综合评估体系。该模型显著优于传统Caco-2模型，其关键突破在于重现了肠道药物代谢酶(CYP3A4/5、UGTs)和转运体(P-gp、BCRP)的生理表达谱，并通过PBPK建模实现了临床相关参数的精准预测。

材料与方法

实验采用MatTek公司提供的EpiIntestinal?微组织，通过LC-MS/MS分析药物渗透性和代谢产物。RNA测序显示该模型CYP3A4表达量较Caco-2高45倍，PXR受体高23倍。靶向蛋白质组学证实OATP2B1为最丰富转运体，而CYP3A4蛋白水平较人回肠低4-58倍。双向转运实验使用18种吸收率1-95%的药物，在pH6.5(顶端)/7.4(基底)条件下测定表观渗透系数(P_app)。

研究亮点

1. 代谢能力验证：模型成功检测到CYP3A4底物(咪达唑仑、阿托伐他汀)的羟基化代谢物，以及达比加群酯的CES1/2水解产物
2. 渗透性预测改进：EpiIntestinal?对低渗透性药物的IVIV相关性(r=0.70)优于Caco-2(r=0.64)，将85%吸收率的渗透阈值定为5.4×10^-6 cm/s
3. 临床PK精准模拟：使用模型数据预测的地高辛C_max(1.65 vs 1.67 ng/mL)和AUC(11.6 vs 12.09 h·ng/mL)与临床数据高度吻合

关键发现

转运体功能表征：

• P-gp底物地高辛在模型中的外排比(3.6)显著低于Caco-2(510)，更接近生理水平
• BCRP抑制剂vepdegestrant(40μM)使罗苏伐他汀吸收渗透性仅增加48%，与临床DDI结果(11%增长)趋势一致

CYP3A4诱导机制：
利福平(100μM)处理72小时后：

• CYP3A4 mRNA诱导2.8倍
• 酶活性实验显示E_max=3.7(EC₅₀=6.9μM)
• 联合肝脏模型TruVivo数据时，PBPK预测咪达唑仑AUC降低93.5%，与临床观察值(95%)高度一致

应用案例

1. ARV-471药物相互作用：模型准确捕捉到vepdegestrant使达比加群酯A>B渗透性增加2.6倍(临床C_max升高2.9倍)
2. 他汀类药物预测：洛伐他汀F_g预测值(0.16)与临床数据(0.07)的偏差揭示需考虑肠肝循环影响

讨论与展望

该研究的创新性在于：

1. 首次系统验证EpiIntestinal?对F_a/F_g的预测能力，特别是对CYP3A4/P-gp双重底物药物
2. 揭示模型在UGT1A8/1A10代谢功能验证中的局限性，建议补充蛋白水平检测
3. 提出"先Caco-2初筛，后EpiIntestinal?精修"的分级研究策略

未来需扩大化合物测试范围，特别是SULTs和CES2底物，并探索微生理系统(MPS)与3D模型的整合应用。这项技术将显著提升复杂DDI风险评估和新药申报的成功率。