抗甲状腺癌剤バンデタニブを酸化するヒト酵素の同定とその酸化におけるチトクロームP450 3A4の高効率性の説明

Identification of Human Enzymes Oxidizing the Anti-Thyroid-Cancer Drug Vandetanib and Explanation of the High Efficiency of Cytochrome P450 3A4 in its Oxidation.

• Radek Indra
• Petr Pompach
• Václav Martínek
• Paulína Takácsová
• Katarína Vavrová
• Zbyněk Heger
• Vojtěch Adam
• Tomáš Eckschlager
• Kateřina Kopečková
• Volker Manfred Arlt
• Marie Stiborová

抄録

症候性・進行性の髄様甲状腺癌の治療に用いられるチロシンキナーゼ阻害剤であるバンデタニブの代謝を、ヒト肝ミクロソーム、組換えチトクロムP450（CYPs）、フラビン含有モノオキシゲナーゼ（FMO）を用いて検討した。CYP/FMO阻害剤の効果を調べ、各ミクロソームサンプル中のCYP-/FMO触媒活性と、これらのサンプルによって形成される-desmethylvandetanib/vandetanib--oxideの量とを相関させることにより、バンデタニブの-desmethylvandetanib/vandetanib--oxideへのミクロソーム代謝におけるCYPおよびFMOの役割を検討した。CYP3A4/FMO活性は、-desmethylvandetanib/vandetanib--oxideの形成量と有意に相関していた。これらの研究に基づいて、バンデタニブ代謝の大部分は、-デスメチルバンデタニブ／バンデタニブ--オキシドがCYP3A4／FMO3に帰属した。組換えCYP3A4は最も効率的に-デスメチルバンデタニブを形成し、FMO1/FMO3は-オキシドを生成した。シトクロムbはCYP3A4触媒による-デスメチルバンデタニブの形成を刺激したが、これはCYP3A4が-デスメチルバンデタニブの生成に最も効率的であるだけでなく、ヒト肝臓での発現が高いことから最も重要であった。分子モデリングにより、CYP3A4活性中心への2分子以上のバンデタニブの結合が、CYP3A4の-脱メチル化バンデタニブの高効率化の原因となり得ることが示された。実際、CYP3A4を介在させた反応は、正の協調性を示す速度論を示し、これは、CYP3A4活性中心に2つのバンデタニブ分子が存在するというインシリコモデルと一致していました。

The metabolism of vandetanib, a tyrosine kinase inhibitor used for treatment of symptomatic/progressive medullary thyroid cancer, was studied using human hepatic microsomes, recombinant cytochromes P450 (CYPs) and flavin-containing monooxygenases (FMOs). The role of CYPs and FMOs in the microsomal metabolism of vandetanib to -desmethylvandetanib and vandetanib--oxide was investigated by examining the effects of CYP/FMO inhibitors and by correlating CYP-/FMO-catalytic activities in each microsomal sample with the amounts of -desmethylvandetanib/vandetanib--oxide formed by these samples. CYP3A4/FMO-activities significantly correlated with the formation of -desmethylvandetanib/ vandetanib--oxide. Based on these studies, most of the vandetanib metabolism was attributed to -desmethylvandetanib/vandetanib--oxide to CYP3A4/FMO3. Recombinant CYP3A4 was most efficient to form -desmethylvandetanib, while FMO1/FMO3 generated -oxide. Cytochrome b stimulated the CYP3A4-catalyzed formation of -desmethylvandetanib, which is of great importance because CYP3A4 is not only most efficient in generating -desmethylvandetanib, but also most significant due to its high expression in human liver. Molecular modeling indicated that binding of more than one molecule of vandetanib into the CYP3A4-active center can be responsible for the high efficiency of CYP3A4 -demethylating vandetanib. Indeed, the CYP3A4-mediated reaction exhibits kinetics of positive cooperativity and this corresponded to the in silico model, where two vandetanib molecules were found in CYP3A4-active center.