Charakterisierung von NeoHepatozyten als Ersatz für humane Hepatozyten und Induktionsuntersuchungen

Wundt, Judith

In der präklinischen Forschung stellen humane Hepatozyten ein wichtiges in vitro-Modell zur Untersuchung des Metabolismus und der Toxizität dar. Aufgrund der schlechten Verfügbarkeit von humanen Hepatozyten wird nach geeigneten alternativen Zelltypen gesucht. Oft wird auf Hepatozyten anderer Spezies zurückgegriffen, aber auch die Gewinnung von Zellen aus verschiedenen extrahepatischen Stamm- und Vorläuferzellen stellt eine vielversprechende Möglichkeit dar. Ein Beispiel dafür stellen die aus Monozyten kultivierten NeoHepatozyten dar. In dieser Arbeit ist die Arzneistoff-metabolisierende Kompetenz von NeoHepatozyten im Rahmen des Phase I-Metabolismus mit der von humanen und porcinen Hepatozyten, sowie aus Monozyten kultivierten klassisch aktivierten Makrophagen verglichen worden. NeoHepatozyten besitzen keine CYP2C9-, CYP2E1- und CYP3A4-Aktivitäten, aber eine allerdings durch 3-Methylcholanthren nicht induzierbare CYP1A1/2-Basalaktivität. NeoHepatozyten und klassisch aktivierte Makrophagen metabolisieren Testosteron zu 16alpha-Hydroxytestosteron und Androstendion, aber nicht zu 6beta-Hydroxytestosteron, einem für Hepatozyten typischen CYP3A4-Metaboliten. Im Gegensatz zu früheren Behauptungen, zeigt diese Arbeit, dass sich NeoHepatozyten in ihrem Arzneistoff-Metabolismus wie klassisch aktivierte Makrophagen und nicht wie primäre Hepatozyten verhalten. NeoHepatozyten sind somit kaum als Ersatz für humane Hepatozyten geeignet. Um die Induktion des N-reduktiven drei Komponenten-Enzym-Komplexes, bestehend aus mARC, Cytochrom b5 und NADH-Cytochrom b5-Reduktase, zu untersuchen, ist nach anderen Alternativen zu humanen Hepatozyten gesucht worden, dabei haben sich porcine Hepatozyten als geeignet erwiesen. Die N-Hydroxylierung als Prodrug-Prinzip für Amidine und Guanidine verringert deren Basizität und erhöht so die orale Bioverfügbarkeit. Die Prodrug-Aktivierung sollte nicht durch die Induktion anderer Arzneistoffe beeinflusst werden. Da in dieser Arbeit erstmals gezeigt werden kann, dass gängige Induktoren Arzneistoff-metabolisierender Enzyme, N-hydroxylierte physiologische und synthetische Substrate, sowie Lipopolysaccharide keine induktiven Effekte auf die Prodrug-Aktivierung durch den drei Komponenten-Enzym-Komplex aufweisen, sind keine Wechselwirkungen bei der Aktivierung N-hydroxylierter Prodrugs zu befürchten.

In preclinical research, human hepatocytes represent an important in vitro model to investigate drug metabolism and toxicity of new drug candidates. Owing to the scarce supply of primary human hepatocytes, there is a need to identify suitable alternative cell types for such purpose. Presently, hepatocytes from animals are often used, but also the possibility of generating human hepatocyte-like cells from different extrahepatic stem cells and progenitors is very promising. One particular example of an alternative model cell is the monocyte-derived NeoHepatocyte. In the current study, the Phase I drug metabolising capabilities of NeoHepatocytes were compared to those of primary human and pig hepatocytes, as well as to monocyte-derived classically activated macrophages. NeoHepatocytes possessed no CYP2C9, CYP2E1 and CYP3A4 activities, except for a low basal CYP1A1/2 activity, which was not inducible with 3-methylcholanthrene. Both NeoHepatocytes and classically activated macrophages were able to metabolise testosterone to 16alpha-hydroxytestosterone and androstendione, but were not capable of the CYP3A4-mediated conversion of testosterone to 6beta-hydroxytestosterone, which is typical of hepatocytes. Thus, contrary to earlier claims, this study shows that NeoHepatocytes more closely resemble classically activated macrophages than hepatocytes in their Phase I drug metabolising activities. It must be concluded that NeoHepatocytes make poor substitute for primary human hepatocytes in drug metabolism testing. To investigate the induction of the activity of the N-reductive three component enzyme complex consisting of mARC, cytochrome b5 and NADH cytochrome b5 reductase, it was searched for another alternatives to human hepatocytes, thereby pig hepatocytes proved to be a good alternative. The N-hydroxylation of amidines and guanidines as prodrug principle increases the oral bioavailability by reducing the basicity. Prodrug activation should not be a ffected by other drug, for instance, through induction. In this study it was demonstrated that inducers of common drug metabolising enzymes, physiological and synthetic substrates and lipopolysaccharide have no inducing effect on the prodrug activation by the three component enzyme complex. This strongly indicates no risk for inducing interaction by the activation of N-hydroxylated prodrugs.

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Wundt, Judith: Charakterisierung von NeoHepatozyten als Ersatz für humane Hepatozyten und Induktionsuntersuchungen.

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