CORRELATING DIFFERENTIAL ENDOGENOUS METABOLITE PROFILES WITH THE PHARMACOKINETICS OF GEFITINIB AND ITS ASSOCIATED DRUG METABOLITES USING AN ION MOBILITY BASED APPROACH

Význam tématu

Profilování endogenních metabolitů v souvislosti s farmakokinetikou léčiv, jako je gefitinib, přináší hlubší pochopení nejen metabolismu samotného léčiva, ale i vlivu na biologické procesy organismu. Kombinace vysokorozlišovací chromatografie, iontové mobility a hmotnostní spektrometrie umožňuje dosáhnout vysokého výkonu analýzy bez kompromisů v kvalitě dat, což je klíčové pro moderní farmakologický výzkum a toxikologii.

Cíle a přehled studie / článku

Studie měla za cíl:

• Vyvinout a aplikovat UPLC-IMS-MS metodiku pro rychlou a spolehlivou detekci metabolitů gefitinibu a souvisejících endogenních látek v moči myší.
• Sledovat časový průběh koncentrací léčiva a detekovaných endogenních metabolitů po perorálním a intravenózním podání.
• Prozkoumat korelace mezi farmakokinetickým profilem gefitinibu a změnami endogenního metabolomu a identifikovat dotčené biochemické dráhy.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu vzorků moči byla použita následující instrumentace a software:

• UPLC s HILIC kolonou pro separaci polárních metabolitů.
• Cyklická iontová mobilita (cIMS) pro dodatečnou separaci koelujících složek a získání informací o kolizně-křížové oblasti (CCS).
• Vysoce rozlišovací hmotnostní spektrometrie (HRMS) k přesné identifikaci složek.
• Software Progenesis QI pro předzpracování a vyhledávání ve veřejných databázích HMDB a PubChem.
• MetaboAnalyst a Reactome pro statistickou analýzu, mapování významných metabolitů a vyhodnocení biochemických drah.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza perorální dávky gefitinibu ukázala, že hlavní lékový metabolit (m/z 449) dosahuje maxima intenzity mezi 3–8 hodinou po podání, což odpovídá očekávanému farmakokinetickému profilu. Odebrané vzorky ukázaly, že i endogenní metabolity vykazují podobné časové trendy. Pomocí PCA bylo prokázáno, že změny v endogenním profilu korelují s kinetikou léčiva.
Pearsonova korelace odhalila dvě hlavní třídy endogenních látek:

• Steroidální metabolity s pozitivní korelací k farmakokinetickému profilu gefitinibu.
• Dipeptidy a deriváty karnitinu s negativní korelací.

Mapování drah ukázalo významné ovlivnění biosyntézy spermidinu a spermínu, steroidogeneze a metabolismu aminokyselin.

Přínosy a praktické využití metody

Využitá UPLC-IMS-MS metodika umožnila efektivní vysokoprůchodovou analýzu polárních metabolitů s vynikajícím rozlišením a citlivostí. Kombinace chromatografie a iontové mobility s HRMS poskytuje bohatá data pro identifikaci jak léčivých metabolitů, tak endogenních signálních molekul, což je přínosem pro farmakokinetické studie, toxikologii a biomarkerový výzkum.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry dalšího rozvoje zahrnují:

• Automatizaci a zkrácení doby analýzy s cílem podpořit vysokoprůchodové screeningové platformy.
• Integraci dat z iontové mobility pro lepší charakterizaci strukturálních izomerů.
• Pokročilé strojové učení pro zpracování metabolomických dat a predikci farmakokinetických chování.
• Rozšíření metodiky na studium lidských vzorků a dalších biologických matric pro klinické aplikace.

Závěr

Demonstrace UPLC-IMS-MS pro studium gefitinibu a souvisejících endogenních metabolitů v moči myší potvrzuje vysokou efektivitu, robustnost a schopnost poskytovat komplexní metabolomické vhledy. Návrh studie demonstroval přímou korelaci mezi farmakokinetikou léčiva a změnami v endogenním metabolomu, což otevírá cestu pro pokročilé farmakologické a toxikologické aplikace.

Reference

• Spagou K et al. HILIC-UPLC-MS for Exploratory Urinary Metabolic Profiling in Toxicological Studies. Anal. Chem. 2011, 83, 382–390.
• Giles K, Ujma J, Wildgoose J, et al. A Cyclic Ion Mobility-Mass Spectrometry System. Anal. Chem. 2019;91(13):8564–8573.
• Chong J et al. Using MetaboAnalyst 4.0 for Comprehensive and Integrative Metabolomics Data Analysis. Curr. Protoc. Bioinformatics 2019;68:e86.