Rapid Determination Of The Pharmacokinetics, Metabolism, Elimination And Tissue Distribution Of A PROTACs Drug Using UHPLC-MS/MS, HRMS And DESI Imaging

Význam tématu

Proteolysis Targeting Chimeras (PROTACs) jsou novou generací terapeutických molekul schopných selektivního odstraňování cílových proteinů prostřednictvím ubiquitin–proteasomální dráhy. Díky potenciálu rozšířit počet „druggable“ proteinů otevírají cestu ke vzniku bezpečnějších a účinnějších léčiv. Porozumění farmakokinetice, metabolismu a biodistribuci PROTACs je klíčové pro optimalizaci jejich účinnosti a bezpečnosti v preklinickém i klinickém vývoji.

Cíle a přehled studie / článku

Tato studie hodnotila farmakokinetiku, metabolickou biotransformaci, eliminaci a orgánovou distribuci PROTAC-3-gefitinibu (PROTAC verze gefitinibu) ve Wistarových potkanech po jediné subkutánní dávce 10 mg/kg. Pro srovnání byly paralelně sledovány parametry u volného gefitinibu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro kvantifikaci v plazmě a moči byla validována rychlá 5minutová RPLC-MS/MS metoda na systému Waters ACQUITY Premier UPLC spojeném s triple-quadrupolárním spektrometrem Xevo TQ Absolute. Identifikace metabolit probíhala pomocí vysokorozlišovacího HRMS (Waters Xevo G2-XS QTof) a softwaru MassMetaSite. Pro zobrazení lokální distribuce léku a metabolitů v játrech byla použita DESI-MS zobrazovací technika na Xevo TQ Absolute v režimu MRM.

Hlavní výsledky a diskuse

• Farmakokinetika PROTAC-3-gefitinibu vykázala poločas 7,2 h, Tmax 6 h, Cmax 67 ng/mL a AUC0-t 898 µM·h, u volného gefitinibu byla poločas 5,9 h, Tmax 6 h, Cmax 132 ng/mL a AUC0-t 1879 µM·h.
• V plazmě a moči bylo detekováno 9 hlavních biotransformačních cest, zahrnujících N‐dealkylaci, esterovou hydrolýzu, sulfataci a glukuronidaci obou vazebných modulů.
• Asi 22 % podané dávky PROTACu bylo vyloučeno močí, přičemž nejvíce z prokazatelného materiálu tvořily metabolity M1, M4, M7 a M9.
• DESI-MS zobrazování prokázalo slabou přítomnost nezměněné molekuly v játrech v 8 h a výraznou lokalizaci metabolitů M4 a M7 v 1 h a 3 h vzorcích, spolu s nárůstem endogenního cholinu ve 8 h.

Přínosy a praktické využití metody

Rychlé a citlivé UHPLC-MS/MS a HRMS přístupy umožňují komplexní sledování farmakokinetiky a metabolizmu PROTACs v malém objemu vzorku (50 µL), což je výhodné pro preklinické studie. DESI-MS zobrazování poskytuje prostorové informace o distribuci léku v tkáních, podporující optimalizaci farmakodynamiky.

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace iontově mobilních separací, rozšíření DESI-MS na další orgány a vývoj multi-omics přístupů mohou prohloubit porozumění biodistribuci a metabolickým cestám PROTACs. Vývoj stabilnějších izotopových standardů a automatizovaných softwarových řešení zrychlí validaci a interpretaci dat.

Závěr

Studie prokázala účinnou metodologii pro rychlou a komplexní charakterizaci farmakokinetiky, metabolismu a distribuce PROTAC-3-gefitinibu. Získané poznatky přispívají k dalšímu vývoji PROTACs léčiv a jejich preklinickému hodnocení.

Reference

1. Békés M, Langley DR, Crews CM. PROTAC targeted protein degraders: the past is prologue. Nat Rev Drug Discov. 2022;21:181–200.
2. Goracci L, Desantis J, Valeri A, Castellani B, Eleuteri M, Cruciani G. Understanding the Metabolism of Proteolysis Targeting Chimeras (PROTACs): The Next Step toward Pharmaceutical Applications. J Med Chem. 2020;63(20):11615–11638.
3. McKillop D et al. Pharmacokinetics of gefitinib in rat and dog. Xenobiotica. 2004;34(10):901–915.
4. Molloy BJ et al. Rapid determination of the pharmacokinetics and metabolic fate of gefitinib in the mouse using UPLC/MS/MS and IM-enabled UPLC/QTof/MS. Xenobiotica. 2021;51(4):434–446.