外排轉運蛋白對普納替尼(ponatinib)穿過BBB的速率和程度的影響

　　實施了描述藥物通過 BBB 轉運的隔室血腦屏障 (BBB) 模型，以評估外排轉運蛋白對多激酶抑制劑普納替尼（ponatinib）穿過 BBB 的速率和程度的影響。野生型和轉運蛋白敲除小鼠的體內藥代動力學研究表明，兩種主要的 BBB 流出轉運蛋白 P-糖蛋白 (P-gp) 和乳腺癌抗性蛋白 (Bcrp) 協同調節普納替尼的腦暴露。在缺乏 P-gp 和 Bcrp [ Mdr1a/b(-/-)Bcrp1(-/-)的三重敲除小鼠中，總和未結合（游離）腦與血漿的比率大約高 15 倍] 與野生型小鼠相比。與單敲除小鼠 [ Bcrp1(-/-)或Mdr1a/b(-/-)]相比，三敲除小鼠對普納替尼的腦暴露量的增加大于附加增加，表明轉運蛋白介導的藥物流出的功能補償.基于表征觀察到的大腦和血漿濃度-時間曲線的 BBB 模型，與Mdr1a/b(-/-)Bcrp1( -/-)在沒有外排轉運蛋白（P-gp 和 Bcrp）的情況下，小鼠的平均轉運時間（普納替尼在單次通道中在大腦中花費的平均時間）顯著增加。這項研究表征了轉運蛋白介導的藥物從大腦流出，這一過程減少了大腦中普納替尼暴露的持續時間和程度，并且對使用靶向藥物遞送治療腦腫瘤具有重要意義。

　　先前已經報道了 BBB 流出轉運蛋白的功能協同藥物轉運對幾種酪氨酸激酶抑制劑具有重要意義，這種限制性腦遞送對療效產生負面影響。與我們最近的出版物一致，該出版物報道了普納替尼（ponatinib）在 PDX GBM 模型中的原位療效受限，本研究顯示了 BBB 處轉運蛋白介導的藥物流出，這支持了其對普納替尼向大腦的自由藥物遞送受損的貢獻。與缺乏單一轉運蛋白相比，由于缺乏 P-gp 和 Bcrp 轉運蛋白活性而導致的 DA 更大。這表明普納替尼是 P-gp 和 Bcrp 的雙重底物，這兩種轉運蛋白在功能上協同作用以限制普納替尼的腦分布。消除這些外排轉運蛋白的看門人功能降低了組織轉移速率常數（即 kout）和普納替尼從大腦中的清除率（即 CLout和 CLu,out)，導致外排缺陷小鼠的腦組織暴露量（AUC腦）以及更大的 MTT 或治療暴露時間。

　　四種基因型（即腦排出率常數和腦外清除率）之間普納替尼轉運出腦的差異幅度可以通過Kp 和Kp,uu 估計值來描述。然而，基于總藥物的 CL 和 Kp 估計值可能會產生誤導，因為這沒有考慮游離（活性）藥物濃度。正如普納替尼所見，接近統一的 Kp 值并不總是表明血漿中的藥物有效地穿過 BBB，因為 Kp 值可能會被血漿和大腦之間藥物結合親和力的相對大小混淆。相反，只有游離藥物可以穿過 BBB，因此 BBB 滲透的評估需要使用反映游離藥物運動的參數，包括 Kp、uu 和 V你，大腦。這些結果與之前的出版物的結果一致，該出版物報道了由于異質組織結合和藥物分布到顱內腫瘤中，ponatinib 在 GBM 的 PDX 中的功效受損。Kp 和 Kp,uu 之間的這種差異突出了考慮血漿和腦中的相對藥物結合的重要性，因為高 Kp 值（即，接近 1）可能會歪曲活性化合物的腦遞送程度，因此可能無法準確預測遞送有效的藥物濃度。腦勻漿中游離部分與血漿中游離部分的比值與 DA相匹配，這與之前的報告的結果一致，該報告評估了這種相關性以預測 CNS 滲透的程度研究化合物。如果不存在所有轉運蛋白介導的外排并且清除進入和出腦者等價。然而，在Mdr1a/b(-/-)Bcrp1(-/-)中觀察到的 Kp,uu 值略大于 1，范圍從 1.1 到 1.7老鼠。雖然實驗錯誤也可能導致 Kp,uu 大于 1，但將普納替尼轉運到大腦的弱流入系統的存在也可能導致這一結果。鑒于三重敲除小鼠中的這種 Kp,uu，ponatinib 關于可能的 BBB 攝取轉運蛋白的底物狀態是令人感興趣的。這些轉運蛋白可能包括各種有機陰離子，尤其是陽離子轉運系統，以及營養物質流入轉運系統，例如氨基酸流入系統。眾所周知，流入系統可以影響游離藥物在 BBB 上的分配程度。有必要進一步研究這種流入機制，以確定普納替尼的這種可能的少量流入成分是否會影響荷瘤大腦中的最終療效。

　　轉運蛋白敲除小鼠的使用有助于闡明 BBB 中功能性協同轉運蛋白介導的藥物流出，用于研究化合物。三重敲除小鼠 [Mdr1a/b(-/-)Bcrp1(-/-)] 的 Kp 值在缺少 Bcrp 或 P-gp 的單個敲除小鼠中的 Kp 增加大于加性增加，無論路線如何管理和分析方法（即 NCA 和分區分析）。這表明缺乏一種外排轉運蛋白會導致另一外排轉運蛋白對普納替尼進行功能補償，如先前文獻中對許多化合物的描述。血腦屏障外排轉運蛋白的這種功能合作并不伴隨著四種基因型——野生型、Bcrp1(-/-)、Mdr1a/b(-/ -)的分離腦毛細血管中P-gp和Bcrp表達的補償性變化。)和Mdr1a/b(−/−)Bcrp1(−/−) —根據之前的定量蛋白質組學研究。這項蛋白質組學研究還報告說，從野生型、 Bcrp1(-/-)和Mdr1a分離的腦毛細血管內皮細胞中，P-gp (Mdr1a/b) 的定量表達水平比 Bcrp 高約 4.6 倍/b(−/−)Bcrp1(−/−)老鼠。因此，P-gp 的基因缺失將導致比 Bcrp 更高的腦血漿比（Kp 或 Kp,uu），尤其是當這些外排轉運蛋白的藥物轉運能力（相對表達水平），而不是在相對親和力（對 P-gp 與 Bcrp 的結合親和力）決定了轉運蛋白介導的流出。在本研究中，與 Bcrp [Bcrp1(-/-) ] 相比，在沒有 P-gp [ Mdr1a/b(-/-)]的情況下，普納替尼具有更高的腦血漿比。這表明，與 P-gp 和 Bcrp 的協同流出有關的功能能力驅動了轉運蛋白介導的普納替尼在 BBB 的流出。

　　總之，這項研究表明，兩種主要的外排轉運蛋白 P-gp 和 Bcrp 協同調節普納替尼（ponatinib）的腦暴露，而不影響對普納替尼的全身暴露。缺乏 P-gp 和 Bcrp 的轉基因小鼠的腦漿比高于單一敲除基因型 [Mdr1a/b(-/-)中腦漿比的預期值或Bcrp1( -/-)]，表明普納替尼在功能上協同轉運出大腦。隔室分析和 NCA 得出了描述腦穿透程度的類似參數估計，并且隔室 BBB 模型很好地描述了觀察到的數據（血漿和腦濃度-時間曲線），從而提供了對普納替尼在 BBB 中轉運的深入了解。轉運蛋白介導的 BBB 外排轉運降低了普納替尼的腦滲透程度（Kp 和 Kp,uu），這種轉運機制進一步損害了 MTT大腦的治療暴露時間價值。Ponatinib 腦分布是一個典型案例，可以了解藥物結合如何影響療效以及總 Kp 可能如何誤導。結合之前關于顱內腫瘤異質結合和藥物分布的數據，轉運蛋白介導的普納替尼在 BBB 外排進一步損害了其治療 GBM 的治療潛力。

　　微信掃描下方二維碼了解更多：