Analisi metabolica clinica combinata con la tracciabilità del percorso biosintetico: un nuovo approccio all'indicatore di qualità della Materia Medica cinese

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Mette in risalto

"Scoperta di costituenti attivi clinici come guida, analisi inversa delle trasformazioni metaboliche come collegamento e tracciabilità dei percorsi di biosintesi come chiave", una nuova strategia di ricerca per la scoperta di marcatori di qualità della materia medica cinese (CMM), promuove uno standard di qualità della CMM

cistancePoterecurare le malattie renalimigliorare la funzione renale

Astratto

Il marcatore di qualità (Q-marker) della materia medica cinese (CMM) svolge un ruolo importante nel controllo della qualitàCMMprodotti. Tuttavia, la sua strategia e tecnica di ricerca rimangono poco chiare. Sulla base del fatto che lo standard di qualità diCMMdovrebbe essere associato all'efficacia clinica. Prendi il trattamento della compressa Jing1 Jiangtangdiabete di tipo 2come esempio. viene scoperto e convalidato il Q-marker correlato all'attività attraverso l'analisi inversa del metabolismo dei farmaci in clinica e la tracciabilità delle vie biosintetiche botaniche. Pertanto, abbiamo proposto una nuova strategia di ricerca del Q-marker di CMM con "Discovery of clinical active costituents as guidance, Reverse analysis of metabolic trasformas as a link, and Traceability of biosintesi come chiave", per migliorare il controllo di qualità diCMMprodotti.

Parole chiave: materiale cinese medico, marcatore di qualità, analisi metabolica clinica, percorso biosintetico, tavoletta Jinqi Jiangtang,Diabete di tipo 2

Abbreviazioni: Q-marker, Quality marker; CMMMateria medica cinese; CAS,(S)-canadina sintasi; STOXX, (S)-tetraidro protoberina ossidasi; JOJTT, pastiglie Jinqi Jiangtang; UPLC, cromatografia liquida ad alte prestazioni; UPLC-MS/MS, spettrometria di massa tandem per cromatografia liquida ad alte prestazioni; STZ, streptozocina; HFD, dieta ricca di grassi; FBG Glicemia a digiuno; PBG Glicemia postprandiale; OGTT, Test di tolleranza al glucosio orale.

acteosideincistanceavere buoni effetti surene

Sfondo

Controllo qualità diMateria medica cinese (CMM)è una base importante per garantire la sicurezza e l'efficacia della CMM, ed è anche una questione chiave e difficile nella ricerca sulla standardizzazione della medicina cinese da molto tempo. Il marcatore di qualità (marcatore O) di CMM è diventato un problema caldo nel tradizionalemedicina cinesecon il ruolo di primo piano nel controllo di qualità di CMM [1]. La sua idea e tecnica di ricerca sono diventate questioni scientifiche chiave che richiedevano di essere ampliate e migliorate. Attualmente, il test di separazione e bioattività dei costituenti attivi è la principale strategia di ricerca per scoprire il Q-marker della CMM. Tuttavia, questo approccio potrebbe essere in gran parte cieco, incerto, dispendioso in termini di tempo e laborioso. Al fine di arricchire e migliorare la teoria, i metodi tecnici e i percorsi di ricerca del Q-marker di CMM, è necessario promuovere le trasformazioni e gli sviluppi del modello di valutazione della qualità CMM con Q-marker come nucleo. La strategia basata sull'analisi inversa del metabolismo dei farmaci nelle cliniche e sulla tracciabilità dei percorsi biosintetici botanici alla scoperta del Q-marker della CMM sarà un utile supplemento per espandere le attuali idee e approcci di ricerca sui Q-marker della medicina cinese.

Quindi, dalla concezione, dal principio e dall'intenzione originale del Q-marker di CMM, proponiamo una nuova idea di ricerca per la scoperta e la validazione del Q-marker, selezionando Jinqi Jiangtang Tablets (JQJTT) con significativa efficacia clinica come farmaco modello [2,3]. Sulla base del fatto che lo standard di qualità della CMM dovrebbe essere correlato all'efficacia clinica, sarebbe efficace iniziare con l'identificazione dei costituenti bioattivi nei campioni clinici (es. sangue, urina), seguita dalla tracciabilità attraverso percorsi biosintetici botanici per scoprire il bioattivo e metaboliti secondari chiave intrinseci, che potrebbero essere il potenziale O-marker. Con la validazione finale da parte del classico modello di valutazione ipoglicemizzante, l'O-marker confermato può essere trasmesso e tracciato, consentendone la disponibilità nel controllo di qualità dell'intero processo produttivo di JOJTT. Questa strategia enfatizza "REVERSE" - dal profilo del metabolismo del farmaco clinico all'intermedio botanico chiave nei percorsi biosintetici - che garantisce che il marcatore Q scoperto sia correlato clinicamente e botanicamente, collegando direttamente la proprietà naturale e il significato clinico della CMM. Questa nuova concezione di Q-marker di CMM con "Scoperta di costituenti clinicamente attivi come guida, Analisi inversa delle trasformazioni metaboliche come collegamento e Tracciabilità dei percorsi di biosintesi come chiave", fornisce una strategia utile per l'innovazione teorica, la svolta tecnologica e la ricerca idea ampliamento del controllo qualità di CMM.

JQJTT, una formula antica classica, apparsa per la prima volta in Qianjin Fang, che fu pubblicata nel 652 d.C. (dinastia Tang della Cina), è registrata nell'edizione 2015 della Farmacopea cinese (volume 1), che consiste in Coptis Chinensis, Astragalus membranaceus e Lonicera giapponese). Secondo l'edizione 2015 della Farmacopea cinese (volume 1), i tre pezzi di decotto sono stati preparati in estratto alcaloide,

rispettivamente l'estratto di saponina e l'estratto di acido organico; e mescolato alla riparazione di tavolette. Con bioattività come l'abbassamento della glicemia, il miglioramento del metabolismo lipidico e la sensibilità all'insulina, è stato confermato che JQJTT ha un effetto terapeutico definito sul diabete di tipo 2 da uno studio clinico randomizzato in doppio cieco controllato con placebo [4]. Tuttavia, lo standard di qualità di JQJTT deve ancora essere ulteriormente migliorato.

Concetto e ricerca attuale sul Q-marker di CMN

L'O-marker della CMM è costituito da costituenti chimici inerenti al farmaco grezzo o formati durante la lavorazione, strettamente correlati all'attributo CMM e agli indicatori che riflettono la sicurezza e l'efficacia della CMM nella clinica. Il marcatore Q dovrebbe soddisfare quattro requisiti di base [1]: (1) il marcatore Q esiste in farmaci grezzi, estratti e (o) formulazioni; (2) il marcatore O deve essere identificato qualitativamente e determinato quantitativamente ed essere strettamente correlato a le proprietà funzionali della CMM;(3)Q-Marker è coerente con la teoria e la pratica della medicina tradizionale cinese;(4)Q-marker ha caratteristiche di trasferibilità e tracciabilità. L'innovativo concetto accademico del Q-marker di CMM ha un importante valore accademico e un significato pratico per lo studio degli standard di qualità CMM. La sua idea di ricerca e i metodi tecnici sono diventati questioni scientifiche chiave che richiedevano di essere migliorate.

Principale percorso di ricerca sul Q-marker di CMM

Il principale percorso di ricerca per trovare il Q-marker è attraverso l'identificazione del costituente chimico, la scoperta del costituente esclusivo e la convalida della sua bioattività, attraverso la quale il successo è stato ottenuto in diversi casi [5,6]. In quanto percorso di ricerca comune in questo campo, tale metodo presenta tuttavia alcuni inevitabili difetti. I costituenti chimici nelle comuni CMM sono già stati ampiamente esplorati ed è difficile e laborioso scoprire nuovi costituenti. Non è ancora noto se il costituente esclusivo possa essere scoperto o se siano correlati alla bioattività, inoltre, di solito è difficile confermare se il costituente trovato sia veramente esclusivo che il costituente esclusivo sarebbe non esclusivo con lo sviluppo della fitochimica . Ad esempio, la coptisina è generalmente considerata un costituente esclusivo di C. Chinensis, ma è stato riportato che la coptisina può essere isolata anche da Corydalis yanhusuo WT Wang[7]. Inoltre, la bioattività del costituente esclusivo potrebbe essere difficile da valutare se è bassa o difficile da concentrare. Pertanto, secondo il principio del Q-marker di CMM, stiamo esplorando un nuovo approccio di ricerca basato sulla connotazione del Q-marker che dovrebbe essere associato all'efficacia clinica e può essere utilizzato per valutare la qualità della CMM, che enfatizza gli attributi di base "efficacia clinica associata, botanicamente inerente, tracciabile nell'elaborazione e qualitativamente e quantitativamente rilevabile".

Come è noto a tutti, dopo che un gran numero di costituenti (potenziale Q-marker) è stato ottenuto attraverso la separazione fitochimica, la loro valutazione della bioattività dovrebbe essere seguita per conferma. Tuttavia, a parte l'impossibilità di valutare le bioattività di tutti i costituenti isolati, la correlazione tra la ricerca su cellule o animali e l'efficacia clinica è poco chiarita, portando alla scoperta di "pseudo-Q-marker" difficile da individuare controllare la qualità e collaborare con la clinica [8-11]. Pertanto, i costituenti attivi potrebbero essere individuati dall'effetto clinico-terminale. In effetti, chiarire la loro regola del metabolismo in vivo e il prototipo o i metaboliti a monte potrebbero essere analizzati in modo inverso, il che è fondamentale per esplorare il potenziale Q-marker clinico.

La proprietà intrinseca e l'associazione di bioattività dei metaboliti secondari forniscono un indizio importante per esplorare il Q-marker

I metaboliti secondari nelle vie biosintetiche delle piante sono la principale fonte di costituenti attivi nella CMM, che sono influenzati dal suolo, dal clima, dagli organismi simbionti, dai metodi di coltivazione e da altri fattori durante la crescita e lo sviluppo delle piante, formando le proprie vie biosintetiche uniche [12] . Vale a dire, sebbene i costituenti chimici (precursori, intermedi e metaboliti secondari) delle piante della stessa fonte abbiano strutture diverse, sono per lo più composti da una certa unità strutturale di base e si formano in diversi costituenti intrinseci. Inoltre, sono stati raggiunti risultati adeguati nelle vie biosintetiche dei costituenti attivi (metaboliti secondari) del comune CMM [13-15]. Ad esempio, la via di biosintesi della berberina, uno dei costituenti attivi di C. Chinensis, appartiene alla via di sintesi degli alcaloidi benzilisochinolinici. La sintesi dell'alcaloide della benzilisochinolina inizia dalla L-tirosina, che forma due intermedi chiave tra cui (S)-scoreline e (S)-tetraidrocolumbamina tramite una reazione enzimatica a più fasi. La (S)-tetraidrocolumbamina viene quindi trasformata in berberina (Figura 1), oltre a costituenti attivi strutturalmente simili come coptisina, palmatina, colombamina e magnoflorina [16], portando a una questione scientifica secondo cui il controllo di qualità di C. Chinensis può essere realizzato controllando (S)-tetraidrocolumbamina o (S)-scoreline, l'intermedio chiave comune a monte di noti costituenti attivi di C. Chinensis. In tal caso, è possibile correlare e controllare diversi costituenti attivi a valle con strutture ed effetti simili per valutare la qualità della CMM. Pertanto, la nuova strategia di approccio - "i costituenti attivi vengono scoperti dalla clinica, i prototipi a monte o i metaboliti dei costituenti attivi vengono analizzati inversamente dalla regola metabolica in vivo e questi costituenti intrinseci fungono da potenziali Q-marker", è uno sviluppo innovativo per espandere percorsi di ricerca attuali del Q-marker di CMM (Figura 2).

Il Q-marker di JQJTT può essere esplorato dalla strategia di integrazione: "Scoperta di costituenti attivi clinici, analisi inversa delle trasformazioni metaboliche e tracciabilità dei percorsi di biosintesi"

Attualmente, la qualità di JQJTT è controllata dalla qualità e dalla quantificazione dei costituenti parziali e dei requisiti generali per i preparati, che sono insufficienti per riflettere la qualità integrale della formula e sono difficili da collegare alla qualità di trasmissione e traccia di droghe grezze, pezzi di decotto e preparativi. Con la sua composizione relativamente semplice, il metabolismo ampiamente esplorato dei costituenti bioattivi in ​​vivo e le vie biosintetiche botaniche, JQJTT può essere un modello che promuove la ricerca sulla scoperta e la convalida del marcatore Q della CMM.

La produzione e il controllo di qualità di un campione rappresentativo di JQJTT e la raccolta di siero di pazienti a cui è stato somministrato JQJTT

Il preparato JQJTT è prodotto con Coptis Chinensis, Astragalus membranaceus e Lonicera japonica qualificati seguendo la tecnica dell'edizione 2015 della Farmacopea Cinese (volume 1). Sulla base degli standard legali nazionali, la determinazione multi-componente e l'impronta chimica possono essere applicate per valutare in modo più integrale la qualità di droghe grezze, pezzi di decotto e preparati, il che garantisce che i risultati della ricerca successiva possano essere comparabili e tracciabili. Inoltre, seguendo l'etica medica e criteri di inclusione ed esclusione, i pazienti condiabete di tipo 2ricevono JQJTT e vengono raccolti i loro campioni di siero.

L'identificazione dei costituenti assorbiti e dei prodotti metabolici di JQJTT e la loro analisi inversa secondo le trasformazioni

Sulla base della metodologia stabilita, i costituenti assorbiti e i loro prodotti metabolici di JQJTT sono determinati mediante UPLC-QTOF/MSE o UPLC-Q-Orbitrap MS/MS e si possono ipotizzare la struttura del composto sconosciuto e i costituenti discrepanti. Successivamente, seguendo la strategia dell'analisi inversa, è possibile ipotizzare e chiarire i costituenti di JOJTT assorbiti nel sangue e la loro regola di trasformazione, in base alle caratteristiche metaboliche strutturali dei costituenti e dei loro prodotti (Figura 3).

La regola di trasformazione dei costituenti in JQJTT è rintracciabile a seguito di "droghe grezze, pezzi di decotto e preparati"

Con la chiarificazione dei costituenti assorbiti nel sangue e dei loro metaboliti, questi costituenti in droghe grezze, pezzi di decotto e preparati relativi a JQJTT vengono rilevati da UPLC o UPLC-MS/MS per tracciare e analizzare inversamente e infine garantire quali dovrebbero essere i metaboliti secondari focalizzato su droghe o piante grezze.

Con la chiarificazione dei costituenti assorbiti nel sangue e dei loro metaboliti, questi costituenti in droghe grezze, pezzi di decotto e preparati relativi a JQJTT vengono rilevati da UPLC o UPLC-MS/MS per tracciare e analizzare inversamente e infine garantire quali dovrebbero essere i metaboliti secondari focalizzato su droghe o piante grezze.

La scoperta di un potenziale Q-marker di JQJTT mediante vie biosintetiche botaniche

Con le vie biosintetiche chiarite come indizio, i costituenti assorbiti con capacità di trasmissione di qualità e caratteristiche tracciabili vengono selezionati per analizzare i loro metaboliti secondari a monte o intermedi chiave, che possono essere determinati come potenziali marcatori Q se sono bioattivi, intrinseci e in grado di trasmettere qualità e può essere rintracciato e rilevato.

La validazione del Q-marker di JQJTT mediante il modello di valutazione classico relativo all'effetto terapeutico

I potenziali Q-marker di JQJTT sono analizzati qualitativamente e quantitativamente mediante UPLC o UPLC-MSMS. Seguendo la farmacopea cinese, i saggi biologici su diversi lotti di JQJTT sono condotti nel modello ipoglicemico stabilito in cellule (modello di cellula insulino-resistenza stabilito utilizzando cellule HepG2)[17 e animali (ratti alimentati con una dieta ricca di grassi seguita da un'iniezione intraperitoneale di streptozocina)[18]. Utilizzando l'analisi statistica multivariata, viene valutata la rilevanza integrale tra O-marker e attività ipoglicemizzante e viene infine confermato il Q-marker di JQJTT. L'osservazione clinica retrospettiva può essere applicata per verificare quando necessario.

Per tutto quanto sopra, combiniamo le idee e le tecniche comuni per formare un nuovo approccio al Q-marker di CMM,

che si basa su "Discovery of Clinical Active Constituents, Reverse analysis of metabolic trasformas and Traceability of biosintesi pathway", in modo da arricchire e migliorare la teoria e i metodi tecnici del CMM'Q-marker (Figura 4).

Discussione

La proposta di concezione innovativa, Q-marker, compensa la carenza dell'attuale controllo di qualità, che ha importanti valori accademici e significati pratici. E per promuovere la rivoluzione e lo sviluppo del controllo di qualità in CMM con O-marker come nucleo, l'idea e la tecnica di ricerca devono essere ampliate e migliorate.

In questo articolo, in termini del fatto che lo standard di qualità della CMM dovrebbe essere correlato all'effetto terapeutico clinico, proponiamo una nuova ideologia secondo cui la scoperta dell'O-marker può iniziare dall'identificazione di costituenti bioattivi dall'osservazione clinica, seguita da un'analisi inversa sul metabolismo dei farmaci in vivo. Questa strategia supera il difetto che la ricerca convenzionale sul controllo di qualità è difficile da associare alla sicurezza e all'efficacia clinica e impedisce che la ricerca convenzionale sia cieca e accidentale. La nostra proposta promuove l'innovazione ideale dell'attuale controllo di qualità della CMM, con un effetto terapeutico definito e un percorso di biosintesi chiarito come prerequisiti. Inoltre, dobbiamo sottolineare che la nuova strategia è una nuova esplorazione, non una negazione dell'attuale metodo di ricerca Q-marker della CMM. Certamente, i nostri metodi di ricerca del Q-marker di CMM hanno dei limiti inevitabili. Ad esempio, questa strategia di ricerca può essere applicata a medicinali botanici, non animali o minerali. E le vie biosintetiche botaniche e le sostanze chimiche dei soggetti dovrebbero essere parzialmente chiarite. Inoltre, ottenere campioni clinici potrebbe essere scomodo per alcuni laboratori. Tuttavia, rispettando il concetto, il principio e l'intenzione originale dell'O-marker di CMM, il percorso di ricerca dovrebbe essere diverso. Ogni strategia di ricerca ha un determinato ambito di applicazione. Dovrebbe essere selezionato e modificato in base a diversi oggetti di ricerca, in modo da promuovere congiuntamente l'innovazione e lo sviluppo della teoria e dei metodi tecnici del Q-marker di CMM.

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