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ADME/Tox 研究入门与进阶：代谢酶、转运体及典型工具化合物解析

· · 发布于 2025年12月16日 · 更新于 2025年12月16日 ·

为什么大家都在谈ADME/Tox？

很多候选药物在进入临床之后才暴露出问题：

(1) 有的是暴露过高导致严重毒性；

(2) 有的是暴露过低，有效浓度达不到；

(3) 还有不少因为药物相互作用（DDI）被迫减量甚至退市。

监管机构的总结也很直接——未被预见或管理不当的 DDIs 是用药相关发病率和退市的重要原因之一。

因此，现在新药开发中，几乎都会在早期就系统评估吸收（A）、分布（D）、代谢（M）、排泄（E）以及毒性（Tox），即ADME/Tox。好的ADME/Tox特性，不仅关系到是否“能成为药”，也直接影响临床剂量、给药间隔、联合用药策略乃至适应证人群。

ADME/Tox 关键关注点一览表

维度	关键问题	典型关注点
A – Absorption 吸收	药物能否被机体“吃进去”	口服药是否能顺利穿过肠道上皮（高渗透 / 低渗透, 是否受到肠道转运体外排，如 P-gp、BCRP 等
D – Distribution 分布	药物在体内“去哪儿”	血浆蛋白结合率如何，游离药比例是否足够; 能否通过血脑屏障（BBB）; 是否分布到胎盘、乳汁等敏感部位
M – Metabolism 代谢	药物如何被“化掉”	主要由哪些酶清除：CYP？UGT？SULT？是否产生具有药理或毒性的活性代谢产物是否存在显著基因多态（如 CYP2D6、CYP2C19），影响个体暴露差异
E – Excretion 排泄	药物从哪里“出去”	主要经肾脏（滤过 + 分泌 + 重吸收）还是胆汁排泄, 是否依赖 OAT、OCT、MATE、OATP 等转运体进行主动转运
Tox – Toxicity 毒性	药物“安全吗”	急性 / 慢性毒性、肝毒性、肾毒性、心脏毒性等关键终点, 药物相互作用导致的“暴露上升型毒性”（如抑制代谢酶或转运体引起 AUC 显著升高）

影响 ADME/Tox 的两大系统

1. 代谢酶：以 CYP 为代表

药物代谢中最重要的一类酶是细胞色素 P450（CYP）。在临床上，主要关注以下几个家族成员：

CYP3A4/5：负责代谢约一半以上上市药物，是 DDI 的“重灾区”； CYP3A4/5 参与约一半以上小分子药物的代谢，是酶介导 DDI 的主要来源之一。
CYP2D6：基因多态显著，很多抗抑郁、抗心律失常药物是其底物；
CYP2C9、CYP2C19、CYP2C8：抗凝、解热镇痛、抗癫痫及部分降糖药的重要代谢途径；
CYP1A2、CYP2B6 等，也在特定药物上起关键作用。

一个新的候选药物，通常需要回答几类问题：

它主要由哪几个 CYP 代谢？
它会不会抑制或诱导这些酶，从而影响别的药？
如果患者本身 CYP 功能异常（如 2D6 代谢缓慢型），暴露会增加多少？

这正是用到CYP 探针底物/抑制剂工具化合物的地方。

2. 跨膜转运体：ABC 与 SLC 家族

近十几年，转运体的重要性被越来越重视。FDA 和 EMA 在相关指南中，将以下几个转运体列为评估 DDI 时“优先考虑”的对象：

1. 外排转运体（ABC 家族）

P-gp（MDR1）
BCRP（ABCG2）

2. 肝摄取转运体（SLC 家族）

OATP1B1、OATP1B3

3. 肾转运体（SLC 家族）

OAT1、OAT3、OCT2、MATE1、MATE2-K

这些转运体决定了药物是否能进入肝细胞、是否被肾小管分泌、是否被肠道外排回腔内等。例如：

抑制 OATP1B1/1B3 会显著提高他汀类药物血药浓度，引发肌病甚至横纹肌溶解风险；
抑制 OAT1/3 会减少某些抗病毒药物的肾排泄，增加肾毒性风险。

因此，一个新药不仅要看“自己是不是这些转运体的底物”，还要看“会不会去抑制它们”。

监管角度：从 FDA 指南到 ICH M12

2020 年，FDA 发布了关于 CYP 和转运体介导体外药物相互作用 的最终版指南，系统规范了 in vitro DDI 的设计和判读。

2024 年，ICH 发布了 M12《Drug Interaction Studies》指南，统一了酶/转运体介导 DDI 的 in vitro 与临床研究设计和解释，对全球新药研发影响很大。

总体思想可以简化为三步：

识别清除途径：弄清候选药物主要是被哪些酶/转运体清除；
评估作为“受害者（victim）”的风险：如果这些酶/转运体被其他药显著抑制/诱导，会不会导致暴露倍数上升？
评估作为“施害者（perpetrator）”的风险：候选药物本身是否会强烈抑制或诱导关键酶/转运体，从而影响伴随用药？

而要回答这些问题，基础就是可靠的体外ADME/Tox方法和合适的“工具化合物”。

工具化合物：ADME/Tox 实验中的“标尺”

在ADME/Tox研究中，大家经常提到几个术语：

Probe substrate（探针底物）：对某酶或某转运体相对选择性的底物；
Index inhibitor/inducer（指数药 / 指标药）：在临床上 DDI 效应明确、且被指南推荐的强抑制剂或强诱导剂；
Positive/negative control（阳性/阴性对照）：用来证明体系“工作正常”的标尺。

这些“标尺”本质上就是活性小分子工具化合物。没有它们，很难判断实验体系是否可靠，也无法把体外结果与临床风险联系起来。可以把工具化合物大致分为三类。

第一类：CYP 相关工具化合物（核心工具）

这一类主要用来回答：

“我的药是由谁代谢的？它会不会抑制/诱导关键 CYP？”

1. 经典探针底物

这些化合物常被用来在肝微粒体、重组酶或细胞系统中测定单个 CYP 的活性，例如：

CYP2D6 探针：如某些 β 受体阻滞剂、Bufuralol 等底物；
CYP2C19 探针：S-Mephenytoin、某些质子泵抑制剂；
CYP2C9 探针：解热镇痛或抗癫痫药物（如苯妥英钠、双氯芬酸）；
CYP1A2 探针：茶碱、某些黄嘌呤类；
CYP2B6 探针：Bupropion；
CYP2C8 探针：瑞格列奈、噻唑烷二酮类降糖药等。

当你在同一个体系里同时加入多个探针底物，就可以做“CYP cocktail assay”，一次性读出多种酶的活性变化。

2. 典型抑制剂与诱导剂

在 DDI 评估中，会选取一些“强抑制剂”与“强诱导剂”作为对照，例如：

CYP3A4 抑制剂：某些唑类抗真菌药、HIV 蛋白酶抑制剂（例如利托那韦）；
CYP1A2 抑制剂：Fluvoxamine、Furafylline；
CYP2D6 抑制剂：Quinidine；
CYP2C8 抑制剂：Gemfibrozil；
诱导剂：如利福平、某些抗癫痫药，对 CYP3A、2C 等有强诱导作用。

这些工具化合物一般都有明确的临床 DDI 数据，可以帮助把体外 IC₅₀、Ki 与临床 AUC 改变联系起来。

第二类：转运体工具化合物（核心工具）

这一类主要回答：

“我的药是不是这些关键转运体的底物？会不会抑制它们？”

1. 经典底物

常用底物包括：

P-gp：地高辛、某些抗肿瘤药（如长春碱类、紫杉醇）、洛哌丁胺等；
BCRP：拓扑替康、某些喹啉酮类、雌激素代谢物等；
OATP1B1/1B3：他汀类（如洛伐他汀）、胆汁酸及其类似物；
OAT1/OAT3：抗病毒核苷酸类（阿德福韦、西多福韦等）；
OCT2/MATE：西咪替丁、某些一价阳离子药物等。

通过这些底物，可以建立细胞或囊泡模型，测试候选药物是底物还是抑制剂。

2. 选择性抑制剂

为了确认“观察到的转运”确实来自某个转运体，而不是扩散或其他蛋白，需要使用高选择性抑制剂：

Probenecid：OAT1/3 抑制剂；
Cimetidine：OCT2/MATE 抑制剂；
Verapamil、Cyclosporin A：P-gp 抑制剂；
Ko143、Fumitremorgin C、ML230：BCRP 选择性抑制剂；
某些雌激素代谢物，如 Estrone 3-sulfate、Estradiol-17-β-glucuronide：常作为 OATP1B1/1B3 内源性底物，用于功能验证。

当加入抑制剂后，底物的细胞内浓度明显上升（外排转运体）或下降（摄取转运体），就说明该转运体在起作用。

第三类：毒理与信号通路相关工具化合物

ADME/Tox 研究不只看药动参数，还要看毒理终点。在体外系统中，需要一些“阳性对照”来验证：

细胞是否对损伤有反应；
测定方法是否足够敏感。

常见的例子包括：

Staurosporine（星形孢菌素）：广谱蛋白激酶抑制剂，低浓度即可诱导凋亡，是细胞毒性/凋亡实验的经典阳性对照；
Paclitaxel、Topotecan、Oxaliplatin 等抗肿瘤药：既是转运体底物，又可作为细胞毒阳性对照，用于多药耐药模型；
Ouabain 等强心苷：用于心肌毒性、离子泵功能评价；
Buthionine sulfoximine（BSO）等 GSH 耗竭剂：用于构建氧化应激模型，评估化合物对抗氧化系统的依赖性。

这些工具化合物往往不直接充当“代谢酶/转运体探针”，但在毒理学模块中非常重要。

如何为自己的研究选择合适的工具化合物？

1. 先确定问题，再选工具

想知道“候选药是否由 CYP2C19 代谢”？ → 选择 2C19 探针底物 + 抑制剂做竞争实验；
想知道“药物是否为 OATP1B1 的底物”？ → 用 OATP1B1 细胞 + 经典底物（如雌酮硫酸）和选择性抑制剂对比；
想看“是否诱导肝毒性/凋亡”？ → 选择 Staurosporine 或典型肝毒性药物作阳性对照。

2. 优先使用“经典 + 被监管或文献广泛认可”的工具

这些化合物通常在指南、综述、方法学论文中反复出现，机制清楚、数据丰富，更利于和同行对比。

3. 兼顾实验条件

溶解度：是否需要预先溶于 DMSO？终浓度是否影响细胞？
稳定性：是否容易光降解或水解？
非特异性作用：有些化合物高浓度时兼具多重靶点，要注意浓度选择。

4. 把工具化合物变成“质控标准”

每次实验中都加入固定的探针底物和阳性对照，长期监控体系性能（Km、CLint、抑制率是否稳定），有利于方法学的可追溯和数据积累。

ADME/Tox 研究常用工具化合物示例与参考表（阿拉丁）

在了解了 ADME/Tox 研究中代谢酶、转运体以及常用工具化合物的基本概念之后，下面我们整理了与上述内容相对应的三张产品示例表：

CYP 相关工具化合物示例
转运体相关工具化合物示例
毒理与信号通路相关工具化合物示例

需要说明的是，表格中列出的化合物仅为常用且具有代表性的部分工具，并不涵盖所有可用于 ADME/Tox 研究的药物或活性小分子。实际选用时，建议结合具体实验目的（如拟研究的酶/转运体种类、体系类型、是否需要临床 DDI 对照等），在代表性工具化合物的基础上进一步扩展和优化自己的工具组合。

分类说明：

核心工具：经典的 CYP 探针底物/抑制剂、监管/指南常用的转运体底物&抑制剂、以及文献中很常被当作 ADME/Tox 参考化合物；
扩展-ADME/Tox相关：与肾转运、抗病毒药、抗肿瘤药、OATP/OAT/DDI 等密切相关，但使用频率略低于核心工具；
扩展-毒理/信号/其他：更多用于细胞毒性、信号通路、心肌毒性或氧化应激等毒理模型。

核心工具

分类	CAS编号	产品货号	名称	规格或纯度	典型 ADME/Tox 用途
核心工具	120202-66-6	S129544	(S)-(+)-氯吡格雷硫酸盐	≥98%	CYP2C19 依赖的前体药，常用作 CYP2C19 代谢/多态性及 DDI 研究的敏感底物。
核心工具	70989-04-7	M335343	(S)-(+)-美芬妥英	≥98%	经典 CYP2C19 探针底物，用于 2C19 酶活性和表型研究。
核心工具	60398-91-6	B650281	Bufuralol hydrochloride	—	常用的 CYP2D6 探针底物，用于 2D6 酶活性与抑制研究。
核心工具	630-93-3	D107846	苯妥英钠	≥98%	代表性 CYP2C9/2C19 底物，用于代谢速率和酶选择性评价。
核心工具	31677-93-7	B129446	盐酸安非他酮	≥98%(HPLC)	经典 CYP2B6 探针底物，用于 2B6 活性和遗传多态研究。
核心工具	95-25-0	C129514	氯唑沙宗	Moligand™, ≥98%	CYP2E1 经典探针底物，用于 2E1 代谢能力与诱导/抑制研究。
核心工具	51481-61-9	C102301	西咪替丁	Moligand™, ≥99%	OCT2/MATE 抑制剂及多 CYP 抑制剂，常用于肾转运与酶抑制 DDI 研究。
核心工具	59865-13-3	C106893	环胞霉素A	Moligand™, ≥98%	经典 P-gp/OATP 抑制剂及 CYP3A4 底物，用于高 DDI 风险评估。
核心工具	15307-79-6	D129332	双氯芬酸钠	≥99%	CYP2C9 的常用底物，用于 2C9 活性表征和抑制实验。
核心工具	153653-30-6	D648708	Dofequidar fumarate	≥98%	P-gp/MDR 抑制剂，用于多药耐药和外排转运体功能研究。
核心工具	143664-11-3	E126576	依克立达	Moligand™, ≥98%	强效 P-gp/BCRP 双重抑制剂，用于血脑屏障与外排转运体抑制研究。
核心工具	153439-40-8	F129253	盐酸非索非那定	≥98%	OATP/P-gp 双底物，常用作肝摄取转运体和外排转运体探针。
核心工具	86386-73-4	E129360	氟康唑	Moligand™, ≥98%	CYP2C9/3A 抑制剂，用作 DDI 研究中的强抑制对照。
核心工具	61718-82-9	F129671	马来酸氟伏沙明	≥98%	强 CYP1A2 / CYP2C19 抑制剂，常用于酶选择性抑制研究。
核心工具	118974-02-0	F492230	Fumitremorgin C	≥95%	选择性 BCRP(ABCG2) 抑制剂，用于 BCRP 功能验证和 DDI 研究。
核心工具	80288-49-9	F276109	呋喃茶碱	≥98%	选择性 CYP1A2 机制型抑制剂，用于 1A2 特异性抑制研究。
核心工具	25812-30-0	G129727	吉非罗齐	Moligand™, ≥99%	强 CYP2C8 抑制剂并影响 OATP1B1，典型 repaglinide 等 DDI 对照。
核心工具	65277-42-1	K475027	酮康唑	Moligand™, ≥99%(EP,titration)	经典强 CYP3A4 抑制剂，早期 FDA 推荐的 index inhibitor。
核心工具	461054-93-3	K120134	Ko 143,BCRP抑制剂	Moligand™, ≥98%	高效选择性 BCRP 抑制剂，用于外排转运体抑制和内外对照。
核心工具	1776055-05-0	M646740	ML230	≥99%	新型 ABCG2/BCRP 抑制剂，用于更精细的 BCRP 功能研究。
核心工具	151767-02-1	M129586	孟鲁司特钠水合物	≥99%	抑制 OATP2B1 等肝摄取转运体，同时影响 CYP2C8，常用于 DDI 模型。
核心工具	73590-58-6	O118724	奥美拉唑	Moligand™, ≥98%	CYP2C19/3A4 底物和弱抑制剂，常用于酶表型、诱导及 DDI 研究。
核心工具	33069-62-4	P106868	紫杉醇	Moligand™, 分析标准品, ≥99%	典型 P-gp 底物，同时由 CYP2C8/3A4 代谢，用于多药耐药和 CYP 相关研究。
核心工具	50-55-5	R101672	利血平	Moligand™, 分析标准品, ≥99.5%	经典神经递质囊泡转运抑制剂，也影响某些转运体，用于 CNS/毒理模型。
核心工具	135062-02-1	R129561	瑞格列奈	Moligand™, ≥99%	OATP1B1/1B3 + CYP2C8 的经典底物，广泛用于 DDI 和 PBPK 建模。
核心工具	155213-67-5	R126586	利托那韦	Moligand™, ≥98%	极强 CYP3A4 抑制剂及转运体抑制剂，用于“药动学增强剂”与 DDI 研究。
核心工具	117-39-5	Q111273	槲皮素	Moligand™, 分析标准品, ≥98.5%	天然产物，常见 OATP/BCRP 抑制剂，用作转运体抑制对照。
核心工具	56-54-2	Q109702	奎尼丁	Moligand™, ≥98%, 含 5–15% Dihydroquinidine	强 CYP2D6 抑制剂及 P-gp 抑制剂，经典 DDI 对照化合物。
核心工具	57-66-9	P129440	丙磺舒	Moligand™, ≥98%	经典 OAT1/OAT3 抑制剂，用于肾小管分泌及肾排泄 DDI 研究。
核心工具	33069-62-4	P106869	紫杉醇	Moligand™, ≥99%	P-gp 高亲和底物，常用于 MDR 模型与输运研究。
核心工具	149845-06-7	S1423002	沙奎那韦甲磺酸盐	≥99%	HIV 蛋白酶抑制剂，典型 CYP3A4 底物及转运体底物，用于 DDI 研究。
核心工具	50679-08-8	T137617	特非那定	Moligand™, ≥98%	著名 CYP3A4 相关心律失常 DDI 案例药物，用于安全性/酶抑制研究。
核心工具	119413-54-6	T103153	盐酸拓扑替康	分析标准品, ≥99%(HPLC)	BCRP/P-gp 底物，用于外排转运体功能及肿瘤毒性研究。
核心工具	143-67-9	V100992	硫酸长春碱	分析标准品, ≥97%(HPLC)	典型 P-gp 底物，用于 MDR 与转运体相关 ADME 研究。
核心工具	152-11-4	V111249	盐酸维拉帕米	≥99%	P-gp 底物/抑制剂兼 CYP3A4 底物，经典转运体及 DDI 参考化合物。
核心工具	36622-28-3	V651432	(S)-Verapamil hydrochloride	≥99%	对映纯的 P-gp 抑制剂/底物，相比外消旋更常用于精细转运体研究。

扩展-ADME/Tox 相关工具（肾转运、抗病毒、抗肿瘤等）

分类	CAS编号	产品货号	名称	规格或纯度	典型 ADME/Tox 用途
扩展-ADME/Tox	106941-25-7	A165714	阿德福韦	≥98%(HPLC)	肾毒性核苷酸类药物，用于 OAT1/3 介导摄取与肾毒性模型。
扩展-ADME/Tox	188062-50-2	A129792	硫酸阿巴卡韦	≥99%	抗 HIV 核苷类似物，用于肝摄取转运体和肾排泄研究。
扩展-ADME/Tox	59277-89-3	A126073	阿昔洛韦	Moligand™, ≥99%	肾排泄为主的抗病毒药，用于肾转运和肾毒性评价。
扩展-ADME/Tox	2016-88-8	A131615	阿米洛利盐酸盐水合物	≥98%	肾集合管 ENaC/阳离子转运相关，用于肾排泄与电解质平衡研究。
扩展-ADME/Tox	30516-87-1	A122924	3′-叠氮-3′-脱氧胸苷	Moligand™, ≥98%(HPLC)	AZT，经典核苷类似物，用于线粒体毒性、转运体和代谢研究。
扩展-ADME/Tox	28395-03-1	B129942	布美他尼	Moligand™, ≥98%	利尿药，参与肾转运及离子转运，对肾排泄研究有参考价值。
扩展-ADME/Tox	113852-37-2	C126447	西多福韦	≥98%	具有显著肾毒性的抗病毒药，用于 OAT1/3 与肾安全性研究。
扩展-ADME/Tox	64-86-8	C106739	秋水仙碱	Moligand™, 分析标准品, ≥99%(HPLC)	P-gp 底物之一，亦用于肝毒性及骨髓毒性模型。
扩展-ADME/Tox	61825-94-3	O124003	奥沙利铂	≥99%	铂类抗肿瘤药，用于神经毒性、肾毒性及 DNA 交联损伤模型。
扩展-ADME/Tox	82410-32-0	G129641	Ganciclovir	≥99%	抗 CMV 核苷类似物，用于肾/骨髓毒性与转运体研究。
扩展-ADME/Tox	112529-15-4	P121082	匹格列酮盐酸盐	≥98%	PPARγ 激动剂，CYP2C8 底物，用于 DDI 和肝安全性研究。
扩展-ADME/Tox	122320-73-4	R128083	罗格列酮	Moligand™, ≥98%	主要由 CYP2C8 代谢，用于 CYP2C8 相关 DDI 研究。
扩展-ADME/Tox	135062-02-1	R129561	瑞格列奈	Moligand™, ≥99%	OATP1B1/2C8 交叉底物，重要的 DDI 模型药物。
扩展-ADME/Tox	75330-75-5	L107708	洛伐他汀	Moligand™, 分析标准品, ≥98%	OATP1B1/1B3 + CYP3A4 底物，胆汁排泄和肝摄取转运体研究常用。
扩展-ADME/Tox	104987-11-3	T101159	他克莫斯（无水）（FK506）	Moligand™, 分析标准品, ≥98%	CYP3A4/P-gp 底物，个体差异和 DDI 风险较大，常作为移植药 PK 研究对象。
扩展-ADME/Tox	147221-93-0	D134807	地拉韦啶甲磺酸盐	≥98%(HPLC)	CYP3A 抑制剂型 NNRTI，可用于 CYP3A 抑制与 DDI 研究。
扩展-ADME/Tox	159989-65-8	N137745	甲磺酸奈非那韦	≥98%	HIV 蛋白酶抑制剂，CYP3A 底物/抑制剂，用于 DDI 模型。
扩展-ADME/Tox	61825-94-3	O124003	奥沙利铂	≥99%	抗肿瘤药，用于神经毒性和肾毒性评估。

扩展-毒理 / 信号通路 / 其他模型

分类	CAS编号	产品货号	名称	规格或纯度	典型 ADME/Tox 用途
扩展-毒理/信号	11018-89-6	G129536	羊角拗质	Moligand™, ≥98%	强心苷类，常用于心肌毒性和离子泵功能模型。
扩展-毒理/信号	20624-25-3	S104926	二乙基二硫代氨基甲酸钠三水合物	AR, ≥99%	金属螯合剂/自由基清除剂，用于氧化应激和金属毒性研究。
扩展-毒理/信号	299442-43-6	N276064	腺苷环化酶 Type V 抑制剂	Moligand™, ≥98%	AC5 抑制剂，用于 cAMP 信号与心血管毒理模型。
扩展-毒理/信号	62996-74-1	S102392	星形孢菌素	Moligand™, ≥98%	Staurosporine，广谱蛋白激酶抑制剂，常作为细胞凋亡/细胞毒性阳性对照。
扩展-毒理/信号	50-55-5	R101672	利血平	Moligand™, 分析标准品, ≥99.5%	单胺耗竭药，用于中枢神经毒性和转运抑制模型。
扩展-毒理/信号	88889-14-9	F129333	福辛普利钠	≥99%	ACE 抑制剂前药，用于高血压/心力衰竭等心血管疾病模型中的 RAAS 阻断阳性对照；可用于评估 RAAS 抑制对心肌/血管重构、氧化应激及肾损伤相关毒理终点的影响。

阿拉丁：https://www.aladdin-e.com/

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Da — 若无特别说明，分子量单位默认为道尔顿。 Mw — 重均分子量。 Mn — 数均分子量。

产品仅供科研与开发使用，不用于人体、动物、诊断或治疗。

引用本文

阿拉丁科学.《ADME/Tox 研究入门与进阶：代谢酶、转运体及典型工具化合物解析 》. 阿拉丁知识库，更新于 2025年12月16日。
                            https://www.aladdin-e.com/zh_cn/faqs/from-basics-to-advanced-metabolizing-enzymes-transporters-and-key-tool-compounds.html

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