Determination of half maximal inhibitory concentration (IC50) of several anticancer drugs for inhibiting CYP3A4 metabolism of midazolam

Abstract

Cytochrome P450 3A4 (CYP3A4) is responsible for metabolizing approximately 40-50% of pharmaceutically active ingredients; this includes some very important anticancer agents that could interact with concomitant medications that are also CYP3A4 substrates given their narrow therapeutic window.The aims of this study were to develop a HPLC-UV method to measure midazolam and its two CYP3A4-mediated metabolites , 1’-hydroxymidazolam and 4-hydroxymidazolam, and to use this method to determine the half maximal inhibitory concentrations of twelve anticancer drugs for inhibiting the CYP3A4 metabolism of midazolam. Several different gradients of the mobile phases along with different flow-rates and columns were tried before the final HPLC-UV method was successfully developed. This method was then used to run several reaction samples, where the decrease in the 1’-hydroxy metabolite concentration was monitored in order to determine the IC50 of the anticancer drugs. Ketoconazole and docetaxel were both strong CYP3A4 inhibitors, with IC50 of 0.050 µM and 0.94 µM respectively. Everolimus, sirolimus and imatinib were all classified as moderate inhibitors. Other anticancer agents showed weak inhibition. These results indicate that ketoconazole and docetaxel are likely to interact with other drugs that are CYP3A4 substrates in vivo but the other anticancer agents did not inhibit CYP3A4 at therapeutic concentrations and are therefore unlikely to alter the metabolism of other CYP3A4 substrates.

Cýtókróm P450 3A4 (CYP3A4) sér um niðurbrot á 40 – 50 % af öllum lyfjum. Þar á meðal eru mikilvæg krabbameinslyf sem geta milliverkað við önnur lyf sem eru gefin samhliða og eru einnig brotin niður af CYP3A4. Markmið rannsóknarinnar var tvíþætt. Annars vegar að þróa aðferð til að mæla mídazólam ásamt tveimur umbrotsefnum þess, 1’-hýdroxýmídazólam og 4-hýdroxýmidazólam, með HPLC-UV. Hins vegar að nota þessa aðferð til að ákvarða IC50 gildi tólf krabbameinslyfja. Kannaðar voru ýmsar styrkleikadreifingar á ferðafasa með mismunandi flæðihraða og súlum áður en endanleg HPLC-UV aðferð var ákvörðuð. Þessi aðferð var síðan notuð til að mæla hversu mikið krabbameinslyfin hindruðu niðurbrot mídazólams til þess að geta ákvarðað IC50 gildi þeirra. Ketokónazól og docetaxel voru bæði sterkir CYP3A4 hemlar, þar sem IC50 gildi ketokónazóls var 0,050 µM en IC50 gildi docetaxels var 0,94 µM. Everolímus, sirolímus og imatinib voru flokkuð sem millisterkir hemlar en önnur krabbameinslyf sýndu litla hömlun. Þessar niðurstöður gefa til kynna að ketokónazól og docetaxel eru líkleg til að milliverka við önnur lyf sem brotna niður fyrir tilstilli CYP3A4. Önnur krabbameinslyf sýndu ekki nægilega mikla hömlun á CYP3A4 og eru því ekki líkleg til að milliverka við önnur lyf sem eru CYP3A4 hvarfefni.