IC50

A concentração inibitória média (metade do máximo), simbolizado como IC₅₀, é uma medida da potência de uma substância em inibir uma função biológica ou bioquímica específica. A IC₅₀ é uma medida quantitativa que indica o nível de uma substância inibidora (por exemplo, droga) que é suficiente para inibir, in vitro, determinado processo ou componente biológico em 50% da quantidade inicial.^[1] O componente biológico avaliado pode ser uma enzima, célula, receptor celular ou microorganismo. Geralmente, os valores da IC₅₀ são expressos em forma de concentração molar.

Cálculo de IC₅₀ em gráfico visual

A IC₅₀ é amplamente utilizada em pesquisas farmacológicas para medir o potencial de um antagonista. A IC₅₀ pode ser comparada a outras medidas de potência, como a EC₅₀, utilizada para medir o potencial agonista de uma droga. A EC₅₀ representa a concentração plasmática ou em forma de dosagem suficiente para induzir 50% do efeito máximo de um fármaco em testes in vivo.^[1]

A IC₅₀ também é usada em estudos comportamentais in vivo, como em testes que avaliam o consumo de fluido em duas garrafas. Neles, a medida da IC₅₀ é encontrada quando os animais diminuem o consumo da garrafa de água que contém a droga, ou seja, quando a concentração da droga (ou função biológica) que resulta em uma redução de 50% em seu consumo é considerada a IC₅₀ de consumo de fluidos contendo a droga.^[2]

Pode determinar-se a IC₅₀ com ensaios funcionais ou com ensaios de ligação de competição.

Às vezes, os valores de IC₅₀ convertem-se à escala logarítmica pIC₅₀.

${\displaystyle {\ce {pIC_{50}}}=-\log _{10}{\ce {(IC_{50})}}}$

Devido ao sinal menos, os valores mais altos de pIC₅₀ indicam inibidores exponencialmente mais potentes. A pIC₅₀ dá-se geralmente em concentração molar (mol/L, ou M), razão pela qual necessita de valores de IC₅₀ em unidades M.^[3]

A terminologia IC₅₀ também se usa para algumas medições de comportamento in vivo, como as do teste do consumo de líquido de duas garrafas. Quando os animais diminuem o consumo da garrafa de água misturada com o fármaco, a concentração do fármaco que resulta numa diminuição de 50 % no consumo é considerado a IC₅₀ para o consumo de líquido desse fármaco.^[4]

Ensaio Antagonista Funcional

A IC₅₀ de um fármaco pode ser determinada construindo uma curva dose-resposta e examinando o efeito de diferentes concentrações de antagonistas na reversão da atividade agonista. Os valores de IC₅₀ podem ser calculados para um antagonista dado determinando a concentração necessária para inibir a resposta à metade do máximo biológico do agonista.^[5] Os valores de IC₅₀ podem ser utilizados para comparar a potência de dois antagonistas.

Os valores de IC₅₀ dependem muito das condições nas quais se mediram. Em geral, uma maior concentração do inibidor leva a uma diminuição da atividade agonista. O valor de IC₅₀ aumenta à medida que se incrementa a concentração de agonista. Além disso, dependendo do tipo de inibição, outros fatores podem influir no valor de IC₅₀; para enzimas dependentes de ATP, o valor da IC₅₀ tem uma interdependência com a concentração de ATP, especialmente se a inibição é competitiva.^{[carece de fontes?]}

IC₅₀ e Afinidade

Ensaio de Ligação de Competição

Neste tipo de ensaio, utiliza-se uma só concentração de radioligando (usualmente um agonista) em cada tubo de ensaio. O ligando usa-se a baixa concentração, normalmente ao valor K_d ou por debaixo dele. O nível de ligação específica do radioligando determina-se depois em presença de um rango de concentrações de outros compostos não radioativos em competição (usualmente antagonistas), para medir a potência com a qual competem por ligar-se ao radioligando. As curvas de competição podem também ajustar-se por computador a uma função logística como se descreve no ajuste direto.

Nesta situação a IC₅₀ é a concentração do ligando em competição que desloca 50 % da ligação específica do radioligando. O valor de IC₅₀ converte-se numa constante de inibição K_i absoluta usando a equação de Cheng-Prusoff formulada por Yung-Chi Cheng e William Prusoff (ver K_i).^[5][6]

Equação de Cheng Prusoff

A IC₅₀ não é um indicador direto da afinidade, ainda que ambas podem relacionar-se, pelo menos para os agonistas competitivos e antagonistas, pela equação de Cheng-Prusoff.^[7] Para as reações enzimáticas, esta equação é:

${\displaystyle K_{i}={\frac {{\ce {IC50}}}{1+{\frac {[S]}{K_{m}}}}}}$

onde K_i é a afinidade de ligação do inibidor, IC₅₀ é a força funcional do inibidor, [S] é a concentração de substrato fixa e K_m é a constante de Michaelis, ou seja, a concentração de substrato na qual a atividade da enzima é a metade da máxima (mas frequentemente se confunde com a afinidade do substrato pela enzima, que não o é).

Alternativamente, para as constantes de inibição em receptores celulares:^[8]

${\displaystyle K_{i}={\frac {{\ce {IC50}}}{{\frac {[A]}{{\ce {EC50}}}}+1}}}$

onde [A] é a concentração fixa de agonista e EC₅₀ é a concentração de agonista que resulta na ativação à metade do máximo do recetor. Enquanto que o valor de IC₅₀ para um composto pode variar entre diferentes experimentos dependendo das condições experimentais (por exemplo, as concentrações de substrato e enzima), a K_i é um valor absoluto. K_i é a constante de inibição para um fármaco; a concentração do ligando em competição num ensaio de competição que ocuparia 50 % dos recetores se não estivesse presente nenhum ligando.^[6]

A equação de Cheng-Prusoff produz boas estimativas a concentrações de agonista altas, mas gera sobrestimações ou subestimações da K_i a concentrações de agonista baixas. Nestas condições recomendaram-se outras análises.^[8]

Referências

1. «IC50 versus EC50». PK-PD relationships for anti-retroviral drugs. Amsterdam: Slotervaart Hospital. Cópia arquivada em 28 de maio de 2017 – via U.S. Food and Drug Administration
2. Robinson SF, Marks MJ, Collins AC (abril de 1996). «Inbred mouse strains vary in oral self-selection of nicotine». Psychopharmacology. 124 (4): 332–9. PMID 8739548. doi:10.1007/bf02247438
3. Stewart MJ, Watson ID (julho de 1983). «Standard units for expressing drug concentrations in biological fluids». British Journal of Clinical Pharmacology. 16 (1): 3–7. PMC 1427960. PMID 6882621. doi:10.1111/j.1365-2125.1983.tb02136.x
4. Robinson SF, Marks MJ, Collins AC (abril de 1996). «Inbred mouse strains vary in oral self-selection of nicotine». Psychopharmacology. 124 (4): 332–9. PMID 8739548. doi:10.1007/bf02247438
5. Beck B, Chen YF, Dere W, Devanarayan V, Eastwood BJ, Farmen MW, et al. (novembro de 2017). «Assay Operations for SAR Support». Assay Guidance Manual. [S.l.]: Eli Lilly & Company and the National Center for Advancing Translational Sciences. PMID 22553866
6. «Receptor binding techniques: competition (inhibition or displacement) assays». Pharmacology Guide. Glaxo Wellcome. Consultado em 5 de outubro de 2007. Cópia arquivada em 4 de janeiro de 2011
7. Cheng Y, Prusoff WH (dezembro de 1973). «Relationship between the inhibition constant (K1) and the concentration of inhibitor which causes 50 per cent inhibition (I50) of an enzymatic reaction». Biochemical Pharmacology. 22 (23): 3099–108. PMID 4202581. doi:10.1016/0006-2952(73)90196-2
8. Lazareno S, Birdsall NJ (agosto de 1993). «Estimation of competitive antagonist affinity from functional inhibition curves using the Gaddum, Schild and Cheng-Prusoff equations». British Journal of Pharmacology. 109 (4): 1110–9. PMC 2175764. PMID 8401922. doi:10.1111/j.1476-5381.1993.tb13737.x