CYP3A4

ไซโทโครม P450 3A4 (; ชื่อย่อ: CYP3A4; ) เป็นเอนไซม์ชนิดหนึ่งที่มีความสำคัญยิ่งต่อร่างกายมนุษย์ ส่วนใหญ่พบได้ที่ตับและลำไส้ โดยเอนไซม์นี้จะทำหน้าที่ออกซิไดซ์โมเลกุลอินทรีย์แปลกปลอมขนาดเล็ก (ซีโนไบโอติค) เช่น สารพิษ หรือยา เพื่อให้ร่างกายสามารถกำจัดสารแปลกปลอมเหล่านี้ออกไปได้ ยารักษาโรคส่วนใหญ่มักถูกทำให้หมดฤทธิ์ได้โดยเอนไซม์ CYP3A4 แต่ในทางตรงกันข้าม กลับมียาบางชนิดที่ถูกทำให้มีฤทธิ์ในการรักษาได้ด้วยเอนไซม์นี้ อย่างไรก็ตาม สารบางอย่าง เช่น น้ำเกรปฟรูต และยาบางชนิดอาจมีฤทธิ์รบกวนการทำงานของเอนไซม์ CYP3A4 ได้ โดยผลที่เกิดขึ้นจากอันตรกิริยาระหว่างสารเหล่านี้กับเอนไซม์ CYP3A4 อาจเพิ่มหรือลดประสิทธิภาพการรักษาของยาที่จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างด้วยเอนไซม์ CYP3A4 ได้

CYP3A4 เป็นเอนไซม์ในกลุ่มออกซิไดซิงเอนไซม์ตระกูลไซโตโครม P450 ซึ่งเอนไซม์สมาชิกอื่นในกลุ่มเอนไซม์นี้ล้วนมีส่วนสำคัญยิ่งในกระบวนการเปลี่ยนแปลงยาหลายชนิดที่แตกต่างกันออกไป แต่ CYP3A4 เป็นเอนไซม์มีส่วนเกี่ยวเนื่องกับการเปลี่ยนแปลงยาได้หลากหลายชนิดมากที่สุด CYP3A4 เป็นเอนไซม์ที่เป็นสารฮีโมโปรตีนเช่นเดียวกันกับเอนไซม์อื่นในตระกูลนี้ กล่าวคือ เป็นโปรตีนที่มีกลุ่มของฮีมซึ่งมีอะตอมของธาตุเหล็กเป็นส่วนประกอบ ในมนุษย์ โปรตีน CYP3A4 จะถูกเข้ารหัสโดยยีน CYP3A4 ซึ่งยีนนี้เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มยีน cytochrome P450 บน โครโมโซมคู่ที่ 7 โลคัส 7q21.1

 หน้าที่ 
CYP3A4 เป็นเอนไซม์ในมหาสกุลไซโทโครม P450 ซึ่งโปรตีนในมหาสกุลนี้จัดเป็นเอนไซม์ประเภทมอนอออกซีจีเนส ซึ่งมีส่วนสำคัญในการกระตุ้นการเกิดเมแทบอลิซึมของยาต่างๆมากมาย  รวมไปถึง การสังเคราะห์คอเลสเตอรอล สเตอรอยด์ และสารประกอบจำพวกไขมันต่างๆอีกหลายชนิด

การทำงานโปรตีน CYP3A4 นั้น จะทำงานได้เมื่อเคลื่อนที่ไปยังร่างแหเอนโดพลาซึมและได้รับการกระตุ้นจากกลูโคคอร์ติคอยด์และสารทางเภสัชเคมีบางชนิด โดยยาที่ใช้ในการป้องกันหรือบำบัดรักษาโรคในปัจจุบันประมาณร้อยละ 60 นั้นถูกเมแทบอลิซึมโดยกลุ่มเอนไซม์ในไซโทโครม P450 ในจำนวนนี้มากกว่าร้อยละ 50 ถูกเมแทบอลิซึมโดย CYP3A4 ตัวอย่างซับสเตรตของ CYP3A4 ได้แก่ พาราเซตามอล โคดีอีน ไซโคลสปอริน ไดแอซิแพม และอิริโทรมัยซิน เป็นต้น นอกจากนี้เอนไซม์นี้ยังทำหน้าที่เมแทบอไลซ์สเตอรอยด์และสารก่อมะเร็งบางชนิดได้ด้วย ยาโดยส่วนมากเมื่อถูกเมแทบอไลซ์โดย CYP3A4 มักหมดฤทธิ์ลง ซึ่งจะถูกกำจัดออกจากร่างกายต่อไปทั้งทางตรงและการอาศัยตัวนำ อย่างไรก็ตาม ยาบางชนิดกลับถูกทำให้อยู่ในรูปที่ออกฤทธิ์ (active compound) เมื่อถูกเมแทบอไลซ์โดย CYP3A4 ซึ่งสารออกฤทธิ์ที่เกิดขึ้นนี้อาจเป็นประโยชน์ในการบำบัดรักษาโรค หรือเป็นพิษต่อร่างกายก็ได้ อย่างใดอย่างหนึ่ง  (ตัวอย่างสารเหล่านี้ดังแสดงในตารางด้านล่าง) 

นอกจากนี้ CYP3A4 ยังมีออกฤทธิ์เป็นอีพ็อกซิเนสที่ทำหน้าที่เปลี่ยนแปลงกรดอะราคิโดนิกไปเป็นกรดอีพ็อกซีไอโคซาไทรอีโนอิก (EETs) เช่น กรด (±) -8,9-, (±) -11,12-, และ (±) -14,15-อีพ็อกซีไอโคซาไทรอีโนอิก ซึ่ง EET นี้มีผลต่อระบบต่างๆของร่างกายมากมาย ซึ่งรวมไปถึงการส่งเสริมการเติบโตของเซลล์มะเร็งในผู้ป่วยมะเร็งด้วย (ดูเพิ่มที่ กรดอีพ็อกซีไอโคซาไทรอีโนอิก) การศึกษาในเซลล์สายพันธุ์ของเซลล์มะเร็งที่พบในมนุษย์พบว่า CYP3A4 จะสร้างกรด (±) -14,15-อีพ็อกซีไอโคซาไทรอีโนอิกออกมา ซึ่งกรดดังกล่าวจะออกฤทธิ์กระตุ้นให้เกิดการเจริญเติบโตของเซลล์สายพันธุ์มะเร็งตัวอย่างมากขึ้นกว่าปกติ  ทั้งนี้ มีรายงานพบว่าไซโทโครม P450ยังแสดงฤทธิ์เป็นมอนอออกซีจีเนสของกรดไขมัน ซึ่งจะเมแทบอไลซ์กรดอะราคิโดนิกไปเป็น กรด20-ไฮดรอกซีไอโคซาเททราอีโนอิก (20-HETE) โดย 20-HETE ที่เกิดขึ้นนี้ก็มีฤทธิ์ที่คล้ายคลึงกับ EET ซึ่งรวมไปถึงความสามารถในการกระตุ้นให้เกิดการเจริญเติบโตของเซลล์มะเร็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มะเร็งเต้านม (ดูเพิ่มที่ กรด 12-ไฮดรอกซีไอโคซาเททราอีโนอิก)

 วิวัฒนาการ 
เมื่อเปรียบเทียบกับยีนพาราลอกของ CYP3A4 แล้วพบว่ายีน CYP3A4 มีการแสดงออกของส่วนควบคุม (regulatory region) ที่ซับซ้อนมากกว่าเป็นอย่างมาก การที่ยีน CYP3A4 มีการแสดงออกที่ซับซ้อนเพิ่มมากขึ้นนี้ทำให้ยีน CYP3A4 มีความไวต่อลิแกนด์ชนิด PXR และ CAR ทั้งจากภายในและภายนอกมากขึ้น ซึ่งต่างจากยีนทั่วไปที่จะมีความจำเพาะของการแสดงออกที่กว้างมากขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีความหลากหลายของชนิดยีนที่มากขึ้น CYP3A4 ของชิมแปนซีและมนุษย์นั้นมีความจำเป็นอย่างยิ่งในการเมแทบอไลซ์ลิแกนด์ชนิดต่างๆ  โดยการแสดงออกของยีน CYP3A4 ในชิมแปนซีนั้นมีสัดส่วนคิดเป็นเพียงร้อยละ 50 เท่านั้นเมื่อเปรียบเทียบกับมนุษย์ อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์จลศาสตร์ของยีน CYP3A4 ในทั้งสองสายพันธุ์เปรียบเทียบกัน พบว่าไม่มีความแตกต่างกันแต่อย่างใด แต่การทดลองในห้องปฏิบัติการพบว่า CYP3A4 ของมนุษย์กระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาดีเบนซิเลชันของ 7-BFC ได้มากกว่าชิมแปนซีถึง 5 เท่า ในสภาวะที่มีกรดน้ำดีลิโทคลอริคทุติยภูมิที่เป็นพิษต่อตับ ความแตกต่างของการแสดงออกของยีนข้างต้นนี้ทำให้มนุษย์มีความต้านทานต่อการเกิดท่อน้ำดีตีบตันได้มากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับชิมแปนซี

 การกระจายในเนื้อเยื่อ 
ตัวอ่อนมนุษย์ในระยะฟีตัสนั้นจะไม่มีแสดงออกของ CYP3A4 ในเนื้อเยื่อตับ หากแต่จะมีการทำงานของCYP3A7 () ขึ้นมาแทน ซึ่ง CYP3A7 นี้เป็นเอนไซม์ที่มีสารซับสเตรตเช่นเดียวกันกับ CYP3A4 แต่หลังจากมารกมีอายุประมาณ 5 เดือน จะมีการแสดงออกของ CYP3A4 ประมาณร้อยละ 40 และเพิ่มเป็นร้อยละ 72 เมื่อมีอายุ 12 เดือน

ถึงแม้ว่า CYP3A4 จะเป็นเอนไซม์ที่พบได้ในเนื้อเยื่อตับเป็นหลัก แต่ก็สามารถพบเอนไซม์ดังกล่าวในอวัยวะหรือเนื้อเยื่ออื่นได้เช่นกัน โดยเอนไซม์ที่พบนอกเหนือจากบริเวณตับนี้ก็ล้วนแล้วแต่มีหน้าที่ที่เกี่ยวเนื่องกับการเมแทบอไลซ์โมเลกุลอินทรีย์แปลกปลอมเพื่อขับออกจากร่างกายทั้งสิ้น เช่น  CYP3A4 ที่พบในลำไส้จะมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนแปลงยาต่างๆที่ได้รับการบริหารยาโดยการรับประทาน บ่อยครั้งที่ CYP3A4 ที่พบในลำไส้นี้จะเปลี่ยนยาในรูปแบบที่เป็นโปรดรักให้อยู่ในรูปที่ออกฤทธิ์และถูกดูดซึมผ่านผนังลำไส้เล็กเข้าสู่กระแสเลือดต่อไป ตัวอย่างยาที่ถูกเปลี่ยนให้อยู่ในรูปที่ออกฤทธิ์โดยเอนไซม์ CYP3A4 ที่ลำไส้เล็ก ได้แก่  เทอร์เฟนาดีน – ยาต้านฮิสตามีนที่ตัวรับ H1

นอกจากนี้ ยังมีการจำแนกเอนไซม์ CYP3A4 ได้จากเนื้อเยื่อสมอง แต่บทบาทของเอนไซม์นี้ต่อระบบประสาทส่วนกลางนั้นยังไม่อาจทราบได้แน่ชัด

 กลไกการทำงาน 
กลุ่มเอนไซม์ไซโทโครม P450จะทำงานร่วมกันเพื่อเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโมเลกุลแปลกปลอมโดยใช้ลิแกนด์ที่แตกต่างกันออกไปในการเกิดปฏิกิริยา ด้วยการที่เอนไซม์เหล่านี้มีตำแหน่งกัมมันต์ขนาดใหญ่และมีความสามารถในการเข้าจับกับซับสเตรตได้มากกว่า 1 ชนิดในเวลาเดียวกัน ทำให้การเมแทบอไลซ์สารเคมีทั้งที่มีแหล่งที่มาจากภายนอกและภายในร่างกายของเอนไซม์เหล่านี้มีความซับซ้อนเป็นอย่างมาก ซึ่งรวมไปถึงการเกิดไฮดรอกซิเลชัน, อีพ็อกซิเดชันของโอเลฟิน (olefin), การเกิดออกซิเดชันของสารประกอบแอโรมาติด สารประกอบอัลดีไฮด์และเฮเทอโรอะตอม , การเกิดปฏิกิริยา N- และ O- ดีอัลคิเลชัน, ปฏิกิริยาดีไฮโดรจีเนชัน และการทำงานของเอนไซม์แอโรมาเทส

การเกิดไฮดรอกซิเลชันของพันธะ sp3 C-H เป็นหนึ่งในกลไกที่ CYP3A4 (และไซโทโครม P450 ออกซีจีเนสอื่น) เข้าทำปฏิกิริยากับลิแกนด์ แต่โดยส่วนมากแล้ว หลังการเกิดไฮดรอกซิเลชันบางครั้ง จะเกิดปฏิกิริยาดีไฮโดรจีเนชันตามมาภายหลัง ทำให้สารเมแทบอไลท์ที่ได้มีความซับซ้อนมากยิ่งขึ้น ตัวอย่างสารที่เกิดเมแทบอลิซึมด้วย CYP3A4 มากกว่า 1 ปฏิกิริยา ได้แก่ ทาม็อกซิเฟน ซึ่งเมื่อเกิดไฮดรอกซิเลชันแล้วจะได้สารเมแทบอไลต์แรกเป็น 4-ไฮดรอกซี-ทาม็อกซิเฟน จากนั้นจะถูกดีไฮโดรจีเนตจนได้เป็นสารเมแทบอไลต์ชนิดที่ 2 คือ 4-ไฮดรอกซี-ทาม็อกซิเฟน ควิโนนมีไทด์ (4-hydroxy-tamoxifen quinone methide) โดยกลไกที่คาดว่าเป็นกลไกการเกิดไฮดรอกซิเลชันของเอนไซม์ในไซโทโครม P450 ได้แก่ cage-controlled radical method ("oxygen rebound") และ concerted mechanism ซึ่งไม่ต้องอาศัยสารอนุมูลมัธยันตร์ (radical 
intermediate) ในการเกิดปฏิกิริยา แต่สามารถเข้าเมแทบอไลซ์ซับสเตรตได้อย่างรวดเร็วผ่านสารประกอบพวก "radical clock"

 ความผันแปรในกลุ่มประชากร 
การศึกษาพบว่า มีซิงเกิลนิวคลีโอไทด์โพลีมอร์ฟิซึมมากกว่า 28 SNPs ในยีนของ CYP3A4 แต่อัลลีลเหล่านี้ไม่ได้ถูกแปรรหัสออกมาจนนำสู่การเกิดความแปรผันทางพันธุกรรมระหว่างบุคคลได้จนถึงระดับที่มีนัยสำคัญ โดยคาดว่าความผันแปรนี้เป็นผลมาจากการเหนี่ยวนำ CYP3A4 ด้วยสารซับสเตรต นอกจากนี้ยังมีรายงานว่าอัลลีลของ CYP3A4 อย่าง CYP3A4*6 (A17776 insertion) และ CYP3A4*17 (F189S) นั้นมีหน้าที่เพียงเล็กน้อยเท่านั้นเมื่อเปรียบเทียบกับอัลลีลชนิด wild-type โดย SNPs ทั้งสองนี้จะทำให้ความสามารถในการเร่งการเกิดปฏิกิริยาเคมีกับลิแกนด์ต่างๆของเอนไซม์ CYP3A4 ลดน้อยลง โดยเฉพาะอย่างย่ิ่ง เทสโทสเตอโรน และไนเฟดิปีน เมื่อเปรียบเทียบกับการเกิดเมแทบอลิซึมโดยอัลลีลชนิด wild-type ของลิแกนด์เหล่านั้น

ความผันแปรของการทำงานของ CYP3A4 สามารถอธิบายได้โดยการทดสอบแบบไม่รุกล้ำที่เรียกว่า erythromycin breath test (ERMBT) ซึ่งการทดสอบนี้จะประมาณการการทำหน้าที่ของ CYP3A4 ในมนุษย์ (in vivo) โดยวัดจากปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีการติดป้ายกัมมันตรังสีจากลมหายใจออก หลังจากได้รับการบริหาร (14C-N-methyl)-erythromycin ด้วยการฉีดเข้าหลอดเลือดดำ

 อันตรกิริยา 
 น้ำเกรปฟรูต 
ช่วงปี ค.ศ. 1998 นักวิจัยหลายคนค้นพบว่า น้ำเกรปฟรูตมีผลยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ CYP3A4 อย่างแรง ซึ่งส่งผลกระทบต่อการเมแทบอลิซึมยาต่างๆหลายชนิด โดยการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์นี้ทำให้ชีวปริมาณออกฤทธิ์ของยาเหล่านั้นเพิ่มสูงขึ้นเป็นอย่างมาก ในบางกรณี เช่น ผู้ที่อยู่ระหว่างการใช้ยาแอสเทมมีโซล หรือเทอร์เฟนาดีน การเกิดอันตรกิริยาระหว่างยาเหล่านี้กับน้ำเกรปฟรูตอาจนำไปสู่อันตรายถึงแก่ชีวิตได้ ทั้งนี้ ผลของน้ำเกรปฟรูตต่อการดูดซึมยานั้นถูกค้นพบเป็นครั้งแรกเมื่อปี ค.ศ. 1989 และมีรายงานการเกิดอันตรกิริยาระหว่างยากับน้ำเกรปฟรูตปรากฏเป็นครั้งแรกในเดอะแลนซิตเมื่อ ค.ศ. 1991 ซึ่งเป็นการเกิดอันตรกิริยากับฟิโลดิปีนและไนเฟดิปีน และยังถือเป็นรายงานทางคลินิกรายงานแรกที่ค้นพบการเกิดอันตรกิริยาระหว่างยากับอาหาร โดยผลจากการยับยั้ง CYP3A4 ของน้ำเกรปฟรูตจะอยู่ได้นานประมาณ 3–7 วันหลังการรับประทาน และการเกิดอันตรกิริยาระหว่างยากับน้ำเกรปฟรูตจะเกิดขึ้นได้รุนแรงมากที่สุดเมื่อดื่มน้ำเกรปฟรูตหลังจากการบริหารยาไปแล้วประมาณหนึ่งชั่วโมง

นอกจากเกรปฟรูตแล้ว ยังมีผลไม้อีกหลายชนิดที่ก่อให้เกิดผลไปในทิศทางนี้ อาทิ ลูกยอ (Morinda citrifolia) และน้ำทับทิม ซึ่งมีการนำมาผลิตเป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร หรือน้ำผลไม้ ก็มีฤทธิ์ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ CYP3A4 ได้เช่นกัน

 สารเหนี่ยวนำ 
การทำงานของ CYP3A4 สามารถถูกเหนี่ยวนำให้เพิ่มมากขึ้นได้โดยลิแกนด์หลายชนิด โดยลิแกนด์เหล่านี้จะเข้าจับกับตัวรับเพรกแนนเอกซ์ (PXR) สารประกอบเชิงซ้อน PXR ที่ได้รับการประตุ้นนี้จะเข้าจับตัวรับเรตินอยด์เอกซ์ (RXR) เพื่อสร้างสารเฮเทอโรไดเมอร์ (heterodimer) ที่จะเข้าจับกับส่วน XREM ซึ่งเป็นส่วนควบคุม (regulatory region) ของยีน CYP3A4 และการเข้าจับนี้เป็นผลทำให้เกิดปฏิกิริยากับส่วนโปรโมเตอร์ด้านใกล้ (proximal promoter) ของยีน ซึ่งจะทำให้เกิดการถอดรหัสและการแสดงออกของ CYP3A4 มากขึ้น กล่าวโดยสรุปคือ การกระตุ้นสารเฮเทอโรไดเมอร์ PXR/RXR จะทำให้มีการถอดรหัสของส่วนโปรโมเตอร์ด้านใกล้และยีนของ CYP3A4 เพิ่มมากขึ้นกว่าปกติ ทั้งนี้ลิแกนด์เหนี่ยวนำจะเข้าจับกับได้มากขึ้นก็ต่อเมื่อมีการนำเสนอของลิแกนด์ CYP3A4 เช่น ในกรณีการนำเสนอของอะฟลาทอกซิน B1, M1, และ G1  แต่โดยแท้จริงแล้ว การที่เอนไซม์ CYP3A4 มีขนาดใหญ่และมีตำแหน่งกัมมันต์ที่บิดไปมาได้ ทำให้มีความเป็นไปได้ว่าเอนไซม์นี้จะสามารถเข้าจับกับลิแกนด์ต่างๆได้มากกว่าหนึ่งชนิดในเวลาเดียวกัน ส่งผลให้มีความเสี่ยงที่จะเกิดอาการไม่พึงประสงค์ที่มีอันตรายร้ายแรงได้

การเหนี่ยวนำการทำงานของ CYP3A4 ในมนุษย์นั้นมีความแตกต่างกับขึ้นตามเพศสภาพ โดยมีหลักฐานเชิงประจักษ์ที่พบว่า ในเพศหญิงจะมีอัตราการกำจัดยาที่เป็นซับสเตรตของ CYP3A4 ที่มากกว่าเพศชายไม่ว่าในช่วงน้ำหนักตัวใดๆ นอกจากนี้การศึกษาของ Wolbold และคณะที่ดำเนินการใน ค.ศ. 2003 พบว่า ระดับ CYP3A4 เฉลี่ยที่วัดได้จากตัวอย่างเนื้อเยื่อตับที่ผ่าตัดออกมาจากเพศหญิงนั้นมีค่าสูงกว่าที่วัดได้ในเพศชายประมาณร้อยละ 129 รวมไปถึงผลการเปรียบเทียบระดับเอ็มอาร์เอ็นเอของ CYP3A4 ในทั้งสองเพศก็มีสัดส่วนไปในทิศทางเดียวกัน ซึ่งอาจเป็นข้อมูลที่พอจะช่วยให้อนุมานได้ว่า กระบวนการก่อนการแปรรหัสของยีน CYP3A4 เป็นสาเหตุที่ทำให้เพศหญิงมีระดับ CYP3A4 ที่มากกว่าเพศชาย  อย่างไรก็ดี สาเหตุที่แท้จริงที่ทำให้เกิดการเพิ่มระดับของเอนไซม์นี้ในเพศหญิงนั้นยังไม่อาจทราบได้แน่ชัดมากเท่าใดนัก แต่ก็มีการศึกษาอีกหลายการศึกษาที่พยายามจะอธิบายกลไกอื่นที่สัมพันธ์กับการเกิดปรากฏการณ์ในทำนองเดียวกันที่ส่งผลให้เกิดความแตกต่างในการกำจัดยาออกจากร่างกายระหว่างเพศชายและเพศหญิง (เช่น ปรากฏการณ์ที่มีการเพิ่มขึ้นของ CYP3A5 หรือ CYP3A7 เพื่อชดเชยการที่มี CYP3A4 ลดต่ำลง)

ซับสเตรตที่กระตุ้นการทำงานของ CYP3A4 ในสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ นั้นมีความหลากหลายแตกต่างกันไปในแต่ละสายพันธุ์ โดยลิแกนด์บางชนิดที่กระตุ้น PXR ของมนุษย์นั้นจะส่งผลให้มีการถอดรหัสของ CYP3A4 เพิ่มมากขึ้น แต่อาจไม่มีผลต่อกระบวนการดังกล่าวในสัตว์ชนิดอื่น ตัวอย่างเช่น   PXR ของหนูจะไม่ถูกกระตุ้นด้วยไรแฟมพิซิน ในทำนองเดียวกัน PXR ของมนุษย์จะไม่ถูกเหนี่ยวนำโดย pregnenalone 16α-carbonitrile เหมือนที่พบในหนู เพื่อให้การศึกษาการเหนี่ยวนำการทำงานของเอนไซม์โดยลิแกนด์ในห้องปฏิบัติการเป็นไปได้โดยง่าย จะมีการนำยีนของหนูมาทำการตกแต่งด้วยยีนทรานส์เพื่อให้ผลิต null/human CYP3A4 และ PXR อย่างไรก็ตาม ถึงแม้ว่าการดำเนินการดังกล่าวจะประสบผลสำเร็จในการเหนี่ยวนำให้มีการแสดงออกของเอนไซม์ humanized hCYP3A4 ในทางเดินของหนูได้สำเร็จ แต่ก็พบว่าระดับของ hCYP3A4 ในเนื้อเยื่อตับของหนูทดลองนั้นอยู่ในระดับที่ค่อนข้างต่ำ ซึ่งคาดว่าเป็นผลมาจากการควบคุมระดับ CYP3A4 โดยการส่งต่อสัญญาณระดับเซลล์ (signal transduction) ของโกรทฮอร์โมน  นอกจากจะมีการใช้การศึกษารูปแบบดังกล่าวในมนุษย์ (in vivo) แล้ว  ยังมีการใช้หนู CYP3A4 ที่ได้รับการตัดแต่งพันธุกรรมให้ผลิต humanized (hCYP3A4) เพื่อศึกษาถึงระดับการทำงานที่แตกต่างกันของ CYP3A4 ในเพศชายและหญิงอีกด้วย

นอกจากนี้ยังพบว่าระดับการทำงานของ CYP3A4 มีความสัมพันธ์กับปัจจัยด้านอาหารและสิ่งแวดล้อมด้วย เช่น ระยะเวลาที่สัมผัสกับสารซีโนไบโอติค เป็นต้น และเนื่องจากเอนไซม์นี้มีอยู่เป็นปริมาณมากในเซลล์เยื่อบุผนังลำไส้เล็ก ทำให้เอนไซม์นี้มีความไวต่อการอดอาหารเป็นอย่างมาก นอกจากนี้ ในสภาวะที่ร่างกายมีการป้องกันตัวจากการเกิดอาการไม่พึงประสงค์จากยาก็จะมีการแสดงออกของ CYP3A4 ที่เพิ่มมากขึ้นด้วย การศึกษาสัตว์สายพันธุ์อื่น อย่างปลา Fathead minnow พบว่าปลาเพศเมียที่ไม่ได้รับอาหารจะมีการแสดงออกของ PXR และ CYP3A4 ที่มากขึ้น และมีการแสดงให้เห็นถึงการตอบสนองที่มากขึ้นต่อสารซีโนไบโอติคหลังจากที่อดอาหารเป็นระยะเวลานานหลายวัน จากผลการศึกษาในสัตว์ทดลองนี้ ทำให้เห็นถึงความแตกต่างโดยธรรมชาติในการกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ CYP3A4 ส่งผลให้ผู้วิจัยสามารถคาดการณ์ถึงการการเมแทบอลิซึมของยาและการเกิดอาการไม่พึงประสงค์จากยาดังกล่าวในมนุษย์ผ่านการศึกษาการทำงานของ CYP3A4 ได้ดีขึ้น

 การหมุนเวียน 
มีการคาดการณ์กันไว้ว่าอัตราการหมุนเวียนของ CYP3A4 ในอวัยวะต่างๆ ของมนุษย์นั้นมีความแตกต่างกันอย่างมาก สำหรับ CYP3A4 ในเนื้อเยื่อตับนั้น เมื่อทำการประมาณผลลัพธ์ด้วยวิธี in cncnx พบว่าโดยส่วนใหญ่แล้วเอนไซม์ดังกล่าวมีครึ่งชีวิตระหว่าง 70–140 ชั่วโมง ขณะที่การศึกษาในหลอดลดทอง (in vitro) ให้ผลลัพธ์ประมาณ 26–79 ชั่วโมง การหมุนเวียนของ CYP3A4 ในทางเดินอาหารนั้นดูเหมือนว่าจะขึ้นอยู่กับอัตราการผลัดเปลี่ยนของวัฏจักรของเซลล์เอนเทอโรไซต์ ส่วนระยะเวลาที่ใช้ในการฟื้นตัวหลังจากถูกยับยั้งโดยน้ำเกรปฟรูตจะอยู่ที่ประมาณ 12–33-ชั่วโมง
 เทคโนโลยี 
เนื่องจากการเข้าจับกันระหว่าง CYP3A4 กับเนื่อเยื่อมีแนวโน้มเป็นไปได้ในทางธรรมชาติของการเข้าจับกันของสารต่างๆในร่างกาย ซึ่งในอดีตเป็นการยากมากที่จะทำการศึกษาการเข้าจับกับเนื้อเยื่อของยาทั้งแบบเชิงลึกและแบบผิวเผิน และการทำให้เกิดการตกผลึกร่วมกันระหว่างเอนไซม์และสารซับสเตรตนั้นเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นได้ยาก เนื่องจากสารซับสเตรตนั้นมักมีค่า Kd น้อย (ระหว่าง 5-150 μM) และสามารถละลายในสารละลายได้น้อย วิธีการที่ประสบความสำเร็จในการแยกเอนไซม์จับอยู่กับซับสเตรตคือ การทำให้หมู่ฟังก์ชันของ monomeric CYP3A4 มีความคงตัวด้วยอนุภาคนาโนของเงินที่สร้างได้จากวิธีนาโนสเฟียร์ ลิโทกราฟี (nanosphere lithography) จากนั้นทำการวิเคราะห์ด้วยวิธี Localized surface plasmon resonance spectroscopy (LSPR) การวิเคราะห์นี้สามารถนำมาใช้เป็นการทดสอบความไวสูงเพื่อตรวจวัดการเข้าจับของยา และอาจกลายเป็นส่วนสำคัญของเทคโนโลยีสมัยใหม่ที่สามารถตรวจคัดหาสารเคมีที่น่าจะมีศักยภาพในการพัฒนาเป็นยาใหม่ได้พร้อมกันในปริมาณมาก (high-throughput screening) นอกจาก LSPR แล้ว ยังพบว่า CYP3A4-Nanodisc complexe เป็นประโยชน์ในการใช้งานอื่นๆ อีกหลายด้าน ซึ่งรวมถึง โซลิดสเตทนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ (solid-state NMR), การวัดศักย์ไฟฟ้ารีด็อกซ์ (redox potentiometry), และการศึกษาจลศาสตร์ของเอนไซม์ที่สถานะคงตัว (steady-state enzyme kinetics) ด้วย

 ลิแกนด์ของ CYP3A4 
ลิแกนด์ต่างๆของ CYP3A4 นั้นมีหลายชนิด โดยจะแบ่งออกเป็นซับสเตรต, สารเหนี่ยวนำ และสารยับยั้งการทำงานของ CYP3A4 รายชื่อลิแกนด์เหล่านี้ดังแสดงในตารางด้านล่าง ซึ่งในบางกลุ่มอาจมีข้อยกเว้นบางประการ ทั้งนี้ สารยับยั้งการทำงานของ CYP3A4 นั้นสามารถจำแนกออกเป็นกลุ่มย่อยได้อีก 3 กลุ่มตามความแรงของการยับยั้งเอนไซม์ดังกล่าว ได้แก่
สารยับยั้งอย่างแรง (Strong inhibitor) คือ สารที่เมื่อยับยั้งการทำงานของเอนไซม์แล้วทำให้ค่า AUC ในกระแสเลือดของซับสเตรตเพิ่มขึ้นอย่างน้อย 5 เท่าจากปกติ หรือลดการกำจัดซับสเตรตออกจากร่างกายได้มากกว่าร้อยละ 80
สารยับยั้งปานกลาง (Moderate inhibitor) คือ สารที่เมื่อยับยั้งการทำงานของเอนไซม์แล้วทำให้ค่า AUC ในกระแสเลือดของซับสเตรตเพิ่มขึ้นอย่างน้อย 2 เท่าจากปกติ หรือลดการกำจัดซับสเตรตออกจากร่างกายได้ร้อยละ 50–80
สารยับยั้งอย่างอ่อน (Weak inhibitor) คือ สารที่เมื่อยับยั้งการทำงานของเอนไซม์แล้วทำให้ค่า AUC ในกระแสเลือดของซับสเตรตเพิ่มขึ้นอย่างน้อย 1.25 เท่าจากปกติ แต่น้อยกว่า 2 เท่า หรือลดการกำจัดซับสเตรตออกจากร่างกายได้ร้อยละ 20–50 Retrieved on December 25, 2008.

ตารางแสดงรายชื่อสารเหนี่ยวนำ สารยับยั้ง และสารซับสเตรตของเอนไซม์ CYP3A4Where classes of agents are listed, there may be exceptions within the class
+สารซับสเตรต  สารยับยั้ง สารเหนี่ยวนำ ยากดภูมิคุ้มกันบางชนิด
 ไซโคลสปอรินFASS (drug formulary): Swedish environmental classification of pharmaceuticals Facts for prescribers (Fakta för förskrivare). Retrieved July 2011
 ทาโครลิมุส
 ซัยโรลิมุส
 ยาเคมีบำบัดหลายชนิด
 โดซีแทกเซล
 ทาม็อกซิเฟน
 แพคลิแทกเซล
 ไซโคลฟอสฟาไมด์
 ดอกโซรูบิซิน
 เออร์โลทินิบ
 อีโทโพไซด์
 ไอฟอสฟาไมด์
 เทนิโพไซด์
 วินบลาสทีน
 วินคริสทีน
 วินเดซีน
 อิมาทินิบ
 ไอริโนทีแคน
 โซราเฟนิบ
 ซูนิทินิบ
 เวมูราเฟนิบ
 เทมซิโรลิมุส
 อนาสโทรโซล
 จีฟิทินิบ
 ยาต้านเชื้อรากลุ่มเอโซล
 คีโตโคนาโซล
 ไอทราโคนาโซล
 ยาปฏิชีวนะกลุ่มแมโครไลด์
 คลาริโทรมัยซิน
 อิริโทรมัยซิน
 เทลิโทรมัยซิน
(ไม่รวมถึงอะซิโทรมัยซิน)
 แดพโซน (ในโรคเรื้อน)
 ยาต้านซึมเศร้ากลุ่มไตรไซคลิก
 อะมิทริปไทลิน
 โคลมิพรามีน
 อิมิพรามีน
 ไซโคลเบนซาพรีน
 SSRIs
 ไซตาโลแพรม
 นอร์ฟลูออกซีทีน
 sertralineฅเซอร์ทราลีน
 ยาแก้ซึมเศร้าอื่นๆ
 เมอร์ทาซาปีน (NaSSA)
 เนฟาโซโดน
 รีบอกเซทิน
 เวนลาแฟกซีน (SNRI)
 ทราโซโดน (SARI)
 ไวลาโซโดน
 บิวส์ไพโรน (ยาคลายกังวล)
 ยาระงับอาการทางจิต
 ฮาโลเพอริดอล
 อาริพิพราโซล
 ริสเพอริโดน
 ไซพราซิโดน
 พิโมไซด์
 คิวไทอาปีน
 โอปิออยด์ (ส่วนใหญ่ใช้เป็นยาระงับปวด)
 อัลเฟนทานิล
 บิวพรีนอร์ฟีน (ยาระงับปวด, การรักษาการติดโอปิออยด์ระยะประคับประคอง)
 โคดีอีน (ยาระงับปวด, ยาแก้ไอ, ยาแก้ท้องร่วง)
 เฟนทานิล
 ไฮโดรโคโดน (มีผลเพียงบางส่วน, ไม่ใช่ปัจจัยกระตุ้นปฏิกิริยาในทางชีววิทยา)
 เมทาโดน (ยาระงับปวด, การรักษาการติดโอปิออยด์ระยะประคับประคอง)
 ลีวาเซทิลเมทาดอล หรือแลม
 ทรามาดอล (เพื่อให้กลายเป็นเมแทบอไลต์ที่ไม่ออกฤทธิ์, ระวังสับสนกับกรณีที่เกิดเมแทบอลิซึมผ่าน CYP2D6)
 เบ็นโซไดอาเซพีน
 อัลปราโซแลม
 มิดาโซแลม
 ไตรแอโซแลม
 ไดแอซิแพม (เกิดการเมแทบอลิซึมได้เป็นเดสเมทิลไดแอซิแพม)
ยานอนหลับบางชนิด
 โซปีคลอน
 ซาลีพลอน
 โซลพิเดม
 โดเนเพซิล (ยับยั้งเอนไซม์แอซิทิลโคลีนเอสเทอเรส)
 สแตติน
 อะโทวาสแตติน
 โลวาสแตติน
 ซิมวาสแตติน
 เซอริวาสแตติน
(ไม่รวมถึง ปราวาสแตติน)
(ไม่รวมถึง โรสุวาสแตติน)
 CCBs
 ดิลไทอะเซม
 ฟิโลดิปีน
 นิฟิดิปีน
 เวราพามิล
 แอมโลดิพีน
 เลอร์คานิดิปีน
 ไนเทรนดิปีน
 ไนโซลดิปีน
 อะมิโอดาโรน (ยาต้านภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ กลุ่มที่ 3)
 โดรนีดาโรน  (ยาต้านภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ กลุ่มที่ 3)
 ควินิดีน  (ยาต้านภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ กลุ่มที่ 1)
 ยาที่ยับยั้ง PDE5
 ซิลเดนาฟิล
 ทาดาลาฟิลDruglib.com 
 ไคนิน (ยาขยายหลอดเลือด, ยากระตุ้นการหดตัวของกล้ามเนื้อเรียบ)
 สารกระตุ้นและต้านฮอร์โมนเพศ
 ฟินาสเทอไรด์ (ต้านแอนโดรเจน)
 เอสตราดิออล (เอสโตรเจน)
 โปรเจสเตอโรน
 เอทินิลเอสทราไดออล (ฮอร์โมนคุมกำเนิด)
 เทสโทสเตอโรน (แอนโดรเจน)
 โทเรมิฟีน (SERM)
 ไบคาลูตาไมด์
ยาต้านตัวรับ H1
 เทอร์เฟนาดีน
 แอสเทมมีโซล
 คลอเฟนะมีน
 ยายับยั้งเอนไซม์โปรตีเอส
 อินดินาเวียร์
 ริโตนาเวียร์
 ซาควินาเวียร์
 เนลฟินาเวียร์
 ยายับยั้งเอนไซม์รีเวิร์สทรานส์คริปเทสที่ไม่ใช่นิวคลีโอไซด์ (NNRTIs)
 เนวิราพีน
กลูโคคอร์ติคอยด์บางชนิด
 บูเดโซไนด์
 ไฮโดรคอร์ติโซน
 เด็กซาเมทาโซน
 อัลเบนดาโซลEnzyme 1.14.13.32 at KEGG (ยาถ่ายพยาธิ) 
 ซิสสาไพร์ด (กระตุ้น ตัวรับ 5-HT4)
 แอพรีพิแทนต์ (ต้านอาเจียน)
 กาเฟอีน (สารกระตุ้น)
 โคเคน (สารกระตุ้น)
 ซิลอสทาซอล (ยับยั้งเอนไซม์ฟอสโฟไดเอสเทอเรส)
 เดกซ์โทรเมทอร์แฟน (แก้ไอ)
 ดอมเพอริโดน (ต้านการทำงานของโดพามีน)
 อีพลีรีโนน (ต้านอัลโดสเตอโรน)
 ไลโดเคน (ยาชาเฉพาะที่, ยาต้านภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ)
 ออนแดนเซทรอน  (ยับยั้งตัวรับ 5-HT3)
 โพรพาโนลอล (เบตาบล็อกเกอร์)
 ซาลเมเทอรอล (เบตาอะโกนิสต์)
 วาร์ฟาริน (ต้านการแข็งตัวของเลือด)
 โคลพิโดเกรล, กำลังถูกจัดให้เป็นสาร bioactivated (ต้านเกล็ดเลือด)
 โอมีปราโซล (ยับยั้งการขับโปรตอน)
 แนทิกลิไนด์ (รักษาเบาหวาน)
 เมทอกซีตามีน
 มอนเทลูกาสต์ (ยับยั้งตัวรับลิวโคไตรอีน)
 ไวลาพริซาน (กระตุ้นตัวรับโปรเจสเตอโรนแบบจำเพาะ)Strong
 protease inhibitors
 ritonavir
 indinavir
 nelfinavir
 saquinavir
some macrolide antibiotics
 clarithromycin
 telithromycin
 chloramphenicol (antibiotic)
some azole antifungals
 ketoconazole
 itraconazole
 nefazodone (antidepressant)
 cobicistat

Moderate
 aprepitant (antiemetic)
some calcium channel blockers
 verapamil
 diltiazem
some macrolide antibiotics
 erythromycin
some azole antifungals
 fluconazole
 bergamottin (constituent of grapefruit juice)
Valerian

Weak
 cimetidine (H2-receptor antagonist)
 buprenorphine (analgesic)
 cafestol (in unfiltered coffee)http://www.aapsj.org/abstracts/AM_2009/AAPS2009-001235.PDF 
orphenadrine
 gabapentin
 valproic acid

Unspecified potency
 amiodarone (antiarrhythmic)
 cannabidiol Potent inhibition of human cytochrome P450 3A isoforms by cannabidiol: Role of
phenolic hydroxyl groups in the resorcinol moiety
 ciprofloxacin (antibiotic)
 dithiocarbamate (functional group)
 voriconazole (antifungal)
 imatinib (anticancer)
 mifepristone (abortifacient)
 norfloxacin (antibiotic)
 some non-nucleoside reverse transcriptase inhibitorsNon-nucleoside reverse transcriptase inhibitors have been shown to both induce and inhibit CYP3A4.
 delavirdine
 gestodene (hormonal contraceptive)
 mibefradil (in angina pectoris)
 fluvoxamine
 star fruit
 milk thistleHCVadvocate.org 
 niacinamide
 ginkgo biloba
piperine
 isoniazid
quercetinStrong potency
antiandrogens
Enzalutamidehttps://www.accessdata.fda.gov/drugsatfda_docs/label/2012/203415lbl.pdf

Unspecified potency
 anticonvulsants, mood stabilizers
 carbamazepine
 phenytoin (anticonvulsant)
 oxcarbazepine
 topiramate
 barbiturates
 phenobarbital
 Butalbital
 St. John's wort
some bactericidals
 rifampicin
 rifabutin
 some non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors
 efavirenz
 nevirapine
some hypoglycemics
 pioglitazone
 troglitazone
 glucocorticoids (blood glucose increase, immunosuppressive)
 modafinil (stimulant) 
quercetin
capsaicin
แผนผังปฏิสัมพันธ์

 ดูเพิ่ม 

 รายชื่อยาที่ได้รับผลจากน้ำเกรปฟรูต
 ไซโตโครม P450
 เมแทบอลิซึมของยา

 อ้างอิง 

 แหล่งข้อมูลอื่น 
 PharmGKB: Annotated PGx Gene Information for CYP3A4 
 CYP3A4 substrate prediction 

หมวดหมู่:ยีนบนโครโมโซมคู่ที่ 7
หมวดหมู่:เอนไซม์ในไซโทโครม P450