Theveri-aivoeste(BBB) on yksi keskushermoston (CNS) lääkekehityksen tärkeimmistä rajoituksista. Se rajoittaa monien pienten molekyylien ja useimpien biologisten aineiden pääsyä aivojen parenkyymiin. Intranasaalinen tainenästä-aivoon-toimituson siksi herättänyt kiinnostusta, koska nenäontelo on anatomisesti yhteydessä keskushermostoon haju- ja kolmoishermostoreittien kautta. Nämä reitit voivat tarjota pääsyn aivoihin, mitä ei selitä pelkästään systeeminen verenkierto.
Tieteellinen haaste ei ole vain intranasaalisen reitin valitseminen. Sen tarkoituksena on osoittaa, minne annettu materiaali menee, kuinka paljon signaalia liittyy aivoihin, kuinka signaali muuttuu ajan myötä ja heijastaako havainto ehjää testiartikkelia eikä irronnutta etikettiä tai metaboliittia. Plasman farmakokinetiikka (PK) ei voi vastata näihin kysymyksiin.Aivo-selkäydinnesteen (CSF) näytteenottotarjoaa tietoa rajoitetusta osastosta ja rajatusta määrästä aikapisteitä. Terminaaliaivojen analyysi tarjoaa suoria kudosmittauksia, mutta jokainen eläin osallistuu yleensä yhden terminaalisen havainnon avulla.
Radioleimattumolekyylikuvaustarjoaa täydentävän tavan käsitellä näitä kysymyksiä kädellisillä (NHP). Yhdistämällä radioleimatun testituotteen sarja-SPECT/CT-tutkimukseen tutkijat voivat seurata merkkiaineeseen liittyvää signaalia aivoissa ja koko kehossa saman eläimen aikana. Tässä artikkelissa käsitellään jodi-125-leimattua peptiditapausta, joka esitettiin aikanaPrisys Biotech molekyylikuvauksen webinaarija selittää, mitä tutkimussuunnitelma voi ja ei voi osoittaa.
Miksi Plasma PK ei riitä arvioimaan keskushermostoa?
Systeeminen altistuminen ei vastaa aivoaltistusta. Yhdiste voi tuottaa mitattavissa olevia tai jopa merkittäviä plasmapitoisuuksia samalla kun se saavuttaa vain rajoitetut pitoisuudet aivoissa. Suhdetta on erityisen vaikea tulkita intranasaalisen annon jälkeen, koska annettu materiaali saattaa jäädä nenäonteloon, puhdistua hengitysteihin, imeytyä systeemisesti tai kulkeutua keskushermostoon paikallisia anatomisia reittejä pitkin.
CSF-näytteenotto lisää hyödyllistä tietoa, mutta CSF ei ole suora korvike jokaiselle aivoosastolle. Näytteenotto on invasiivista, tarjoaa harvat aikapisteet, eikä se välttämättä edusta alueellista parenkymaalista altistumista. Terminaalinen aivokudosanalyysi on suorempi, mutta pitkittäinen retentiokäyrä vaatii erilliset eläimet jokaista terminaalista ajankohtaa kohti. Tämä lisää tarvittavien eläinten määrää ja tekee ajan kulusta riippuvaisemmaksi -aiheiden välisestä vaihtelusta.
Plasman PK tai yksittäinen terminaalimittaus eivät anna täydellistä spatiaalista kuvaa. Intranasaalista keskushermostoa koskevaa ohjelmaa varten tutkijoiden on ehkä myös tiedettävä, jääkö testituote nenäonteloon, saavuttaako testikappale alempiin hengitysteihin, leviääkö se muihin elimiin vai onko aivoissa alueellinen kuvio. Nämä ovat jakelukysymyksiä yhtä paljon kuin keskittymiskysymyksiä.
Kuinka radioleimattu SPECT tukee nenän{0}}--aivojen arviointia
Molekyylikuvaustutkimus alkaa radionuklidin valinnalla ja leimausstrategialla, joka sopii testiartikkeliin ja odotettuun biologiseen ajankulkuun. Webinaarin tapauksessa peptidi leimattiin jodilla-125 (125I), radionuklidilla, jonka fyysinen puoliintumisaika on noin 59,4 päivää. Sen suhteellisen pitkä fyysinen puoliintumisaika on yhteensopiva tunneista päiviin jatkuvan sarjahavainnoinnin kanssa, mikä on merkityksellistä silloin, kun aivoretentio voi ulottua yleisesti käytettyjen lyhytikäisten PET-radionuklidien lyhyen kuvantamisikkunan ulkopuolelle.
Merkitty materiaali annetaan merkkiainetasolla. Tämän tyyppinen mikroannossuunnittelu on tarkoitettu tarjoamaan havaittava kuvantamissignaali samalla, kun se minimoi leimatun materiaalin aiheuttaman farmakologisen häiriön. Se ei sinänsä vahvista, että merkitty valmiste käyttäytyy identtisesti leimaamattoman terapeuttisen aineen kanssa. Tämä kysymys riippuu leimauskohdasta, spesifisestä aktiivisuudesta, radiokemiallisesta puhtaudesta, formulaatiosta ja emomolekyylin biologisten ominaisuuksien säilyvyydestä.
SPECT/CT yhdistää radionuklidi{0}}johdettua molekyylitietoa anatomiseen yhteisrekisteröintiin. Sarjaskannauksia voidaan käyttää arvioimaan:
- onko aivoihin liittyvä signaali havaittavissa intranasaalisen antamisen jälkeen;
- signaalin anatominen jakautuminen kuvattujen CNS-alueiden sisällä;
- muutos aivoihin liittyvässä{0}}signaalissa ajan myötä; ja
- samanaikainen sijoittaminen nenäonteloon, hengitysteihin, keuhkoihin ja muihin näkökentässä oleviin elimiin.
Tuloksena saadut mittaukset tulkitaan parhaiten jäljittimeen -liittyneeksi signaaliksi tai radioleimatuksi-materiaalin jakautumiseksi. Niitä ei pitäisi automaattisesti kuvata ehjät{3}}emolääkepitoisuuksiksi, elleivät etiketin stabiilisuus ja ex vivo -bioanalyysi tue tätä tulkintaa.
Tapaustutkimus: Serial 125I SPECT intranasaalisen peptidin annon jälkeen NHP:ssä
Tapauksen suoritti Prisys Biotechin NHP-translaatiotutkimuskapasiteetti sekä radiokemian ja molekyylikuvantamisen ominaisuudet. Tutkimuksessa käytettiin jodi-125-leimattua peptidiä, joka annettiin intranasaalisesti NHP:ille.
SPECT-sarjakuvaus suoritettiin 1, 24, 48, 72 ja 96 tunnin kuluttua annosta. Kuvaussekvenssi suunniteltiin tutkimaan aivoihin liittyvän radioleimatun signaalin läsnäoloa ja jakautumista usean-päivän aikana sen sijaan, että se luottaisi yhteen päätemittaukseen.
Kuinka NHP Imaging tukee Ac-225:n ihmisannosprojisointia
Kuinka prekliininen kuvantaminen voi tukea Ac-225-radiofarmaseuttisen lääkkeen alkuaktiivisuuden valintaa?
Tässä Prisys Biotech -verkkoseminaarin tapaustutkimuksessa Prisys selittää, kuinka kädellisten sarjakuvaus voi tarjota elinten-jakaumatietoja radionuklidien annosmittaukseen ja ihmisen toiminnan projisointiin.
Tutkimuksen kohokohdat:
- Radioleimattu testituote annetaan suonensisäisesti
- SPECT-sarjakuvausta käytetään koko{0}}kehon jakautumisen seuraamiseen ajan kuluessa
- Elin{0}}tason aika-aktiivisuustiedot, joita käytetään viipymäajan ja imeytyneen annoksen arvioimiseen
- NHP-tiedot on skaalattu vertailuihmismalliin tukemaan Ac-225-aktiivisuuden projisointia
Molekyylikuvaus voi yhdistää biologisen jakautumisen, elinten dosimetrian ja lajien välisen skaalauksen yhden translaatiotyönkulun sisällä. Tuloksena oleva aktiivisuusennuste on edelleen malli{1}}pohjainen arvio, ja se tulee tulkita yhdessä radiokemian, farmakologian, toksikologian, farmakologian ja varhaisen kliinisen kuvantamisen tietojen kanssa.
Tapaus kohteestaPrisys Biotech Molecular Imaging -alusta.
Ota yhteyttä:bd@prisysbiotech.com.
Tapaus tarjosi kolmenlaisia toisiinsa liittyviä tietoja. Ensinnäkin aivoihin liittyvä signaali havaittiin intranasaalisen annostelun jälkeen, mikä tuki keskushermoston toimituksen lisätutkimusta. Toiseksi signaalin jakautuminen voitaisiin arvioida aivojen anatomisten alueiden välillä sen sijaan, että sitä käsitettäisiin yhtenä kokonaisena aivoarvona. Kolmanneksi sarjaskannaukset osoittivat, kuinka aivoihin liittyvä signaali muuttui 96 tunnin tarkkailujakson aikana, mukaan lukien havaittavan signaalin säilyminen vähintään 72 tunnin ajan webinaarissa esitellyllä tavalla.
Samat hankinnat tarjosivat tietoa myös keskushermoston ulkopuolelta. Signaali arvioitiin nenän alueella, poskessa, keuhkoputkissa ja keuhkoissa. Tällä on merkitystä, koska paikallinen kerrostuminen ja hengitysteiden puhdistuma voivat vaikuttaa intranasaalisen annoksen osaan, joka jää mahdolliseksi nenän -aivoihin{3}}kuljetukseen. Kuvantamissuunnitelma, joka tutkii sekä keskushermostoon liittyvää{5}- että hengityselimistöä, voi siksi auttaa tutkijoita tulkitsemaan toimitusreitin kokonaisuutena sen sijaan, että he keskittyisivät vain lopulliseen aivokuvaan.
Mitä tutkimussuunnitelma voi vastata
1. Onko aivoihin liittyvä signaali havaittavissa intranasaalisen annostelun jälkeen?
Serial SPECT tarjoaa in vivo todisteita siitä, että radioaktiivisesti leimattua materiaalia on läsnä kuvatulla aivoalueella annon jälkeen. Tämä on vahvempaa kuin päätellä keskushermostoon vapautuminen pelkästään plasmaaltistuksesta. Tulos on silti kuvattava tarkasti: kuvantaminen osoittaa aivoihin liittyvän merkkiainesignaalin, mutta se ei sinänsä todista tarkkaa kuljetusreittiä tai vahvista, että ehjä peptidi pääsi tiettyyn aivosolutyyppiin.
2. Mihin signaali kerääntyy?
SPECT/CT tarjoaa tilatietoa modaliteetin, rekisteröinnin laadun, rekonstruktiomenetelmän ja tutkimus{0}}tarkkuuden sallimalla tasolla. Alueellinen analyysi voi osoittaa, onko signaali keskittynyt tietyille anatomisille alueille. Tämä on tärkeää keskushermosto-ohjelmille, joissa koko-aivojen keskiarvo voi peittää alueelliset erot altistumisessa tai säilyttämisessä.
3. Miten aivoihin -liittyvä signaali muuttuu ajan myötä?
1- - 96-tunnin jakso tarjoaa aiheen sisäisen aikakurssin. Tutkijat voivat tutkia aikaa korkeimpaan havaittuun signaaliin, pysyvyyttä havaintoikkunan yli ja näennäistä huuhtelua. Näitä kuvantamista koskevia havaintoja voidaan tarkastella plasman PK:n, CSF-tietojen, farmakodynaamisten päätepisteiden ja ex vivo kudosmittausten rinnalla.
4. Mihin annoksen loppuosa menee?
Koko-kehon tai laajennettu{1}}kenttäkuvaus voi paljastaa samanaikaisen jakautumisen aivojen ulkopuolelle. Intranasaalisessa annostelussa nenäontelo ja hengitystiet ovat erityisen tärkeitä. Perifeerinen elinten jakautuminen voi myös auttaa tunnistamaan altistumismalleja, joilla voi olla merkitystä turvallisuuden, puhdistuman tai ilmeisen keskushermoston jakelufraktion tulkinnan kannalta.
5. Voiko tutkimus vähentää riippuvuutta päätenäytteenotosta?
Sarjakuvaus mahdollistaa toistuvan havainnoinnin samasta aiheesta, mikä saattaa vähentää tarvetta määrittää erillisiä päätekohortteja jokaiselle aikapisteelle. Vähennyksen laajuus riippuu tutkimuksen tavoitteista, validointisuunnitelmasta, eläinten lukumäärästä, kuvantamisaikataulusta ja suoran ex vivo -vahvistuksen tarpeesta. Molekyylikuvausta olisi siksi pidettävä keinona parantaa eläinkokeista saatuja tietoja, ei terminaalianalyysin automaattisena korvikkeena.
Mitä kuvantaminen ei määritä itsestään
Ensimmäinen rajoitus on spatiaalinen ja solujen resoluutio. SPECT/CT voi paikantaa radioleimatun signaalin anatomisille alueille, mutta se ei voi määrittää, onko materiaali hermosolujen, gliasolujen, verisuoniosastojen tai solunulkoisen tilan sisällä. Solu- ja subsellulaarinen lokalisointi vaatii menetelmiä, kuten autoradiografiaa, histologiaa, immunohistokemiaa tai muita terminaalimäärityksiä.
Toinen rajoitus koskee molekyyli-identiteettiä. Kamera havaitsee radioaktiivisen hajoamisen isotoopista. Se ei erota ehjää peptidiä radioaktiivisesti leimatusta metaboliitista tai vapaasta jodista, jos leima vapautuu in vivo. Tämän vuoksi etiketin pysyvyys olisi arvioitava ennen tutkimusta ja sen aikana tarvittaessa. Valitut pääteajankohdat voidaan yhdistää ex vivo -bioanalyysiin sen määrittämiseksi, kuinka tarkasti kuvantamissignaali edustaa alkuperäistä testiartikkelia.
Kolmas rajoitus on reitin määrittäminen. Aivoihin liittyvä signaali-intranasaalisen annostelun jälkeen on yhteensopiva keskushermoston annostelun kanssa, mutta SPECT yksinään ei voi lopullisesti erottaa suoraa nenästä-aivoon-kulkua systeemisestä absorptiosta, jota seuraa myöhempi BBB-kulku, tai eri reittien yhdistelmästä. Reittikohtaiset johtopäätökset edellyttävät integrointia tutkimuksen suunnitteluun, formulaatiotietoihin, plasman ja kudosten PK-arvoon, CSF-mittauksiin tarvittaessa ja asiaankuuluviin kontrolleihin.
Nämä rajoitukset eivät vähennä kuvantamisen arvoa. Ne määrittelevät, miten tietoja tulee käyttää. Sarjakuvauksella voidaan tunnistaa alueet ja aikapisteet, jotka edellyttävät yksityiskohtaista päätetutkimusta, jolloin ex vivo -työ voidaan keskittyä tiettyihin kysymyksiin sen sijaan, että se jakautuisi mielivaltaisen ajan kuluessa.
Miksi NHP:t ovat tärkeitä nenän{0}}ja-aivojen kehitykselle?
Jyrsijät ovat edelleen hyödyllisiä formulaatioiden seulonnassa, mekanismitutkimuksissa ja varhaisessa--konseptityössä. Jyrsijöiden nenäanatomia ja hengitysfysiologia eroavat kuitenkin ihmisten vastaavista. Jyrsijät ovat pakollisia nenänhengityksiä, ja hajuepiteeli vie suhteellisesti suuremman osan nenäontelosta. Nämä ominaisuudet voivat vaikuttaa saostumiseen ja voivat johtaa hajukuljetuksen näkyvään vaikutukseen, joka on suurempi kuin mitä ihmisillä odotettaisiin.
NHP:t tarjoavat läheisemmän anatomisen ja fysiologisen kontekstin valituille translaatiokysymyksille, mukaan lukien nenäontelon geometria, hengitysteiden organisaatio, hengitysmalli, keskushermoston anatomia ja yhteensopivuus kliinisen -vastaavan kuvantamisen kanssa. NHP-tiedot eivät poista ihmiskäännöksen epävarmuutta, eikä niitä tule tulkita kliinisen altistuksen suoraksi ennusteeksi. Niiden arvo on, että ne mahdollistavat reitin, alueellisen jakautumisen, pidättymisen ja systeemisen disposition arvioinnin mallissa, jolla on suurempi merkitys ihmisen anatomialle kuin tavanomaiset jyrsijätutkimukset joissakin toimituskysymyksissä.
Lajien valinnan tulisi pysyä kehityskysymyksen ohjaamana. NHP-tutkimus on informatiivisin, kun se on suunniteltu ratkaisemaan päätös, jota ei voida käsitellä riittävästi in vitro tai jyrsijöillä, kuten formulaatioiden valinta, alueellinen keskushermostoaltistus, annostelulaitteen arviointi tai paikallisen laskeuman ja systeemisen altistuksen välinen suhde.
Kuvantamisen integrointi PK:n, bioanalyysin ja farmakologian kanssa
Molekyylikuvantaminen on hyödyllisintä, kun se suunnitellaan yhdeksi integroidun translaatiotietojoukon komponentiksi. Nenä{1}}aivot{2}}-tutkimuksessa voidaan yhdistää SPECT/CT-sarja plasman PK-tutkimukseen, CSF-näytteenottoon, nenän ja hengityselinten arviointeihin, kudosbioanalyysiin, biomarkkerimittauksiin ja farmakodynaamisiin päätepisteisiin.
Tämä integrointi mahdollistaa useiden todisteiden vertaamisen:
- Systeeminen altistuminen:plasman pitoisuus, altistuminen ja puhdistuma;
- Spatiaalinen altistuminen:radioleimatun materiaalin alueellinen aivo- ja{0}}perifeerinen jakautuminen;
- Ajallinen altistuminen:signaalin muutos aikaisesta annoksen jälkeisestä-jaksosta myöhempään retentioon tai huuhtoutumiseen;
- Molekyyli-identiteetti:ehjästä lähtömateriaalista tai merkityksellisistä metaboliiteista johtuvan signaalin osuus; ja
- Biologinen vaikutus: tavoite sitoutumista, biomarkkerivaste tai toiminnallinen farmakologia.
Yksikään kerros ei riitä jokaiselle ohjelmalle. Translaatiotulkinta vahvistuu, kun kuvantamissignaali on linkitetty mitattuun testiartikkeliin, odotettuun mekanismiin ja biologiseen vasteeseen, joka on olennainen terapeuttisen hypoteesin kannalta.
Prisys Biotechin rooli NHP:n nenä{0}}--aivojen kuvantamistutkimuksissa
Prisys Biotech suorittaa NHP-translaatiotutkimuksia, jotka voivat sisältää intranasaalisen annostelun, sarjamolekyylikuvauksen, PK/PD:n, biomarkkerianalyysin ja täydentäviä kudosarviointeja. Työnkulkuun voi sisältyä radionuklidien valinta, radioleimaus, leimauksen jälkeinen valmistelu ja puhdistus, laadunvalvonta, suurten-eläinten SPECT/CT tai PET/CT ja kvantitatiivinen kuva-analyysi.
Webinaarin materiaalit kuvaavat pienille molekyyleille, peptideille, proteiineille, makromolekyyleille, nanomateriaaleille ja vasta-aineille soveltuvia leimaus- ja kuvantamistyönkulkuja. Sopiva radionuklidi ja modaliteetti riippuvat testiartikkelista, merkintäkemiasta, odotetusta kinetiikasta, vaaditusta havaintoikkunasta, herkkyydestä ja tutkimuksen tavoitteista. Nämä parametrit tulisi määrittää tutkimuksen suunnittelun aikana eikä valita pelkästään instrumentin saatavuuden perusteella.
Nenästä-aivoon{1}}aivoihin liittyvissä ohjelmissa käytännön tavoitteena on yhdistää toimitusprosessi puolustettavaan todistepakettiin: missä materiaali havaitaan, kuinka sen jakautuminen muuttuu ajan myötä, mikä osuus signaalista voidaan katsoa lähtömolekyylin ansioksi ja liittyykö altistumiseen farmakologinen vaikutus.
Johtopäätös
Serial 125I SPECT tarjoaa tavan arvioida aivoihin -assosioituneen ja hengityselimistön -jakaumaa intranasaalisen peptidin antamisen jälkeen NHP:issä. Webinaarin tapauksessa 1, 24, 48, 72 ja 96 tunnin kohdalla tehdyt skannaukset osoittivat, kuinka yksi merkki-tason antaminen saattoi tuottaa pitkittäistä ja spatiaalista tietoa, mukaan lukien havaittavaa aivoihin liittyvää signaalia vähintään 72 tunnin ajan, kuten tutkimusryhmä esitti.
Menetelmä ei todista itsenäisesti tarkkaa nenän -aivoon-kuljetusmekanismia, solulokalisaatiota tai ehjää -vanhempien keskittymistä. Nämä kysymykset edellyttävät täydentäviä kontrolleja, etiketin -stabiilisuuden arviointia, bioanalyysiä ja tarvittaessa terminaalikudosmenetelmiä. Sen arvo on toistuvan in vivo -näkymän lisääminen jakautumisesta ja retentiosta tavanomaiseen PK- ja kudos{6}}analyysikehykseen.
Keskushermostolääkkeiden kehittämisessä informatiivisin suunnittelu ei yleensä ole kuvantaminen bioanalyysin sijaan. Se on kuvantamista yhdessä bioanalyysin, farmakologian ja asianmukaisten translaatiopäätepisteiden kanssa. Tämä yhdistelmä voi tukea tarkempia päätöksiä formulaatiosta, annostuksesta, alueellisesta keskushermoston altistumisesta, retentiosta ja ei-kliinisen kehityksen seuraavasta vaiheesta.
FAQ
K: Mitä 125I SPECT näyttää nenässä-ja-aivotutkimuksessa?
V: Se näyttää jodiin -125- liittyvän signaalin jakautumisen ajan kuluessa. Nenänsisäisen annostelun jälkeen tämä voi sisältää aivoihin liittyvän signaalin, nenän ja hengityselinten sijainnin ja muut kuvatut elimet. Signaali on tulkittava radioaktiivisesti leimatun materiaalin jakautumiseksi, ellei leiman stabiilisuus ja ex vivo -analyysi osoita, että se edustaa ehjää testiesinettä.
K: Voiko SPECT todistaa, että peptidi ylitti BBB:n suoran nenäreitin kautta?
V: Ei. SPECT voi osoittaa aivoihin liittyvän radioleimatun signaalin intranasaalisen annostelun jälkeen, mutta se ei voi itse määrittää, käytettiinkö materiaali suoraa haju- tai kolmoishermoreittiä, tuliko se systeemisen verenkierron kautta vai kulkiko se eri reittien yhdistelmää. Reitin määrittäminen edellyttää lisätutkimuksia ja täydentäviä farmakokineettisiä tai bioanalyyttisiä todisteita.
K: Miksi käyttää jodi-125:tä tämäntyyppisiin tutkimuksiin?
V: Jodin-125:n fyysinen puoliintumisaika on noin 59,4 päivää, mikä tukee kuvantamista tunneista päiviin, kun biologiseen kysymykseen liittyy viivästynyt jakautuminen tai säilyminen. Valinta riippuu edelleen merkintäkemiasta, testikappaleen stabiilisuudesta, kuvantamisherkkyydestä, säteilynäkökohdista ja aiotusta havaintoikkunasta.
K: Voiko molekyylikuvaus korvata terminaalisen biojakauma-analyysin?
V: Yleensä sitä pidetään paremmin täydentävänä. Kuvantaminen tarjoaa sarjatilatietoa samasta eläimestä, kun taas terminaalianalyysi tarjoaa suoria kudosmittauksia ja tukee histologiaa, autoradiografiaa ja yksityiskohtaista bioanalyysiä. Integroitu suunnittelu voi käyttää kuvantamista sellaisten elinten ja aikapisteiden tunnistamiseen, jotka vaativat kohdennettua päätevahvistusta.
K: Miksi nenä--–-aivotutkimukset NHP:ssä?
V: NHP:t tarjoavat ihmisille läheisemmän anatomisen ja fysiologisen kontekstin kuin jyrsijät valikoituihin nenän{0}}annostuskysymyksiin. Ne voivat olla erityisen hyödyllisiä, kun tutkimus vaatii nenän kerääntymisen, alueellisen keskushermoston jakautumisen, hengityselinten jakautumisen, laitteen tai formulaation suorituskyvyn ja kliinisen -vastaavan kuvantamisen arvioinnin. NHP-tulokset vaativat edelleen huolellista tulkintaa, eivätkä ne poista tarvetta kliinisille käännöstutkimuksille.
