Perdavimas iš nosies{0}}į-smegenis NHP: 125I SPECT atvejo tyrimas

Thekraujo{0}}smegenų barjeras(BBB) ​​yra vienas iš pagrindinių centrinės nervų sistemos (CNS) vaistų kūrimo apribojimų. Tai riboja daugelio mažų molekulių ir daugumos biologinių medžiagų patekimą į smegenų parenchimą. Intranazalinis arbaiš nosies-į-smegenistodėl sulaukė susidomėjimo, nes nosies ertmė yra anatomiškai sujungta su CNS per uoslės ir trišakio takus. Šie keliai gali suteikti prieigą prie smegenų, ko nepaaiškina vien sisteminė kraujotaka.

Mokslinis iššūkis nėra tiesiog pasirinkti intranazalinį būdą. Tai parodo, kur patenka įvesta medžiaga, kiek signalo yra susietas su smegenimis, kaip tas signalas keičiasi laikui bėgant ir ar stebėjimas atspindi nepažeistą bandomąjį gaminį, o ne atskirtą etiketę ar metabolitą. Plazmos farmakokinetika (PK) negali atsakyti į šiuos klausimus.Cerebrospinalinio skysčio (CSF) mėginių ėmimasteikia informaciją iš riboto skyriaus ir riboto laiko taškų skaičiaus. Galutinė smegenų analizė suteikia tiesioginius audinių matavimus, tačiau kiekvienas gyvūnas paprastai atlieka vieną galutinį stebėjimą.

Radioaktyviai paženklintasmolekulinis vaizdavimasyra papildomas būdas spręsti šiuos klausimus ne{0}}žmogiškiems primatams (NHP). Sujungę radioaktyviai pažymėtą bandomąjį gaminį su serijiniu SPECT / CT, tyrėjai laikui bėgant gali stebėti to paties gyvūno smegenyse ir visame kūne susijusį signalą. Šiame straipsnyje aptariamas jodu-125 pažymėto peptido atvejis, pristatytas perPrisys Biotech molekulinio vaizdavimo internetinis seminarasir paaiškinama, ką tyrimo planas gali ir ko negali parodyti.

Kodėl plazmos PK nepakanka CNS pristatymui įvertinti

Sisteminis poveikis nėra lygus smegenų poveikiui. Junginys gali sukelti išmatuojamą ar net didelę koncentraciją plazmoje, o smegenyse pasiekia tik ribotą koncentraciją. Ryšį ypač sunku išaiškinti po intranazalinio vartojimo, nes suleista medžiaga gali likti nosies ertmėje, pasišalinti į kvėpavimo takus, absorbuotis sistemiškai arba vietiniais anatominiais takais transportuoti į CNS.

CSF mėginių ėmimas suteikia naudingos informacijos, tačiau CSF nėra tiesioginis kiekvieno smegenų skyriaus pakaitalas. Mėginių ėmimas yra invazinis, suteikia nedaug laiko taškų ir gali neatspindėti regioninės parenchimos poveikio. Galutinė smegenų audinio analizė yra tiesioginė, tačiau išilginei sulaikymo kreivei reikia atskirų gyvūnų kiekvienam galutiniam laiko taškui. Tai padidina reikalingų gyvūnų skaičių, o laiko eiga labiau priklauso nuo-subjektų kintamumo.

Nei plazmos PK, nei vienas terminalo matavimas nesuteikia viso erdvinio vaizdo. Atliekant intranazalinę CNS programą, tyrėjams taip pat gali reikėti žinoti, ar tiriamasis gaminys lieka nosies ertmėje, pasiekia apatinius kvėpavimo takus, pasiskirsto į kitus organus ar rodo regioninį modelį smegenyse. Tai tiek paskirstymo, tiek koncentracijos klausimai.

Kaip radioaktyviai pažymėtas SPECT palaiko nosies{0}}į-smegenų vertinimą

Molekulinio vaizdo tyrimas prasideda nuo radionuklido parinkimo ir ženklinimo strategijos, atitinkančios bandomąjį straipsnį ir numatomą biologinio laiko eigą. Internetinio seminaro atveju peptidas buvo paženklintas jodu -125 (125I), radionuklidu, kurio fizinis pusinės -periodis yra maždaug 59,4 dienos. Jo santykinai ilgas fizinis pusinės -periodis suderinamas su serijiniu stebėjimu, trunkančiu nuo kelių valandų iki dienų, o tai svarbu, kai smegenų susilaikymas gali viršyti dažniausiai naudojamų trumpalaikių PET radionuklidų trumpą vaizdo gavimo langą.

Paženklinta medžiaga įvedama atsekamosios medžiagos lygiu. Šio tipo mikrodozės dizainas skirtas suteikti aptinkamą vaizdo signalą, tuo pačiu sumažinant farmakologinį ženklintos medžiagos sukeltą trikdymą. Jis pats savaime neįrodo, kad paženklintas preparatas elgiasi taip pat, kaip ir nepaženklintas gydomasis preparatas. Šis klausimas priklauso nuo žymėjimo vietos, specifinio aktyvumo, radiocheminio grynumo, sudėties ir pirminės molekulės biologinių savybių išsaugojimo.

SPECT/CT apjungia radionuklidų{0}}išvestą molekulinę informaciją su anatomine bendra{1}}registracija. Serijiniai nuskaitymai gali būti naudojami norint įvertinti:

• ar su smegenimis{0}}susijęs signalas aptinkamas po intranazalinio vartojimo;
• anatominis signalo pasiskirstymas vaizduojamose CNS srityse;
• su smegenimis{0}}susijusio signalo pokytis laikui bėgant; ir
• tuo pačiu metu nosies ertmėje, kvėpavimo takuose, plaučiuose ir kituose regėjimo lauke esančiuose organuose.

Gauti matavimai geriausiai interpretuojami kaip su žymekliu{0}}susijęs signalas arba radioaktyviai pažymėtos{1}}medžiagos pasiskirstymas. Jie neturėtų būti automatiškai apibūdinami kaip nepažeista pirminio vaisto koncentracija, nebent etiketės stabilumas ir ex vivo bioanalizė patvirtina šį aiškinimą.

Atvejo tyrimas: 125I serijos SPECT po intranazalinio peptido vartojimo NHP

Bylą atliko Prisys Biotech NHP transliacinių tyrimų pajėgumai ir radiochemijos bei molekulinio vaizdo gavimo pajėgumai. Tyrime buvo naudojamas jodu-125 pažymėtas peptidas, įvedamas į nosį NHP.

Serijinis SPECT tyrimas buvo atliktas praėjus 1, 24, 48, 72 ir 96 valandoms po vartojimo. Vaizdo seka buvo sukurta siekiant ištirti su smegenimis{6}}susijusio radioaktyviai pažymėto signalo buvimą ir pasiskirstymą per kelių- dienų laikotarpį, o ne pasikliauti vienu galutiniu matavimu.

Byloje buvo pateikta trijų susijusių rūšių informacija. Pirma, po injekcijos į nosį buvo pastebėtas su smegenimis susijęs signalas, patvirtinantis tolesnį CNS pristatymo tyrimą. Antra, signalo pasiskirstymą galima įvertinti anatominiuose smegenų regionuose, o ne traktuoti kaip vieną visos smegenų vertę. Trečia, serijiniai nuskaitymai parodė, kaip pasikeitė su smegenimis susijęs signalas per 96 valandų stebėjimo laikotarpį, įskaitant aptinkamo signalo išsaugojimą mažiausiai 72 valandas, kaip buvo pristatyta internetiniame seminare.

Tie patys įsigijimai taip pat suteikė informacijos už CNS ribų. Signalas buvo įvertintas nosies srityje, skruoste, bronchų trakte ir plaučiuose. Tai svarbu, nes vietinis nusėdimas ir kvėpavimo takų klirensas gali paveikti intranazalinės dozės dalį, kuri lieka potencialiai pernešama iš nosies{2}}į-smegenis. Vaizdo gavimo dizainas, nagrinėjantis ir su CNS{5}}susijusią, ir kvėpavimo takų dispoziciją, gali padėti tyrėjams suprasti pristatymo būdą kaip visumą, o ne sutelkti dėmesį tik į galutinį smegenų vaizdą.

Ką gali atsakyti studijų planas

1. Ar su smegenimis{1}}susijusį signalą galima aptikti po injekcijos į nosį?

Serijinis SPECT suteikia in vivo įrodymų, kad po vartojimo vaizduojamame smegenų regione yra radioaktyviai pažymėtos medžiagos. Tai yra stipriau, nei daryti išvadą apie patekimą į CNS vien tik iš plazmos poveikio. Rezultatas vis tiek turėtų būti apibūdintas tiksliai: vaizdavimas parodo smegenyse susijusį žymeklio signalą, bet pats savaime neįrodo tikslaus transportavimo kelio ir neįrodo, kad nepažeistas peptidas pateko į tam tikrą smegenų ląstelių tipą.

2. Kur kaupiasi signalas?

SPECT / CT teikia erdvinę informaciją tokiu lygiu, kurį leidžia modalumas, registracijos kokybė, rekonstrukcijos metodas ir konkrečios tyrimo skiriamoji geba. Regioninė analizė gali parodyti, ar signalas yra sutelktas tam tikrose anatominėse srityse. Tai svarbu CNS programoms, kuriose visas smegenų vidurkis gali paslėpti regioninius poveikio ar išlaikymo skirtumus.

3. Kaip laikui bėgant{1}}kinta su smegenimis susijęs signalas?

Seka nuo 1- iki 96-valandų suteikia laiko kursą dalyko viduje. Tyrėjai gali ištirti laiką iki didžiausio pastebėto signalo, patvarumą stebėjimo lange ir akivaizdų išplovimą. Į šiuos vaizdinius stebėjimus galima atsižvelgti kartu su plazmos PK, CSF duomenimis, farmakodinaminiais galutiniais taškais ir ex vivo audinių matavimais.

4. Kur dingsta likusi dozės dalis?

Viso-kūno ar išplėstinio{1}}lauko vaizdavimas gali atskleisti tuo pačiu metu vykstantį pasiskirstymą už smegenų ribų. Dozuojant į nosį, ypač aktuali nosies ertmė ir kvėpavimo takai. Periferinis organų pasiskirstymas taip pat gali padėti nustatyti poveikio modelius, kurie gali būti svarbūs saugumui, klirensui ar tariamos CNS tiekimo frakcijos aiškinimui.

5. Ar tyrimas gali sumažinti priklausomybę nuo galutinio atrankos?

Serijinis vaizdavimas leidžia pakartotinai stebėti tą patį objektą, todėl gali sumažėti poreikis kiekvienam laiko taškui priskirti atskiras galines grupes. Bet kokio sumažinimo mastas priklauso nuo tyrimo tikslų, patvirtinimo plano, gyvūnų skaičiaus, vaizdavimo grafiko ir tiesioginio ex vivo patvirtinimo poreikio. Todėl molekulinis vaizdavimas turėtų būti vertinamas kaip būdas pagerinti informaciją, gautą atliekant tyrimus su gyvūnais, o ne kaip automatinį galutinės analizės pakaitalą.

Ko vaizdavimas pats savaime nenustato

Pirmasis apribojimas yra erdvinė ir korinio raiška. SPECT/CT gali lokalizuoti radioaktyviai pažymėtą signalą anatominėse srityse, bet negali nustatyti, ar medžiaga yra neuronuose, glijos ląstelėse, kraujagyslių skyriuose ar tarpląstelinėje erdvėje. Ląstelinei ir tarpląstelinei lokalizacijai reikalingi tokie metodai kaip autoradiografija, histologija, imunohistochemija ar kiti galutiniai tyrimai.

Antrasis apribojimas yra susijęs su molekuline tapatybe. Kamera aptinka radioaktyvų skilimą iš izotopo. Jis neatskiria nepažeisto peptido nuo radioaktyviai pažymėto metabolito arba laisvojo jodo, jei etiketė išsiskiria in vivo. Todėl, jei reikia, prieš tyrimą ir jo metu reikėtų įvertinti etiketės stabilumą. Pasirinktus galutinius laiko taškus galima suporuoti su ex vivo bioanalize, siekiant nustatyti, kaip tiksliai vaizdo signalas atspindi pirminį bandomąjį gaminį.

Trečias apribojimas yra maršruto priskyrimas. Su smegenimis-susijęs signalas po injekcijos į nosį yra suderinamas su CNS pristatymu, tačiau vien SPECT negali galutinai atskirti tiesioginio pernešimo iš nosies{2}}į-smegenis nuo sisteminės absorbcijos, po kurios seka BBB, arba nuo kelių derinio. Konkrečios išvados turi būti įtrauktos į tyrimo planą, sudėties duomenis, plazmos ir audinių PK, CSF matavimus, jei reikia, ir atitinkamą kontrolę.

Šie apribojimai nesumažina vaizdo vertės. Jie apibrėžia, kaip duomenys turi būti naudojami. Serijinis vaizdavimas gali nustatyti regionus ir laiko taškus, kurie reikalauja išsamaus terminalo tyrimo, leidžiant ex vivo darbą sutelkti į konkrečius klausimus, o ne paskirstyti per savavališką laiką.

Kodėl NHP yra svarbios nosies{0}}ir{1}}smegenų vystymuisi

Graužikai tebėra naudingi atliekant formulių patikrą, mechanizmų tyrimus ir ankstyvą koncepcijos--įrodymą. Tačiau graužikų nosies anatomija ir kvėpavimo fiziologija skiriasi nuo žmonių. Graužikai yra įpareigojantys kvėpuoti nosimi, o uoslės epitelis užima proporcingai didesnę nosies ertmės dalį. Šios savybės gali turėti įtakos nusėdimui ir gali lemti didesnį uoslės pernešimo poveikį, nei tikimasi žmonėms.

NHP suteikia glaudesnį anatominį ir fiziologinį kontekstą pasirinktiems transliaciniams klausimams, įskaitant nosies ertmės geometriją, kvėpavimo takų organizaciją, kvėpavimo modelį, CNS anatomiją ir suderinamumą su klinikiniu -lygiaverčiu vaizdavimu. NHP duomenys nepašalina žmogaus vertimo neapibrėžtumo, todėl jie neturėtų būti interpretuojami kaip tiesioginis klinikinės ekspozicijos numatymas. Jų vertė yra ta, kad jie leidžia įvertinti maršrutą, regioninį pasiskirstymą, išlaikymą ir sisteminį išsidėstymą modeliu, kuris yra labiau susijęs su žmogaus anatomija nei standartiniai graužikų tyrimai kai kuriems pristatymo klausimams.

Rūšių pasirinkimą ir toliau turėtų lemti vystymosi klausimas. NHP tyrimas yra informatyviausias, kai jis skirtas išspręsti sprendimą, kurio negalima tinkamai išspręsti in vitro arba graužikams, pvz., preparatų parinkimas, regioninis poveikis CNS, tiekimo{1}}įtaiso įvertinimas arba vietinio nusėdimo ir sisteminio poveikio ryšys.

Vaizdo gavimo integravimas su PK, bioanalizė ir farmakologija

Molekulinis vaizdavimas yra naudingiausias, kai jis planuojamas kaip vienas integruoto transliacinio duomenų rinkinio komponentas. Atliekant nosies{1}}į-smegenų tyrimą, serijinis SPECT/CT gali būti derinamas su plazmos PK, CSF mėginių ėmimu, nosies ir kvėpavimo takų vertinimais, audinių bioanalize, biožymenų matavimais ir farmakodinaminiais galutiniais taškais.

Ši integracija leidžia palyginti kelis įrodymų sluoksnius:

• Sisteminis poveikis:koncentracija plazmoje, ekspozicija ir klirensas;
• Erdvinė ekspozicija:radioaktyviai pažymėtos medžiagos pasiskirstymas smegenyse ir periferiniuose{0}}organuose;
• Laikinas poveikis:signalo pokytis nuo ankstyvo po{0}}dozavimo laikotarpio iki vėlesnio sulaikymo arba išplovimo;
• Molekulinė tapatybė:signalo dalis, priskirtina nepažeistai pirminei medžiagai arba atitinkamiems metabolitams; ir
• Biologinis poveikis: tikslinį įsitraukimą, biomarkerio atsakas arba funkcinė farmakologija.

Kiekvienai programai neužtenka vieno sluoksnio. Transliacinis aiškinimas tampa stipresnis, kai vaizdo signalas yra susietas su išmatuotu bandomuoju straipsniu, numatomu mechanizmu ir biologiniu atsaku, kuris yra svarbus terapinei hipotezei.

Prisys Biotech vaidmuo NHP nosies{0}}ir-smegenų vaizdavimo tyrimuose

„Prisys Biotech“ atlieka NHP transliacinius tyrimus, kurie gali apimti intranazalinį dozavimą, serijinį molekulinį vaizdą, PK/PD, biomarkerių analizę ir papildomus audinių vertinimus. Darbo eiga gali apimti radionuklidų parinkimą, radioaktyvųjį žymėjimą, paruošimą ir valymą po ženklinimo, kokybės kontrolę, didelių gyvūnų SPECT/CT arba PET/CT ir kiekybinę vaizdo analizę.

Internetinio seminaro medžiagoje aprašomos ženklinimo ir vaizdo gavimo eigos, taikomos mažoms molekulėms, peptidams, baltymams, makromolekulėms, nanomedžiagoms ir antikūnams. Tinkamas radionuklidas ir modalumas priklauso nuo tiriamojo gaminio, ženklinimo chemijos, numatomos kinetikos, reikiamo stebėjimo lango, jautrumo ir tyrimo tikslų. Šie parametrai turėtų būti nustatyti tyrimo planavimo metu, o ne pasirinkti vien tik pagal prietaiso prieinamumą.

Nosies{0}}į-smegenų programoms praktinis tikslas yra susieti pristatymo procedūrą su pagrįstų įrodymų paketu: kur aptinkama medžiaga, kaip keičiasi jos pasiskirstymas laikui bėgant, kokia signalo dalis gali būti priskirta pagrindinei molekulei ir ar poveikis yra susijęs su farmakologiniu poveikiu.

Išvada

Serial 125I SPECT suteikia galimybę įvertinti smegenų ir kvėpavimo sistemos pasiskirstymą po intranazalinio peptido vartojimo NHP. Internetinio seminaro atveju 1, 24, 48, 72 ir 96 valandų nuskaitymai parodė, kaip vieno žymeklio{9}}lygio administravimas gali generuoti išilginę ir erdvinę informaciją, įskaitant aptinkamą su smegenimis susijusį signalą mažiausiai 72 valandas, kaip nurodė tyrimo grupė.

Metodas atskirai neįrodo tikslaus nosies{0}}į-smegenų transportavimo mechanizmo, ląstelių lokalizacijos ar nepažeistos -tėvų koncentracijos. Šiems klausimams spręsti reikia papildomos kontrolės, etikečių -stabilumo vertinimo, bioanalizės ir, jei reikia, galinių audinių metodų. Jo vertė slypi pakartotinio pasiskirstymo ir sulaikymo in vivo rodinyje pridėjus įprastą PK ir audinių{6}}analizės sistemą.

CNS vaistų kūrimui labiausiai informatyvus planas paprastai yra ne vaizdavimas, o ne bioanalizė. Tai yra vaizdavimas kartu su bioanalize, farmakologija ir atitinkamais transliacijos galutiniais taškais. Šis derinys gali padėti priimti tikslesnius sprendimus dėl formulės, dozavimo, regioninio poveikio CNS, sulaikymo ir kito neklinikinio vystymosi etapo.