Dostava-do-možganov v NHP: študija primera 125I SPECT

Thekrvno{0}}možgansko pregrado(BBB) ​​je ena glavnih omejitev pri razvoju zdravil za centralni živčni sistem (CNS). Omejuje vstop številnih majhnih molekul in večine bioloških zdravil v možganski parenhim. Intranazalno ozprenos-do-možganovje zato pritegnil zanimanje, ker je nosna votlina anatomsko povezana z osrednjim živčevjem preko vohalne in trigeminalne poti. Te poti lahko zagotovijo dostop do možganov, kar ni mogoče pojasniti samo s sistemskim obtokom.

Znanstveni izziv ni le izbrati intranazalno pot. Pokazati mora, kam gre aplicirani material, koliko signala je povezano z možgani, kako se ta signal spreminja skozi čas in ali opazovanje odraža nedotaknjen preskusni izdelek in ne odstranjeno oznako ali metabolit. Farmakokinetika plazme (PK) ne more odgovoriti na ta vprašanja.Vzorčenje cerebrospinalne tekočine (CSF).zagotavlja informacije iz omejenega predela in omejenega števila časovnih točk. Končna analiza možganov zagotavlja neposredne meritve tkiva, vendar vsaka žival na splošno prispeva eno končno opazovanje.

Radioaktivno označenmolekularno slikanjeponuja dopolnilni način za reševanje teh vprašanj pri primatih, ki niso človek (NHP). S kombiniranjem radioaktivno označenega preskusnega izdelka s serijskim SPECT/CT lahko raziskovalci skozi čas sledijo signalu, povezanemu s sledilnikom, v možganih in po telesu iste živali. Ta članek obravnava primer peptida, označenega z jodom-125, predstavljen medSpletni seminar o molekularnem slikanju Prisys Biotechin pojasnjuje, kaj lahko in česa ne more prikazati načrt študije.

Zakaj plazemska farmakokinetika ne zadošča za oceno prenosa CNS

Sistemska izpostavljenost ni enakovredna izpostavljenosti možganov. Spojina lahko povzroči merljive ali celo znatne koncentracije v plazmi, medtem ko doseže le omejene koncentracije v možganih. Razmerje je še posebej težko razlagati po intranazalnem dajanju, ker se aplicirani material lahko zadrži v nosni votlini, izloči v dihalni trakt, sistemsko absorbira ali transportira proti CŽS po lokalnih anatomskih poteh.

Vzorčenje cerebrospinalne tekočine doda koristne informacije, vendar cerebrospinalna tekočina ni neposreden nadomestek za vsak predel možganov. Vzorčenje je invazivno, zagotavlja redke časovne točke in morda ne predstavlja regionalne izpostavljenosti parenhima. Analiza terminalnega možganskega tkiva je bolj neposredna, vendar vzdolžna krivulja zadrževanja zahteva ločene živali za vsako terminalno časovno točko. To poveča število potrebnih živali in naredi časovni potek bolj odvisen od-variabilnosti subjektov.

Niti plazma PK niti ena sama terminalna meritev ne zagotavljata popolne prostorske slike. Za intranazalni program osrednjega živčevja bodo raziskovalci morda morali vedeti tudi, ali preskusni izdelek ostane v nosni votlini, doseže spodnje dihalne poti, se porazdeli v druge organe ali kaže regionalni vzorec v možganih. To so vprašanja distribucije in koncentracije.

Kako radioaktivno označen SPECT podpira oceno od-do-možganov

Študija molekularnega slikanja se začne z izbiro radionuklida in strategije označevanja, ki ustreza preskusnemu izdelku in pričakovanemu biološkemu časovnemu poteku. V primeru spletnega seminarja je bil peptid označen z jodom-125 (125I), radionuklidom s fizično razpolovno-dobo približno 59,4 dni. Njegova sorazmerno dolga fizična-razpolovna doba je združljiva s serijskim opazovanjem v urah do dneh, kar je pomembno, ko lahko zadrževanje možganov preseže kratko slikovno okno običajno uporabljenih kratkoživih radionuklidov PET.

Označeni material se daje na ravni sledilca. Ta vrsta zasnove mikroodmerkov je namenjena zagotavljanju zaznavnega slikovnega signala, hkrati pa zmanjšuje farmakološke motnje zaradi označenega materiala. Samo po sebi ne dokazuje, da se označeni pripravek obnaša enako kot neoznačeni terapevtik. To vprašanje je odvisno od mesta označevanja, specifične aktivnosti, radiokemične čistosti, formulacije in ohranitve bioloških lastnosti matične molekule.

SPECT/CT združuje molekularne informacije,-izvedene iz radionuklidov, z anatomsko so-registracijo. Serijska skeniranja se lahko uporabijo za oceno:

• ali je signal, povezan z možgani,-zaznaven po intranazalnem dajanju;
• anatomsko porazdelitev signala znotraj slikanih regij CNS;
• sprememba možgan-povezanega signala skozi čas; in
• hkratna razporeditev v nosni votlini, dihalnih poteh, pljučih in drugih organih v vidnem polju.

Dobljene meritve je najbolje interpretirati kot signal-povezan s sledilnikom ali porazdelitev radioaktivno označenega-materiala. Ne bi smeli biti samodejno opisani kot nedotaknjena matična-koncentracija zdravila, razen če stabilnost oznake in bioanaliza ex vivo podpirata to razlago.

Študija primera: serijski 125I SPECT po intranazalni aplikaciji peptida v NHP

Primer so izvedle translacijske raziskovalne zmogljivosti NHP podjetja Prisys Biotecha ter zmogljivosti za radiokemijo in molekularno slikanje. V študiji so uporabili z jodom-125 označen peptid, ki so ga intranazalno dajali NHP.

Serijsko slikanje SPECT je bilo izvedeno 1, 24, 48, 72 in 96 ur po dajanju. Zaporedje slikanja je bilo zasnovano za preučevanje prisotnosti in porazdelitve radioaktivno označenega signala-z možgani v več-dnevnem obdobju, namesto da bi se zanašalo na eno samo končno meritev.

Primer je zagotovil tri povezane vrste informacij. Prvič, po intranazalnem odmerjanju so opazili -z možgani povezan signal, kar podpira nadaljnje preiskave prenosa CŽS. Drugič, porazdelitev signala bi lahko ocenili po anatomskih regijah možganov, namesto da bi jo obravnavali kot eno samo vrednost-možganov. Tretjič, serijska skeniranja so pokazala, kako se je signal-povezan z možgani spremenil med 96-urnim obdobjem opazovanja, vključno z zadrževanjem zaznavnega signala vsaj 72 ur, kot je bilo predstavljeno na spletnem seminarju.

Iste pridobitve so zagotovile tudi informacije zunaj CNS. Signal so ocenili v nosnem predelu, licih, bronhialnem traktu in pljučih. To je pomembno, ker lahko lokalno odlaganje in dihalni očistek vplivata na delež intranazalnega odmerka, ki ostane na voljo za potencialni transport-v-možgane. Zasnova slikanja, ki preučuje dispozicijo, povezano z -osrednjim živčevjem in dihanjem, lahko torej pomaga preiskovalcem razložiti pot dostave kot celoto, namesto da se osredotoča le na končno sliko možganov.

Na kaj lahko odgovori načrt študije

1. Ali je po intranazalnem odmerjanju-zaznaven možganski signal?

Serijski SPECT zagotavlja in vivo dokaze, da je radioaktivno označen material po aplikaciji prisoten v predelu slikanih možganov. To je močnejše od sklepanja o prenosu CNS samo na podlagi izpostavljenosti plazmi. Rezultat je treba še vedno natančno opisati: slikanje prikazuje možganski -povezani sledilni signal, vendar samo po sebi ne dokazuje natančne transportne poti ali ugotavlja, da je nepoškodovani peptid vstopil v določen tip možganskih celic.

2. Kje se signal kopiči?

SPECT/CT zagotavlja prostorske informacije na ravni, ki jo dovoljujejo način, kakovost registracije, metoda rekonstrukcije in-specifična ločljivost študije. Regionalna analiza lahko pokaže, ali je signal koncentriran na določenih anatomskih področjih. To je pomembno za programe osrednjega živčevja, pri katerih bi lahko povprečje-celih možganov prikrilo regionalne razlike v izpostavljenosti ali zadrževanju.

3. Kako se možganski-signal spreminja skozi čas?

Zaporedje od 1- do 96-ur zagotavlja časovni potek znotraj predmeta. Preiskovalci lahko preverijo čas do najvišjega opazovanega signala, obstojnost čez opazovalno okno in navidezno izpiranje. Ta opazovanja, pridobljena s slikanjem, je mogoče upoštevati skupaj s podatki o plazemski farmakokinetiki, CSF, farmakodinamičnimi končnimi točkami in meritvami tkiva ex vivo.

4. Kam gre preostanek odmerka?

Slikanje celega-telesa ali razširjenega-polja lahko razkrije sočasno porazdelitev zunaj možganov. Pri intranazalnem odmerjanju sta posebej pomembna nosna votlina in dihalni trakt. Porazdelitev perifernih organov lahko pomaga tudi pri prepoznavanju vzorcev izpostavljenosti, ki so lahko pomembni za varnost, očistek ali razlago navidezne frakcije dovajanja CNS.

5. Ali lahko študija zmanjša odvisnost od končnega vzorčenja?

Serijsko slikanje omogoča ponavljajoče se opazovanje pri istem predmetu, kar lahko zmanjša potrebo po dodelitvi ločenih končnih kohort vsaki časovni točki. Obseg kakršnega koli zmanjšanja je odvisen od ciljev študije, validacijskega načrta, števila živali, urnika slikanja in potrebe po neposredni potrditvi ex vivo. Molekularno slikanje je zato treba obravnavati kot način za izboljšanje informacij, pridobljenih s študijo na živalih, ne kot samodejni nadomestek za končno analizo.

Kaj slikanje ne vzpostavi samo

Prva omejitev je prostorska in celična ločljivost. SPECT/CT lahko lokalizira radioaktivno označen signal na anatomske regije, vendar ne more ugotoviti, ali je material znotraj nevronov, glialnih celic, žilnih predelkov ali zunajceličnega prostora. Celična in podcelična lokalizacija zahteva metode, kot so avtoradiografija, histologija, imunohistokemija ali drugi terminalni testi.

Druga omejitev se nanaša na molekularno identiteto. Kamera zazna radioaktivni razpad izotopa. Ne loči nedotaknjenega peptida od radioaktivno označenega metabolita ali prostega joda, če se oznaka sprosti in vivo. Zato je treba stabilnost oznake oceniti pred študijo in po potrebi med njo. Izbrane končne časovne točke je mogoče seznaniti z bioanalizo ex vivo, da se ugotovi, kako natančno slikovni signal predstavlja matični preskusni izdelek.

Tretja omejitev je dodeljevanje poti. Možganski-signal po intranazalnem odmerjanju je združljiv z dostavo v CŽS, vendar sam SPECT ne more dokončno razlikovati neposrednega transporta-v-možgane od sistemske absorpcije, ki ji sledi kasnejši prehod BBB, ali od kombinacije poti. Zaključki-specifične poti zahtevajo integracijo z načrtom študije, podatki o formulaciji, farmakokinetiko plazme in tkiva, meritvami CSF, kjer je primerno, in ustreznimi kontrolami.

Te omejitve ne zmanjšajo vrednosti slikanja. Določajo, kako naj se podatki uporabljajo. Serijsko slikanje lahko identificira regije in časovne točke, ki upravičujejo podrobno preiskavo terminala, kar omogoča, da se delo ex vivo osredotoči na določena vprašanja, namesto da se razporedi po poljubnem časovnem poteku.

Zakaj so NHP pomembni za razvoj-do-možganov

Glodalci so še vedno uporabni za pregledovanje formulacij, študije mehanizmov in zgodnje dokazovanje--koncepta. Vendar pa se nosna anatomija in fiziologija dihal pri glodalcih razlikujeta od tistih pri ljudeh. Glodalci so obvezni nosni dihalci, vohalni epitelij pa zavzema sorazmerno večji del nosne votline. Te značilnosti lahko vplivajo na odlaganje in vodijo do večjega navideznega prispevka vohalnega transporta, kot bi pričakovali pri ljudeh.

NHP zagotavljajo bližji anatomski in fiziološki kontekst za izbrana prevodna vprašanja, vključno z geometrijo nosne votline, organizacijo dihalnih poti, vzorcem dihanja, anatomijo CŽS in združljivostjo s klinično-enakovrednim slikanjem. Podatki NHP ne odpravijo negotovosti pri človeškem prevodu in se jih ne sme razlagati kot neposredna napoved klinične izpostavljenosti. Njihova vrednost je v tem, da omogočajo ovrednotenje poti, regionalne porazdelitve, zadrževanja in sistemske dispozicije v modelu, ki je bolj pomemben za človeško anatomijo kot standardne študije na glodavcih za nekatera vprašanja dostave.

Pri izbiri vrste bi moralo še naprej upoštevati razvojno vprašanje. Študija NHP je najbolj informativna, če je zasnovana za razrešitev odločitve, ki je ni mogoče ustrezno obravnavati in vitro ali pri glodavcih, kot je izbira formulacije, regionalna izpostavljenost osrednjemu živčevju, ocena-naprave za dostavo ali razmerje med lokalnim odlaganjem in sistemsko izpostavljenostjo.

Integracija slikanja s farmakokinetiko, bioanalizo in farmakologijo

Molekularno slikanje je najbolj uporabno, če je načrtovano kot ena komponenta integriranega nabora podatkov o prevajanju. Študija od-do-možganov lahko združuje serijski SPECT/CT s plazemsko farmakokinetiko, vzorčenjem cerebrospinalne tekočine, ocenami nosu in dihal, bioanalizo tkiv, meritvami biomarkerjev in farmakodinamičnimi končnimi točkami.

Ta integracija omogoča primerjavo več plasti dokazov:

• Sistemska izpostavljenost:koncentracija v plazmi, izpostavljenost in očistek;
• Prostorska izpostavljenost:porazdelitev radioaktivno označenega materiala v regionalnih možganih in-organih;
• Časovna izpostavljenost:sprememba signala od zgodnjega obdobja po-odmerku prek kasnejšega zadrževanja ali izpiranja;
• Molekularna identiteta:delež signala, ki ga je mogoče pripisati nedotaknjenemu matičnemu materialu ali ustreznim metabolitom; in
• Biološki učinek: ciljno sodelovanje, odziv biomarkerjev ali funkcionalna farmakologija.

Nobena posamezna plast ne zadostuje za vsak program. Translacijska interpretacija postane močnejša, ko je slikovni signal povezan z izmerjenim testnim izdelkom, pričakovanim mehanizmom in biološkim odzivom, ki je pomemben za terapevtsko hipotezo.

Vloga Prisys Biotech v študijah slikanja možganov NHP Nose{0}}to-

Prisys Biotech izvaja translacijske študije NHP, ki lahko vključujejo intranazalno odmerjanje, serijsko molekularno slikanje, PK/PD, analizo biomarkerjev in komplementarne ocene tkiva. Potek dela lahko vključuje izbiro radionuklidov, radioaktivno označevanje, pripravo in čiščenje po-označevanju, nadzor kakovosti, SPECT/CT ali PET/CT velikih-živali in kvantitativno analizo slike.

Gradivo za spletni seminar opisuje delovne poteke označevanja in slikanja, ki se uporabljajo za majhne molekule, peptide, proteine, makromolekule, nanomateriale in protitelesa. Ustrezni radionuklid in modaliteta sta odvisna od preskusnega izdelka, kemije označevanja, pričakovane kinetike, zahtevanega opazovalnega okna, občutljivosti in ciljev študije. Te parametre je treba določiti med načrtovanjem študije in ne izbrati zgolj na podlagi razpoložljivosti instrumenta.

Pri programih od-do-možganov je praktični cilj povezati postopek dostave z ubranljivim paketom dokazov: kje je material zaznan, kako se njegova porazdelitev spreminja skozi čas, kolikšen delež signala je mogoče pripisati matični molekuli in ali je izpostavljenost povezana s farmakološkim učinkom.

Zaključek

Serijski 125I SPECT ponuja način za oceno porazdelitve-povezanega z možgani-in respiratornega-sistema po intranazalnem dajanju peptida v NHP. V primeru spletnega seminarja so skeniranja po 1, 24, 48, 72 in 96 urah pokazala, kako lahko uporaba posamezne-ravni sledilnika ustvari vzdolžne in prostorske informacije, vključno z zaznavnim signalom,-povezanim z možgani, za vsaj 72 ur, kot je predstavila študijska skupina.

Metoda neodvisno ne dokazuje natančnega transportnega mehanizma-do-možganov, celične lokalizacije ali koncentracije nepoškodovanega-starša. Ta vprašanja zahtevajo dopolnilne kontrole, oceno-stabilnosti etikete, bioanalizo in po potrebi metode terminalnega tkiva. Njegova vrednost je v dodajanju ponavljajočega se in vivo pogleda porazdelitve in zadrževanja običajnemu okviru analize farmakokinetike in tkiv-.

Za razvoj zdravil za CNS najbolj informativna zasnova običajno ni slikanje namesto bioanalize. To je slikanje skupaj z bioanalizo, farmakologijo in ustreznimi končnimi točkami prevajanja. Ta kombinacija lahko podpira natančnejše odločitve o formulaciji, odmerjanju, regionalni izpostavljenosti CŽS, zadrževanju in naslednji stopnji nekliničnega razvoja.