No deguna-līdz-smadzenēm NHP: 125I SPECT gadījuma pētījums

Theasins-smadzeņu barjera(BBB) ​​ir viens no galvenajiem centrālās nervu sistēmas (CNS) zāļu izstrādes ierobežojumiem. Tas ierobežo daudzu mazu molekulu un vairuma bioloģisko vielu iekļūšanu smadzeņu parenhīmā. Intranazāli vaino deguna-līdz-smadzenēmtāpēc ir piesaistījis interesi, jo deguna dobums ir anatomiski savienots ar CNS caur ožas un trīszaru ceļiem. Šie ceļi var nodrošināt piekļuvi smadzenēm, ko nevar izskaidrot tikai ar sistēmisko cirkulāciju.

Zinātniskais izaicinājums nav tikai intranazāla ceļa izvēle. Tas ir paredzēts, lai parādītu, kur nonāk ievadītais materiāls, cik daudz signāla ir saistīts ar smadzenēm, kā šis signāls laika gaitā mainās un vai novērojums atspoguļo neskartu testa priekšmetu, nevis atdalītu etiķeti vai metabolītu. Plazmas farmakokinētika (PK) nevar atbildēt uz šiem jautājumiem.Cerebrospinālā šķidruma (CSF) paraugu ņemšanasniedz informāciju no ierobežota nodalījuma un ierobežota laika punktu skaita. Smadzeņu gala analīze nodrošina tiešus audu mērījumus, bet katrs dzīvnieks parasti veic vienu gala novērojumu.

Radioaktīvi iezīmētsmolekulārā attēlveidošananodrošina papildu veidu, kā risināt šos jautājumus primātiem, kas nav cilvēkveidīgie primāti (NHP). Apvienojot radioaktīvi iezīmētu testa rakstu ar sērijveida SPECT/CT, pētnieki laika gaitā var izsekot ar marķieri saistītajam signālam viena un tā paša dzīvnieka smadzenēs un visā ķermenī. Šajā rakstā ir apskatīts ar jodu-125 marķēts peptīda gadījums, kas tika prezentētsPrisys Biotech molekulārās attēlveidošanas tīmekļseminārsun paskaidro, ko pētījuma plāns var un ko nevar demonstrēt.

Kāpēc plazmas PK nav pietiekams, lai novērtētu CNS piegādi?

Sistēmiskā iedarbība nav līdzvērtīga smadzeņu iedarbībai. Savienojums var radīt izmērāmu vai pat ievērojamu koncentrāciju plazmā, vienlaikus sasniedzot tikai ierobežotu koncentrāciju smadzenēs. Attiecības ir īpaši grūti interpretējamas pēc intranazālas ievadīšanas, jo ievadītais materiāls var palikt deguna dobumā, iztīrīties elpceļos, uzsūkties sistēmiski vai transportēt uz CNS pa lokāliem anatomiskiem ceļiem.

CSF paraugu ņemšana papildina noderīgu informāciju, taču CSF nav tiešs aizstājējs katram smadzeņu nodalījumam. Paraugu ņemšana ir invazīva, nodrošina retus laika punktus un var neatspoguļot reģionālo parenhīmas iedarbību. Gala smadzeņu audu analīze ir tiešāka, tomēr garenvirziena aiztures līknei ir nepieciešami atsevišķi dzīvnieki katram terminālajam laika punktam. Tas palielina nepieciešamo dzīvnieku skaitu un padara laika gaitu vairāk atkarīgu no -subjektu mainīguma.

Ne plazmas PK, ne viens gala mērījums nesniedz pilnīgu telpisko attēlu. Intranazālai CNS programmai izmeklētājiem var būt arī jāzina, vai pārbaudāmais izstrādājums paliek deguna dobumā, sasniedz apakšējos elpceļus, izplatās citos orgānos vai smadzenēs ir reģionāls modelis. Tie ir izplatīšanas jautājumi tikpat lielā mērā kā koncentrācijas jautājumi.

Kā radioaktīvi iezīmēts SPECT atbalsta deguna{0}}līdz-smadzeņu novērtēšanu

Molekulārās attēlveidošanas pētījums sākas ar radionuklīda izvēli un marķēšanas stratēģiju, kas atbilst testa izstrādājumam un paredzamajam bioloģiskajam laika gaitai. Tīmekļsemināra gadījumā peptīds tika marķēts ar jodu-125 (125I), radionuklīdu, kura fiziskais pusperiods ir aptuveni 59,4 dienas. Tā relatīvi garais fiziskais pussabrukšanas-periods ir saderīgs ar sērijveida novērojumiem no stundām līdz dienām, kas ir svarīgi, ja smadzeņu aizture var pārsniegt īso attēlveidošanas logu, ko parasti izmanto īstermiņa PET radionuklīdus.

Marķētais materiāls tiek ievadīts marķiera līmenī. Šāda veida mikrodevas konstrukcija ir paredzēta, lai nodrošinātu nosakāmu attēlveidošanas signālu, vienlaikus samazinot marķētā materiāla farmakoloģiskās perturbācijas. Tas pats par sevi nenorāda, ka marķētais preparāts darbojas identiski kā nemarķētais terapeitiskais līdzeklis. Šis jautājums ir atkarīgs no marķēšanas vietas, specifiskās aktivitātes, radioķīmiskās tīrības, sastāva un sākotnējās molekulas bioloģisko īpašību saglabāšanas.

SPECT/CT apvieno radionuklīdu{0}}atvasinātu molekulāro informāciju ar anatomisko kop{1}}reģistrāciju. Sērijveida skenēšanu var izmantot, lai novērtētu:

• vai ar smadzenēm saistīts signāls ir nosakāms pēc intranazālas ievadīšanas;
• signāla anatomiskais sadalījums attēlotajos CNS reģionos;
• izmaiņas ar smadzenēm{0}}saistītā signālā laika gaitā; un
• vienlaicīga atrašanās deguna dobumā, elpceļos, plaušās un citos redzes lauka orgānos.

Iegūtos mērījumus vislabāk interpretēt kā ar marķieri{0}}saistītu signālu vai ar radioaktīvi iezīmētu-materiālu sadalījumu. Tos nevajadzētu automātiski raksturot kā neskartu sākotnējo zāļu koncentrāciju, ja vien etiķetes stabilitāte un ex vivo bioanalīze neatbalsta šo interpretāciju.

Gadījuma izpēte: Serial 125I SPECT pēc intranazālas peptīdu ievadīšanas NHPs

Lietu veica Prisys Biotech NHP translācijas pētniecības iespējas un radioķīmijas un molekulārās attēlveidošanas iespējas. Pētījumā tika izmantots ar jodu-125 iezīmēts peptīds, kas intranazāli tika ievadīts NHP.

Sērijveida SPECT attēlveidošana tika veikta 1, 24, 48, 72 un 96 stundas pēc ievadīšanas. Attēlveidošanas secība tika izstrādāta, lai pārbaudītu ar smadzenēm -saistītā radioaktīvi iezīmētā signāla klātbūtni un izplatību vairāku- dienu periodā, nevis paļauties uz vienu gala mērījumu.

Lietā tika sniegta trīs saistītu veidu informācija. Pirmkārt, pēc intranazālās dozēšanas tika novērots ar smadzenēm saistīts signāls, kas atbalstīja turpmāku CNS piegādes izmeklēšanu. Otrkārt, signāla sadalījumu var novērtēt anatomiskajos smadzeņu reģionos, nevis uzskatīt par vienu veselu smadzeņu vērtību. Treškārt, sērijveida skenēšana parādīja, kā ar smadzenēm saistītais signāls mainījās 96 stundu ilgā novērošanas periodā, tostarp nosakāmā signāla saglabāšana vismaz 72 stundas, kā aprakstīts tīmekļseminārā.

Tie paši ieguvumi sniedza informāciju arī ārpus CNS. Signāls tika novērtēts deguna rajonā, vaigos, bronhu traktā un plaušās. Tam ir nozīme, jo lokāla nogulsnēšanās un elpceļu klīrenss var ietekmēt to intranazālās devas daļu, kas paliek pieejama iespējamai transportēšanai no deguna -uz- smadzenēm. Tāpēc attēlveidošanas dizains, kas pārbauda gan ar CNS{5}}saistīto, gan elpošanas ceļu, var palīdzēt pētniekiem interpretēt piegādes ceļu kopumā, nevis koncentrēties tikai uz galīgo smadzeņu attēlu.

Uz ko var atbildēt studiju plāns

1. Vai pēc intranazālas dozēšanas ir nosakāms ar smadzenēm{1}}saistīts signāls?

Sērijveida SPECT sniedz in vivo pierādījumus tam, ka pēc ievadīšanas attēlotajā smadzeņu reģionā atrodas radioaktīvi iezīmēts materiāls. Tas ir spēcīgāk, nekā secināt CNS piegādi tikai no plazmas iedarbības. Rezultāts joprojām ir precīzi jāapraksta: attēlveidošana parāda ar smadzenēm -saistītu marķiera signālu, bet tas pats par sevi nepierāda precīzu transportēšanas ceļu vai nenorāda, ka neskartais peptīds ir iekļuvis noteiktā smadzeņu šūnu tipā.

2. Kur uzkrājas signāls?

SPECT/CT nodrošina telpisko informāciju tādā līmenī, ko pieļauj modalitāte, reģistrācijas kvalitāte, rekonstrukcijas metode un pētījuma {0}īpašā izšķirtspēja. Reģionālā analīze var parādīt, vai signāls ir koncentrēts noteiktās anatomiskās zonās. Tas ir svarīgi CNS programmām, kurās vesels-smadzeņu vidējais rādītājs var slēpt reģionālās atšķirības ekspozīcijā vai saglabāšanā.

3. Kā ar smadzenēm{1}}saistītais signāls laika gaitā mainās?

Secība no 1- līdz 96-stundām nodrošina mācību priekšmeta laika kursu. Izmeklētāji var pārbaudīt laiku līdz augstākajam novērotajam signālam, noturību novērošanas logā un šķietamo izskalošanos. Šos attēlveidošanas novērojumus var ņemt vērā kopā ar plazmas PK, CSF datiem, farmakodinamiskajiem galapunktiem un ex vivo audu mērījumiem.

4. Kur paliek atlikušā deva?

Visa{0}}ķermeņa vai paplašināta-lauka attēlveidošana var atklāt vienlaicīgu izplatību ārpus smadzenēm. Intranazālai dozēšanai īpaši svarīgi ir deguna dobums un elpceļi. Perifēro orgānu sadalījums var arī palīdzēt noteikt iedarbības modeļus, kas var būt nozīmīgi attiecībā uz šķietamās CNS piegādes frakcijas drošību, klīrensu vai interpretāciju.

5. Vai pētījums var samazināt atkarību no gala paraugu ņemšanas?

Sērijveida attēlveidošana ļauj atkārtoti novērot vienu un to pašu subjektu, kas var samazināt vajadzību katram laika punktam piešķirt atsevišķas gala kohortas. Jebkura samazinājuma apjoms ir atkarīgs no pētījuma mērķiem, validācijas plāna, dzīvnieku skaita, attēlveidošanas grafika un nepieciešamības pēc tieša ex vivo apstiprinājuma. Tāpēc molekulārā attēlveidošana būtu jāuzskata par veidu, kā uzlabot informāciju, kas iegūta pētījumos ar dzīvniekiem, nevis kā automātisku terminālās analīzes aizstājēju.

Ko attēlveidošana pati par sevi nenosaka

Pirmais ierobežojums ir telpiskā un šūnu izšķirtspēja. SPECT/CT var lokalizēt radioaktīvi iezīmēto signālu anatomiskajos reģionos, taču tas nevar noteikt, vai materiāls atrodas neironos, glia šūnās, asinsvadu nodalījumos vai ārpusšūnu telpā. Šūnu un subcelulārai lokalizācijai nepieciešamas tādas metodes kā autoradiogrāfija, histoloģija, imūnhistoķīmija vai citi terminālie testi.

Otrais ierobežojums attiecas uz molekulāro identitāti. Kamera nosaka izotopa radioaktīvo sabrukšanu. Tas neatšķir neskartu peptīdu no radioaktīvi iezīmēta metabolīta vai brīvā joda, ja marķējums tiek atbrīvots in vivo. Tāpēc pirms pētījuma un, ja nepieciešams, tā laikā jānovērtē marķējuma stabilitāte. Atlasītos gala laika punktus var savienot pārī ar ex vivo bioanalīzi, lai noteiktu, cik precīzi attēlveidošanas signāls atspoguļo sākotnējo testa izstrādājumu.

Trešais ierobežojums ir maršruta attiecināšana. Ar smadzenēm-saistītais signāls pēc intranazālās dozēšanas ir saderīgs ar CNS ievadīšanu, taču SPECT viens pats nevar galīgi atšķirt tiešu deguna -uz-transportu smadzenēs no sistēmiskās absorbcijas, kam seko sekojoša BBB pāreja, vai arī no ceļu kombinācijas. Konkrētie secinājumi ir jāintegrē ar pētījuma plānu, zāļu sastāva datiem, plazmas un audu PK, CSF mērījumiem, ja nepieciešams, un atbilstošām kontrolēm.

Šie ierobežojumi nesamazina attēlveidošanas vērtību. Tie nosaka, kā dati ir jāizmanto. Sērijveida attēlveidošana var identificēt reģionus un laika punktus, kas nodrošina detalizētu termināļa izmeklēšanu, ļaujot ex vivo darbu koncentrēt uz konkrētiem jautājumiem, nevis sadalīt pa patvaļīgu laika kursu.

Kāpēc NHP ir svarīgas deguna-un-smadzeņu attīstībai

Grauzēji joprojām ir noderīgi formulu skrīningam, mehānismu pētījumiem un agrīnai koncepcijas -pierādīšanai-. Tomēr grauzēju deguna anatomija un elpošanas fizioloģija atšķiras no cilvēkiem. Grauzēji ir obligāti deguna elpotāji, un ožas epitēlijs aizņem proporcionāli lielāku deguna dobuma daļu. Šīs pazīmes var ietekmēt nogulsnēšanos un izraisīt lielāku šķietamo ožas transportēšanas ietekmi, nekā tas būtu sagaidāms cilvēkiem.

NHP nodrošina tuvāku anatomisko un fizioloģisko kontekstu atsevišķiem translācijas jautājumiem, tostarp deguna dobuma ģeometrijai, elpceļu organizācijai, elpošanas modelim, CNS anatomijai un savietojamībai ar klīnisko{0}}līdzvērtīgo attēlveidošanu. NHP dati nenovērš nenoteiktību cilvēku tulkojumā, un tos nevajadzētu interpretēt kā tiešu klīniskās iedarbības prognozi. To vērtība ir tāda, ka tie ļauj novērtēt maršrutu, reģionālo izplatību, saglabāšanu un sistēmisko izvietojumu modelī, kas ir vairāk nozīmīgs cilvēka anatomijai nekā standarta grauzēju pētījumi dažiem piegādes jautājumiem.

Sugu izvēli arī turpmāk vajadzētu virzīt uz attīstības jautājumu. NHP pētījums ir visinformatīvākais, ja tas ir izstrādāts, lai atrisinātu lēmumu, kuru nevar adekvāti risināt in vitro vai grauzējiem, piemēram, sastāva izvēle, reģionālā CNS iedarbība, piegādes ierīces novērtējums vai saikne starp lokālo nogulsnēšanos un sistēmisko iedarbību.

Attēlveidošanas integrēšana ar PK, bioanalīzi un farmakoloģiju

Molekulārā attēlveidošana ir visnoderīgākā, ja tā tiek plānota kā viena integrētas translācijas datu kopas sastāvdaļa. Deguna -līdz-smadzeņu pētījumā var apvienot sērijveida SPECT/CT ar plazmas PK, CSF paraugu ņemšanu, deguna un elpošanas novērtēšanu, audu bioanalīzi, biomarķieru mērījumus un farmakodinamiskos galapunktus.

Šī integrācija ļauj salīdzināt vairākus pierādījumu slāņus:

• Sistēmiskā iedarbība:koncentrācija plazmā, iedarbība un klīrenss;
• Telpiskā ekspozīcija:radioaktīvi iezīmētā materiāla reģionālais smadzeņu un perifēro orgānu{0}}izplatījums;
• Laika iedarbība:signāla izmaiņas no agrīnā pēc-devas ievadīšanas perioda līdz vēlākai saglabāšanai vai izskalošanai;
• Molekulārā identitāte:signāla proporcija, kas attiecināma uz neskartu izejmateriālu vai attiecīgiem metabolītiem; un
• Bioloģiskā iedarbība: mērķa iesaistīšanās, biomarķiera reakcija vai funkcionālā farmakoloģija.

Katrai programmai ar vienu slāni nepietiek. Translācijas interpretācija kļūst spēcīgāka, ja attēlveidošanas signāls ir saistīts ar izmērīto testa rakstu, paredzamo mehānismu un bioloģisko reakciju, kas attiecas uz terapeitisko hipotēzi.

Prisys Biotech loma NHP deguna{0}}līdz-smadzeņu attēlveidošanas pētījumos

Prisys Biotech veic NHP translācijas pētījumus, kas var ietvert intranazālu dozēšanu, sērijveida molekulāro attēlveidošanu, PK/PD, biomarķieru analīzi un papildu audu novērtējumus. Darbplūsma var ietvert radionuklīdu atlasi, radioaktīvo iezīmēšanu, sagatavošanu un attīrīšanu pēc-marķēšanas, kvalitātes kontroli, lielu-dzīvnieku SPECT/CT vai PET/CT un kvantitatīvo attēla analīzi.

Tīmekļsemināra materiālos ir aprakstītas marķēšanas un attēlveidošanas darbplūsmas, kas piemērojamas mazām molekulām, peptīdiem, proteīniem, makromolekulām, nanomateriāliem un antivielām. Piemērotais radionuklīds un modalitāte ir atkarīgi no pārbaudāmā izstrādājuma, marķēšanas ķīmijas, paredzamās kinētikas, vajadzīgā novērošanas loga, jutīguma un pētījuma mērķiem. Šie parametri ir jānosaka pētījuma plānošanas laikā, nevis jāizvēlas, pamatojoties tikai uz instrumenta pieejamību.

Programmām no deguna-līdz-smadzenēm praktiskais mērķis ir saistīt piegādes procedūru ar attaisnojamu pierādījumu paketi: kur materiāls tiek atklāts, kā laika gaitā mainās tā izplatība, kādu signāla daļu var attiecināt uz pamatmolekulu un vai iedarbība ir saistīta ar farmakoloģisko efektu.

Secinājums

Serial 125I SPECT nodrošina veidu, kā novērtēt smadzeņu -saistīto un elpošanas- sistēmu sadalījumu pēc intranazālas peptīda ievadīšanas NHP. Tīmekļsemināra gadījumā skenēšana pēc 1., 24., 48., 72. un 96. stundām parādīja, kā viena marķiera-līmeņa ievadīšana var ģenerēt garengriezuma un telpisko informāciju, tostarp nosakāmu ar smadzenēm saistītu signālu vismaz 72 stundas, kā to sniedza pētījuma grupa.

Metode neatkarīgi nepierāda precīzu deguna-uz-smadzeņu transportēšanas mehānismu, šūnu lokalizāciju vai neskartu-vecāku koncentrāciju. Šiem jautājumiem ir nepieciešamas papildu kontroles, etiķetes -stabilitātes novērtējums, bioanalīze un, ja nepieciešams, terminālo audu metodes. Tās vērtība ir atkārtota in vivo skatījuma uz izplatību un saglabāšanu pievienošana parastajai PK un audu{6}}analīzes sistēmai.

CNS zāļu izstrādei visinformatīvākais dizains parasti nav attēlveidošana, nevis bioanalīze. Tā ir attēlveidošana kopā ar bioanalīzi, farmakoloģiju un atbilstošiem translācijas galapunktiem. Šī kombinācija var atbalstīt precīzākus lēmumus par formulēšanu, dozēšanu, reģionālo CNS iedarbību, aizturi un nākamo neklīniskās attīstības posmu.