Myndataka dópamín D2/D3 viðtaka í prímötum sem ekki eru menn með [18F]Fallypride

Við þróun lyfja í miðtaugakerfi (CNS) hefur frambjóðandi sem nær til heilans eytt fyrstu hindruninni. Hvort það tengist lyfjafræðilegu markmiði sínu er sérstök spurning og útsetning í plasma getur ekki svarað því.

Plasmalyfjahvörf (PK), sýnatökur úr heila- og mænuvökva og lífdreifing vefja lýsa því hversu mikið lyf er til staðar og hvert það fer. Enginn þeirra greinir frá því hversu mikið af tilteknum viðtaka er upptekinn. Fyrir miðtaugakerfismeðferð skiptir bilið máli, vegna þess að lyfjafræðileg virkni er venjulega háð því að ná fullnægjandi markvirkni frekar en að ná mælanlegum heilastyrk.

Positron emission tomography (PET) viðtaka myndgreining mælir þá umráða. Geislamerktir bindlar bindast sértækum viðtökum á afturkræf hátt og breytingin á bindingu bindils eftir lyfjafræðilega inngrip mælir hversu mikið af viðtakasafninu lyfið hefur tekið upp.

Prisys kynnti starfandi dæmi á Prisys Biotech vefnámskeiðinu ásameindamyndgreiningí rannsóknum á non-human prímatum (NHP). Rannsóknin notaði [18F]Fallypride til að fylgjast með bindingu dópamíns D2/D3 viðtaka í cynomolgus öpum í gegnum 150 mínútna kraftmikla PET upptöku, með halóperidol áskorun í bláæð eftir 120 mínútur.

Tilfellið sýnir hvernig kraftmikið PET einkennir svæðisbundna viðtakabindingu, sýnir lyfjafræðilega tilfærslu og styður markþátttökumat í forklínískum miðtaugakerfisáætlunum.

1. Hvers vegna viðtakanotkun skiptir máli umfram hefðbundna PK

Viðtakanotkun er hlutfall tiltækra markviðtaka sem eru bundnir af lyfi á tilteknum tíma. Plasmaþéttni og heildarútsetning vefja lýsa því hversu mikið lyf er til staðar. Umráð lýsir því hvað lyfið er að gera við viðtakann.

Fyrir dópamín D2 mótlyf og hlutaörva er sambandið milli plasmaþéttni og notkunar ólínulegt og mettanlegt. Við lágan styrk veldur hófleg aukning á váhrifum mikla aukningu á nýtingu. Þegar binding nálgast mettun, veldur frekari aukning á styrk smám saman minni hagnað.

Sú lögun hefur beinar afleiðingar fyrir skammtaval. Klínískar PET rannsóknir á geðrofslyfjum hafa sýnt tengsl milli D2 viðtaka, meðferðarsvörunar og utanstrýtueinkenna. Mæling á nýtingu sýnir því hvort umsækjandi nær viðeigandi stigi þátttöku án þess að ýta útsetningu hærra en lyfjafræðin krefst.

Sama rökfræði á við um önnur dópamínstýrð kerfi. D2 hlutaörvi þarf nægilega mikið umráð til að framkalla áhrif sín á meðan hann skilur eftir pláss fyrir innræn dópamínvirk boð. Efnasambönd sem miða að utanaðkomandi viðtökum þurfa sannanlega bindingu á þeim svæðum, og mikil upptaka stráæðar ein og sér sýnir það ekki.

2. Hvað mælir [18F]Fallypride PET?

[18F]Fallypride er útskipt bensamíð geislabindill með mikla sækni í dópamín D2-líka viðtaka, þar á meðal D2 og D3 undirgerðirnar. Binding er afturkræf, þannig að hægt er að fylgja sama rekjaefninu með tengingu og sundrun innan einni lotu.

Sækni þess er nægilega mikil til að tilkynna um bindingu á svæðum með lágan viðtakaþéttleika, þar á meðal svæði í heilaberki og thalamus. Flest önnur sporefni fyrir dópamínviðtaka voru þróuð fyrir svæði með háþéttni og skila litlu nothæfu merki utan stroatum.

Flúor-18 hefur líkamlegan helmingunartíma sem er um það bil 110 mínútur, nógu langur fyrir kraftmikla aðferð sem fangar afhendingu, svæðisbundna uppsöfnun og þvott í einni upptöku.

Tvö túlkunarmörk gilda. [18F]Fallypride skilur ekki D2 frá D3, þannig að merkið er D2/D3 bindandi og ekkert sértækara. PET merkjastyrkur er heldur ekki jafn viðtakafjölda. Mæld geislavirkni sameinar sendingu snefilefna, ósértæka dreifingu, sértæka bindingu og hreyfihvörf snefilefna, og að aðskilja þessa þætti þarf hreyfigreiningu.

3. NHP málið: Dynamic PET Imaging með Haloperidol Challenge

Dæmi Dr. Liu notaði [18F]Fallypride PET í cynomolgus öpum til að einkenna dreifingu snefilefna og svæðisbundna viðtakabindingu í eðlilegum heila. Markmiðið var grunnlýsing frekar en sjúkdómslíkan eða lækningakandídat.

Kaupin stóðu yfir í 150 mínútur. Eftir 120 mínútur var halóperidol gefið í bláæð sem lyfjafræðilega blokkunaráskorun.

Striatal og extrastriatal svæði hegðuðu sér öðruvísi. Utanríkissvæði náðu almennt hámarki fyrr og hreinsuðust hraðar. Tvíhliða striata náði hámarki síðar og héldi sporefni lengur.

Þéttleiki viðtaka skýrir mynstrið. Á þéttleikasvæði eins og striatum kemur mest af merkinu frá sértækri bindingu. Þar sem þéttleiki er lægri, bera sporefnissending og ósértæk dreifing hlutfallslega meira af honum.

Sá munur þrengir að námshönnun. Ein kyrrstæð mynd á einum föstum tímapunkti getur ekki einkennt striatal og extrastriatal bindingu í einu, þannig að tímasetning töku og greiningaráætlun þarf að taka tillit til svæðisbundinnar hreyfihvarfa.

Halóperídól áskorunin bætti við lyfjafræðilegu prófi. Haloperidol er dópamínviðtakablokki og keppir við [18F]Fallypride um sömu bindistaði. Eftir skömmtun fellur spormerkjabinding á svæðin þar sem merkið er að mestu leyti sértækt D2/D3 binding. Sú tilfærsla styður bæði sérhæfni og afturkræfni svæðismerkisins.

4. Hvernig eru viðtakafjöldi og bindandi möguleiki mældur?

Myndir einar og sér geta ekki borið megindlega lyfjafræðilega fullyrðingu. Flestar upplýsingarnar eru í tímavirkniferlinum (TAC), sem rekur styrk geislavirkninnar á völdum svæði yfir öflunina. Lögun þess endurspeglar sendingu spormerkja, tengsl viðtaka, sundrun og úthreinsun.

Fyrir afturkræf sporefni byggir magngreining venjulega á viðmiðunarsvæði með hverfandi sértækri bindingu við markið. Það svæði áætlar ótilfæranlega spormerkjadreifingu og gerir greiningunni kleift að aðgreina sérstaka bindingu frá restinni af merkinu.

Sú færibreyta sem oftast er greint frá er bindingargeta sem ekki er hægt að breyta (BP_ND), hlutfall sérstaklega bundins sporefnis og ótilfæranlegs sporefnis við jafnvægi samkvæmt forsendum valda hreyfimyndalíkans. Viðmiðunarvefjalíkön eða aðrar fullgiltar hreyfiaðferðir áætla það, allt eftir rekja- og tökuhönnun.

Umráð leiðir síðan af samanburði á bindingargetu fyrir og eftir samkeppnislyf:

Nýting viðtaka (%)=[(BP_{ND, grunnlína}- BP_{ND, lyf}) / BP_{ND, grunnlína}] × 100

Fall í BP_NDeftir skömmtun þýðir að færri staðir eru eftir fyrir geislabindilinn. Samkvæmt forsendum rannsóknarinnar metur það haust nýtingu viðtaka.

Reikningurinn er einföld. Áreiðanleikinn er það ekki. Lífeðlisfræðilegur stöðugleiki, samkvæm öflun, nákvæm svæðisskilgreining, hreyfileiðrétting og viðeigandi hreyfimyndalíkan er allt inn í matið.

Áskorunarhönnunin í vefnámskeiðinu beitir sömu meginreglu í einni lotu. Í stað þess að bera saman aðskilda grunnlínu og skanna eftir meðferð er blokkunarefnið gefið í einni kraftmikilli upptöku og tilfærsla er lesin beint af tímavirkniferlinum. Færri myndatökulotur þýðir minni breytileika milli lota til að stjórna. Það leggur einnig áherslu á hönnunarval: áskorunartíma, blokkunarskammt og lengd upptöku sem eftir er eftir skömmtun, ákvarða allt hvort tilfærsla er náð nógu vel til að mæla.

5. Hvað getur stakskammtaáskorun sýnt?

Einskammtaáskorun prófar sérhæfni raka og afturkræfa markbindingu. Það skapar ekki skammta-nýtingarsamband.

Þessi mörk skipta máli þegar PET niðurstöður gefa þróunarákvörðun. Einn hindrandi skammtur er einn inngripspunktur. Tilfærsla á þeim tímapunkti styður markmiðlaðan lestur á merkinu og segir ekkert um hvernig álagning færist yfir styrki.

Magnbundið samband skammta og nýtingar þarf nokkur skammtastig, helst með PK mæld við hliðina á svo að hægt sé að tengja virkni við altæka útsetningu. Slík hönnun kortleggur styrk gegn virkni, auðkennir váhrifasviðið sem er bundið við tiltekið rýmissvið og styður lyfjafræðilegt skammtaval.

Þrjú önnur atriði snerta túlkun.

Lyfjafræðileg sértækni:halóperidól er ekki sértækt fyrir D2/D3. Það hefur einnig samskipti við sigma-1 og serótónín 5-HT2A viðtaka. Notkun þess sem blokkunarefni er því lesin á móti svæðisbundinni spormerkjadreifingu og tilfærslu sem sést, ekki sem sönnun þess að öll áhrif fari í gegnum D2/D3.

Lífeðlisfræðilegar aðstæður:svæfing og lífeðlisfræðilegar breytingar hafa áhrif á blóðflæði í heila, afhendingu sporefna og hugsanlega innræna dópamínvirka virkni. Þessar breytur þurfa eftirlit og skjöl yfir myndatökulotuna.

Nýting á móti virkni:umráð sýnir markvirkni, ekki lækningalegan ávinning. Efnasamband getur hertekið viðtakann sinn verulega án þess að framkalla fyrirhugaða svörun niðurstreymis.

Myndgreining á viðtaka tilheyrir því öðrum lyfjafræðilegum endapunktum frekar en að standa fyrir þeim.

6. Af hverju að nota non-mannleg prímöt fyrir dópamínviðtaka PET rannsóknir?

NHP myndgreining hentar megindlegri vinnu miðtaugakerfis viðtaka, sérstaklega þegar spurningin nær yfir striatal og utanaðkomandi íbúa saman.

PET fyrir nagdýr er vel þekkt, en litli heilinn takmarkar svæðisbundna magngreiningu. Hlutarúmmálsáhrif verða alvarleg þegar áhugasvæði nálgast staðbundna upplausn skannarsins og aðskilnaður aðliggjandi mannvirkja verður óáreiðanlegur. Lítil utanaðkomandi svæði þjást mest.

Stærri heili gerir raunhæfa afmörkun á striatum, thalamus og cortical svæði. NHPs brúa einnig lyfjafræði nagdýra og klíníska taugamyndgreiningu: taugalíffærafræðilegt skipulag og dópamínvirka kerfið líkist mannlegu fyrirkomulagi nógu náið til að gera dreifingu, viðtakabindingu og lyfjafræðileg svörun mælanleg í þýðingarumhverfi.

Endurtekin myndataka í sama dýri er hinn kosturinn. Hönnun innan viðfangsefnis dregur úr áhrifum breytileika milli einstaklinga á aðgengi og lífeðlisfræði viðtaka, sem skiptir máli þegar væntanleg áhrif eru lítil eða þegar rekja þarf bindingu með tímanum.

NHP gögn eru ekki skiptanleg með PET-mælingum manna. Lífeðlisfræði, rekjahvarfafræði, svæfingar og tilraunaaðstæður eru mismunandi og þarf að meðhöndla þann mun þegar megindlegar niðurstöður eru þýddar. Samræmdar myndgreiningaraðferðir og greiningaraðferðir minnka aðferðafræðilega bilið.

7. Samþætting viðtakamyndagerðar í miðtaugakerfi lyfjaþróunar

Viðtakar PET leggur mest af mörkum þegar það er innan víðtækari lyfjafræði og PK/PD stefnu.

Markmið þátttökumat kemur fyrst. Áður en farið er í stærri verkunarrannsóknir getur teymi komist að því hvort frambjóðandi nær til heilans og tekur viðtaka hans við viðeigandi almenna útsetningu.

Skammtaval fer á eftir. Notkun mæld á nokkrum skammtastigum og samþætt við lyfjahvörf í plasma gefur útsetningar-nýjunarsamband sem gefur vélrænan grunn fyrir val á skömmtum í síðari rannsóknum, þar með talið snemma klínísk vinna.

Samanburður frambjóðenda er þriðja notkunin. Þar sem nokkur efnasambönd deila sameindamarkmiði, bæta PET umráðagögn in vitro bindisækni og hefðbundinn PK, og gera kleift að bera saman þátttöku in vivo við samsvarandi útsetningu.

Lesið samhliða öðrum endapunktum, þessar mælingar lýsa forritinu betur.

Með því að sameina þessar mælingar tengist útsetning, markvirkni og lyfjafræðileg svörun niðurstreymis.

8. Hagnýt atriði og takmarkanir NHP viðtaka PET

Magnbundinn PET-viðtaka verðlaunar vandlega hönnun og merkisértæka sannprófun.

Forsenda viðmiðunarsvæðis liggur til grundvallar flestum megindlegum aðferðum. Valið svæði þarf hverfandi sértæka bindingu við markið og staðfesta þarf hæfi þess fyrir sporefnið og tegundina sem eru í notkun.

Hreyfing skiptir máli við langar dýnamískar yfirtökur. Lítil hreyfing breytir líffærafræðilegri skráningu og skekkir svæðisbundna tímavirkniferla, sem breiðist út í bindandi mat.

Próf-endurprófunarbreytileiki þarf að lýsa þegar breyting á bindingu er aðalendapunktur. Án breytileika í grunnlínu líta ósvikin lyfjafræðileg áhrif og mælimunur eins út.

Athuga skal bindingareiginleika spormerkja og samskipti utan markhópsins fyrirfram. Þar sem þörf er á sértækum upplýsingum um undirtegund getur [18F]Fallypride ekki aðskilið D2 frá D3 framlögum.

Þessar kröfur setja skilyrði fyrir notkun PET-viðtaka: viðeigandi sporefni, skilgreindir megindlegir endapunktar og greiningarviðmið sem samþykkt voru áður en rannsóknin hefst.

Niðurstaða

[18F]Fallypride PET í cynomolgus öpum sýnir hvað myndgreining viðtaka bætir við in vivo: svæðisbundin D2/D3 binding, striatal og extrastriatal hreyfihvörf fylgt eftir yfir 150 mínútna kraftmikla upptöku og lyfjafræðilega tilfærslu eftir halóperidol áskorun í bláæð eftir 120 mínútur.

Víðtækara framlagið er spurningin sem það svarar. PET viðtakar ákvarðar hvort frambjóðandi notar fyrirhugað markmið sitt við tiltekna útsetningu, sem engin PK ferill í plasma, CSF sýni eða lífdreifingarmynd leysir af sjálfu sér.

Lesið með hefðbundnum lyfjahvörfum, CSF sýnatöku, lífdreifingarmyndgreiningu og virkum lyfjafræðilegum endapunktum, umráðagögn ljúka keðjunni frá útsetningu fyrir lyfjafræðilegri virkni.

Útsetning, markvirkni og lækningaleg virkni haldast áberandi magn. Að halda þeim aðgreindum er það sem gerir þýðingarrannsókn upplýsandi og þróunarákvörðun verjanlega.

The Molecular Imaging Webinar Case Series

Þessi grein lokar sex hluta Prisys Biotech vefnámskeiðsröðinni um sameindamyndgreiningu í NHP rannsóknum. Hver þáttur tók eina spurningu.

Sá fyrsti fylgdi á eftirlífdreifingarmyndataka fyrir allan líkamanní NHPs með joð-125 SPECT, þar sem spurt er hvernig merkt efnasamband dreifist um líffæri með tímanum. Sá síðari spurði hvort efnasamband sem gefið var í nef berist til heilans og notaðfæðingu frá nefi til heilamældur með SPECT til að svara því. Sá þriðji gekk í gegnActinium-225 skammtavörpun fyrir mennfrá NHP myndgreiningargögnum, þar á meðal mati á frásoguðum skömmtum og mati á virkni manna. Sá fjórði eltilangsum tau PETí rhesus macaque fyrirmynd. Sá fimmti sótti umVMAT2 PETí prímatalíkani sem ekki er mannlegtParkinsonsveikitil að mæla dópamínvirkan skort in vivo.

Lesin sem sett, færast þessir sex frá dreifingu í gegnum fæðingu, skammtamælingu, framvindu sjúkdóms og dópamínvirkan skort yfir í aðgengi að viðtaka, sem er sá punktur þegar myndgreining byrjar að svara lyfjafræðilegri spurningu.

Val á myndgreiningaraðferð fylgir vísindalegri spurningu. Mismunandi sporefni, öflunarreglur og greiningaraðferðir skila viðbótarupplýsingum og samsetningin styrkir túlkun á forklínískum lyfjafræðilegum gögnum.

Fyrir frekara samhengi fylgir röðinni yfirlitsgrein um sameindamyndgreiningar í NHP rannsóknum og þýðingarlyfjaþróun.

Hafðu samband við Prisys Biotechnologies