Nef-til-Heilasending í NHP: 125I SPECT tilviksrannsókn

Theblóð-heilaþröskuldur(BBB) ​​er ein helsta þvingunin í þróun lyfja í miðtaugakerfi (CNS). Það takmarkar innkomu margra lítilla sameinda og flestra lífefna inn í heilablóðfallið. Intranasal, eðanef-til-heilasendingarhefur því vakið áhuga vegna þess að nefholið er líffærafræðilega tengt miðtaugakerfi í gegnum lyktar- og þríhyrningaleiðina. Þessar leiðir geta veitt aðgang að heilanum sem skýrist ekki af kerfisbundinni blóðrás eingöngu.

Vísindaleg áskorun er ekki einfaldlega sú að velja leið í nef. Það er til að sýna fram á hvert efnið sem gefið er fer, hversu mikið merki er tengt heilanum, hvernig það merki breytist með tímanum og hvort athugunin endurspegli ósnortinn prófunarhlut frekar en aðskilið merki eða umbrotsefni. Lyfjahvörf í plasma (PK) geta ekki svarað þessum spurningum.Sýnataka úr heila- og mænuvökva (CSF).veitir upplýsingar úr takmörkuðu hólfi og takmarkaðan fjölda tímapunkta. Endanleg heilagreining veitir beinar vefjamælingar, en hvert dýr leggur yfirleitt til eina lokaathugun.

Geislamerktsameindamyndgreiningbýður upp á viðbótarleið til að takast á við þessar spurningar hjá prímötum sem ekki eru-menn (NHP). Með því að sameina geislamerkta prófunargrein með rað-SPECT/CT, geta rannsakendur fylgst með-merkjum sem tengjast sporefni í heila og um allan líkamann í sama dýri með tímanum. Þessi grein fjallar um joð-125-merkt peptíðtilfelli sem kynnt var á meðanVefnámskeið Prisys Biotech sameindamyndgreiningarog útskýrir hvað námshönnunin getur og getur ekki sýnt fram á.

Hvers vegna Plasma PK er ekki nóg til að meta miðtaugakerfið

Altæk útsetning jafngildir ekki útsetningu fyrir heila. Efnasamband getur framleitt mælanlegan eða jafnvel verulegan plasmastyrk á meðan það nær aðeins takmörkuðum styrk í heilanum. Sérstaklega er erfitt að túlka tengslin eftir gjöf í nef, vegna þess að efnið sem gefið er getur haldist í nefholinu, hreinsað út í öndunarfæri, frásogast kerfisbundið eða flutt í átt að miðtaugakerfi um staðbundnar líffærafræðilegar leiðir.

CSF sýnataka bætir við gagnlegum upplýsingum, en CSF er ekki bein staðgengill fyrir hvert heilahólf. Sýnataka er ífarandi, gefur fáa tímapunkta og táknar kannski ekki svæðisbundna útsetningu fyrir parenchymal. Endanleg heilavefsgreining er beinari, en samt sem áður þarf langvarandi varðveisluferil aðskilin dýr fyrir hvern lokatímapunkt. Þetta eykur fjölda dýra sem krafist er og gerir tímaferlið háðra á milli-breytileika viðfangsefna.

Hvorki plasma PK né ein lokamæling gefur fullkomna staðbundna mynd. Fyrir miðtaugakerfi í nef geta rannsakendur einnig þurft að vita hvort prófunarhluturinn sé eftir í nefholinu, nær til neðri öndunarvega, dreifist til annarra líffæra eða sýnir svæðisbundið mynstur í heilanum. Þetta eru dreifingarspurningar jafn mikið og þær eru einbeitingarspurningar.

Hvernig geislamerkt SPECT styður nef-til-heilamats

Sameindamyndarannsókn hefst með vali á geislavirkum kjarna og merkingaraðferð sem passar við prófunarhlutinn og væntanlegt líffræðilegt tímaferli. Í vefnámskeiðinu var peptíðið merkt með joð-125 (125I), geislavirkum kjarni með eðlisfræðilegan-helmingunartíma um það bil 59,4 dagar. Tiltölulega langur líkamlegur-helmingunartími þess er samhæfður við raðmælingar yfir klukkustundir til daga, sem á við þegar heilasöfnun getur náð út fyrir stuttan myndgreiningarglugga algengra skammlífra PET geislavirkra kjarna.

Merkt efni er gefið á sporefnisstigi. Þessari gerð örskammtahönnunar er ætlað að veita greinanlegt myndmerki en lágmarka lyfjafræðilega truflun af merktu efni. Það staðfestir í sjálfu sér ekki að merkta efnablöndun hegði sér eins og ómerkta lækningalyfið. Sú spurning fer eftir merkingarstað, sértækri virkni, geislaefnafræðilegum hreinleika, samsetningu og varðveislu líffræðilegra eiginleika móðursameindarinnar.

SPECT/CT sameinar geislavirka-sameindaupplýsingar við líffærafræðilega-samskráningu. Hægt er að nota raðskannanir til að meta:

• hvort heila-tengd merki sé greinanleg eftir gjöf í nef;
• líffærafræðileg dreifing merkja innan myndaðra miðtaugakerfissvæða;
• breytingin á-tengdum heilamerkjum með tímanum; og
• samhliða tilkomu í nefholi, öndunarvegi, lungum og öðrum líffærum innan sjónsviðsins.

Mælingarnar sem myndast eru best túlkaðar sem-tengt merki eða geislamerkt-efnisdreifing. Þeim ætti ekki sjálfkrafa að lýsa sem ósnortnum foreldri-lyfjastyrk nema stöðugleiki merkimiða og líffræðileg greining styðji þá túlkun.

Tilviksrannsókn: Serial 125I SPECT eftir gjöf peptíðs í nef í NHPs

Málið var framkvæmt af NHP þýðingarrannsóknarhæfni Prisys Biotech, geislaefnafræði og sameindamyndgreiningargetu. Í rannsókninni var notað joð-125-merkt peptíð sem gefið var í nef til NHPs.

Raðmyndataka SPECT var gerð 1, 24, 48, 72 og 96 klukkustundum eftir gjöf. Myndaröðin var hönnuð til að kanna nærveru og dreifingu heila-tengdra geislamerktra merkja á margra-dagatímabili frekar en að treysta á eina lokamælingu.

Í málinu komu fram þrjár skyldar upplýsingar. Í fyrsta lagi sást heila-tengd merki eftir inngjöf í nef, sem styður frekari rannsókn á miðtaugakerfi. Í öðru lagi væri hægt að meta dreifingu merkisins yfir líffærafræðileg heilasvæði frekar en að meðhöndla sem eitt heila-gildi. Í þriðja lagi sýndu raðskannanir hvernig heila-tengd merki breyttist á 96 klukkustunda athugunartímabilinu, þar á meðal varðveisla á greinanlegu merki í að minnsta kosti 72 klukkustundir eins og fram kemur í vefnámskeiðinu.

Sömu kaup gáfu einnig upplýsingar utan miðtaugakerfisins. Merki var metið á nefsvæði, kinn, berkjuvegi og lungum. Þetta skiptir máli vegna þess að staðbundin útfelling og öndunarúthreinsun geta haft áhrif á þann hluta skammts í nef sem er áfram tiltækur fyrir hugsanlegan flutning nefs-til-heila. Myndgreiningarhönnun sem skoðar bæði miðtaugakerfið-tengda og öndunarfærni getur því hjálpað rannsakendum að túlka fæðingarleiðina í heild sinni frekar en að einblína aðeins á endanlega heilamynd.

Því sem námshönnunin getur svarað

1. Er heila-tengd merki greinanleg eftir skammta í nef?

Serial SPECT gefur in vivo vísbendingar um að geislamerkt efni sé til staðar á myndað heilasvæði eftir gjöf. Þetta er sterkara en að álykta um miðtaugakerfið út frá útsetningu í blóðvökva eingöngu. Niðurstöðunni ætti samt að lýsa nákvæmlega: myndgreining sýnir heila-tengd spormerki, en hún sannar ekki í sjálfu sér nákvæma flutningsleið eða staðfestir að ósnortið peptíð hafi farið inn í tiltekna heilafrumugerð.

2. Hvar safnast merkið upp?

SPECT/CT veitir landupplýsingar á því stigi sem leyfilegt er samkvæmt aðferðum, skráningargæðum, endurbyggingaraðferð og -rannsóknarsértækri upplausn. Svæðisgreining getur sýnt hvort merki er einbeitt á tilteknum líffærafræðilegum svæðum. Þetta er mikilvægt fyrir miðtaugakerfi þar sem heila-meðaltal gæti leynt svæðisbundnum mun á útsetningu eða varðveislu.

3. Hvernig breytist-tengd merki heilans með tímanum?

1- til 96-stunda röðin veitir tímanámskeið innan námsefnis. Rannsakendur geta skoðað tímann að hæsta merkinu sem sést hefur, þrautseigju yfir athugunarglugganum og augljósan þvott. Þessar athuganir sem unnar eru af myndgreiningu má skoða samhliða lyfjahvörf í plasma, gögnum um CSF, lyfjafræðilega endapunkta og vefjamælingar í lífi.

4. Hvert fer afgangurinn af skammtinum?

Allur-líkamsmyndataka eða útbreidd-sviðsmynd getur leitt í ljós samhliða dreifingu utan heilans. Fyrir skammta í nef eru nefhol og öndunarfæri sérstaklega viðeigandi. Dreifing útlægra líffæra getur einnig hjálpað til við að bera kennsl á váhrifamynstur sem geta haft þýðingu fyrir öryggi, úthreinsun eða túlkun á sýnilegu hluta miðtaugakerfisins.

5. Getur rannsóknin dregið úr ósjálfstæði á lokasýnatöku?

Raðmyndataka gerir endurtekna athugun á sama viðfangsefninu kleift, sem getur dregið úr þörfinni á að úthluta aðskildum lokaárgangum á hvern tímapunkt. Umfang hvers kyns lækkunar fer eftir markmiðum rannsóknarinnar, staðfestingaráætluninni, fjölda dýra, myndatökuáætluninni og þörfinni fyrir beina staðfestingu í lífi. Því ætti að líta á sameindamyndgreiningu sem leið til að bæta upplýsingar sem fengnar eru úr dýrarannsókn, ekki sem sjálfvirkan staðgengil fyrir lokagreiningu.

Hvaða myndgreining kemur ekki á fót af sjálfu sér

Fyrsta takmörkunin er staðbundin og frumuupplausn. SPECT/CT getur staðfært geislamerkt merki til líffærafræðilegra svæða, en það getur ekki ákvarðað hvort efnið er inni í taugafrumum, glial frumum, æðahólfum eða utanfrumurými. Staðsetning frumu og undirfrumu krefst aðferða eins og sjálfsmyndatöku, vefjafræði, ónæmisvefjaefnafræði eða annarra lokaprófa.

Önnur takmörkunin varðar sameindaeinkenni. Myndavélin greinir geislavirka rotnun frá samsætunni. Það greinir ekki ósnortið peptíð frá geislamerktu umbrotsefni eða fríu joði ef merkingin losnar in vivo. Því ætti að meta stöðugleika merkimiða fyrir og meðan á rannsókninni stendur þar sem við á. Valda lokatímapunkta er hægt að para saman við ex vivo lífgreiningu til að ákvarða hversu náið myndmerkið táknar frumprófunargreinina.

Þriðja takmörkunin er leiðartenging. Heila-tengd merki eftir inngjöf í nef er samhæft við miðtaugakerfi, en SPECT eitt sér getur ekki endanlega greint beint nef-til-heilaflutnings frá kerfisbundnu frásogi sem fylgt er eftir með síðari BBB yfirferð, eða frá samsetningu af leiðum. Leiðar-sértækar niðurstöður krefjast samþættingar við rannsóknarhönnun, lyfjaformsgögn, lyfjahvörf í plasma og vefjum, CSF mælingar þar sem við á og viðeigandi viðmiðunarreglur.

Þessar takmarkanir draga ekki úr gildi myndgreiningar. Þeir skilgreina hvernig gögnin skuli notuð. Raðmyndataka getur auðkennt þau svæði og tímapunkta sem krefjast nákvæmrar lokarannsóknar, sem gerir kleift að einbeita sér að sérstökum spurningum í lífinu frekar en að dreifa á handahófskennt tímaskeið.

Hvers vegna NHPs eru mikilvægir fyrir nef-til-heilaþróunar

Nagdýr eru áfram gagnleg til að skima efnablöndur, rannsóknir á aðferðum og snemma sannanir-á-hugmyndavinnu. Hins vegar er líffærafræði nefs og lífeðlisfræði öndunarfæra nagdýra frábrugðin mönnum. Nagdýr eru skyldug neföndun og lyktarþekjan tekur hlutfallslega stærri hluta nefholsins. Þessir eiginleikar geta haft áhrif á útfellingu og geta leitt til meiri sýnilegs framlags frá lyktarflutningum en búast mætti ​​við hjá mönnum.

NHPs veita nánara líffærafræðilegu og lífeðlisfræðilegu samhengi fyrir valdar þýðingarspurningar, þar á meðal rúmfræði nefhols, skipulag öndunarvega, öndunarmynstur, líffærafræði miðtaugakerfis og samhæfni við klíníska-jafngilda myndgreiningu. NHP gögn útiloka ekki óvissu í þýðingu manna og ætti ekki að túlka þær sem beina spá um klíníska útsetningu. Gildi þeirra er að þeir gera kleift að meta leið, svæðisbundna dreifingu, varðveislu og kerfisbundna tilhneigingu í líkani sem hefur meiri þýðingu fyrir líffærafræði mannsins en staðlaðar rannsóknir á nagdýrum fyrir sumar fæðingarspurningar.

Val á tegundum ætti að vera áfram knúið áfram af þróunarspurningunni. NHP rannsókn er upplýsandi þegar hún er hönnuð til að leysa ákvörðun sem ekki er hægt að bregðast við með fullnægjandi hætti in vitro eða í nagdýrum, svo sem val á lyfjaformi, svæðisbundin útsetning á miðtaugakerfi, mat á afhendingu-búnaðar eða tengslin milli staðbundinnar útfellingar og almennrar útsetningar.

Samþætting myndgreiningar við lyfjahvörf, lífgreiningu og lyfjafræði

Sameindamyndgreining er gagnlegust þegar hún er skipulögð sem einn hluti af samþættum þýðingargagnagrunni. Nef-til-heilarannsókn getur sameinað rað-SPECT/CT við PK, CSF sýnatöku, nef- og öndunarmat, vefjalífgreiningu, lífmerkjamælingar og lyfjafræðilega endapunkta.

Þessi samþætting gerir kleift að bera saman nokkur lög af sönnunargögnum:

• Kerfisbundin útsetning:plasmaþéttni, útsetning og úthreinsun;
• Staðbundin útsetning:svæðisbundin heila- og útlæga-líffæradreifing geislamerkta efnisins;
• Tímabundin útsetning:breyting á merki frá því snemma eftir-skammtatímabil í gegnum síðari varðveislu eða þvott;
• Sameindakenni:hlutfall merkja sem rekja má til óskerts móðurefnis eða viðeigandi umbrotsefna; og
• Líffræðileg áhrif: miða þátttöku, lífmerkissvörun eða hagnýt lyfjafræði.

Ekkert eitt lag er nóg fyrir hvert forrit. Þýðingartúlkunin verður sterkari þegar myndmerkið er tengt mældu prófunargreininni, væntanlegu kerfi og líffræðilegri svörun sem skiptir máli fyrir meðferðartilgátuna.

Hlutverk Prisys líftækni í NHP nefi-til-heilarannsóknum

Prisys Biotech framkvæmir NHP þýðingarrannsóknir sem geta falið í sér skömmtun í nef, raðmyndatöku, PK/PD, lífmerkjagreiningu og viðbótarvefsmati. Verkflæðið getur falið í sér val á geislakornum, geislamerkingu, undirbúningi og hreinsun eftir-merkingar, gæðaeftirlit, SPECT/CT/CT eða PET/CT af stórum-dýrum og megindlega myndgreiningu.

Vefnámskeiðsefnið lýsir verkflæði merkinga og myndgreiningar sem eiga við um litlar sameindir, peptíð, prótein, stórsameindir, nanóefni og mótefni. Viðeigandi geislavirki og aðferð fer eftir prófunargreininni, merkingarefnafræði, væntanlegum hreyfihvörfum, nauðsynlegum athugunarglugga, næmi og rannsóknarmarkmiðum. Þessar breytur ættu að vera ákvarðaðar við hönnun rannsóknarinnar frekar en að velja eingöngu á grundvelli tiltækileika tækja.

Fyrir nef-til-heilaáætlana er hagnýtt markmið að tengja afhendingarferlið við forsvaranlegan sönnunarpakka: hvar efnið er greint, hvernig dreifing þess breytist með tímanum, hversu stórt hlutfall merkja má rekja til móðursameindarinnar og hvort útsetningin tengist lyfjafræðilegum áhrifum.

Niðurstaða

Serial 125I SPECT veitir leið til að meta-tengda heila og dreifingu- í öndunarfærum eftir gjöf peptíðs í nef í NHP. Í vefnámskeiðinu sýndu skannanir eftir 1, 24, 48, 72 og 96 klukkustundir hvernig ein gjöf á-stigsspori gæti framleitt lengdar- og staðbundnar upplýsingar, þar á meðal greinanlegt-heilatengt merki í að minnsta kosti 72 klukkustundir eins og rannsóknarhópurinn kynnti.

Aðferðin sannar ekki sjálfstætt nákvæman flutningsbúnað-til-heila, frumustaðsetningu eða ósnortinn-styrk foreldra. Þessar spurningar krefjast viðbótarstýringar, merkimiða-stöðugleikamats, lífgreiningar og, þar sem nauðsyn krefur, lokavefjaaðferðir. Gildi þess felst í því að bæta endurtekinni in vivo sýn á dreifingu og varðveislu við hefðbundna lyfjafræðilega-greiningarramma.

Fyrir þróun miðtaugakerfis lyfja er upplýsandi hönnunin venjulega ekki myndgreining í stað lífgreiningar. Það er myndgreining ásamt lífgreiningu, lyfjafræði og viðeigandi þýðingarendapunktum. Þessi samsetning getur stutt nákvæmari ákvarðanir um lyfjaform, skömmtun, svæðisbundna útsetningu í miðtaugakerfi, varðveislu og næsta stig óklínískrar þróunar.