Pildindus-Põhineb PK/PD ahvilistel-

Farmakokineetilised (PK) ja farmakodünaamilised (PD) uuringud kirjeldavad, kuidas uuritav ravi käitub in vivo ja kuidas kokkupuude on seotud bioloogilise aktiivsusega. Tavapärases prekliinilises arenduses iseloomustatakse PK-d ravimi kontsentratsiooni seeriamõõtmiste abil plasmas või muudes bioloogilistes maatriksites, mis annavad sellised parameetrid nagu maksimaalne kontsentratsioon, ekspositsioon aja jooksul, kliirens ja poolväärtusaeg.

Süsteemne kokkupuude ei anna aga teada, kuhu ravim kehasse jõuab, kui kaua see sihtkoes püsib või kas farmakoloogilise toime kohas saavutatakse piisav kokkupuude.

Vahe on oluline anatoomiliselt piiratud või bioloogiliselt keerukatele kudedele, sealhulgas kesknärvisüsteemile (KNS), kasvajatele, lümfoidorganitele ja põletikulistele kudedele suunatud ravi puhul. Ühend võib näidata piisavat plasmakontsentratsiooni, tungides samal ajal halvasti kavandatud sihtkoesse; mõõdukad süsteemsed kontsentratsioonid võivad eksisteerida ka koos püsiva koepeetuse või sihtmärgiga seotusega.

Pildistamise{0}}põhised PK/PD lähenemisviisid, eritimolekulaarne pildistamine PET-ga, pakub nende küsimuste lahendamiseks teist võimalust. Asjakohaselt kavandatud radiomärgistatud märgistusainete või radioaktiivselt märgistatud ravimikandidaatidega saavad teadlased jälgida ühendi ruumilist jaotust ja ajalist käitumist in vivo. Koos kineetilise modelleerimisega võib sihtmärk{2}}spetsiifiline pildistamine valgustada ka koega kokkupuudet, retseptoritega seondumist ja farmakodünaamilist reaktsiooni.

Ahviliste (NHP) puhul on pildistamise{1}}põhised lähenemisviisid eriti kasulikud, kuna üks uuring võib integreerida süsteemse PK, kudede jaotuse, kujutise biomarkerid ja funktsionaalsed lõpp-punktid füsioloogiliselt asjakohasesse suurloomade mudelisse.

Traditsiooniline plasma PK vastab konkreetsele küsimusele: kuidas muutub ravimi kontsentratsioon süsteemses vereringes aja jooksul?

Tüüpiliste parameetrite hulka kuuluvad Cmax, Tmax, AUC, kliirens ja poolväärtusaeg{0}}. Need mõõtmised on vajalikud annuse iseloomustamiseks ja kokkupuute{2}}vastuse analüüsiks.

Piirang seisneb selles, et plasmakontsentratsioon on kokkupuute kaudne mõõt enamikus kudedes.

Näiteks kesknärvisüsteemi -suunatud ravi võib anda mõõdetava plasmakontsentratsiooni, läbides samal ajal halvasti vere-aju barjääri. Antikeha või muu bioloogiline aine võib avaldada pikaajalist süsteemset kokkupuudet, jaotudes samal ajal ebaühtlaselt organite ja sihtkudede vahel.

See viitab tõelisele erinevuselesüsteemne kokkupuudejategevuse-sait-.

Pildistamise{0}}põhine PK käsitleb osa sellest ruumilisest dimensioonist, genereerides anatoomiliselt määratletud piirkondades jadamõõtmisi radiomärgiste jaotumisest. Näiteks PET saab kvantifitseerida huvipakkuvas piirkonnas radioaktiivsust aja jooksul ning olenevalt märgistusest ja katse ülesehitusest eraldada konkreetse sihtmärgiga seotud neeldumise mittespetsiifilisest jaotusest.

Saadud teave ei ole lihtsalt plasma PK mõõtmine. See on koe{1}}taseme mõõde, mida saab lugeda koos tavapäraste plasma- ja koeanalüüsidega.

Kasulik viis selle üle mõelda on:

Plasma PK → süsteemne kokkupuude

Pildistamine PK → ruumiline jaotus ja koekineetika

Sihitud pildistamine → siht{0}}seotud sidumine või kaasamine

Pildistamine PD → bioloogiline reaktsioon või funktsionaalne muutus

Need mõõtmised on pigem täiendavad kui omavahel asendatavad.

Pildistamise-põhine PK viitab in vivo pildistamise kasutamisele märgistatud ühendi, märgistusaine või bioloogiliselt olulise sondi ruumilise ja ajalise käitumise iseloomustamiseks.

PET sobib selle rakendusega hästi, kuna radioaktiivseid märgistusaineid saab tuvastada väga madalatel kontsentratsioonidel ja neid saab aja jooksul korduvalt mõõta. Sõltuvalt uuringu ülesehitusest võivad PET-andmed anda tulemusikogu{0}}keha biojaotus, koe-spetsiifiline omastamine, aja-aktiivsuskõverad ja kineetilised parameetrid.

Molekulaarse pildistamise platvormi materjalid translatsioonilise uurimisrühma farmakokineetikas, biojaotuses, sihtmärgi kaasamises ja farmakodünaamikas kui prekliinilise pildistamise omavahel seotud rakendused. Samuti rõhutavad nad PET-pildistamise kvantitatiivset, dünaamilist olemust ja selle järjepidevustkliiniline pildistaminelähenemisi.

Tüüpiline kujutise PK töövoog võib hõlmata järgmist:

• Radiomärgistamine või märgistusaine väljatöötamine
• Märgistatud ühendi manustamine
• Dünaamiline või seeriaviisiline PET-i omandamine
• Anatoomiline lokaliseerimine PET/CT või PET/MRI abil
• Huvipakkuvate kudede ja elundite piirkondade määratlus
• Aja{0}}aktiivsuskõverate genereerimine
• Kineetiline modelleerimine ja kvantitatiivne analüüs
• Integreerimine plasma PK ja vajaduse korral ex vivo koemõõtmistega

Staatilise ja dünaamilise pildistamise valik sõltub teaduslikust küsimusest. Staatilised skaneeringud võivad iseloomustada kudede jaotumist valitud ajahetkedel, samas kui dünaamiline pildistamine võib näidata koe omastamise, peetuse ja kliirensi kiirust.

Kvantitatiivsete rakenduste jaoks võib vaja minna lisateavet, näiteks arteriaalse või venoosse sisendi funktsioonid, metaboliitide analüüs, märgistusaine stabiilsus ja asjakohane kambrite või graafiline modelleerimine.

Plasma PK ja kujutise PK on kõige paremini mõistetavad kahe erineva kattuva mõõtmisena.

See eristus on pildiandmete tõlgendamisel oluline.

PET-signaali ei tohiks automaatselt lugeda puutumata lähteravimi kontsentratsiooniks koes. Radiomärgise metabolism, mittespetsiifiline seondumine, vere-kogumi aktiivsus, märgistaja stabiilsus ja osalised -mahumõjud võivad kõik mõjutada mõõdetud signaali, seega on asjakohane valideerimine hädavajalik.

Hästi läbimõeldud{0}}uuringutes integreeritakse pildiandmed plasma PK, radiometaboliitide analüüsi, ex vivo kudede mõõtmiste ja farmakoloogiliste testidega, mitte ei tõlgendata neid eraldi.

Pildistamine võib kaasa aidata ka farmakodünaamilisele hindamisele.

Traditsioonilised PD mõõtmised hõlmavad tsirkuleerivaid biomarkereid, tsütokiine, ensüümi aktiivsust, retseptori hõivatuse analüüse, histopatoloogiat ja funktsionaalse käitumise lõpp-punkte. Need annavad tõendeid bioloogilise aktiivsuse kohta, kuid ei pruugi alati näidata, kus reaktsioon tekib.

Pildistamise farmakodünaamika ehk kujutise{0}}põhine PD kasutab molekulaarseid või füsioloogilisi kujutise biomarkereid, et iseloomustada muutusi, mis on seotud ravimi toimega in vivo.

Sõltuvalt ravimehhanismist võib PD kuvamine hõlmata:

• retseptori hõivatus või sihtmärgi seotus;
• muutused molekulaarse raja aktiivsuses;
• muutused kudede perfusioonis või ainevahetuses;
• põletikulise aktiivsuse muutused;
• haigusega{0}}seotud struktuursed või funktsionaalsed muutused;
• kahjustuse või elundi omaduste pikisuunalised muutused.

See annab translatsioonijärjestuse, mis seob kokkupuute farmakoloogilise toimega:

Annus → Plasma kokkupuude → Kudede jaotus → Sihtmärgiga seotus → Bioloogiline reaktsioon

Selle järjestuse mitme etapi jälgimine samal loomal on eriti kasulik NHP uuringutes.

PET on kõige kasulikum siis, kui uuritavat molekuli või farmakoloogiliselt olulist ligandi saab radioaktiivselt märgistada ilma selle bioloogilist käitumist oluliselt muutmata.

Levinud radionukliidid hõlmavad¹⁸F, ¹¹C, ⁶⁴Cu ja⁸⁹Zr, mille isotoopide valik sõltub molekuli suurusest, bioloogilisest poolestusajast, kujutise aknast ja märgistuskeemiast. Molekulaarse pildistamise võrdlusmaterjalid kirjeldavad erinevate PET-radionukliidide kasutamist väikeste molekulide, peptiidide, valkude, antikehade ja rakkude jaoks.

Lühiealiste-väikeste{1}}molekulidega märgistajate puhul võib dünaamilist PET-i läbi viia minutite kuni mitme tunni jooksul. Suuremate bioloogiliste ainete (nt antikehad) puhul on pikemaealised radionukliidid, nagu näiteks⁸⁹Zr võib toetada pildistamist mitme päeva jooksul.

See paindlikkus on NHP-ravimite väljatöötamisel oluline, kuna erinevatel ravimeetoditel on oluliselt erinevad jaotus- ja kliirensiprofiilid.

Konkreetne sihtmärk-PET pakub passiivsest bioloogilisest jaotumisest rohkem teavet. Kui märgistusaine seondub selektiivselt retseptori, transporteri, ensüümi või muu molekulaarse sihtmärgiga, võib kudede omastamine olla seotud sihtmärgi arvukuse või seondumisega.

Kvantitatiivsed kineetilised lähenemisviisid võivad tõlgendamist veelgi parandada.

Tüüpiline NHP näide on reesusmakaakide CD4 kogumi kvantitatiivne PET-uuring. Uurijad kasutasid^{89 Zr}-märgistas anti-CD4 sondid ja teostas staatilise pildistamise 18 loomal, samal ajal kui alamrühmale tehti dünaamiline PET koos arteriaalsete proovide võtmise, metaboliitide hindamise ja kineetilise modelleerimisega. Uuring näitas spetsiifilist omastamist lümfisõlmedes ja põrnas ning kasutas kvantitatiivset kineetilist analüüsi, et hinnata CD4 retseptoriga seondumise potentsiaali.

Näide illustreerib peamist põhimõtet: pildistamine võib liikuda visuaalsest bioloogilisest jaotumisest kaugemale koespetsiifiliste bioloogiliste interaktsioonide kvantitatiivse hindamise suunas.

MRI ja PET pakuvad erinevat tüüpi teavet.

PET-i kasutatakse molekulaarse ja funktsionaalse teabe saamiseks, samas kui MRI annab kõrge eraldusvõimega anatoomilise ja koe iseloomustuse. Nende kahe meetodi kombineerimine võib parandada molekulaarse pildistamise leidude ruumilist tõlgendamist.

NHP uuringutes võib MRI toetada:

• PET leidude anatoomiline lokaliseerimine;
• mahu- ja struktuurimõõtmised;
• kudede iseloomustus;
• perfusiooni ja difusiooni mõõtmised;
• haiguse progresseerumise pikisuunaline hindamine;
• pilt-juhistega kohaletoimetamine ja kohaliku levitamise kinnitus.

Prisysi kliinilise pildistamise platvorm hõlmab MRI-d, CT-d, PET{0}}CT-d ja DSA-d koos MRI-rakendustega, sealhulgas aju perfusiooniga, difusiooniga seotud-kujutistega ja muude täiustatud järeltöötlusmeetoditega.

Kesknärvisüsteemi ravimite kohaletoimetamise uuringutes mängib MRI-d tavapärasest PK-st erinevat rolli. Näiteks MRI-juhitavate manustamisprotseduuride ajal võib kontrastaine olla asendusmarker, mis võimaldab visualiseerida infundeeritud ravimvormi jaotumist. See näitab pigem infusiooni ruumilist katvust kui otseselt terapeutilise molekuli enda kontsentratsiooni mõõtmist.

See eristus on oluline kujutiste{0}}põhiste uuringute kavandamisel ja tõlgendamisel.

Ahvilised on kasulikud vahemudelid pildistamise-põhise translatsioonifarmakoloogia jaoks, kuna need võimaldavad hinnata süsteemset PK-d, molekulaarset kujutist, anatoomilist kujutist ja funktsionaalseid lõpp-punkte suures-loomasüsteemis.

See on kõige olulisem kesknärvisüsteemi teraapiate, bioloogiliste ravimite ja muude meetodite puhul, kus anatoomiline skaala, veresoonte korraldus, kudede juurdepääsetavus ja molekulaarse sihtmärgi jaotus võivad mõjutada kliinilist translatsiooni.

NHP mudelite kombinatsioon pildistamisega toetab ka pikisuunalist hindamist. Selle asemel, et tugineda ainult terminaalsete kudede kogumisele, saavad teadlased saada samade loomade seeriakujutisi andmeid ravimiga kokkupuute või haiguse progresseerumise eelnevalt kindlaksmääratud etappides.

See pikisuunaline ülesehitus võib vähendada sõltuvust ristlõike{0}}võrdlustest ja anda otsesema ülevaate aja jooksul toimuvatest muutustest.

NHP-kuvamist ei tohiks siiski käsitleda tavapärase PK või koeanalüüsi asendajana. Kõige informatiivsemad uuringuplaanid integreerivad pildistamise plasma PK-ga, vajaduse korral koeproovide võtmise, biomarkerite analüüsi ja farmakoloogilised lõpp-punktid.

Pildistamise-põhine PK/PD võib aidata kaasa ravimite translatsioonilise väljatöötamise mitmele etapile.

Plii optimeerimise ajal võib pildistamine aidata võrrelda kandidaatmolekule vastavalt kudede jaotusele või sihtmärgi asukohale.

Kontseptsiooniuuringute -prekliiniliste tõendite- käigus võib molekulaarne pildistamine näidata, et bioloogiline sihtmärk on olemas, juurdepääsetav ja raviga moduleeritud.

Kesknärvisüsteemi programmide puhul võib pildistamine aidata hinnata, kas süsteemne manustamine annab mõõdetava kokkupuute vastavates ajupiirkondades. Sihtotstarbeliste bioloogiliste ainete puhul võib immuno-PET aidata iseloomustada kudedes jaotumist ja sihtmärgiks{2}}seotud omastamist.

Raku- ja geeniteraapiaprogrammide puhul võib pildistamine toetada jälgimis- või levitamisuuringuid, kui on olemas sobiv märgistamisstrateegia.

Molekulaarse pildistamise raamistik asetab biojaotumise, farmakokineetika, sihtmärgi seotuse, farmakodünaamika, tõhususe ja ohutuse prekliinilise pildistamise töövoogu, kusjuures vastavad rakendused laienevad kliinilisele arengule, nagu annuse valik, mehhanismi tõendamine, patsiendi valik ja ravivastuse jälgimine.

Pildistamise väärtus ei seisne selles, et see asendab olemasolevaid PK/PD mõõtmisi, vaid see, et see ühendab mõõtmisi, mida on muidu raske ruumiliselt seostada.

Enne kujutise{0}}tuletatud kokkupuute või PD andmete tõlgendamist tuleks arvesse võtta mitmeid metodoloogilisi tegureid.

Esiteks peaks radioaktiivselt märgistatud ühend säilitama farmakoloogilise käitumise, mis on piisavalt sarnane märgistamata lähteühendiga. Radiomärgistamine ei tohiks oluliselt muuta afiinsust, molekulaarset stabiilsust ega jaotumist.

Teiseks tuleks iseloomustada märgistusaine metabolismi. PET-signaal võib peegeldada lähteühendit, radioaktiivselt märgistatud metaboliite, mittespetsiifilist retentsiooni või nende komponentide kombinatsiooni.

Kolmandaks tuleks kvantitatiivne analüüs sobitada bioloogilise küsimusega. Maastur võib anda praktilise pool{1}kvantitatiivse mõõdiku, kuid kui eesmärk on hinnata retseptoriga seondumist või eristada spetsiifilist ja mittespetsiifilist omastamist, võib vaja minna rangemat kineetilist modelleerimist.

Neljandaks tuleks pildistamist ideaaljuhul tõlgendada koos tavapäraste PK ja farmakoloogiliste andmetega. Plasmakontsentratsioon, radiomärgistusaine stabiilsus, ex vivo koeanalüüs, retseptori testid ja funktsionaalsed biomarkerid võivad anda olulise valideerimise.

Lõpuks on anatoomiline ko{0}}registreerimine eriti oluline väikeste või heterogeensete struktuuride puhul. PET-i leide ilma täpse anatoomilise lokaliseerimiseta võib olla raske tõlgendada, eriti kesknärvisüsteemi uuringutes.

Prisysis lisatakse molekulaarne pildistamine laiematesse NHP translatsiooniuuringutesse, mitte ei käsitleta seda isoleeritud pildistamise lõpp-punktina. Translational Research Center ühendab NHP haiguste mudelid kliiniliste -ekvivalentsete pildistamisviiside, PK/PD hindamise, biomarkerite analüüsi, patoloogia ja muude farmakoloogiliste tulemusnäitajatega.

Pildistamise infrastruktuur hõlmab PET{0}}CT-d koos MRI, CT ja DSA-ga, mis võimaldab molekulaarseid, anatoomilisi ja füsioloogilisi leide hinnata samas translatsioonilises uurimisraamistikus.

Sõltuvalt õppeeesmärgist võib integreeritud disain kombineerida:

Plasma PK + PET biojaotus + sihtmärk-spetsiifiline kujutis + MRI/CT anatoomiline hindamine + farmakodünaamilised biomarkerid

See integratsioon on kõige olulisem siis, kui keskne arendusküsimus ei ole lihtsalt see, kas ravim siseneb vereringesse, vaid kas see jõuab ettenähtud koesse, interakteerub asjakohase bioloogilise sihtmärgiga ja tekitab mõõdetava farmakoloogilise vastuse.

Kasvav kasutaminemolekulaarne pildistamine NHP-uuringutesjälgib nihet ruumiliselt lahendatud pikisuunalise farmakoloogia suunas.

Tavapärane PK on süsteemse kokkupuute määratlemisel endiselt oluline. Pildistamine lisab teise mõõtme, mis näitab, kus märgistusaine või ravimiga{1}}seotud signaal asub ja kuidas see aja jooksul muutub. Siht-spetsiifiline molekulaarne kuvamine võib ühendada kudede jaotumise retseptori kättesaadavuse või sihtmärgi seotusega, samas kui funktsionaalne pildistamine pakub täiendavaid tõendeid farmakodünaamilise toime kohta.

Suund ei ole pildistamine, mis asendab tavapärast PK / PD, vaid integreeritum raamistik, milles loetakse kokku süsteemne kokkupuude, kudede jaotus, molekulaarse sihtmärgi seotus ja funktsionaalne reaktsioon.

Translatiivse ravimiarenduse jaoks on see lähenemisviis kõige olulisem ravimeetodite puhul, kus plasma kokkupuute ja kokkupuutekoha -toimekoha{1}}vahelist seost on raske kindlaks teha ainult tavapärase proovivõtmisega.

Pildistamise-põhine PK/PD annab ruumilise ja pikisuunalise mõõtme, mis täiendab tavapäraseid farmakokineetilisi ja farmakodünaamilisi mõõtmisi.

PET võib iseloomustada kogu-keha bioloogilist jaotumist ja kudede kineetikat, samas kui sihtmärgi-spetsiifilised märgistusained võivad heita valgust molekulaarsele sidumisele või sihtmärgiga seostumisele. MRI ja muud anatoomilised pildistamisviisid pakuvad nende molekulaarsete signaalide tõlgendamiseks vajalikku struktuurset konteksti.

NHP uuringutes annab pildistamise integreerimine plasma PK, biomarkerite, koeanalüüsi ja funktsionaalsete tulemusnäitajatega kokkupuute, sihtmärgi ja vastuse seose täielikuma iseloomustuse.

Keskne põhimõte ei ole see, et pildistamine asendaks vere{0}}põhist PK-d. Pigemplasma PK kirjeldab süsteemset kokkupuudet, samas kui pildistamine võib aidata kindlaks teha, kuidas see kokkupuude muutub kudedes jaotumises ja kohaspetsiifilises farmakoloogias. See eristus on üha olulisem kesknärvisüsteemi teraapiate, bioloogiliste ravimite, sihipäraste ravimite ja muude meetodite puhul, mille puhul ei saa kudede kokkupuudet usaldusväärselt järeldada ainult tsirkuleerivate kontsentratsioonide põhjal.

Võtke ühendust Prisys Biotechiga

Soovitatav lugemine

Molekulaarkujutised NHP mudelites translatiivse ravimiarenduse jaoks - Uudised - Prisys

Kvantitatiivne PET-i sihtmärk kaasamine NHP-desse kesknärvisüsteemi ravimite jaoks

PET-i biojaotuskujutis{0}}ahvilistel

Molekulaarse pildistamise biomarkerid: translatiivsete uuringute ja ravimiarenduse edendamine

Miks on NHP molekulaarne pildistamine translatiivsete PET-uuringute jaoks ülioluline?

Mis on molekulaarne pildistamine ja miks on see ravimite arendamisel oluline?

NHP radionukliidide bioloogilise jaotumise uuringud: molekulaarne pildistamine ravimite translatiivseks arendamiseks