Ninast{0}}ajusse-sünnitus NHP-des: 125I SPECT juhtumiuuring

Thevere{0}}aju barjäär(BBB) ​​on kesknärvisüsteemi (KNS) ravimite väljatöötamise üks peamisi piiranguid. See piirab paljude väikeste molekulide ja enamiku bioloogiliste ainete sisenemist aju parenhüümi. Intranasaalne võininast-ajusse{1}}toimetamineon seetõttu huvi äratanud, sest ninaõõs on haistmis- ja kolmiknärvi kaudu anatoomiliselt ühendatud kesknärvisüsteemiga. Need rajad võivad pakkuda juurdepääsu ajule, mida ei seleta ainult süsteemne vereringe.

Teaduslik väljakutse ei ole lihtsalt intranasaalse tee valimine. Selle eesmärk on näidata, kuhu manustatud materjal läheb, kui palju signaali ajuga seostatakse, kuidas see signaal aja jooksul muutub ja kas vaatlus peegeldab tervet katseartiklit, mitte eraldunud etiketti või metaboliiti. Plasma farmakokineetika (PK) ei saa neile küsimustele vastata.Tserebrospinaalvedeliku (CSF) proovide võtminepakub teavet piiratud sektsioonist ja piiratud arvust ajapunktidest. Terminaalse aju analüüs annab otsesed koemõõtmised, kuid üldiselt teeb iga loom ühe lõppvaatluse.

Radiomärgistatudmolekulaarne pildistaminepakub täiendavat viisi nende küsimuste lahendamiseks ahvilistel (NHP). Kombineerides radioaktiivselt märgistatud katseartikli SPECT/CT-seeriaga, saavad uurijad aja jooksul jälgida sama looma ajus ja kogu kehas märgistajaga seotud signaali. Selles artiklis käsitletakse jood-125-ga märgistatud peptiidi juhtumit, mida esitletiPrisys Biotechi molekulaarse pildistamise veebiseminarja selgitab, mida uuringukavaga saab demonstreerida ja mida mitte.

Miks Plasma PK ei ole kesknärvisüsteemi kohaletoimetamise hindamiseks piisav?

Süsteemne kokkupuude ei ole samaväärne aju kokkupuutega. Ühend võib tekitada mõõdetavaid või isegi olulisi plasmakontsentratsioone, saavutades samal ajal ainult piiratud kontsentratsiooni ajus. Seost on eriti raske tõlgendada pärast intranasaalset manustamist, kuna manustatud materjal võib jääda ninaõõnde, vabaneda hingamisteedest, imenduda süsteemselt või transportida kohalike anatoomiliste radade kaudu kesknärvisüsteemi.

CSF-i proovide võtmine lisab kasulikku teavet, kuid CSF ei ole iga ajusektsiooni otsene asendus. Proovide võtmine on invasiivne, annab hõredaid ajapunkte ja ei pruugi esindada piirkondlikku parenhüümi kokkupuudet. Terminaalse ajukoe analüüs on otsesem, kuid pikisuunaline retentsioonikõver nõuab iga terminali ajapunkti jaoks eraldi loomi. See suurendab vajalike loomade arvu ja muudab ajakulu rohkem sõltuvaks -subjektide vahelisest varieeruvusest.

Ei plasma PK ega üks terminali mõõtmine ei anna täielikku ruumilist pilti. Intranasaalse kesknärvisüsteemi programmi puhul võib uurijatel olla vaja ka teada, kas uuritav toode jääb ninaõõnde, jõuab alumiste hingamisteedeni, levib teistesse organitesse või näitab ajus piirkondlikku mustrit. Need on nii jaotusküsimused kui ka keskendumisküsimused.

Kuidas radiomärgistatud SPECT toetab nina{0}}aju{1}}hinnangut

Molekulaarkujutise uuring algab radionukliidi ja märgistamisstrateegia valimisega, mis sobivad testitava artikli ja eeldatava bioloogilise aja jooksul. Veebiseminari puhul märgistati peptiid jood-125-ga (125I), radionukliidiga, mille füüsiline poolestusaeg on ligikaudu 59,4 päeva. Selle suhteliselt pikk füüsiline poolestusaeg -ühildub tundide kuni päevade pikkuse seeriavaatlusega, mis on asjakohane, kui ajupeetus võib ulatuda väljapoole tavaliselt kasutatavate lühiajaliste PET-radionukliidide lühikest kuvamisakent.

Märgistatud materjali manustatakse märgistusaine tasemel. Seda tüüpi mikrodoosi disain on ette nähtud tuvastatava kujutise signaali saamiseks, minimeerides samal ajal märgistatud materjali farmakoloogilisi häireid. See iseenesest ei tõenda, et märgistatud preparaat käitub identselt märgistamata raviainega. See küsimus sõltub märgistamiskohast, spetsiifilisest aktiivsusest, radiokeemilisest puhtusest, koostisest ja lähtemolekuli bioloogiliste omaduste säilimisest.

SPECT/CT ühendab radionukliidide{0}}tuletatud molekulaarse teabe anatoomilise kaas{1}}registreerimisega. Seeriaskaneeringuid saab kasutada selleks, et hinnata:

• kas aju{0}}seotud signaal on pärast intranasaalset manustamist tuvastatav;
• signaali anatoomiline jaotus kujutisega kesknärvisüsteemi piirkondades;
• aju{0}}seotud signaali muutus aja jooksul; ja
• samaaegne paiknemine ninaõõnes, hingamisteedes, kopsudes ja teistes vaateväljas olevates elundites.

Saadud mõõtmisi saab kõige paremini tõlgendada märgisega{0}}seotud signaali või radiomärgistatud-materjali jaotusena. Neid ei tohiks automaatselt kirjeldada kui tervet lähteravimi kontsentratsiooni, välja arvatud juhul, kui märgise stabiilsus ja ex vivo bioanalüüs seda tõlgendust toetavad.

Juhtumiuuring: seeria 125I SPECT pärast intranasaalset peptiidi manustamist NHP-dele

Juhtumi viisid läbi Prisys Biotechi NHP translatsiooniuuringute võimalused ning radiokeemia ja molekulaarse pildistamise võimalused. Uuringus kasutati jood-125-ga märgistatud peptiidi, mida manustati intranasaalselt NHP-dele.

SPECT-i seeriakujutised viidi läbi 1, 24, 48, 72 ja 96 tundi pärast manustamist. Pildistamise järjestus loodi selleks, et uurida ajuga seotud radiomärgistatud signaali olemasolu ja jaotumist mitmepäevase perioodi jooksul, selle asemel, et toetuda ühele lõppmõõtmisele.

Juhtum esitas kolme omavahel seotud teavet. Esiteks täheldati pärast intranasaalset manustamist ajuga seotud signaali, mis toetas KNS-i manustamise edasist uurimist. Teiseks saab signaali jaotust hinnata aju anatoomiliste piirkondade vahel, mitte käsitleda ühtse -aju tervikliku väärtusena. Kolmandaks näitasid seeriaskaneeringud, kuidas ajuga seotud signaal muutus 96-tunnise vaatlusperioodi jooksul, sealhulgas tuvastatava signaali säilimine vähemalt 72 tunni jooksul, nagu veebiseminaril esitleti.

Samad omandamised andsid teavet ka väljaspool kesknärvisüsteemi. Signaali hinnati nina piirkonnas, põsel, bronhiaaltraktis ja kopsus. See on oluline, kuna lokaalne ladestumine ja hingamisteede kliirens võivad mõjutada intranasaalse annuse osa, mis jääb võimalikuks transportimiseks ninast{2}}ajusse. Pildikujundus, mis uurib nii kesknärvisüsteemiga seotud kui ka hingamisteede dispositsiooni, võib seega aidata uurijatel tõlgendada manustamisviisi tervikuna, mitte keskenduda ainult lõplikule ajupildile.

Mida uuringu ülesehitus võib vastata

1. Kas aju{1}}seotud signaal on pärast intranasaalset manustamist tuvastatav?

Serial SPECT annab in vivo tõendeid selle kohta, et pärast manustamist on kujutatud aju piirkonnas radioaktiivselt märgistatud materjal. See on tugevam kui järeldada kesknärvisüsteemi kohaletoimetamist ainult plasmaga kokkupuute põhjal. Tulemust tuleks siiski täpselt kirjeldada: pildistamine näitab aju{2}}seotud märgistussignaali, kuid see ei tõesta iseenesest täpset transporditeed ega tuvasta, et puutumatu peptiid sisenes teatud ajuraku tüüpi.

2. Kuhu signaal koguneb?

SPECT/CT pakub ruumiteavet tasemel, mis on lubatud modaalsuse, registreerimiskvaliteedi, rekonstrueerimismeetodi ja uuringuspetsiifilise eraldusvõimega{0}}. Piirkondlik analüüs võib näidata, kas signaal on koondunud teatud anatoomilistesse piirkondadesse. See on oluline kesknärvisüsteemi programmide puhul, mille puhul terve-aju keskmine võib varjata piirkondlikke erinevusi kokkupuutes või säilimises.

3. Kuidas aju{1}}seotud signaal aja jooksul muutub?

1- kuni 96-tunnine jada annab ainesisese ajakursuse. Uurijad saavad uurida aega kõrgeima täheldatud signaalini, püsivust vaatlusakna kohal ja näilist väljauhtumist. Neid pildistamisel saadud tähelepanekuid võib arvesse võtta koos plasma PK, CSF andmete, farmakodünaamiliste lõpp-punktide ja ex vivo koemõõtmistega.

4. Kuhu ülejäänud annus läheb?

Kogu-keha või laiendatud{1}}väljakujutised võivad paljastada samaaegse leviku väljaspool aju. Intranasaalseks manustamiseks on eriti olulised ninaõõs ja hingamisteed. Perifeersete organite jaotus võib samuti aidata tuvastada kokkupuutemustreid, mis võivad olla olulised ohutuse, kliirensi või näiva kesknärvisüsteemi kohaletoimetamise fraktsiooni tõlgendamise seisukohast.

5. Kas uuring võib vähendada sõltuvust terminali valimi võtmisest?

Seeriapildistamine võimaldab sama subjekti korduvat vaatlemist, mis võib vähendada vajadust määrata igale ajapunktile eraldi terminali kohordid. Mis tahes vähendamise ulatus sõltub uuringu eesmärkidest, valideerimiskavast, loomade arvust, pildistamise ajakavast ja vajadusest otsese ex vivo kinnituse järele. Molekulaarkujutist tuleks seetõttu vaadelda kui võimalust parandada loomkatsetest saadud teavet, mitte kui terminaalse analüüsi automaatset asendajat.

Mida pildistamine üksi ei tuvasta

Esimene piirang on ruumiline ja rakuline eraldusvõime. SPECT/CT võib lokaliseerida radiomärgistatud signaali anatoomilistesse piirkondadesse, kuid see ei suuda kindlaks teha, kas materjal asub neuronites, gliiarakkudes, veresoonte sektsioonides või rakuvälises ruumis. Rakuline ja subtsellulaarne lokaliseerimine nõuab selliseid meetodeid nagu autoradiograafia, histoloogia, immunohistokeemia või muud terminaalsed testid.

Teine piirang puudutab molekulaarset identiteeti. Kaamera tuvastab isotoobi radioaktiivse lagunemise. See ei erista puutumatut peptiidi radioaktiivselt märgistatud metaboliidist või vabast joodist, kui märgis vabaneb in vivo. Seetõttu tuleks vajaduse korral enne uuringut ja selle ajal hinnata märgistuse stabiilsust. Valitud lõpp-ajapunkte saab siduda ex vivo bioanalüüsiga, et teha kindlaks, kui täpselt kujutise signaal esindab algset katseartiklit.

Kolmas piirang on marsruudi omistamine. Aju-seotud signaal pärast intranasaalset manustamist ühildub kesknärvisüsteemi kohaletoimetamisega, kuid SPECT üksi ei suuda lõplikult eristada otsest ninast{2}}aju transporti süsteemsest imendumisest, millele järgneb järgnev BBB läbimine, või erinevate teede kombinatsioonist. Teekonnaspetsiifilised järeldused nõuavad integreerimist uuringu ülesehituse, koostise andmete, plasma ja koe PK, CSF mõõtmiste ja asjakohaste kontrollidega.

Need piirangud ei vähenda pildistamise väärtust. Need määravad kindlaks, kuidas andmeid tuleks kasutada. Seeriakujutistega saab tuvastada piirkonnad ja ajapunktid, mis nõuavad üksikasjalikku terminali uurimist, võimaldades ex vivo töö keskenduda konkreetsetele küsimustele, mitte jaotada suvalise aja jooksul.

Miks on NHP-d nina{0}}ja-aju arengu jaoks olulised?

Närilised on endiselt kasulikud koostise sõeluuringuks, mehhanismiuuringuteks ja kontseptsioonitöö -varajaseks tõestamiseks{1}}. Näriliste nina anatoomia ja hingamisfüsioloogia erinevad aga inimeste omast. Närilised on kohustuslikud ninahingajad ja haistmisepiteel hõivab proportsionaalselt suurema osa ninaõõnest. Need omadused võivad mõjutada ladestumist ja põhjustada haistmistranspordi suuremat nähtavat panust, kui inimestel eeldatakse.

NHP-d pakuvad täpsemat anatoomilist ja füsioloogilist konteksti valitud translatsiooniküsimuste jaoks, sealhulgas ninaõõne geomeetria, hingamisteede korraldus, hingamismuster, kesknärvisüsteemi anatoomia ja ühilduvus kliinilise -ekvivalendi kujutisega. NHP andmed ei välista inimese tõlke ebakindlust ja neid ei tohiks tõlgendada kliinilise kokkupuute otsese prognoosina. Nende väärtus seisneb selles, et need võimaldavad hinnata marsruuti, piirkondlikku levikut, kinnipidamist ja süsteemset paigutust mudelis, mis on inimese anatoomia jaoks olulisem kui standardsed näriliste uuringud mõne kohaletoimetamise küsimuse puhul.

Liikide valik peaks jääma lähtuma arenguküsimusest. NHP-uuring on kõige informatiivsem siis, kui selle eesmärk on lahendada otsus, mida ei saa piisavalt käsitleda in vitro või näriliste puhul, näiteks koostise valik, piirkondlik kokkupuude kesknärvisüsteemiga, kohaletoimetamisseadme hindamine või lokaalse sadestumise ja süsteemse kokkupuute vaheline seos.

Pildistamise integreerimine PK, bioanalüüsi ja farmakoloogiaga

Molekulaarkujutis on kõige kasulikum, kui see on kavandatud integreeritud translatsiooniandmestiku ühe komponendina. Nina{1}}--aju-uuring võib kombineerida SPECT/CT seeriat plasma PK, CSF-i proovide võtmise, nina ja hingamisteede hindamiste, kudede bioanalüüsi, biomarkerite mõõtmise ja farmakodünaamiliste lõpp-punktidega.

See integratsioon võimaldab võrrelda mitut tõendikihti:

• Süsteemne kokkupuude:plasmakontsentratsioon, ekspositsioon ja kliirens;
• Ruumiline kokkupuude:radioaktiivselt märgistatud materjali piirkondlik aju ja perifeersete{0}}organite jaotus;
• Ajutine kokkupuude:signaali muutus varasest annustamisjärgsest-perioodist kuni hilisema säilimise või väljapesemiseni;
• Molekulaarne identiteet:tervele lähtematerjalile või asjakohastele metaboliitidele omistatava signaali osakaal; ja
• Bioloogiline toime: eesmärgi kaasamine, biomarkeri vastus või funktsionaalne farmakoloogia.

Iga programmi jaoks ei piisa ühestki kihist. Translatsiooniline tõlgendus muutub tugevamaks, kui pildisignaal on seotud mõõdetud testartikli, eeldatava mehhanismi ja terapeutilise hüpoteesi seisukohast olulise bioloogilise vastusega.

Prisys Biotechi roll NHP nina{0}}–-aju pildistamise uuringutes

Prisys Biotech viib läbi NHP translatsiooniuuringuid, mis võivad hõlmata intranasaalset annustamist, järjestikust molekulaarset pildistamist, PK/PD, biomarkerite analüüsi ja täiendavaid kudede hindamisi. Töövoog võib hõlmata radionukliidide valikut, radiomärgistamist, märgistamisjärgset ettevalmistamist ja puhastamist, kvaliteedikontrolli, suurte loomade SPECT/CT või PET/CT ja kvantitatiivset kujutise analüüsi.

Veebiseminari materjalides kirjeldatakse väikeste molekulide, peptiidide, valkude, makromolekulide, nanomaterjalide ja antikehade märgistamise ja pildistamise töövooge. Sobiv radionukliid ja modaalsus sõltuvad testitavast artiklist, märgistuskeemiast, eeldatavast kineetikast, nõutavast vaatlusaknast, tundlikkusest ja uuringu eesmärkidest. Need parameetrid tuleks kindlaks määrata uuringu kavandamise käigus, mitte valida ainult instrumendi saadavuse põhjal.

Nina{0}}ajusse{1}}programmide puhul on praktiline eesmärk siduda kohaletoimetamise protseduur kaitstud tõendite paketiga: kus materjal tuvastatakse, kuidas selle jaotus aja jooksul muutub, millise osa signaalist saab omistada lähtemolekulile ja kas kokkupuude on seotud farmakoloogilise toimega.

Järeldus

Serial 125I SPECT annab võimaluse hinnata aju-seotud ja hingamissüsteemi-jaotust pärast intranasaalset peptiidi manustamist NHP-des. Veebiseminari puhul näitasid skaneeringud 1., 24., 48., 72. ja 96. tunni järel, kuidas üks märgistus{9}}tasemel manustamine võib genereerida pikisuunalist ja ruumilist teavet, sealhulgas tuvastatavat ajuga seotud signaali vähemalt 72 tunni jooksul, nagu uuringumeeskond esitas.

Meetod ei tõesta iseseisvalt täpset nina-aju-transpordimehhanismi, raku lokaliseerimist ega puutumatut-vanema kontsentratsiooni. Need küsimused nõuavad täiendavaid kontrolle, märgistuse -stabiilsuse hindamist, bioanalüüsi ja vajaduse korral terminaalse koe meetodeid. Selle väärtus seisneb korduva in vivo ülevaate jaotumise ja säilimise lisamises tavapärasele PK ja koe{6}}analüüsi raamistikule.

Kesknärvisüsteemi ravimite väljatöötamise puhul ei ole bioanalüüsi asemel tavaliselt kõige informatiivsem kujundus. See on pildistamine koos bioanalüüsi, farmakoloogia ja sobivate translatsiooni lõpp-punktidega. See kombinatsioon võib toetada täpsemaid otsuseid koostise, annustamise, piirkondliku kesknärvisüsteemi kokkupuute, säilimise ja mittekliinilise arengu järgmise etapi kohta.