Thekrvno{0}}moždana barijera(BBB) jedno je od glavnih ograničenja u razvoju lijekova središnjeg živčanog sustava (SŽS). Ograničava ulazak mnogih malih molekula i većine bioloških lijekova u moždani parenhim. Intranazalno, odnisporuka-do-mozgastoga je privukao interes jer je nosna šupljina anatomski povezana sa središnjim živčanim sustavom kroz olfaktorni i trigeminalni put. Ti putovi mogu omogućiti pristup mozgu koji se ne može objasniti samo sustavnom cirkulacijom.
Znanstveni izazov nije jednostavno odabrati intranazalni put. Treba pokazati kamo ide primijenjeni materijal, koliko je signala povezano s mozgom, kako se taj signal mijenja tijekom vremena i odražava li opažanje netaknuti ispitni proizvod, a ne odvojenu oznaku ili metabolit. Farmakokinetika plazme (PK) ne može odgovoriti na ova pitanja.Uzorkovanje cerebrospinalne tekućine (likvora).pruža informacije iz ograničenog odjeljka i ograničenog broja vremenskih točaka. Terminalna analiza mozga pruža izravna mjerenja tkiva, ali svaka životinja općenito pridonosi jednim terminalnim opažanjem.
Radioaktivno obilježenmolekularno oslikavanjepruža komplementaran način za rješavanje ovih pitanja kod ne-ljudskih primata (NHP). Kombiniranjem radioaktivno obilježenog testnog članka sa serijskim SPECT/CT-om, istraživači mogu pratiti-povezani signal u mozgu i cijelom tijelu iste životinje tijekom vremena. Ovaj članak raspravlja o slučaju peptida obilježenog jodom-125 predstavljenom tijekomPrisys Biotech webinar o molekularnom oslikavanjui objašnjava što dizajn studije može, a što ne može pokazati.
Zašto plazma PK nije dovoljna za procjenu isporuke CNS-a
Sustavna izloženost nije jednaka izloženosti mozga. Spoj može proizvesti mjerljive ili čak znatne koncentracije u plazmi, dok u mozgu doseže samo ograničene koncentracije. Odnos je posebno teško protumačiti nakon intranazalne primjene, jer se primijenjeni materijal može zadržati u nosnoj šupljini, očistiti u respiratorni trakt, sistemski apsorbirati ili transportirati prema CNS-u kroz lokalne anatomske putove.
Uzorkovanje likvora dodaje korisne informacije, ali likvor nije izravan surogat za svaki odjeljak mozga. Uzorkovanje je invazivno, daje rijetke vremenske točke i ne mora predstavljati regionalnu izloženost parenhima. Analiza terminalnog moždanog tkiva je izravnija, ali uzdužna krivulja zadržavanja zahtijeva zasebne životinje za svaku terminalnu vremensku točku. To povećava broj potrebnih životinja i vremenski tijek više ovisi o-varijabilnosti između subjekata.
Ni plazma PK ni jedno terminalno mjerenje ne pružaju potpunu prostornu sliku. Za intranazalni program središnjeg živčanog sustava, istraživači će također možda trebati znati ostaje li ispitni predmet u nosnoj šupljini, dospijeva li u donje dišne putove, distribuira li se u druge organe ili pokazuje li regionalni uzorak unutar mozga. Ovo su pitanja raspodjele jednako kao i pitanja koncentracije.
Kako radioaktivno obilježeni SPECT podržava procjenu od-do-mozga
Studija molekularnog oslikavanja započinje odabirom radionuklida i strategije označavanja koja odgovara ispitivanom artiklu i očekivanom biološkom vremenskom tijeku. U slučaju webinara, peptid je obilježen jodom-125 (125I), radionuklidom s fizičkim polu-životom od približno 59,4 dana. Njegov relativno dug fizički-život poluraspada kompatibilan je sa serijskim promatranjem tijekom sati do dana, što je relevantno kada se zadržavanje mozga može produžiti izvan kratkog prozora snimanja uobičajeno korištenih kratkotrajnih PET radionuklida.
Označeni materijal se primjenjuje na razini tragača. Ova vrsta dizajna mikrodoza namijenjena je pružanju detektabilnog slikovnog signala uz minimiziranje farmakoloških poremećaja obilježenog materijala. To, samo po sebi, ne potvrđuje da se označeni pripravak ponaša identično neoznačenom terapeutiku. To pitanje ovisi o mjestu označavanja, specifičnoj aktivnosti, radiokemijskoj čistoći, formulaciji i očuvanju bioloških svojstava roditeljske molekule.
SPECT/CT kombinira molekularne informacije-izvedene iz radionuklida s anatomskom ko-registracijom. Serijska skeniranja mogu se koristiti za procjenu:
- je li signal-povezan s mozgom vidljiv nakon intranazalne primjene;
- anatomska distribucija signala unutar slikanih regija CNS-a;
- promjena signala-povezanog s mozgom tijekom vremena; i
- istodobna dispozicija u nosnoj šupljini, dišnim putovima, plućima i drugim organima unutar vidnog polja.
Rezultirajuća mjerenja najbolje je protumačiti kao distribuciju-signala povezanog s tragačem ili radioaktivno obilježenog-materijala. Ne bi ih se trebalo automatski opisati kao intaktnu roditeljsku-koncentraciju lijeka osim ako stabilnost oznake i ex vivo bioanaliza ne podupiru to tumačenje.
Studija slučaja: Serijski 125I SPECT nakon intranazalne primjene peptida u NHP-ovima
Slučaj su vodili Prisys Biotechov NHP translacijski istraživački kapaciteti te radiokemijski i molekularni slikovni kapaciteti. U studiji je korišten peptid obilježen jodom-125 intranazalno primijenjen na NHP.
Serijsko SPECT snimanje učinjeno je 1, 24, 48, 72 i 96 sati nakon primjene. Sekvenca snimanja osmišljena je za ispitivanje prisutnosti i distribucije radioaktivno obilježenog signala -povezanog s mozgom tijekom više-dnevnog razdoblja umjesto da se oslanja na jedno terminalno mjerenje.
Kako NHP Imaging podržava projekciju doze Ac-225 za ljude
Kako pretklinička slika može podržati odabir početne aktivnosti za radiofarmak Ac-225?
U ovoj studiji slučaja s webinara Prisys Biotech, Prisys objašnjava kako serijska molekularna slika primata koji nisu-ljudi mogu pružiti podatke o distribuciji-na razini organa za radionuklidnu dozimetriju i projekciju ljudske aktivnosti.
Naglasci studije:
- Radioaktivno obilježeni ispitni članak primijenjen intravenozno
- Serijski SPECT prikaz koji se koristi za praćenje-distribucije cijelog tijela tijekom vremena
- Podaci o-vremenskoj-aktivnosti na razini organa koji se koriste za procjenu vremena zadržavanja i apsorbirane doze
- NHP podaci skalirani na referentni ljudski model za podršku projekciji aktivnosti Ac-225
Molekularno oslikavanje može povezati biodistribuciju, dozimetriju organa i međuvrstsko skaliranje unutar jednog translacijskog tijeka rada. Rezultirajuća projekcija aktivnosti ostaje procjena-temeljena na modelu i treba je tumačiti zajedno s podacima radiokemije, farmakokinetike, toksikologije, farmakologije i ranih kliničkih slika.
Slučaj izPrisys Biotech Molecular Imaging platforma.
Molimo kontaktirajte:bd@prisysbiotech.com.
Slučaj je pružio tri povezane vrste informacija. Prvo, primijećen je-signal povezan s mozgom nakon intranazalnog doziranja, podupirući daljnje ispitivanje isporuke CNS-a. Drugo, distribucija signala mogla bi se procijeniti po anatomskim regijama mozga umjesto da se tretira kao jedna cjelina-moždane vrijednosti. Treće, serijska skeniranja pokazala su kako se signal -povezan s mozgom promijenio tijekom 96-satnog razdoblja promatranja, uključujući zadržavanje detektabilnog signala najmanje 72 sata, kao što je predstavljeno na webinaru.
Iste akvizicije također su pružile informacije izvan CNS-a. Signal je procijenjen u području nosa, obraza, bronhijalnog trakta i pluća. Ovo je važno jer lokalno taloženje i respiratorni klirens mogu utjecati na udio intranazalne doze koji ostaje dostupan za potencijalni prijenos-do-mozga. Dizajn slike koji ispituje dispoziciju CNS-povezanu i dispoziciju stoga može pomoći istraživačima u tumačenju puta dostave u cjelini umjesto da se fokusira samo na konačnu sliku mozga.
Što dizajn studije može odgovoriti
1. Može li se-moždani signal otkriti nakon intranazalnog doziranja?
Serijski SPECT daje in vivo dokaz da je radioaktivno obilježeni materijal prisutan u snimljenoj regiji mozga nakon primjene. Ovo je jače od zaključivanja o isporuci CNS-a samo na temelju izloženosti plazmi. Rezultat bi ipak trebalo precizno opisati: snimanje pokazuje signal-povezan s tragom mozga, ali sam po sebi ne dokazuje točan transportni put niti utvrđuje da je intaktni peptid ušao u određenu vrstu moždane stanice.
2. Gdje se signal akumulira?
SPECT/CT pruža prostorne informacije na razini dopuštenoj modalitetom, kvalitetom registracije, metodom rekonstrukcije i-specifičnom rezolucijom studije. Regionalna analiza može pokazati je li signal koncentriran u određenim anatomskim područjima. Ovo je važno za CNS programe u kojima cijeli-prosjek mozga može prikriti regionalne razlike u izloženosti ili zadržavanju.
3. Kako se signal-povezan s mozgom mijenja tijekom vremena?
Slijed od 1- do 96-sata pruža vremenski tečaj unutar predmeta. Istraživači mogu ispitati vrijeme do najvišeg opaženog signala, postojanost preko prozora za promatranje i prividno ispiranje. Ova opažanja dobivena slikama mogu se uzeti u obzir uz PK plazme, CSF podatke, farmakodinamičke krajnje točke i ex vivo mjerenja tkiva.
4. Gdje ide ostatak doze?
Snimanje cijelog-tijela ili proširenog-polja može otkriti istovremenu distribuciju izvan mozga. Za intranazalno doziranje posebno su važni nosna šupljina i respiratorni trakt. Distribucija perifernih organa također može pomoći u identificiranju obrazaca izloženosti koji mogu biti relevantni za sigurnost, klirens ili tumačenje prividne frakcije isporuke CNS-a.
5. Može li studija smanjiti ovisnost o terminalnom uzorkovanju?
Serijsko snimanje omogućuje ponovljeno promatranje u istom subjektu, što može smanjiti potrebu za dodjeljivanjem zasebnih terminalnih kohorti svakoj vremenskoj točki. Opseg bilo kakvog smanjenja ovisi o ciljevima studije, planu validacije, broju životinja, rasporedu snimanja i potrebi za izravnom potvrdom ex vivo. Molekularno oslikavanje stoga treba promatrati kao način poboljšanja informacija dobivenih studijom na životinjama, a ne kao automatsku zamjenu za terminalnu analizu.
Ono što slika ne utvrđuje sama
Prvo ograničenje je prostorna i stanična rezolucija. SPECT/CT može lokalizirati radioaktivno obilježeni signal na anatomske regije, ali ne može odrediti nalazi li se materijal unutar neurona, glijalnih stanica, vaskularnih odjeljaka ili izvanstaničnog prostora. Stanična i subcelularna lokalizacija zahtijeva metode kao što su autoradiografija, histologija, imunohistokemija ili drugi terminalni testovi.
Drugo ograničenje odnosi se na molekularni identitet. Kamera detektira radioaktivni raspad izotopa. Ne razlikuje intaktni peptid od radioaktivno obilježenog metabolita ili slobodnog joda ako se oznaka oslobađa in vivo. Stabilnost oznake stoga treba procijeniti prije i tijekom studije gdje je to prikladno. Odabrane završne vremenske točke mogu se upariti s ex vivo bioanalizom kako bi se odredilo koliko slikovni signal predstavlja roditeljski testni članak.
Treće ograničenje je atribucija rute. Signal-povezan s mozgom nakon intranazalnog doziranja kompatibilan je s isporukom u središnji živčani sustav, ali sam SPECT ne može definitivno razlikovati izravan transport-do-mozga od sistemske apsorpcije praćene naknadnim prolazom BBB ili od kombinacije puteva. Zaključci-specifični za rutu zahtijevaju integraciju s dizajnom studije, podacima o formulaciji, farmakokinetikom plazme i tkiva, mjerenjima CSF-a gdje je to prikladno i relevantnim kontrolama.
Ova ograničenja ne umanjuju vrijednost snimanja. Oni definiraju kako se podaci trebaju koristiti. Serijsko snimanje može identificirati regije i vremenske točke koje zahtijevaju detaljnu istragu terminala, dopuštajući da se ex vivo rad usredotoči na specifična pitanja umjesto da se distribuira kroz proizvoljan vremenski tijek.
Zašto su NHP-ovi relevantni za razvoj-do-mozga
Glodavci su i dalje korisni za pregled formulacije, studije mehanizama i rani rad na dokazu-koncepta. Međutim, nosna anatomija i respiratorna fiziologija glodavaca razlikuju se od onih kod ljudi. Glodavci obvezno dišu na nos, a olfaktorni epitel zauzima proporcionalno veći dio nosne šupljine. Ove značajke mogu utjecati na taloženje i mogu dovesti do većeg vidljivog doprinosa olfaktornog transporta nego što bi se očekivalo kod ljudi.
NHP pružaju bliži anatomski i fiziološki kontekst za odabrana translacijska pitanja, uključujući geometriju nosne šupljine, organizaciju dišnih putova, obrazac disanja, anatomiju CNS-a i kompatibilnost s klinički-ekvivalentnim slikama. NHP podaci ne uklanjaju nesigurnost u ljudskom prijevodu i ne bi se trebali tumačiti kao izravno predviđanje kliničke izloženosti. Njihova vrijednost je u tome što omogućuju procjenu puta, regionalne distribucije, zadržavanja i sistemske dispozicije u modelu s većom relevantnošću za ljudsku anatomiju od standardnih studija na glodavcima za neka pitanja isporuke.
Izbor vrste trebao bi i dalje biti vođen pitanjem razvoja. NHP studija je najinformativnija kada je osmišljena za rješavanje odluke koja se ne može adekvatno riješiti in vitro ili kod glodavaca, kao što je odabir formulacije, regionalna izloženost SŽS-a, procjena uređaja-za isporuku ili odnos između lokalnog taloženja i sustavne izloženosti.
Integracija snimanja s farmakokinetikom, bioanalizom i farmakologijom
Molekularno oslikavanje je najkorisnije kada se planira kao jedna komponenta integriranog skupa translacijskih podataka. Studija od-do-mozga može kombinirati serijski SPECT/CT s PK plazme, uzorkovanjem CSF-a, nazalnim i respiratornim procjenama, bioanalizom tkiva, mjerenjem biomarkera i farmakodinamičkim krajnjim točkama.
Ova integracija omogućuje usporedbu nekoliko slojeva dokaza:
- Sustavna izloženost:koncentracija u plazmi, izloženost i klirens;
- Prostorna ekspozicija:distribucija radioaktivno obilježenog materijala u regionalnom mozgu i-organima;
- Vremenska izloženost:promjena signala od ranog razdoblja nakon-doze do kasnijeg zadržavanja ili ispiranja;
- Molekularni identitet:udio signala koji se može pripisati netaknutom izvornom materijalu ili relevantnim metabolitima; i
- Biološki učinak: ciljani angažman, odgovor biomarkera ili funkcionalna farmakologija.
Niti jedan sloj nije dovoljan za svaki program. Translacijska interpretacija postaje jača kada se slikovni signal poveže s izmjerenim ispitnim predmetom, očekivanim mehanizmom i biološkim odgovorom koji je relevantan za terapijsku hipotezu.
Uloga Prisys Biotech-a u studijama oslikavanja mozga NHP-to-
Prisys Biotech provodi NHP translacijske studije koje mogu uključivati intranazalno doziranje, serijsku molekularnu sliku, PK/PD, analizu biomarkera i komplementarne procjene tkiva. Tijek rada može uključivati odabir radionuklida, radiooznačavanje, pripremu i pročišćavanje nakon-označavanja, kontrolu kvalitete, SPECT/CT ili PET/CT velikih-životinja i kvantitativnu analizu slike.
Materijali webinara opisuju tijek rada označavanja i snimanja primjenjiv na male molekule, peptide, proteine, makromolekule, nanomaterijale i antitijela. Odgovarajući radionuklid i modalitet ovise o ispitivanom artiklu, kemiji označavanja, očekivanoj kinetici, potrebnom prozoru za promatranje, osjetljivosti i ciljevima studije. Ove parametre treba uspostaviti tijekom dizajna studije, a ne birati ih isključivo na temelju dostupnosti instrumenata.
Za programe nos{0}}to-mozak, praktični cilj je povezati postupak isporuke s obranjivim paketom dokaza: gdje je materijal otkriven, kako se njegova distribucija mijenja tijekom vremena, koji se udio signala može pripisati matičnoj molekuli i je li izloženost povezana s farmakološkim učinkom.
Zaključak
Serijski 125I SPECT pruža način za procjenu distribucije -povezanog s mozgom i respiratornog-sustava nakon intranazalne primjene peptida u NHP-ovima. U slučaju webinara, skeniranja nakon 1, 24, 48, 72 i 96 sati pokazala su kako bi jedno -uvođenje razine tragača moglo generirati longitudinalne i prostorne informacije, uključujući signal-povezan s mozgom koji se može detektirati tijekom najmanje 72 sata, kako je predstavio istraživački tim.
Metoda neovisno ne dokazuje točan prijenosni mehanizam-do-mozga, staničnu lokalizaciju ili intaktnu-koncentraciju roditelja. Ta pitanja zahtijevaju komplementarne kontrole, procjenu-stabilnosti etikete, bioanalizu i, gdje je potrebno, metode terminalnog tkiva. Njegova vrijednost leži u dodavanju ponovljenog in vivo prikaza distribucije i zadržavanja konvencionalnom okviru analize farmakokinetike i-tkiva.
Za razvoj lijekova za središnji živčani sustav najinformativniji dizajn obično nije slikovna nego bioanaliza. To je slikanje zajedno s bioanalizom, farmakologijom i odgovarajućim krajnjim točkama translacije. Ova kombinacija može podržati preciznije odluke o formulaciji, doziranju, regionalnoj izloženosti CNS-u, zadržavanju i sljedećoj fazi nekliničkog razvoja.
FAQ
P: Što 125I SPECT pokazuje u studiji-do-mozga?
O: Prikazuje distribuciju signala povezanog s jodom-125-tijekom vremena. Nakon intranazalnog doziranja, to može uključivati signal povezan s mozgom, nazalnu i respiratornu dispoziciju i druge organe na slici. Signal treba tumačiti kao distribuciju radioaktivno obilježenog materijala osim ako stabilnost oznake i ex vivo analiza ne utvrde da predstavlja intaktni ispitivani proizvod.
P: Može li SPECT dokazati da je peptid prešao BBB kroz izravan nazalni put?
O: Ne. SPECT može pokazati radioaktivno obilježeni-signal povezan s mozgom nakon intranazalnog doziranja, ali ne može sam utvrditi je li materijal koristio izravni olfaktorni ili trigeminalni put, ušao kroz sustavnu cirkulaciju ili slijedio kombinaciju puteva. Pripisivanje puta zahtijeva dodatne kontrole ispitivanja i komplementarne farmakokinetičke ili bioanalitičke dokaze.
P: Zašto koristiti jod-125 za ovu vrstu istraživanja?
O: Jod-125 ima fizički-život poluraspada od približno 59,4 dana, što podržava snimanje tijekom razdoblja od nekoliko sati do dana kada biološko pitanje uključuje odgođenu distribuciju ili zadržavanje. Izbor ostaje ovisan o kemiji označavanja, stabilnosti ispitnog članka, osjetljivosti slike, razmatranjima radijacije i predviđenom prozoru za promatranje.
P: Može li molekularna slika zamijeniti analizu terminalne biodistribucije?
O: Obično ga je bolje smatrati komplementarnim. Imaging daje serijske prostorne informacije u istoj životinji, dok terminalna analiza pruža izravna mjerenja tkiva i podržava histologiju, autoradiografiju i detaljnu bioanalizu. Integrirani dizajn može koristiti slike za identifikaciju organa i vremenskih točaka koje zahtijevaju ciljanu terminalnu potvrdu.
P: Zašto provoditi studije nos-do-mozga u NHP-ovima?
O: NHP-ovi pružaju bliži anatomski i fiziološki kontekst ljudima nego glodavcima za odabrana pitanja o-davanju nosa. Oni mogu biti posebno korisni kada studija zahtijeva procjenu naslaga u nosu, regionalnu distribuciju središnjeg živčanog sustava, respiratornu dispoziciju, učinkovitost uređaja ili formulacije i kliničko-ekvivalentno snimanje. Rezultati NHP-a i dalje zahtijevaju pažljivo tumačenje i ne uklanjaju potrebu za kliničkim prevoditeljskim studijama.
