kan-beyin bariyeri(BBB), merkezi sinir sistemi (CNS) ilaç geliştirmesindeki ana kısıtlamalardan biridir. Birçok küçük molekülün ve çoğu biyolojik maddenin beyin parankimine girişini sınırlar. Burun içi veyaburundan-beyne-geçişbu nedenle ilgi çekmiştir çünkü burun boşluğu anatomik olarak koku alma ve trigeminal yollar yoluyla CNS'ye bağlıdır. Bu yollar, yalnızca sistemik dolaşımla açıklanamayan beyne erişim sağlayabilir.
Bilimsel zorluk sadece burun içi rotayı seçmek değildir. Uygulanan materyalin nereye gittiğini, beyinle ne kadar sinyalin ilişkili olduğunu, bu sinyalin zaman içinde nasıl değiştiğini ve gözlemin, ayrılmış bir etiket veya metabolit yerine sağlam test ürününü yansıtıp yansıtmadığını göstermektir. Plazma farmakokinetiği (PK) bu sorulara cevap veremez.Beyin omurilik sıvısı (BOS) örneklemesiSınırlı bir bölümden ve sınırlı sayıda zaman noktasından bilgi sağlar. Terminal beyin analizi doğrudan doku ölçümleri sağlar, ancak her hayvan genellikle bir terminal gözlemine katkıda bulunur.
Radyo etiketlimoleküler görüntülemeinsan dışı primatlarda (NHP'ler)-bu soruların yanıtlanması için tamamlayıcı bir yol sağlar. Araştırmacılar, radyo-etiketli bir test ürününü seri SPECT/CT ile birleştirerek, zaman içinde aynı hayvanın beyindeki ve tüm vücudundaki izleyiciyle ilişkili sinyali-izleyebilirler. Bu makalede, iyot-125 etiketli bir peptit olgusu tartışılmaktadır.Prisys Biotech moleküler görüntüleme web seminerive çalışma tasarımının neyi gösterip neyi gösteremeyeceğini açıklar.
Plazma PK, CNS Teslimatını Değerlendirmek İçin Neden Yeterli Değil?
Sistemik maruziyet beyin maruziyetine eşdeğer değildir. Bir bileşik, beyinde yalnızca sınırlı konsantrasyonlara ulaşırken ölçülebilir veya hatta önemli miktarda plazma konsantrasyonları üretebilir. İlişkinin intranazal uygulamadan sonra yorumlanması özellikle zordur çünkü uygulanan materyal burun boşluğunda tutulabilir, solunum yoluna temizlenebilir, sistemik olarak emilebilir veya lokal anatomik yollardan CNS'ye doğru taşınabilir.
BOS örneklemesi yararlı bilgiler sağlar, ancak BOS her beyin bölmesi için doğrudan bir vekil değildir. Örnekleme invazivdir, seyrek zaman noktaları sağlar ve bölgesel parankim maruziyetini temsil etmeyebilir. Terminal beyin dokusu analizi daha doğrudandır ancak uzunlamasına bir tutma eğrisi, her terminal zaman noktası için ayrı hayvanlar gerektirir. Bu, gereken hayvan sayısını artırır ve zaman akışını-konular arası değişkenliğe daha bağımlı hale getirir.
Ne plazma PK ne de tek bir terminal ölçümü tam bir uzaysal resim sağlar. Burun içi CNS programı için araştırmacıların ayrıca test ürününün burun boşluğunda kalıp kalmadığını, alt solunum yollarına ulaşıp ulaşmadığını, diğer organlara dağılıp dağılmadığını veya beyin içinde bölgesel bir model gösterip göstermediğini bilmeleri gerekebilir. Bunlar konsantrasyon soruları olduğu kadar dağıtım sorularıdır.
Radyoişaretli SPECT Burun{0}}Beyne-Değerlendirmeyi Nasıl Destekler?
Moleküler görüntüleme çalışması, bir radyonüklidin seçilmesi ve test nesnesine ve beklenen biyolojik zaman sürecine uyan bir etiketleme stratejisi ile başlar. Web semineri örneğinde peptit, fiziksel yarı ömrü yaklaşık 59,4 gün olan bir radyonüklit olan iyot-125 (125I) ile etiketlendi. Nispeten uzun fiziksel yarı ömrü, saatlerce veya günlerce süren seri gözlemlerle uyumludur; bu, beyinde tutulumun yaygın olarak kullanılan kısa ömürlü PET radyonüklidlerinin kısa görüntüleme aralığının ötesine uzanabileceği durumlar için geçerlidir.
Etiketli malzeme izleyici düzeyinde uygulanır. Bu tip mikrodoz tasarımının, etiketli materyalden kaynaklanan farmakolojik bozulmayı en aza indirirken, tespit edilebilir bir görüntüleme sinyali sağlaması amaçlanmaktadır. Tek başına, etiketli preparatın, etiketlenmemiş terapötik ile aynı şekilde davrandığını kanıtlamaz. Bu soru etiketleme bölgesine, spesifik aktiviteye, radyokimyasal saflığa, formülasyona ve ana molekülün biyolojik özelliklerinin korunmasına bağlıdır.
SPECT/CT, radyonüklid{0}türetilmiş moleküler bilgiyi anatomik ortak kayıtla-birleştirir. Seri taramalar aşağıdakileri değerlendirmek için kullanılabilir:
- beyin-ile ilişkili sinyalin intranazal uygulamadan sonra tespit edilip edilemeyeceği;
- görüntülenen CNS bölgelerinde sinyalin anatomik dağılımı;
- zamanla beyin-ilişkili sinyaldeki değişiklik; Ve
- görüş alanı içindeki burun boşluğunda, hava yollarında, akciğerlerde ve diğer organlarda eşzamanlı yerleşim.
Ortaya çıkan ölçümler en iyi şekilde izleyiciyle-ilişkili sinyal veya radyoetiketli-materyal dağılımı olarak yorumlanır. Etiket stabilitesi ve ex vivo biyoanaliz bu yorumu desteklemediği sürece, otomatik olarak bozulmamış ana-ilaç konsantrasyonu olarak tanımlanmamalıdırlar.
Vaka Çalışması: NHP'lerde İntranazal Peptit Uygulamasından Sonra Seri 125I SPECT
Vaka, Prisys Biotech'in NHP çeviri araştırma yetenekleria ve radyokimya ve moleküler görüntüleme yetenekleri tarafından gerçekleştirildi. Çalışmada NHP'lere intranazal olarak uygulanan iyot-125 etiketli bir peptid kullanıldı.
Uygulamadan 1, 24, 48, 72 ve 96 saat sonra seri SPECT görüntüleme yapıldı. Görüntüleme dizisi, tek bir terminal ölçümüne dayanmak yerine, çok-günlük bir süre boyunca beyinle ilişkili radyo-etiketli sinyalin varlığını ve dağılımını incelemek üzere tasarlandı.
NHP Görüntüleme Ac-225 İnsan Dozu Projeksiyonunu Nasıl Destekler?
Klinik öncesi görüntüleme, Ac-225 radyofarmasötiği için başlangıç aktivitesinin seçimini nasıl destekleyebilir?
Prisys Biotech web seminerindeki bu örnek olayda Prisys, -insan olmayan primatlardaki seri moleküler görüntülemenin, radyonüklid dozimetrisi ve insan etkinliği projeksiyonu için organ- düzeyinde dağılım verilerini nasıl sağlayabileceğini açıklıyor.
Çalışmanın öne çıkanları:
- İntravenöz olarak uygulanan radyoetiketli test maddesi
- Zaman içindeki tüm vücut dağılımını-izlemek için kullanılan seri SPECT görüntüleme
- Kalış süresini ve absorbe edilen dozu tahmin etmek için kullanılan organ-seviyesi zaman-aktivite verileri
- NHP verileri, Ac-225 aktivite projeksiyonunu desteklemek için referans insan modeline göre ölçeklendirildi
Moleküler görüntüleme, biyodağılımı, organ dozimetrisini ve türler arası ölçeklendirmeyi tek bir çeviri iş akışında birbirine bağlayabilir. Ortaya çıkan aktivite projeksiyonu, model-tabanlı bir tahmin olmaya devam etmektedir ve radyokimya, PK, toksikoloji, farmakoloji ve erken klinik görüntüleme verileriyle birlikte yorumlanmalıdır.
DavadanPrisys Biotech Moleküler Görüntüleme platformu.
Lütfen iletişime geçin:bd@prisysbiotech.com.
Vaka birbiriyle ilişkili üç tür bilgi sağladı. İlk olarak, intranazal doz uygulamasından sonra beyin-ilişkili sinyal gözlemlendi ve bu da CNS iletiminin daha fazla araştırılmasını destekledi. İkincisi, sinyalin dağılımı tek bir bütün beyin değeri olarak ele almak yerine anatomik beyin bölgeleri arasında değerlendirilebilir. Üçüncüsü, seri taramalar, web seminerinde sunulduğu gibi, tespit edilebilir sinyalin en az 72 saat boyunca tutulması da dahil olmak üzere, 96 saatlik gözlem süresi boyunca beyinle ilişkili sinyalin-nasıl değiştiğini gösterdi.
Aynı kazanımlar CNS dışında da bilgi sağladı. Sinyal burun bölgesi, yanak, bronşiyal sistem ve akciğerde değerlendirildi. Bu önemlidir çünkü yerel birikim ve solunum temizliği, burundan-beyne-taşınma potansiyeli için mevcut kalan intranazal dozun fraksiyonunu etkileyebilir. Bu nedenle hem CNS ile ilişkili hem de solunum düzenini inceleyen bir görüntüleme tasarımı, araştırmacıların yalnızca son beyin görüntüsüne odaklanmak yerine doğum yolunu bir bütün olarak yorumlamalarına yardımcı olabilir.
Çalışma Tasarımı Nelere Cevap Verebilir?
1. Beyin-ilişkili sinyali burun içi doz uygulamasından sonra tespit edilebilir mi?
Seri SPECT, uygulamadan sonra görüntülenen beyin bölgesinde radyoetiketli materyalin mevcut olduğuna dair in vivo kanıt sağlar. Bu, yalnızca plazma maruziyetinden CNS iletiminin çıkarımını yapmaktan daha güçlüdür. Sonuç yine de tam olarak açıklanmalıdır: görüntüleme, beyin-ilişkili izleyici sinyalini gösterir, ancak tek başına tam taşıma yolunu kanıtlamaz veya bozulmamış peptidin belirli bir beyin hücresi tipine girdiğini belirlemez.
2. Sinyal nerede birikiyor?
SPECT/CT, modalitenin, kayıt kalitesinin, yeniden yapılandırma yönteminin ve çalışmaya özel çözünürlüğün- izin verdiği düzeyde uzamsal bilgi sağlar. Bölgesel analiz, sinyalin belirli anatomik alanlarda yoğunlaşıp yoğunlaşmadığını gösterebilir. Bu, tüm beyin ortalamasının maruz kalma veya akılda tutma açısından bölgesel farklılıkları gizleyebildiği CNS programları için önemlidir.
3. Beyinle-ilişkili sinyal zaman içinde nasıl değişir?
1- ila 96-saatlik dizi, konu içi bir zaman akışı sağlar. Araştırmacılar, gözlemlenen en yüksek sinyale kadar geçen süreyi, gözlem penceresi üzerindeki kalıcılığı ve görünür arınmayı inceleyebilirler. Görüntülemeden elde edilen bu gözlemler, plazma PK, CSF verileri, farmakodinamik son noktalar ve ex vivo doku ölçümleriyle birlikte değerlendirilebilir.
4. Dozun geri kalanı nereye gidiyor?
Tüm-vücut veya genişletilmiş-alan görüntüleme, beyin dışındaki eşzamanlı dağılımı ortaya çıkarabilir. Burun içi dozlama için burun boşluğu ve solunum yolu özellikle önemlidir. Periferik organ dağılımı ayrıca güvenlik, temizleme veya görünür CNS dağıtım fraksiyonunun yorumlanmasıyla ilgili olabilecek maruz kalma modellerinin belirlenmesine de yardımcı olabilir.
5. Çalışma nihai örneklemeye olan bağımlılığı azaltabilir mi?
Seri görüntüleme, aynı konu üzerinde tekrarlanan gözlemlere izin verir ve bu da her zaman noktasına ayrı terminal kohortları atama ihtiyacını azaltabilir. Herhangi bir azalmanın boyutu çalışma hedeflerine, doğrulama planına, hayvan sayısına, görüntüleme programına ve doğrudan ex vivo doğrulama ihtiyacına bağlıdır. Bu nedenle moleküler görüntüleme, terminal analizinin otomatik bir alternatifi olarak değil, hayvan çalışmalarından elde edilen bilgileri iyileştirmenin bir yolu olarak görülmelidir.
Görüntülemenin Tek Başına Neleri Belirleyemediği
İlk sınırlama uzaysal ve hücresel çözünürlüktür. SPECT/CT radyo-etiketli sinyali anatomik bölgelere lokalize edebilir ancak materyalin nöronların, glial hücrelerin, vasküler kompartmanların veya hücre dışı boşluğun içinde olup olmadığını belirleyemez. Hücresel ve hücre altı lokalizasyon, otoradyografi, histoloji, immünohistokimya veya diğer terminal analizleri gibi yöntemleri gerektirir.
İkinci sınırlama moleküler kimlikle ilgilidir. Kamera izotoptan kaynaklanan radyoaktif bozunmayı tespit eder. Etiket in vivo olarak salınırsa, sağlam peptidi radyo-etiketli metabolitten veya serbest iyottan ayırmaz. Bu nedenle etiket stabilitesi uygun olduğu durumlarda çalışma öncesinde ve sırasında değerlendirilmelidir. Seçilen terminal zaman noktaları, görüntüleme sinyalinin ana test makalesini ne kadar yakından temsil ettiğini belirlemek için ex vivo biyoanaliz ile eşleştirilebilir.
Üçüncü sınırlama rota ilişkilendirmedir. İntranazal dozlamadan sonra beyinle ilişkili sinyal CNS iletimi ile uyumludur, ancak SPECT tek başına doğrudan burundan beyne-geçişi sistemik absorpsiyon ve ardından gelen BBB geçişinden veya bu yolların bir kombinasyonundan kesin olarak ayırt edemez. Rotaya-özgü sonuçlar, çalışma tasarımı, formülasyon verileri, plazma ve doku PK'si, uygun olduğu durumlarda CSF ölçümleri ve ilgili kontrollerle entegrasyon gerektirir.
Bu sınırlamalar görüntülemenin değerini azaltmaz. Verilerin nasıl kullanılması gerektiğini tanımlarlar. Seri görüntüleme, ayrıntılı terminal araştırmasını garanti eden bölgeleri ve zaman noktalarını tanımlayabilir ve ex vivo çalışmanın rastgele bir zaman dilimine dağıtılmak yerine belirli sorulara odaklanmasına olanak tanır.
NHP'ler Burun-Beyin-Gelişimiyle Neden İlgilidir?
Kemirgenler formülasyon taraması, mekanizma çalışmaları ve konsept çalışmalarının erken{0}}kanıtı-için yararlı olmaya devam ediyor. Ancak kemirgenlerin burun anatomisi ve solunum fizyolojisi insanlardan farklıdır. Kemirgenler zorunlu olarak burundan nefes alırlar ve koku alma epiteli burun boşluğunun orantılı olarak daha büyük bir bölümünü kaplar. Bu özellikler birikmeyi etkileyebilir ve koku aktarımının insanlarda beklenenden daha yüksek görünür bir katkı sağlamasına yol açabilir.
NHP'ler, burun boşluğu geometrisi, hava yolu organizasyonu, solunum düzeni, CNS anatomisi ve klinik{0}eşdeğer görüntülemeyle uyumluluk dahil olmak üzere seçilmiş çeviri soruları için daha yakın bir anatomik ve fizyolojik bağlam sağlar. NHP verileri insan çevirisindeki belirsizliği ortadan kaldırmaz ve klinik maruziyetin doğrudan tahmini olarak yorumlanmamalıdır. Değerleri, bazı teslimat soruları için standart kemirgen çalışmalarından ziyade insan anatomisiyle daha fazla ilişkili bir modelde rota, bölgesel dağılım, tutma ve sistemik dağılımın değerlendirilmesine izin vermeleridir.
Tür seçimi kalkınma sorununa göre sürdürülmelidir. Bir NHP çalışması, formülasyon seçimi, bölgesel CNS maruziyeti, dağıtım-cihazının değerlendirilmesi veya yerel birikim ile sistemik maruziyet arasındaki ilişki gibi in vitro veya kemirgenlerde yeterince ele alınamayan bir kararı çözmek için tasarlandığında en bilgilendirici olur.
Görüntülemeyi PK, Biyoanaliz ve Farmakolojiyle Bütünleştirme
Moleküler görüntüleme, entegre bir çeviri veri kümesinin bir bileşeni olarak planlandığında en kullanışlıdır. Burundan{1}}beyne-bir çalışma, seri SPECT/CT'yi plazma PK, BOS örneklemesi, burun ve solunum değerlendirmeleri, doku biyoanalizi, biyobelirteç ölçümleri ve farmakodinamik uç noktalarla birleştirebilir.
Bu entegrasyon birkaç kanıt katmanının karşılaştırılmasına olanak tanır:
- Sistemik maruz kalma:plazma konsantrasyonu, maruz kalma ve temizlenme;
- Uzaysal maruz kalma:radyoetiketli malzemenin bölgesel beyin ve çevresel{0}organ dağılımı;
- Geçici maruz kalma:doz sonrası erken dönemden-sonraki alıkonma veya arınmaya kadar sinyalde değişiklik;
- Moleküler kimlik:bozulmamış ana materyale veya ilgili metabolitlere atfedilebilen sinyalin oranı; Ve
- Biyolojik etki: hedef etkileşim, biyobelirteç yanıtı veya fonksiyonel farmakoloji.
Her program için tek bir katman yeterli değildir. Görüntüleme sinyali ölçülen test nesnesine, beklenen mekanizmaya ve terapötik hipotezle ilgili biyolojik bir tepkiye bağlandığında çeviri yorumu daha güçlü hale gelir.
Prisys Biotech'in NHP Burun-Beyin-Görüntüleme Çalışmalarındaki Rolü
Prisys Biotech, intranazal dozlamayı, seri moleküler görüntülemeyi, PK/PD'yi, biyobelirteç analizini ve tamamlayıcı doku değerlendirmelerini içerebilen NHP çeviri çalışmaları yürütmektedir. İş akışı radyonüklit seçimi, radyo etiketleme, etiketleme sonrası hazırlık ve saflaştırma, kalite kontrolü, büyük-hayvan SPECT/CT veya PET/CT ve niceliksel görüntü analizini içerebilir.
Web semineri materyalleri, küçük moleküller, peptitler, proteinler, makromoleküller, nanomateryaller ve antikorlar için geçerli olan etiketleme ve görüntüleme iş akışlarını açıklar. Uygun radyonüklid ve yöntem, test ürününe, etiketleme kimyasına, beklenen kinetiğe, gerekli gözlem penceresine, hassasiyete ve çalışma hedeflerine bağlıdır. Bu parametreler yalnızca cihazın kullanılabilirliğine göre seçilmek yerine, çalışma tasarımı sırasında oluşturulmalıdır.
Burundan{0}}beyne-programlar için pratik amaç, dağıtım prosedürünü savunulabilir bir kanıt paketine bağlamaktır: materyalin nerede tespit edildiği, dağılımının zaman içinde nasıl değiştiği, sinyalin ne kadarının ana moleküle atfedilebileceği ve maruz kalmanın farmakolojik bir etkiyle ilişkili olup olmadığı.
Çözüm
Seri 125I SPECT, NHP'lerde intranazal peptid uygulamasından sonra beyin-ilişkili ve solunum-sistemi dağılımını değerlendirmenin bir yolunu sağlar. Web seminerinde 1, 24, 48, 72 ve 96. saatlerde yapılan taramalar, çalışma ekibi tarafından sunulduğu üzere, tek bir izleyici düzeyindeki yönetimin en az 72 saat boyunca beyinle ilişkili algılanabilir sinyaller de dahil olmak üzere boylamsal ve mekansal bilgileri nasıl oluşturabildiğini gösterdi.
Yöntem, burundan{0}}beyne-aktarma mekanizmasının kesinliğini, hücresel lokalizasyonu veya bozulmamış-ebeveyn konsantrasyonunu bağımsız olarak kanıtlamaz. Bu sorular tamamlayıcı kontroller, etiket-stabilite değerlendirmesi, biyoanaliz ve gerektiğinde terminal doku yöntemlerini gerektirir. Değeri, geleneksel PK ve doku-analizi çerçevesine tekrarlanan in vivo dağılım ve tutulma görünümünün eklenmesinde yatmaktadır.
CNS ilaç geliştirmesi için en bilgilendirici tasarım genellikle biyoanaliz yerine görüntüleme değildir. Biyoanaliz, farmakoloji ve uygun translasyonel son noktalarla birlikte görüntülemedir. Bu kombinasyon formülasyon, dozaj, bölgesel CNS maruziyeti, alıkoyma ve klinik dışı gelişimin bir sonraki aşaması hakkında daha kesin kararları destekleyebilir.
SSS
S: 125I SPECT, Burun-Beyne-Araştırmada Neyi Gösterir?
C: İyot-125-ilişkili sinyalin zaman içindeki dağılımını gösterir. İntranazal dozlamanın ardından bu, beyinle ilişkili sinyali, burun ve solunum düzenini ve görüntülenen diğer organları içerebilir. Etiket stabilitesi ve ex vivo analiz, bozulmamış test ürününü temsil ettiğini kanıtlamadıkça sinyal, radyoetiketli malzeme dağılımı olarak yorumlanmalıdır.
S: SPECT, Bir Peptidin BBB'yi Doğrudan Burun Yoluyla Geçtiğini Kanıtlayabilir mi?
C: Hayır. SPECT, intranazal dozlama sonrasında beyinle ilişkili radyo-etiketli sinyali gösterebilir, ancak materyalin doğrudan koku alma yoluyla mı yoksa trigeminal bir yol mu kullandığını, sistemik dolaşım yoluyla mı girdiğini veya bir dizi yol kombinasyonunu mu takip ettiğini tek başına belirleyemez. Yol ilişkilendirme, ek çalışma kontrolleri ve tamamlayıcı PK veya biyoanalitik kanıtlar gerektirir.
S: Bu Tür Çalışmalarda Neden İyot-125 Kullanılmalı?
C: İyot-125'in fiziksel yarı ömrü yaklaşık 59,4 gündür; bu, biyolojik sorunun gecikmiş dağıtım veya alıkoymayı içerdiği durumlarda saatlerden günlere kadar uzanan bir süre boyunca görüntülemeyi destekler. Seçim, etiketleme kimyasına, test ürünü stabilitesine, görüntüleme hassasiyetine, radyasyon hususlarına ve amaçlanan gözlem penceresine bağlı olmaya devam eder.
S: Moleküler Görüntüleme Terminal Biyodağılım Analizinin yerini alabilir mi?
C: Genellikle tamamlayıcı olarak kabul edilmesi daha iyidir. Görüntüleme aynı hayvanda seri mekansal bilgi sağlarken, terminal analizi doğrudan doku ölçümleri sağlar ve histolojiyi, otoradyografiyi ve ayrıntılı biyoanalizi destekler. Entegre bir tasarım, hedeflenen terminal onayı gerektiren organları ve zaman noktalarını tanımlamak için görüntülemeyi kullanabilir.
S: NHP'lerde Burun-Beyin-Çalışmaları Neden Yapılmalıdır?
C: NHP'ler, seçilmiş nazal doğum soruları için kemirgenlere kıyasla insanlara daha yakın bir anatomik ve fizyolojik bağlam sağlar{0}. Çalışma, nazal birikimin, bölgesel CNS dağılımının, solunum düzeninin, cihaz veya formülasyon performansının ve klinik-eşdeğer görüntülemenin değerlendirilmesini gerektirdiğinde özellikle yararlı olabilirler. NHP sonuçları hala dikkatli yorumlanmayı gerektirmektedir ve klinik çeviri çalışmalarına olan ihtiyacı ortadan kaldırmamaktadır.
