Hiểu được nơi điều trị được phân phối trong cơ thể là một phần của quá trình phát triển thuốc tiền lâm sàng. Dược động học huyết tương có thể mô tả mức phơi nhiễm toàn thân, nhưng chúng không nói gì về cách một hợp chất lan truyền qua các mô hoặc mức độ phơi nhiễm liên quan đến mô-thay đổi như thế nào theo thời gian.
Các nghiên cứu phân bố mô truyền thống trả lời câu hỏi đó bằng cách lấy mẫu cuối cùng và phân tích ex vivo các cơ quan được thu hoạch. Hình ảnh phân tử cung cấp một lộ trình bổ sung: kết hợp hạt nhân phóng xạ phù hợp vào vật phẩm thử nghiệm, sau đó trực quan hóa và định lượng sự phân bố liên quan đến chất đánh dấu-trong cơ thể sống và lặp lại phép đo trên cùng một động vật tại nhiều thời điểm.
Một trường hợp từ hội thảo trực tuyến về Công nghệ sinh học PrisysHình ảnh phân tử trong các mô hình NHP để phát triển thuốc tịnh tiếnminh họa cách tiếp cận bằng cách tiêm tĩnh mạch125Tôi-đã dán nhãn bài viết thử nghiệm ở-động vật linh trưởng không phải con người (NHP). Nghiên cứu này được thiết kế để theo dõi sự phân bổ toàn bộ-cơ thể theo thời gian và lấy số đo cấp độ cơ quan-từ dữ liệu hình ảnh.
Trường hợp này cho thấy hình ảnh phân tử bổ sung thêm chiều dọc và không gian cho công việc phân phối sinh học thông thường như thế nào, đồng thời để ngỏ tùy chọn xác nhận ex vivo cho các nghiên cứu cần đến nó.
-Sự phân bố sinh học toàn bộ cơ thể trong NHP: Hình ảnh định lượng so với vết cắt-và-Đếm
Tại sao lại giết chết động vật để lấy dữ liệu về thuốc ở cấp độ nội tạng khi bạn có thể chụp ảnh nó - nhiều lần trong cùng một chủ đề?
Trong nghiên cứu điển hình này từ hội thảo trực tuyến Công nghệ sinh học Prisys, Tiến sĩ Wei Liu đối lập phương pháp cắt-và-đếm truyền thống (phân tích cơ quan ex vivo cuối cùng) với hình ảnh phân tử in vivo về sự phân bổ thuốc toàn bộ-cơ thể ở các loài linh trưởng không phải{4}}con người.
Điểm nổi bật của nghiên cứu:
- Vật phẩm thử nghiệm có dán nhãn Iodine-125 được tiêm tĩnh mạch
- Sự phân bố được theo dõi tại nhiều thời điểm trên cùng một con vật
- Hàm lượng thuốc ở cấp độ cơ quan-được định lượng bằng %ID/g trên tim, gan, phổi, thận và các cơ quan chính khác
- Thiết kế-lượng chất đánh dấu (microdose) - rất cụ thể và-thân thiện với phúc lợi động vật
Hình ảnh in vivo bổ sung những gì mà quá trình cắt-và-không thể đếm được: sự phân bổ không gian trên toàn bộ cơ thể, đánh giá theo chiều dọc ở nhiều thời điểm và các chỉ số định lượng - tất cả trong một đối tượng sống.
Trường hợp từ nền tảng hình ảnh phân tử công nghệ sinh học Prisys.
Vui lòng liên hệ:bd@prisysbiotech.com.
Tại sao việc phân phối mô lại quan trọng trong việc phát triển thuốc tiền lâm sàng
Sự tiếp xúc với thuốc không đồng đều trên toàn cơ thể. Sự phân bố vào các cơ quan và mô riêng lẻ sẽ ảnh hưởng đến hoạt động dược lý, mức độ tương tác với mục tiêu, mức độ tiếp xúc ngoài{1}}mục tiêu và mức độ an toàn.
Điều đó quan trọng nhất đối với các phương thức có hoạt động sinh học phụ thuộc vào vị trí mô. Sinh học, peptide, kháng thể, liệu pháp điều trị dựa trên kháng thể-, liệu pháp tế bào và các hợp chất được đánh dấu phóng xạ thường đòi hỏi sự hiểu biết về cách thức vật liệu được sử dụng di chuyển từ tuần hoàn vào các mô mục tiêu và không{2}}đích.
PK huyết tương thông thường mô tả phơi nhiễm toàn thân thông qua các thông số như Cmax, AUC và độ thanh thải. Tuy nhiên, nồng độ trong huyết tương không dự đoán được mức độ phơi nhiễm của mô. Hai hợp chất có cấu hình PK huyết tương giống nhau có thể phân bố rất khác nhau.
Các nghiên cứu về phân phối sinh học cung cấp lớp còn thiếu bằng cách trả lời một câu hỏi khác: vật liệu được sử dụng sẽ đi đâu và tín hiệu liên quan đến mô{0}}của nó thay đổi như thế nào theo thời gian?
Từ lấy mẫu mô cuối cùng đến chụp ảnh phân tử theo chiều dọc
Nghiên cứu phân bố mô thông thường sử dụng các điểm thời gian cuối được xác định trước. Động vật được an tử tại mỗi thời điểm, nội tạng được thu thập và lượng vật phẩm thử nghiệm hoặc vật liệu được dán nhãn phóng xạ được định lượng ex vivo.
Phương pháp này vẫn được thiết lập và có giá trị. Nó cung cấp các phép đo trực tiếp từ các mô được thu hoạch và hỗ trợ công việc tiếp theo mà chỉ hình ảnh không thể cung cấp, bao gồm đặc tính sinh hóa, mô bệnh học hoặc tế bào chi tiết.
Hạn chế của nó đối với công việc theo chiều dọc được đưa vào thiết kế. Mỗi con vật thường đóng góp dữ liệu mô tại một thời điểm cuối cùng, do đó, một quá trình thời gian yêu cầu các động vật khác nhau ở các điểm lấy mẫu khác nhau.
Hình ảnh phân tử thay đổi cấu trúc thời gian của thí nghiệm. Với một vật thể thử nghiệm được dán nhãn phóng xạ thích hợp, cùng một đối tượng có thể được chụp ảnh lặp đi lặp lại, tạo ra một chuỗi quan sát thay cho các phép đo đầu cuối độc lập.
Điều đó trong-thiết kế chủ đề mang lại thông tin về sự phân bố không gian của chất đánh dấu, sự tích lũy liên quan-của cơ quan và sự thay đổi tín hiệu theo thời gian. Trường hợp hội thảo trên web của Prisys minh họa nguyên tắc bằng toàn bộ-nội dung125Tôi chụp ảnh trong NHP, mô tả hình ảnh nối tiếp qua nhiều thời điểm, định lượng-ở cấp độ cơ quan và thiết kế nghiên cứu vi liều.
Cách thức hoạt động của hình ảnh phân phối sinh học được dán nhãn phóng xạ
Quy trình làm việc có bốn giai đoạn: chọn hạt nhân phóng xạ, dán nhãn phóng xạ cho vật phẩm thử nghiệm, tạo ảnh in vivo và phân tích định lượng dữ liệu hình ảnh.
Việc lựa chọn hạt nhân phóng xạ tuân theo các đặc điểm phân tử của vật phẩm thử nghiệm, động học sinh học dự kiến và phương thức chụp ảnh. Nền tảng hình ảnh phân tử được trình bày trong hội thảo trực tuyến hỗ trợ cả hạt nhân phóng xạ PET và SPECT, bao gồm18F, 68Ga,64Cú,89Zr,124I, 11C, 131I, 125tôi và99mTc. Các danh sách trình bày125Tôi có chu kỳ bán rã vật lý-khoảng 59,4 ngày và đặt tên peptit, protein và kháng thể trong số các hợp chất được dán nhãn hiện hành.
Đối với các hạt nhân phóng xạ tồn tại lâu hơn-chẳng hạn như125I, SPECT/CT có thể hình dung sự phân bố của vật liệu được đánh dấu phóng xạ qua cửa sổ quan sát mở rộng. Các hạt nhân phóng xạ PET như18F, 68Ga,64Cu và89Zr cung cấp các kết hợp khác nhau về thời gian bán hủy, độ nhạy và đặc điểm hình ảnh, đồng thời có thể phù hợp với thang thời gian sinh học ngắn hơn hoặc trung gian.
Tạo ra một hình ảnh không phải là điểm cuối cùng. Hình ảnh phân tử định lượng phụ thuộc vào việc hiệu chuẩn, giao thức thu nhận, tái tạo, vùng{1}}quan tâm hoặc phân đoạn cơ quan và việc chuyển đổi hoạt động đo được thành số liệu có thể hiểu được về mặt sinh học.
Một thước đo được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu phân bố sinh học là phần trăm liều tiêm trên mỗi gam mô (%ID/g). Nó thể hiện hoạt tính phóng xạ liên quan đến mô- liên quan đến hoạt động được thực hiện và bình thường hóa khối lượng mô. Khi dữ liệu hình ảnh được hiệu chỉnh phù hợp và có thể ước tính khối lượng hoặc khối lượng cơ quan, %ID/g sẽ đưa ra một khung định lượng để so sánh sự phân bổ liên quan đến chất đánh dấu-trên các cơ quan và các điểm thời gian.
Độ chính xác của phép định lượng bắt nguồn từ hình ảnh-phụ thuộc vào nhiều yếu tố cùng lúc: hạt nhân phóng xạ, hệ thống hình ảnh, các thông số thu nhận và tái tạo, hiệu chỉnh suy giảm và tán xạ, phân đoạn cơ quan, quy trình hiệu chỉnh và điều kiện nghiên cứu. Do đó, các phép đo thu được từ hình ảnh phải được diễn giải trong khuôn khổ xác nhận của từng nghiên cứu.
Nghiên cứu điển hình: Toàn bộ{0}}Cơ thể125I Phân phối sinh học trong NHP
Trường hợp hội thảo trên web sử dụng thuốc tiêm tĩnh mạch125Tôi-đã dán nhãn bài viết thử nghiệm để điều traphân bổ mô toàn bộ cơ thể-trong NHP.
Thay vì thu thập các mô tại một thời điểm cuối cùng, hình ảnh được thực hiện tại nhiều thời điểm để theo dõi vật liệu được dán nhãn phóng xạ theo chiều dọc. Nghiên cứu này đã tạo ra thông tin không gian về sự phân bố-toàn bộ cơ thể đồng thời cho phép quan sát lặp lại các loài động vật giống nhau.
Dữ liệu hình ảnh được sử dụng để đánh giá tín hiệu đánh dấu liên quan đến-cơ quan và tính toán hàm lượng thuốc ở cấp độ cơ quan-từ mức hấp thu đo được. Trường hợp này minh họa sự phân bố khắp các cơ quan chính và cho thấy hình ảnh phân tử cung cấp cả thông tin không gian và thời gian như thế nào mà việc lấy mẫu thiết bị đầu cuối thông thường không dễ dàng cung cấp.
Lưu ý rằng đây là một ví dụ ứng dụng của hình ảnh phân tử, không phải là sự thay thế cho phân tích mô thông thường. Giá trị của nó nằm ở việc thêm một lớp in vivo theo chiều dọc vào bộ dữ liệu phân phối sinh học.
125Tôi phù hợp với những câu hỏi sinh học kéo dài qua một cửa sổ hình ảnh ngắn. Thời gian bán hủy vật lý tương đối dài-của nó cho phép vật liệu được gắn nhãn phóng xạ được theo dõi trong thời gian dài; lịch chụp ảnh phù hợp vẫn phụ thuộc vào dược động học của vật phẩm thử nghiệm và chiến lược ghi nhãn.
Hình ảnh phân tử bổ sung gì cho nghiên cứu phân phối sinh học
Hình ảnh phân tử in vivo không chỉ bổ sung thêm hình ảnh về phân phối thuốc. Giá trị khoa học của nó nằm ở việc kết hợp thông tin không gian với phép đo lặp đi lặp lại.
Đầu tiên, hình ảnh theo chiều dọc theo dõi những thay đổi trong tín hiệu liên quan đến mô-trong cùng một đối tượng, điều này làm giảm sự đóng góp của sự biến đổi giữa các loài động vật khi đánh giá các thay đổi theo thời gian.
Thứ hai, hình ảnh toàn bộ{0}}cơ thể cung cấp bối cảnh không gian. Thay vì hạn chế phân tích đối với các cơ quan được chọn để thu thập thiết bị đầu cuối, trường hình ảnh bao gồm một cái nhìn rộng hơn về nơi vật liệu được dán nhãn phóng xạ sẽ đi đến.
Thứ ba, phân tích hình ảnh định lượng tạo ra các phép đo-ở cấp độ cơ quan bổ sung cho dữ liệu nồng độ PK huyết tương và mô thông thường. Điều này hữu ích khi các nhà điều tra cần kết nối phơi nhiễm toàn thân với phơi nhiễm liên quan đến mô-.
Cuối cùng, hình ảnh có thể cung cấp thông tin cho việc thiết kế các nghiên cứu cuối cùng tiếp theo. Hình ảnh dọc có thể xác định các cơ quan hoặc điểm thời gian đảm bảo mô tả đặc điểm ex vivo chi tiết hơn, do đó việc lấy mẫu cuối cùng có thể được xây dựng xung quanh các câu hỏi sinh học cụ thể thay vì các giả định được xác định trước.
Những cách sử dụng này phù hợp với vai trò rộng hơn của hình ảnh phân tử trong phát triển tiền lâm sàng được mô tả trong hội thảo trực tuyến, trong đó hình ảnh bao gồm phân phối sinh học, dược động học, gắn kết mục tiêu, dược lực học, đánh giá hiệu quả và đánh giá liều tịnh tiến.
Phân tích hình ảnh và Ex Vivo là bổ sung cho nhau
Hình ảnh phân tử không phải là sự thay thế phổ biến cho phân tích phân bố sinh học cuối cùng.
Các phép đo bắt nguồn từ hình ảnh-thể hiện hoạt động trong một khối hình ảnh xác định và chúng mang theo độ phân giải không gian cũng như các giới hạn về số lượng của hệ thống hình ảnh. Hình ảnh cũng có khả năng hạn chế trong việc phân biệt vị trí ngoại bào, tế bào hoặc dưới tế bào của vật liệu được dán nhãn.
Phân tích ex vivo cung cấp các phép đo mô trực tiếp và có thể được kết hợp với mô bệnh học, chụp X quang tự động, phân tích sinh học hoặc các xét nghiệm ở cấp độ mô-khác. Những phương pháp này vẫn cần thiết khi cần nồng độ mô chính xác hoặc đặc tính cơ học.
Trong thực tế, cả hai được sử dụng tuần tự hoặc cùng nhau. Hình ảnh phân tử theo chiều dọc đặc trưng cho sự phân bố-toàn bộ cơ thể và đánh dấu các cơ quan cũng như các thời điểm quan trọng; sau đó một nhóm thuần tập cuối được nhắm mục tiêu sẽ cung cấp các phép đo mô trực tiếp và mô tả đặc tính cơ học sâu hơn.
Thiết kế tích hợp kiểu này sẽ trích xuất nhiều thông tin hơn từ mỗi loài động vật trong khi vẫn duy trì được thế mạnh phân tích của các phương pháp ex vivo.
Chọn hạt nhân phóng xạ cho nghiên cứu phân phối sinh học NHP
Việc lựa chọn hạt nhân phóng xạ phải tuân theo câu hỏi sinh học chứ không phải chỉ theo phương thức chụp ảnh.
Các hạt nhân phóng xạ PET có thời gian tồn tại-ngắn chẳng hạn như18F phù hợp với các quá trình liên kết dược động học hoặc thụ thể-nhanh chóng. Các hạt nhân phóng xạ PET-có tuổi thọ dài hơn chẳng hạn như89Zr có thể hữu ích trong việc phân phối chậm các liệu pháp sinh học, trong khi các hạt nhân phóng xạ SPECT như125Tôi cung cấp khoảng thời gian quan sát mở rộng cho các hợp chất được dán nhãn thích hợp.
Nền tảng được mô tả trong hội thảo trực tuyến bao gồm toàn bộ bảng PET và SPECT được liệt kê ở trên. Bài trình bày cũng nhấn mạnh rằng việc lựa chọn đồng vị cũng cần được thảo luận giống như các đặc tính của hợp chất và ứng dụng dự định.
Đối với các nghiên cứu NHP, các cân nhắc bổ sung bao gồm độ ổn định ghi nhãn, bảo tồn hoạt động sinh học của phân tử gốc, hoạt động cụ thể, độ tinh khiết hóa phóng xạ, động học mô dự kiến, phơi nhiễm bức xạ, độ nhạy hình ảnh và tính khả thi của việc gây mê và chụp ảnh lặp lại.
Mức độ liên quan tịnh tiến của hình ảnh phân tử toàn bộ cơ thể-
Hình ảnh phân tử định lượng kết nối tiếp xúc tiền lâm sàng với việc ra quyết định{0}}có tính tịnh tiến.
Hội thảo trực tuyến trình bày-hình ảnh phân bố sinh học toàn cơ thể như một nguồn thông tin để đánh giá mức độ phơi nhiễm mô-đích, lập mô hình PK, cân nhắc sinh trắc học và-trong-liều lựa chọn đầu tiên ở người.
Hãy coi những ứng dụng này như một phần của tập dữ liệu dịch tích hợp, không phải là yếu tố quyết định độc lập về liều lâm sàng. Thông tin phơi nhiễm có nguồn gốc từ hình ảnh-có nhiều thông tin hữu ích nhất cùng với PK thông thường, dược lý học, mức độ tương tác mục tiêu, độ an toàn và các bằng chứng phi lâm sàng khác.
Giá trị tịnh tiến phụ thuộc vào việc kết nối ba chiều phơi nhiễm: phơi nhiễm toàn thân được đo trong máu, phơi nhiễm không gian được quan sát trên các mô và sự thay đổi tạm thời trong tín hiệu liên quan đến mô.
Hình ảnh phân tử tại Công nghệ sinh học Prisys
Công nghệ sinh học Prisys kết hợp mộtdịch vụ hình ảnh phân phối sinh họcvào nền tảng nghiên cứu chuyển tiếp NHP của mình, nơi nó hỗ trợ các nghiên cứu về phân bố sinh học, phơi nhiễm CNS, tương tác mục tiêu, tiến triển bệnh và đánh giá dược lực học.
Nền tảng này kết hợp khả năng gắn nhãn phóng xạ với-hình ảnh PET/CT và SPECT/CT động vật cỡ lớn. Các tài liệu hội thảo trực tuyến mô tảSản xuất chất đánh dấu PET/SPECTvà ghi nhãn cho các phân tử nhỏ, peptit, protein, đại phân tử, vật liệu nano và kháng thể, cùng với-khả năng chụp ảnh đa phương thức động vật lớn.
Trong các nghiên cứu NHP, hình ảnh phân tử có thể được tích hợp với đánh giá dược lý thông thường và PK/PD, bổ sung thông tin không gian bổ sung mà không khiến mọi quan sát theo chiều dọc phụ thuộc vào việc thu thập mô cuối cùng.
Nền tảng hình ảnh Prisys rộng hơn bao gồm MRI, CT, DSA và các phương thức hình ảnh tương đương lâm sàng-khác, hỗ trợ đánh giá theo chiều dọc trên nhiều lĩnh vực trị liệu.
Phần kết luận
Hình ảnh phân tử toàn bộ cơ thể-cho phép đọc theo chiều dọc và định lượng về sự phân bố sinh học của thuốc ở loài linh trưởng không phải con người. các125Tôi trường hợp trongPrisysNgoài giải phẫuhội thảo trực tuyếncho thấy cách chụp ảnh SPECT nối tiếp theo dõi quá trình phân phối thuốc được gắn nhãn phóng xạ trên khắp cơ thể và tạo ra thông tin-ở cấp độ cơ quan từ cùng một động vật.
Nó không loại bỏ nhu cầu phân tích ex vivo thông thường. Nó bổ sung thêm một lớp dữ liệu không gian và thời gian bổ sung nhằm củng cố cách giải thích và thiết kế các nghiên cứu phân phối sinh học.
Để phát triển thuốc tịnh tiến, việc kết hợp hình ảnh dọc với PK toàn thân, phân tích mô và các điểm cuối dược lực học mang lại cái nhìn tổng hợp hơn về phơi nhiễm thuốc từ khi dùng đến mô đích.
