Immaġini tar-riċetturi tad-dopamina D2/D3 fi primati mhux umani bi [18F]Fallypride

Fl-iżvilupp tad-droga tas-sistema nervuża ċentrali (CNS), kandidat li jilħaq il-moħħ ħalla l-ewwel ostaklu. Jekk tidħolx fil-mira farmakoloġika tagħha hemm mistoqsija separata, u l-espożizzjoni tal-plażma ma tistax twieġebha.

Plażmafarmakokinetiċi (PK), it-teħid ta 'kampjuni tal-fluwidu ċerebrospinali (CSF), u l-bijodistribuzzjoni tat-tessuti jiddeskrivu kemm droga hija preżenti u fejn tmur. Ħadd minnhom ma jirrapporta kemm huwa okkupat riċettur speċifiku. Għat-terapewtika tas-CNS id-distakk huwa importanti, minħabba li l-attività farmakoloġika ġeneralment tiddependi fuq il-kisba ta' livell adegwat ta' impenn fil-mira aktar milli fuq il-kisba ta' konċentrazzjoni tal-moħħ li tista' titkejjel.

L-immaġini tar-riċetturi tat-tomografija tal-emissjoni tal-positroni (PET) tkejjel dik l-okkupazzjoni. Ligands radjutikkettati jorbtu b'mod riversibbli ma 'riċetturi speċifiċi, u l-bidla fit-twaħħil tal-ligand wara intervent farmakoloġiku tikkwantifika kemm mill-pool tar-riċetturi l-mediċina ħadet.

Prisys ippreżenta eżempju ta' ħidma waqt il-webinar Prisys Biotech dwarimmaġini molekularifir-riċerka dwar il-primati mhux umani (NHP). L-istudju uża [18F]Fallypride biex isegwi t-twaħħil tar-riċetturi tad-dopamine D2/D3 f'xadini cynomolgus permezz ta 'akkwist dinamiku ta' PET ta '150 minuta, bi sfida ta' haloperidol ġol-vini f'120 minuta.

Il-każ juri kif il-PET dinamiku jikkaratterizza t-twaħħil tar-riċetturi reġjonali, juri l-ispostament farmakoloġiku, u jappoġġja l-valutazzjoni tal-impenn fil-mira fi programmi CNS prekliniċi.

1. Għaliex l-Okkupazzjoni tar-Riċetturi hija Kwistjoni Lil hinn mill-PK Konvenzjonali

L-okkupanza tar-riċetturi hija l-proporzjon ta' riċetturi fil-mira disponibbli marbuta b'mediċina f'ħin partikolari. Il-konċentrazzjoni fil-plażma u l-espożizzjoni totali tat-tessuti jiddeskrivu kemm hemm mediċina preżenti. L-okkupanza tiddeskrivi x'qed tagħmel il-mediċina fir-riċettur.

Għal antagonisti tad-dopamina D2 u agonisti parzjali, ir-relazzjoni bejn il-konċentrazzjoni fil-plażma u l-okkupanza hija mhux lineari u saturabbli. F'konċentrazzjonijiet baxxi, żieda modesta fl-espożizzjoni tipproduċi żieda kbira fl-okkupazzjoni. Hekk kif l-irbit joqrob lejn is-saturazzjoni, żidiet ulterjuri fil-konċentrazzjoni jipproduċu qligħ progressivament iżgħar.

Dik il-forma għandha konsegwenzi diretti għall-għażla tad-doża. Studji kliniċi tal-PET ta 'mediċini antipsikotiċi stabbilixxew assoċjazzjonijiet bejn l-okkupanza tar-riċettur D2, ir-rispons terapewtiku, u s-sintomi extrapiramidali. Il-kejl tal-okkupanza għalhekk juri jekk kandidat jilħaqx livell xieraq ta' ingaġġ mingħajr ma jimbotta l-espożizzjoni ogħla milli teħtieġ il-farmakoloġija.

L-istess loġika tapplika għal mekkaniżmi oħra diretti tad-dopamina. Agonist parzjali D2 jeħtieġ biżżejjed okkupazzjoni biex jipproduċi l-effett tiegħu filwaqt li jħalli spazju għal sinjalar dopaminerġiku endoġenu. Il-komposti mmirati lejn riċetturi extrastriatali jeħtieġu rabta dimostrabbli f'dawk ir-reġjuni, u l-assorbiment għoli ta 'striatal waħdu ma jurihx.

2. X'Jkejjel [18F]Fallypride PET?

[18F]Fallypride huwa radjuligand ta' benzamide sostitwit b'affinità għolja għal riċetturi li jixbħu d-dopamina D2, inklużi s-sottotipi D2 u D3. L-irbit huwa riversibbli, għalhekk l-istess traċċatur jista 'jiġi segwit permezz ta' assoċjazzjoni u dissoċjazzjoni f'sessjoni waħda.

L-affinità tagħha hija għolja biżżejjed biex tirrapporta t-twaħħil f'reġjuni ta 'densità baxxa ta' riċetturi, inklużi żoni kortikali u talamiċi. Il-biċċa l-kbira tat-tracers oħra tar-riċetturi tad-dopamina ġew żviluppati għal reġjuni ta 'densità għolja u jirritornaw ftit sinjal użabbli barra l-istriatum.

Fluorine-18 għandu half-life fiżika ta 'madwar 110 minuta, twil biżżejjed għal protokoll dinamiku li jaqbad il-kunsinna, l-akkumulazzjoni reġjonali u l-ħasil f'akkwist wieħed.

Japplikaw żewġ limiti interpretattivi. [18F]Fallypride ma jisseparax D2 minn D3, għalhekk is-sinjal jorbot D2/D3 u xejn aktar speċifiku. L-intensità tas-sinjal tal-PET wkoll ma tkunx ugwali għan-numru tar-riċettur. Ir-radjuattività mkejla tgħaqqad il-kunsinna tat-tracer, id-distribuzzjoni mhux speċifika, l-irbit speċifiku, u l-kinetika tat-tracer, u s-separazzjoni ta 'dawk il-komponenti teħtieġ analiżi kinetika.

3. Il-Każ NHP: Immaġini Dinamika tal-PET bi Sfida Haloperidol

L-eżempju ta' Dr Liu uża [18F]Fallypride PET fix-xadini cynomolgus biex jikkaratterizza d-distribuzzjoni tat-tracer u l-irbit tar-riċetturi reġjonali fil-moħħ normali. L-għan kien deskrizzjoni bażi aktar milli mudell tal-marda jew kandidat terapewtiku.

L-akkwist dam għal 150 minuta. F'120 minuta, haloperidol ingħata ġol-vini bħala sfida ta' imblukkar farmakoloġiku.

Ir-reġjuni striatali u extrastriatali ġabu ruħhom b'mod differenti. Ir-reġjuni extrastriatali ġeneralment laħqu l-ogħla livell aktar kmieni u ħelsu aktar malajr. L-istriata bilaterali laħqet il-quċċata aktar tard u żammet it-tracer għal żmien itwal.

Id-densità tar-riċettur tispjega l-mudell. F'reġjun ta 'densità għolja bħall-istriatum, il-biċċa l-kbira tas-sinjal ġej minn rbit speċifiku. Fejn id-densità hija aktar baxxa, il-kunsinna tat-tracer u d-distribuzzjoni mhux speċifika iġorru proporzjonalment aktar minnha.

Dik id-differenza tillimita d-disinn tal-istudju. Immaġni statika waħda f'punt ta 'żmien fiss wieħed ma tistax tikkaratterizza t-twaħħil striatali u extrastriatali f'daqqa, għalhekk iż-żmien tal-akkwist u l-pjan ta' analiżi għandhom jagħtu kont tal-kinetika reġjonali.

L-isfida tal-haloperidol żiedet test farmakoloġiku. Haloperidol huwa antagonist tar-riċettur tad-dopamina u jikkompeti ma' [18F]Fallypride għall-istess siti ta' rbit. Wara d-dożaġġ, it-twaħħil tat-tracer jaqa' fir-reġjuni fejn is-sinjal huwa fil-biċċa l-kbira tal-irbit speċifiku D2/D3. Dak l-ispostament jappoġġja kemm l-ispeċifiċità kif ukoll ir-riversibbiltà tas-sinjal reġjonali.

4. Kif Inhuma Kwantifikati l-Okkupazzjoni tar-Riċetturi u l-Potenzjal tal-Irbit?

L-immaġini waħedhom ma jistgħux ikollhom indikazzjoni farmakoloġika kwantitattiva. Ħafna mill-informazzjoni tinsab fil-kurva tal-ħin-attività (TAC), li tintraċċa l-konċentrazzjoni tar-radjuattività f'reġjun magħżul matul l-akkwist. Il-forma tagħha tirrifletti l-kunsinna tat-tracer, l-assoċjazzjoni tar-riċettur, id-dissoċjazzjoni u t-tneħħija.

Għal tracers riversibbli, il-kwantifikazzjoni normalment tiddependi fuq reġjun ta' referenza b'rabta speċifika negliġibbli mal-mira. Dak ir-reġjun jistma d-distribuzzjoni tat-tracer mhux displaceable u jħalli l-analiżi tissepara l-irbit speċifiku mill-bqija tas-sinjal.

Il-parametru l-aktar spiss irrappurtat huwa l-potenzjal ta’ rbit li ma jistax jiġi spostat (BP_ND), il-proporzjon ta 'tracer speċifikament marbut ma' tracer mhux displaceable f'ekwilibriju taħt is-suppożizzjonijiet tal-mudell kinetiku magħżul. Mudelli ta 'tessut ta' referenza jew approċċi kinetiċi validati oħra jistmawh, skont it-tracer u d-disinn tal-akkwist.

L-okkupanza mbagħad isegwi minn paragun tal-potenzjal li torbot qabel u wara droga li tikkompeti:

Okkupazzjoni tar-Riċetturi (%)=[(BP_{ND, linja bażi}− BP_{ND, droga}) / BP_{ND, linja bażi}] × 100

Waqgħa fil-BP_NDwara d-dożaġġ ifisser inqas siti li jibqgħu disponibbli għar-radjuligand. Skont is-suppożizzjonijiet tal-istudju, dik il-waqgħa tistma l-okkupazzjoni tar-riċetturi.

L-aritmetika hija sempliċi. L-affidabbiltà mhix. Stabbiltà fiżjoloġika, akkwist konsistenti, definizzjoni preċiża tar-reġjun, korrezzjoni tal-moviment, u mudell kinetiku xieraq kollha jiddaħħlu fl-istima.

Id-disinn tal-isfida fil-webinar japplika l-istess prinċipju f'sessjoni waħda. Minflok ma jitqabblu skans separati tal-linja bażi u ta 'wara t-trattament, l-aġent imblukkar jingħata waqt akkwist dinamiku wieħed, u l-ispostament jinqara direttament mill-kurva tal-ħin-attività. Inqas sessjonijiet tal-immaġini tfisser inqas varjabilità bejn is-sessjonijiet għall-kontroll. Tpoġġi wkoll piż fuq l-għażliet tad-disinn: iż-żmien tal-isfida, l-imblukkar tad-doża, u t-tul tal-akkwist li jibqa 'wara d-dożaġġ kollha jiddeterminaw jekk l-ispostament jinqabadx tajjeb biżżejjed biex jitkejjel.

5. X'tista' turi Sfida b'Doża Unika?

Sfida b'doża waħda tittestja l-ispeċifiċità tat-tracer u l-irbit riversibbli tal-mira. Ma jipproduċix relazzjoni doża-okkupanza.

Dak il-limitu huwa importanti meta r-riżultati tal-PET iwasslu għal deċiżjoni ta' żvilupp. Doża waħda li timblokka hija punt wieħed ta' intervent. L-ispostament f'dak il-punt jappoġġja qari medjat mill-mira tas-sinjal, u ma jgħid xejn dwar kif l-okkupanza timxi bejn il-konċentrazzjonijiet.

Relazzjoni kwantitattiva bejn doża u okkupanza teħtieġ diversi livelli ta' doża, idealment b'PK fil-plażma mkejla flimkien sabiex l-okkupanza tkun tista' tkun relatata ma' espożizzjoni sistemika. Disinn bħal dan jimmappa l-konċentrazzjoni kontra l-ingaġġ, jidentifika l-firxa ta 'espożizzjoni marbuta ma' medda ta 'okkupanza partikolari, u jappoġġja l-għażla tad-doża farmakoloġika.

Tliet punti oħra għandhom x'jaqsmu mal-interpretazzjoni.

Selettività farmakoloġika:haloperidol mhuwiex selettiv għal D2/D3. Jinteraġixxi wkoll mar-riċetturi sigma-1 u serotonin 5-HT2A. L-użu tiegħu bħala aġent li jimblokka għalhekk jinqara kontra d-distribuzzjoni reġjonali tat-tracer u l-ispostament osservat, mhux bħala evidenza li kull effett jgħaddi minn D2/D3.

Kundizzjonijiet fiżjoloġiċi:l-anestesija u l-bidla fiżjoloġika jaffettwaw il-fluss tad-demm ċerebrali, il-kunsinna tat-tracer, u possibilment attività dopaminerġika endoġenika. Dawn il-varjabbli jeħtieġu kontroll u dokumentazzjoni matul is-sessjoni tal-immaġini.

Okkupazzjoni versus effikaċja:okkupanza turi impenn fil-mira, mhux benefiċċju terapewtiku. Kompost jista' jokkupa r-riċettur tiegħu b'mod sostanzjali mingħajr ma jipproduċi r-rispons downstream maħsub.

L-immaġini tar-riċetturi għalhekk jappartjeni flimkien ma' endpoints farmakodinamiċi oħra aktar milli toqgħod għalihom.

6. Għaliex Uża Primati Mhux Umani għal Studji PET tar-Riċetturi tad-Dopamina?

L-immaġini NHP jaqbel mal-ħidma kwantitattiva tar-riċetturi tas-CNS, speċjalment meta l-mistoqsija tkopri popolazzjonijiet strijatali u extrastriatali flimkien.

Il-PET tal-gerriema huwa stabbilit sew, iżda l-moħħ żgħir jillimita l-kwantifikazzjoni reġjonali. L-effetti tal-volum parzjali jikbru serji ladarba reġjun ta 'interess joqrob lejn ir-riżoluzzjoni spazjali tal-iskaner, u s-separazzjoni tal-istrutturi ta' ħdejn xulxin issir inaffidabbli. Reġjuni extrastriatali żgħar ibatu l-aktar.

Moħħ akbar jippermetti delineazzjoni prattika tal-istriatum, it-thalamus, u ż-żoni kortikali. L-NHPs jgħaqqdu wkoll il-farmakoloġija tal-gerriema u l-newroimaging kliniku: l-organizzazzjoni newroanatomika u s-sistema dopaminerġika jixbħu l-arranġament tal-bniedem mill-qrib biżżejjed biex jagħmlu d-distribuzzjoni, l-irbit tar-riċetturi u r-rispons farmakoloġiku li jistgħu jitkejlu f'ambjent translazzjonali.

Immaġini ripetuti fl-istess annimal huwa l-vantaġġ l-ieħor. Disinji fi ħdan is-suġġett inaqqsu l-influwenza tal-varjazzjoni inter-individwali fid-disponibbiltà tar-riċetturi u l-fiżjoloġija, li hija importanti meta l-effett mistenni jkun żgħir jew meta l-irbit irid jiġi ssorveljat maż-żmien.

Id-dejta tal-NHP mhijiex interkambjabbli mal-kejl tal-PET uman. Il-fiżjoloġija, il-kinetika tat-tracer, l-anestesija u l-kundizzjonijiet sperimentali huma differenti, u dawk id-differenzi għandhom jiġu ttrattati meta s-sejbiet kwantitattivi jiġu tradotti. Il-modalitajiet tal-immaġini mqabbla u l-metodi analitiċi jnaqqsu d-distakk metodoloġiku.

7. Integrazzjoni tal-Immaġini tar-Riċetturi fl-Iżvilupp tad-Droga tas-CNS

Ir-riċettur tal-PET jikkontribwixxi l-aktar meta joqgħod ġewwa strateġija usa' ta' farmakoloġija u PK/PD.

Il-valutazzjoni tal-impenn fil-mira tiġi l-ewwel. Qabel ma jimpenja ruħu għal studji akbar ta 'effikaċja, tim jista' jistabbilixxi jekk kandidat jilħaqx il-moħħ u jokkupax ir-riċettur tiegħu f'espożizzjonijiet sistemiċi rilevanti.

Issegwi l-għażla tad-doża. L-okkupanza mkejla fuq diversi livelli ta' doża u integrata mal-PK fil-plażma tagħti relazzjoni espożizzjoni-okkupanza li tipprovdi bażi mekkanistika għall-għażla ta' dożi fi studji aktar tard, xogħol kliniku bikri inkluż.

Il-paragun tal-kandidati huwa t-tielet użu. Fejn diversi komposti jaqsmu mira molekulari, id-dejta dwar l-okkupanza tal-PET tikkumplimenta l-affinità tal-irbit in vitro u l-PK konvenzjonali, u tippermetti li l-impenn in vivo jitqabbel f'espożizzjonijiet imqabbla.

Aqra flimkien ma 'endpoints oħra, dan il-kejl jiddeskrivi l-programm aktar kompletament.

Il-kombinazzjoni ta 'dawn il-kejl tgħaqqad l-espożizzjoni, l-impenn fil-mira, u r-rispons farmakoloġiku downstream.

8. Konsiderazzjonijiet Prattiċi u Limitazzjonijiet tar-Riċettur NHP PET

Ir-riċettur kwantitattiv tal-PET jippremja disinn bir-reqqa u validazzjoni speċifika għat-tracer.

Is-suppożizzjoni tar-reġjun ta' referenza tirfed il-biċċa l-kbira tal-approċċi kwantitattivi. Ir-reġjun magħżul jeħtieġ rabta speċifika negliġibbli mal-mira, u l-adegwatezza tiegħu għandha tiġi stabbilita għat-traċċatur u l-ispeċi li qed jintużaw.

Il-mozzjoni hija importanti waqt akkwisti dinamiċi twal. Movimenti żgħar jibdlu r-reġistrazzjoni anatomika u jgħawġu l-kurvi reġjonali tal-ħin-attività, li jinfirxu fl-istimi vinkolanti.

Il-varjabilità tat-test-test mill-ġdid teħtieġ karatterizzazzjoni kull meta bidla fl-irbit hija punt ta' tmiem primarju. Mingħajr figura tal-varjabilità tal-linja bażi, effett farmakoloġiku ġenwin u differenza fil-kejl jidhru l-istess.

Il-karatteristiċi tal-irbit tat-tracer u l-interazzjonijiet barra l-mira għandhom jiġu kkontrollati minn qabel. Fejn tkun meħtieġa informazzjoni speċifika għas-sottotip, [18F]Fallypride ma jistax jifred il-kontribuzzjonijiet D2 minn D3.

Dawn ir-rekwiżiti jistabbilixxu l-kundizzjonijiet għall-użu tar-riċettur PET: traċċatur xieraq, endpoints kwantitattivi definiti, u kriterji ta’ analiżi miftiehma qabel ma jibda l-istudju.

Konklużjoni

[18F]Fallypride PET fix-xadini cynomolgus juri dak li żżid l-immaġini tar-riċetturi in vivo: rabta reġjonali D2/D3, kinetiċi strijatali u extrastriatali segwiti fuq akkwist dinamiku ta '150 minuta, u spostament farmakoloġiku wara sfida ta' haloperidol ġol-vini f'120 minuta.

Il-kontribuzzjoni usa' hija l-mistoqsija li twieġeb. Ir-riċettur PET jistabbilixxi jekk kandidat jinvolvix il-mira intenzjonata tiegħu f'espożizzjoni partikolari, li l-ebda kurva PK tal-plażma, kampjun CSF, jew immaġni ta' bijodistribuzzjoni ma tissolva waħedha.

Aqra b'PK konvenzjonali, kampjunar CSF, immaġini ta 'bijodistribuzzjoni, u endpoints farmakodinamiċi funzjonali, id-dejta dwar l-okkupanza tlesti l-katina mill-espożizzjoni għal attività farmakoloġika.

L-espożizzjoni, l-impenn fil-mira, u l-effikaċja terapewtika jibqgħu kwantitajiet distinti. Li jinżammu distinti huwa dak li jagħmel studju ta' traduzzjoni informattiv u deċiżjoni ta' żvilupp difiżibbli.

Is-Serje tal-Każijiet tal-Webinar tal-Immaġini Molekulari

Dan l-artikolu jagħlaq is-serje ta 'webinars ta' Prisys Biotech f'sitt partijiet dwar l-immaġini molekulari fir-riċerka NHP. Kull parti ħadet mistoqsija waħda.

L-ewwel segwitimmaġini tal-bijodistribuzzjoni tal-ġisem kollufl-NHPs bi jodju-125 SPECT, li jistaqsi kif kompost ittikkettat jiddistribwixxi madwar l-organi maż-żmien. It-tieni staqsa jekk kompost amministrat intranżament jilħaqx il-moħħ, u użatkonsenja minn imnieħer għal moħħimkejjel mill-SPECT biex iwieġbu. It-tielet ħademActinium-225 projezzjoni tad-doża umanamid-dejta tal-immaġini tal-NHP, inkluża stima tad-doża assorbita u stimi tal-attività umana. Ir-raba 'traċċatilonġitudinali tau PETf’mudell ta’ makakk rhesus. Il-ħames applikaVMAT2 PETf’mudell ta’ primati mhux umani ta’marda ta' Parkinsonbiex tikkwantifika defiċit dopaminerġiku in vivo.

Aqra bħala sett, is-sitta jimxu mid-distribuzzjoni permezz tal-kunsinna, id-dożimetrija, il-progressjoni tal-mard u d-defiċit dopaminerġiku għad-disponibbiltà tar-riċetturi, li huwa l-punt li fih qari tal-immaġini jibda jwieġeb mistoqsija farmakoloġika.

L-għażla ta' metodu ta' immaġni ssegwi l-mistoqsija xjentifika. Traċċaturi differenti, protokolli ta 'akkwist, u approċċi analitiċi jirritornaw informazzjoni kumplimentari, u l-kombinazzjoni ssaħħaħ l-interpretazzjoni tad-dejta farmakoloġika preklinika.

Għal aktar kuntest, is-serje hija akkumpanjata minn artiklu ħarsa ġenerali dwar l-applikazzjonijiet tal-immaġini molekulari fir-riċerka tal-NHP u l-iżvilupp tad-droga translazzjonali.

Ikkuntattja Prisys Biotechnologies