Analýza mozkomíšního moku (analýza CSF) a vývoj umělé matice: řešení klíčových technických úzkých míst v bioanalýze léku CNS

1 produkty iphase

2 fyziologické funkce mozkomíšního moku: Bioanalýza mozkových léků

Mozek je rozdělen do čtyř částí, včetně telencefalonu, diencephalonu, mozečku a mozkového kmene. Dutiny v různých částech mozku se nazývají komory, které jsou plnémozkomíšní mok (CSF). Cerebrospinální tekutina je zapojena hlavně do distribuce a metabolismu léčiv v mozku a centrálním nervovém systému (CNS).

Farmakodynamika studuje dynamické změny absorpce, distribuce léčiva, distribuce, metabolismu a vylučování v těle prostřednictvím kvantitativní analýzy, což odráží proces likvidace drog těla se zaměřením na sledování koncentrace krevních léčiv. Krevní bariéra mozku (BBB) ​​je dynamická výměnná rozhraní se selektivní propustností, která omezuje distribuci škodlivých látek a drog v mozku a zároveň omezuje jejich vstup z krevního řečiště do mozkového parenchymu. Když BBB změní propustnost léčiva, detekce koncentrace krevního léčiva nemusí přesně odrážet koncentraci léčiva v mozku. Jednoduše použití koncentrace krevních léčiv jako náhradního indikátoru koncentrace léčiva v centrálním nervovém systému může vést k nedostatečnému dávkování a existuje riziko narušení pokročilé nervové aktivity u zvířat v důsledku terapeutických vedlejších účinků způsobených léčivami ne - CNS vstupující do mozkové tkáně. Proto na makro úrovni se homogenizace mozkové tkáně nebo metody extrakce mozkomíšního moku používají hlavně pro farmakokinetické studie v mozku.

3 Význam analýzy mozkomíšního moku ve vývoji léčiva

Obsah proteinu v CSF je extrémně nízký a jeho koncentrace léčiva se často používá jako náhradní indikátor léků bez CNS. Operace cirkulace CSF je však mnohem pomalejší než provoz krevního oběhu, což vede k nedostatečnému míchání obsahu zvířat CSF. V závislosti na umístění/čase a podávání odběru vzorků a trase podávání se může koncentrace léčiva v CSF velmi lišit.Umělá mozkomíšská tekutina (Umělý CSF, ACSF) je řešení, které simuluje složení a funkci přírodní mozkomíšního moku a může přesně vyhodnotit farmakokinetická data CNS v experimentech in vitro. Kromě toho může být také použita umělá mozkomíšní mozková tekutina k vyhodnocení jeho účinků na edém mozku a specifické proteiny.

4 Výzvy analýzy mozkomíšního moku a nutnost umělé prázdné matice

4.1 Etická/klinická omezení pro získání přírodní mozkomíšního moku

Získání přírodní mozkomíšního moku stále čelí etickým úzkým místům. Zdraví jedinci musí získat mozkomíšskou tekutinu prostřednictvím bederní punkce nebo komorové drenáže, což představuje rizika invazivních postupů a ztěžuje nábor zdravých dobrovolníků. Použití umělé mozkomíšního moku/Simulovaná mozkomíšská tekutina(Umělý CSF/Simulovaný CSF)) Matice místo přirozených vzorků pro optimalizaci metod, vyhýbání se etickým problémům, zajištění standardizované analýzy při zachování maticových charakteristik (jako je složení nízkých bílkovin a elektrolytů).

4.2 Maticové účinky způsobené významnými individuálními rozdíly

Druhy/individuální rozdíly v obsahu proteinu (15 - 100 mg/dl), fosfolipidy a endogenní látky v přírodní mozkomíšní mozkové tekutině mohou způsobit potlačení iontů v Analýze LC - MS/MS, zejména což ovlivňuje kvantitativní přesnost léků s nízkou koncentrací. Přizpůsobením umělé mozkomíšního moku/simulované mozkomíšního moku a simulace hladin proteinu/lipidů různých druhů se LC - MS/MS technologie používá ke stanovení standardní kalibrace křivky a ke snížení rozdílů mezi dávkou. Je také možné upravit mobilní fázi (jako je chromatografie hilic) nebo prodloužit retenční dobu tak, aby se oddělily cílové látky od komponent interferujících matrice.

4.3 Dopad změn ve složkách přirozené matrice na analýzu za podmínek onemocnění

Moc mozková tekutina může obsahovat abnormální proteiny (jako je snížená Apand zvýšená tau), krev - mozkové bariérové ​​produkty (jako je hemoglobin) nebo zánětlivé faktory (IL - 6), které přímo narušují účinnost ionizace nebo chromatografické chování LC - MS/MS.

5 Cross Druh mozkomíšní mok

5.1 Lidská mozkomíšská tekutina(Lidský CSF)

Lidská mozkomíšská tekutinaje zlatá standardní matrice mozkomíšního moku, ale etická omezení vedou k nedostatku přirozených vzorků; Nízký protein (15 - 45 mg/dl), nízký obsah buněk, vyžadující vysokou citlivost LC - MS/MS detekce nervových markerů (jako je Ap, tau).

5.2 Cynomolgus Monkey Mozkosýřská tekutina (Monkey CSF/ NHP CSF)

Cynomolgus Monkey Mozková tekutinaje model primátů, který není nejblíže lidem, s malými individuálními rozdíly, je vhodný pro PK/PD a hodnocení bezpečnostiKonvenční léky CNS, a je preferovaným standardizovaným modelem pro předklinické studie většiny léků CNS.

5.3 Monkey Rhesus Monkey Cerebrospinal Fluid (Monkey CSF/ NHP CSF)

Monkey mozková tekutina Monkey Rhesusje porovnána s opicí Cynomolgus, má silnější charakteristiky neuroimunitní odpovědi a je vhodnější pro neuroinflamační onemocnění nebo imunitní regulační léky.

5.4 Beagle Dog Cerebrospinal Fluid (Beagle Dog CSF)

Beagle Cerebrospinal Fluidje model tolerance s vysokým obsahem bílkovin, který je vhodný pro hodnocení propustnosti krve - pro permeabilitu mozku a studium metabolismu makromolekulárního léčiva.

5,5 SD potkana mozková mozková tekutina (Potkan CSF)

SD potkana mozková mozková tekutinaPatří k malému objemu mozkomíšní mozkové tekutiny, s adaptivní vysokou skríningem propustnosti, nízkými náklady a snadnou modifikací genu, která se široce používá při studiu mechanismů neurodegenerativních onemocnění.

5.6 Mouse Mozková tekutina (Myší CSF)

Myší mozkomíšní mokje důležitým experimentálním modelem ve výzkumu neurovědy, zejména široce používaný v modelech onemocnění modifikovaných genem (jako je Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba) a screening léčiva centrálního nervového systému (CNS).

5.7 Minipig Cerebrospinal Fluid (Minipig CSF)

Minipigská mozkomíšní mokA anatomická struktura umožňuje opakované vzorkování, takže je vhodná pro dlouhodobé farmakologické studie. Složení fosfolipidů se však významně liší od složení lidí a je třeba ověřit selektivitu metody.

5.8 Rabbitská mozková mozková tekutina (Králík CSF)

Králík CSF je jedním z běžně používaných experimentálních modelů ve výzkumu neurovědy a vývoji léčiv, zejména u oftalmických léčiv, onemocnění centrálního nervového systému (CNS) a studie propustnosti mozku (BBB), kde má jedinečné výhody.

Závěr

Analýza mozkomíšního moku (CSF) hraje klíčovou roli ve vývoji léčiva centrálního nervového systému (CNS) a poskytuje kritický vhled do penetrace léčiva napříč mozkovými bariérou (BBB) ​​a farmakokinetické chování v centrálním nervovém systému. Použití přírodního CSF ​​však čelí významným výzvám, včetně etických omezení ve sběru vzorků, inter - druhu a inter - individuální variabilita ve složení matrice a změny biochemických profilů v chorobných stavech. Tato omezení podtrhují nutnost pro matice ACSF, které umožňují standardizované a reprodukovatelné bioanalytické testy při zmírňování etických a technických překážek.

LC - MS/MS se objevil jako klíčový analytický nástroj pro studie CSF, který nabízí vysokou citlivost a specificitu pro kvantifikaci léků a biomarkerů při nízkých koncentracích. Nicméně účinky matrice - poháněné rozdíly v obsahu proteinu, lipidů a elektrolytů napříč druhy - se však pečlivě optimalizují přípravu vzorku a chromatografických podmínek. Umělé matice CSF, přizpůsobené napodobení zdravých i patologických stavů (např. Zvýšené tau nebo Ap42 u Alzheimerovy choroby), zvyšuje spolehlivost metody a usnadňuje srovnání křížových druhů.

Mezi zvířecími modely se Cynomolgus Monkey CSF velmi podobá lidskému CSF a je preferována pro obecné studie PK/PD, zatímco CSF ​​Rhesus Monkey je vhodnější pro neuroinflamační výzkum v důsledku zvýšeného profilu imunitní odpovědi. Modely hlodavců (např. SD potkanů) nabízejí náklady - Efektivní, vysoký - možnosti propustnosti screeningu, zatímco minipig CSF umožňuje opakované odběr vzorků v dlouhodobých studiích.

Závěrem lze říci, že integrace druhů specifických umělých matic CSF s pokročilými metodikami LC - MS/MS se zabývá kritickými překážkami ve vývoji léčiva CNS, což umožňuje přesnější, etičtější a překladatelnější předklinický výzkum. Budoucí pokrok by se měl zaměřit na rafinaci patologických modelů CSF a optimalizaci bioanalytických pracovních toků, aby se lépe předpovídaly klinické výsledky.

Klíčová slova: Cerebrospinal Fluid, Artificial Cerebrospinal Fluid, Artificial CSF, Simulated Cerebrospinal Fluid, Simulated CSF, CSF Sample, LC-MS/MS, Human CSF, Cynomolgus Monkey Cerebrospinal Fluid (CSF), Rhesus Monkey Cerebrospinal Fluid (CSF), Monkey Cerebrospinal Fluid, NHP CSF, Monkey CSF, Beagle Dog Cerebrospinal Fluid, Beagle Dog CSF, SD potkaní mozkomíšskou mozkovou kapalinu, potkan CSF, myší CSF, minipigská mozkomíšní mozková tekutina, analýza mozkomíšního moku, mozkomíšní mok

Cite: Ban Wei - Kang, Yang Zhi - Hong. Výzkumné strategie a hraniční technologie Pokroky v intracerebrální farmakokinetice. Čínský farmakologický bulletin, 2023, 39 (9): 1607 - 1612.