Keresztfajok cerebrospinális folyadék analízis (CSF elemzés) és mesterséges mátrixfejlesztés: A CNS gyógyszer bioanalízis kulcsfontosságú műszaki szűk keresztmetszeteinek megoldása

1 Iphase termékek

2 A cerebrospinális folyadék fiziológiai funkciói: az agyi gyógyszerek bioanalízise

Az agy négy részre oszlik, beleértve a telencephalonot, a diencephalonot, a cerebellumot és az agytisztítást. Az agy különböző részein lévő üregeket kamráknak nevezzük, amelyek tele vannakcerebrospinális folyadék (CSF)- A cerebrospinális folyadék elsősorban az agyban és a központi idegrendszerben (CNS) a gyógyszerek eloszlásában és metabolizmusában vesz részt.

A farmakodinamika a gyógyszer felszívódásának, eloszlásának, anyagcseréjének és kiválasztásának dinamikus változásait vizsgálja a testben kvantitatív elemzéssel, tükrözve a test gyógyszerek ártalmatlanítási folyamatát, a vér gyógyszerkoncentrációjának megfigyelésére összpontosítva. A vér - agyi gát (BBB) ​​egy dinamikus cserefelület a szelektív permeabilitással, amely korlátozza a káros anyagok és gyógyszerek eloszlását az agyban, miközben korlátozza a véráramból való belépést az agyi parenchimába. Ha a BBB megváltoztatja a gyógyszer permeabilitását, a vér gyógyszerkoncentrációjának kimutatása nem tükrözi pontosan az agyban a gyógyszerkoncentrációt. A vér gyógyszerkoncentrációjának egyszerű használata a központi idegrendszerben a gyógyszerkoncentráció helyettesítési mutatójaként nem megfelelő adagoláshoz vezethet, és fennáll annak a veszélye, hogy az állatokban az előrehaladott neurális aktivitást megzavarják az agyszövetbe belépő nem - CNS gyógyszerek által okozott terápiás mellékhatások miatt. Ezért makro szinten az agyszöveti homogenizációt vagy a cerebrospinális folyadék extrakciós módszereket elsősorban az agy farmakokinetikai vizsgálatához használják.

3 A cerebrospinális folyadék elemzésének jelentősége a gyógyszerfejlesztésben

A CSF fehérjetartalma rendkívül alacsony, és gyógyszerkoncentrációját gyakran használják helyettesítő mutatóként a központi idegrendszermentes gyógyszereknél. A CSF keringésének működése azonban sokkal lassabb, mint a vérkeringés, ami az állati CSF tartalmának elégtelen keverését eredményezi. A mintavételi hely/idő és beadási útvonaltól függően a CSF -ben a gyógyszerkoncentráció nagyban eltérhet.Mesterséges cerebrospinális folyadék (mesterséges CSF, ACSF) egy olyan megoldás, amely szimulálja a természetes cerebrospinális folyadék összetételét és működését, és pontosan értékelheti a központi idegrendszeri farmakokinetikai adatokat in vitro ADME kísérletekben. Ezenkívül mesterséges cerebrospinális folyadék is felhasználható az agyiödéma és a specifikus fehérjékre gyakorolt ​​hatásainak felmérésére.

4 A cerebrospinális folyadék elemzésének kihívásai és a mesterséges üres mátrix szükségessége

4.1 Etikai/klinikai korlátozások a természetes cerebrospinális folyadék előállításához

A természetes cerebrospinális folyadék előállítása továbbra is etikus szűk keresztmetszetekre néz szembe. Az egészséges egyéneknek cerebrospinális folyadékot kell szerezniük az ágyéki punkción vagy a kamrai vízelvezetésen keresztül, ami invazív eljárások kockázata van, és megnehezíti az egészséges önkéntesek toborzását. Mesterséges cerebrospinális folyadék használata/szimulált cerebrospinális folyadék(Mesterséges CSF/Szimulált CSF)) Mátrix a természetes minták helyett a módszer optimalizálására, az etikai kérdések elkerülésére, a standardizált elemzés biztosításával, miközben megőrzi a mátrix jellemzőit (például alacsony fehérjetartalmú és elektrolit összetétel).

4.2 Mátrixhatások, amelyeket jelentős egyéni különbségek okoznak

A fehérjetartalom (15 - 100 mg/dl), foszfolipidek és endogén anyagok faji/egyéni különbségei a természetes cerebrospinális folyadékban ionszuppressziós/fokozódási hatásokat okozhatnak az LC - MS/MS elemzés során, különös tekintettel az alacsony koncentráció kvantitatív pontosságára. A különféle fajok mesterséges cerebrospinális folyadékának/szimulált cerebrospinális folyadékának testreszabásával és a különféle fajok fehérje/lipid szintjének szimulálásával az LC - MS/MS technológiát használják a standard görbe kalibrálásának és a tételek közötti különbségek csökkentésére. Lehetőség van a mobil fázis (például a HILIC kromatográfiás) beállítására, vagy meghosszabbíthatja a retenciós időt a célanyagok elválasztására a mátrix zavaró alkatrészektől.

4.3 A természetes mátrixkomponensek változásainak hatása a betegség körülmények között az elemzésre

A betegség cerebrospinális folyadéka rendellenes fehérjéket (például csökkent Aβ és megnövekedett tau), vér - agyi gát szivárgási termékeit (például hemoglobin) vagy gyulladásos faktorokat (IL - 6) tartalmazhat, amelyek közvetlenül zavarják az LC - MS/MS ionizációs hatékonyságát vagy kromatográfiás viselkedését.

5 keresztfaj cerebrospinális folyadék

5.1 Humán cerebrospinális folyadék(Emberi CSF)

Emberi cerebrospinális folyadéka cerebrospinális folyadék arany standard mátrixa, de az etikai korlátozások a természetes minták hiányához vezetnek; Alacsony fehérje (15 - 45 mg/dL), alacsony sejttartalom, amely magas - érzékenységi LC - MS/MS detektálást igényel az idegi markerek (például Aβ, Tau).

5.2 Cynomolgus majom cerebrospinális folyadék (Majom CSF/ NHP CSF)

Cynomolgus majom cerebrospinális folyadéka nem - az emberekhez legközelebbi emberi főemlős modell, kicsi egyéni különbségekkel, alkalmas a PK/PD -re és a biztonsági értékelésreHagyományos központi idegrendszeri gyógyszerek, és ez a legtöbb központi idegrendszeri gyógyszer preklinikai vizsgálatának előnyben részesített szabványosított modellje.

5.3 Rhesus majom cerebrospinális folyadék (majom CSF/ NHP CSF)

Rhesus majom cerebrospinális folyadékösszehasonlítva a Cynomolgus majommal, erősebb neuroimmun válasz tulajdonságokkal rendelkezik, és jobban alkalmas neuroinflammatorikus betegségekre vagy immunszabályozó gyógyszerekre.

5.4 Beagle Dog cerebrospinális folyadék (Beagle Dog CSF)

Beagle cerebrospinális folyadékegy magas fehérjetolerancia modell, amely alkalmas a vér - agyi gát permeabilitásának értékelésére és a makromolekuláris gyógyszerek metabolizmusának tanulmányozására.

5,5 SD patkány cerebrospinális folyadék (Patkány csf)

SD patkány cerebrospinális folyadékA kis mennyiségű cerebrospinális folyadékhoz tartozik, adaptív nagy - áteresztőképességű szűréssel, olcsó és könnyű gén módosítással, amelyet széles körben használnak a neurodegeneratív betegség mechanizmusainak vizsgálatában.

5.6 egér cerebrospinális folyadék (Egér CSF)

Egér cerebrospinális folyadékegy fontos kísérleti modell az idegtudományi kutatásban, különösen széles körben alkalmazva a gén módosított betegségmodellekben (például az Alzheimer -kór, a Parkinson -kór) és a központi idegrendszer (CNS) gyógyszerszűrésben.

5.7 Minipig cerebrospinalis folyadék (Minipig CSF)

Minipig cerebrospinális folyadék ”Az anatómiai szerkezet lehetővé teszi az ismételt mintavételt, így a hosszú - farmakológiai vizsgálatokhoz alkalmas. A foszfolipidek összetétele azonban jelentősen különbözik az emberektől, és ellenőrizni kell a módszer szelektivitását.

5.8 Nyúl cerebrospinális folyadék (Nyúl CSF)

Nyúl CSF az egyik leggyakrabban használt kísérleti modell az idegtudományi kutatásban és a gyógyszerfejlesztésben, különösen a szemészeti gyógyszerekben, a központi idegrendszer (CNS) betegségek és a vér - Agy -gát (BBB) ​​permeabilitási vizsgálatában, ahol egyedi előnyei vannak.

Következtetés

A cerebrospinális folyadék (CSF) elemzése kulcsszerepet játszik a központi idegrendszer (CNS) gyógyszerfejlesztésében, kritikus betekintést nyújtva a vér - Agy gát (BBB) ​​és a farmakokinetikai viselkedés gyógyszeres behatolásába a központi idegrendszerben. A természetes CSF használata azonban jelentős kihívásokkal szembesül, ideértve a minta gyűjtésében, az inter - fajok és az inter - egyéni variabilitását a mátrix összetételében, és megváltozott biokémiai profilok a betegség állapotában. Ezek a korlátozások hangsúlyozzák az ACSF mátrixok szükségességét, amelyek lehetővé teszik a szabványosított és reprodukálható bioanalitikus vizsgálatokat, miközben enyhítik az etikai és technikai akadályokat.

Az LC - MS/MS kulcsfontosságú elemző eszközként jelent meg a CSF -vizsgálatokban, nagy érzékenységet és specifitást kínálva a gyógyszerek és a biomarkerek alacsony koncentrációban történő számszerűsítésére. Ennek ellenére a mátrixhatások - amelyeket a fehérje, a lipid és az elektrolit -tartalom különbségei vezetnek a fajok között - a minta előkészítésének és a kromatográfiás állapotának gondos optimalizálását igénylik. A mesterséges CSF mátrixok, amelyek mind az egészséges, mind a patológiás körülmények utáni utánozzák (például megemelkedett tau vagy Aβ42 az Alzheimer -kórban), javítják a módszer megbízhatóságát és megkönnyítik a keresztek összehasonlítását.

Az állati modellek közül a Cynomolgus Monkey CSF szorosan hasonlít az emberi CSF -hez, és az általános PK/PD vizsgálatokhoz részesül, míg a Rhesus Monkey CSF jobban megfelel a neuroinflammatorikus kutatáshoz, a fokozott immunválasz profilja miatt. A rágcsáló modellek (például SD patkányok) költségeket kínálnak - Hatékony, magas - áteresztőképességű szűrési lehetőségek, míg a Minipig CSF lehetővé teszi az ismételt mintavételt hosszú -

Összegezve, a fajok integrációja - A specifikus mesterséges CSF mátrixok fejlett LC - MS/MS módszertanokkal foglalkoznak a CNS gyógyszerfejlesztésében a kritikus szűk keresztmetszetekre, lehetővé téve a pontosabb, etikusabb és átültethető preklinikai kutatásokat. A jövőbeli fejlődésnek a patológiás CSF modellek finomítására és a bioanalitikus munkafolyamatok optimalizálására kell összpontosítaniuk a klinikai eredmények jobb előrejelzése érdekében.

Kulcsszavak: Cerebrospinális folyadék, mesterséges cerebrospinális folyadék, mesterséges CSF, szimulált cerebrospinális folyadék, szimulált CSF, CSF minta, LC - MS/MS, humán CSF, Cynomolgus majom cerebrospinalis folyadék (CSF), rhesus majom cerebrospinalis folyadék (CSF), Monkey Cerebrospinalis folyadék, Nhp CSF CSF CSF CSF CSF CSF CSF CSF CSF CSF CSF CSF CSF -CSF, Monkey CereBrospinalis Fluidin CSF, Beagle Dog cerebrospinális folyadék, Beagle Dog CSF, SD patkány cerebrospinális folyadék, patkány CSF, egér CSF, Minipig cerebrospinalis folyadék, minipig CSF, nyúl cerebrospinalis folyadék, nyúl CSF, CSF minta, cerebrospinális folyadék -elemzés

Idézet: Ban Wei - Kang, Yang Zhi - Hong. Kutatási stratégiák és a határ menti technológia fejlődése az intracerebrális farmakokinetikában. Kínai farmakológiai közlemény, 2023, 39 (9): 1607 - 1612.