מינים צולבים ניתוח נוזלים מוחיים (ניתוח CSF) ופיתוח מטריצות מלאכותיות: פתרון צווארי בקבוק טכניים מרכזיים בביו -אנליזה של תרופות CNS

1 מוצרי iphase

2 תפקודים פיזיולוגיים של נוזל מוחי -שדרתי: ביו -אנליזה של תרופות מוחיות

המוח מחולק לארבעה חלקים, כולל Telencephalon, Diencephalon, Cerebellum ו- Maint. החללים באזורים שונים במוח נקראים חדרים המלאיםנוזל מוחי (CSF)ו נוזל מוחי -שברתי מעורב בעיקר בהתפלגות ובמטבוליזם של תרופות במוח ובמערכת העצבים המרכזית (CNS).

פרמקודינמיקה חוקרת את השינויים הדינאמיים של ספיגת התרופות, התפלגות, חילוף חומרים והפרשה בגוף באמצעות ניתוח כמותי, המשקפים את תהליך הסילוק של הגוף של תרופות, תוך התמקדות במעקב אחר ריכוז התרופות בדם. מחסום המוח של הדם - (BBB) ​​הוא ממשק חילופי דינאמי עם חדירות סלקטיבית, המגביל את התפלגות החומרים והתרופות המזיקות במוח ובמקביל מגביל את כניסתם מזרם הדם לפרנצ'מה המוחית. כאשר BBB משנה את חדירות התרופות, איתור ריכוז התרופות בדם עשוי שלא לשקף במדויק את ריכוז התרופות במוח. פשוט שימוש בריכוז תרופות בדם כאינדיקטור תחליף לריכוז התרופות במערכת העצבים המרכזית עלול להוביל למינון לא מספיק, ויש סיכון לשיבוש פעילות עצבית מתקדמת אצל בעלי חיים כתוצאה מתופעות לוואי טיפוליות הנגרמות כתוצאה מתרופות שאינן CNS הנכנסות לרקמת המוח. לפיכך, ברמת המאקרו, הומוגניזציה של רקמות מוח או שיטות מיצוי נוזלים מוחיים משמשים בעיקר למחקרים פרמקוקינטיים במוח.

3 המשמעות של ניתוח נוזלים מוחיים בפיתוח תרופות

תכולת החלבון של CSF נמוכה ביותר, וריכוז התרופות שלו משמש לרוב כמדד תחליף לתרופות ללא CNS. עם זאת, פעולת זרימת CSF איטית בהרבה מזו של זרימת הדם, וכתוצאה מכך לא מספיק ערבוב של תכולת CSF של בעלי חיים. תלוי במיקום/זמן הדגימה ובמסלול הניהול, ריכוז התרופות ב- CSF עשוי להשתנות מאוד.נוזל מוחי מלאכותי (CSF מלאכותי, ACSF) הוא פיתרון המדמה את ההרכב והתפקוד של נוזל מוחי טבעי טבעי, ויכול להעריך במדויק נתונים פרמקוקינטיים של מערכת העצבים המרכזית בניסויי ADME חוץ גופיים. בנוסף, ניתן להשתמש בנוזל מוחי מלאכותי גם כדי להעריך את השפעותיו על בצקת מוח וחלבונים ספציפיים.

4 האתגרים של ניתוח נוזלים מוחיים והכרח של מטריצה ​​ריקה מלאכותית

4.1 מגבלות אתיות/קליניות להשגת נוזל מוחי טבעי

השגת נוזל מוחי טבעי עדיין עומד בפני צווארי בקבוק אתיים. אנשים בריאים צריכים להשיג נוזלים מוחיים באמצעות ניקוב המותני או ניקוז חדרי, המהווה סיכונים של נהלים פולשניים ומקשה על גיוס מתנדבים בריאים. באמצעות נוזל מוחי מלאכותי/נוזל מוחי מדומה(CSF מלאכותי/מדומה CSF)) מטריצה ​​במקום דגימות טבעיות לאופטימיזציה של שיטות, הימנעות מבעיות אתיות, הבטחת ניתוח סטנדרטי תוך שמירה על מאפייני המטריצה ​​(כגון הרכב חלבון ואלקטרוליט נמוך).

4.2 השפעות מטריצות הנגרמות על ידי הבדלים פרטניים משמעותיים

המינים/ההבדלים האישיים בתכולת החלבון (15 - 100 מ"ג/ד"ל), פוספוליפידים וחומרים אנדוגניים בנוזל מוחי טבעי עלולים לגרום להשפעות דיכוי יונים/שיפור בניתוח LC - MS/MS, במיוחד להשפיע על הדיוק הכמותי של תרופות ריכוז נמוכות. על ידי התאמה אישית של נוזל מוחי מלא מלאכותי/נוזל מוחי -שדרתי מדומה והדמיה של רמות חלבון/שומנים של מינים שונים, טכנולוגיית LC - MS/MS משמשת לביסוס כיול עקומה סטנדרטית ולהפחתת הבדלי בין אצווה. ניתן גם להתאים את השלב הנייד (כגון כרומטוגרפיה של HILIC) או להרחיב את זמן השמירה כדי להפריד בין חומרי יעד לרכיבים המפריעים למטריקס.

4.3 ההשפעה של שינויים ברכיבי המטריצה ​​הטבעית על ניתוח בתנאי מחלה

נוזל מוחי מחלות עלול להכיל חלבונים לא תקינים (כגון ירידה ב- AβAND הגדיל את הטאו), דם - מוצרי דליפת מחסום מוח (כגון המוגלובין) או גורמים דלקתיים (IL - 6), המפריעים ישירות ליעילות היינון או להתנהגות כרומטוגרפית של LC - MS/MS.

5 מינים צולבים נוזל מוחי

5.1 נוזל מוחי אנושי(CSF אנושי)

נוזל מוחי אנושיהוא המטריצה ​​הסטנדרטית של נוזל המוח השדרה, אך מגבלות אתיות מובילות למחסור בדגימות טבעיות; חלבון נמוך (15 - 45 מ"ג/ד"ל), תכולת תאים נמוכה, הדורשת רגישות גבוהה LC - MS/MS גילוי סמנים עצביים (כמו Aβ, TAU).

5.2 Cynomolgus קוף נוזל מוחי עמוד השדרה (קוף CSF/ NHP CSF)

Cynomolgus קוף נוזל מוחיהוא מודל הפרימטים הלא -אנושי הקרוב ביותר לבני אדם, עם הבדלים פרטניים קטנים, מתאים ל- PK/PD והערכת בטיחות שלתרופות CNS קונבנציונאליות, והוא המודל הסטנדרטי המועדף על מחקרים פרה -קליניים של מרבית התרופות של ה- CNS.

5.3 Rhesus קוף נוזל מוחי עמוד השדרה (קוף CSF/ NHP CSF)

נוזל מוחי קוף רסוסמושווה לקוף Cynomolgus, יש לו מאפייני תגובה נוירואימוניים חזקים יותר ומתאימה יותר למחלות הקשורות לנוירואין או לתרופות ויסות חיסוניות.

5.4 נוזל מוחי כלב ביגל (ביגל כלב CSF)

נוזל מוחי ביגלהוא מודל סובלנות חלבוני גבוה, המתאים להערכת חדירות מחסום המוח בדם ולימוד חילוף החומרים של תרופות מקרומולקולריות.

5.5 נוזל מוחי עכברוש SD (עכברוש CSF)

נוזל מוחי עכברוש SDשייך לנוזל מוחי עוצמה קטן, עם סינון תפוקה גבוה - תפוקה גבוהה, עלות נמוכה ושינוי גנים קל, הנמצא בשימוש נרחב במחקר של מנגנוני מחלות נוירו -ניווניות.

5.6 נוזל מוחי עכבר (עכבר CSF)

נוזל מוחי עכברהוא מודל ניסיוני חשוב במחקר מדעי המוח, במיוחד בשימוש נרחב במודלים של מחלות שהשתנו בגנים (כמו מחלת אלצהיימר, מחלת פרקינסון) וסינון מערכת העצבים המרכזית (CNS).

5.7 נוזל מוחי -שדרה (Minipig CSF)

מיניפיג נוזל מוחי עמוד השדרה 'מבנה אנטומי S מאפשר דגימה חוזרת ונשנית, מה שהופך אותו מתאים למחקרים פרמקולוגיים ארוכים. עם זאת, הרכב הפוספוליפידים שונה באופן משמעותי מזה של בני אדם, ויש לאמת את הסלקטיביות של השיטה.

5.8 נוזל מוחי ארנב (ארנב CSF)

ארנב CSF הוא אחד המודלים הניסויים הנפוצים במחקר מדעי המוח ופיתוח תרופות, במיוחד בתרופות עיניים, מחלות מערכת העצבים המרכזית (CNS) ומחקרי חדירות מוחיים (BBB), כאשר יש לו יתרונות ייחודיים.

מַסְקָנָה

הניתוח של נוזל המוח השדרה (CSF) ממלא תפקיד מרכזי בפיתוח התרופות המרכזי של מערכת העצבים (CNS), ומספק תובנות קריטיות לחדירת תרופות על פני מחסום המוח הדם (BBB) ​​והתנהגות פרמקוקינטית במערכת העצבים המרכזית. עם זאת, השימוש ב- CSF טבעי עומד בפני אתגרים משמעותיים, כולל אילוצים אתיים באיסוף מדגמים, מינים בין - אינטר - שונות אינדיבידואלית בהרכב המטריצה, ושינוי פרופילים ביוכימיים במצבי מחלה. מגבלות אלה מדגישות את ההכרח למטריצות ACSF, המאפשרות מבחנים ביו -אנליטיים סטנדרטיים וניתנים לשחזור תוך הפחתת מכשולים אתיים וטכניים.

LC - MS/MS התגלה ככלי אנליטי מרכזי למחקרי CSF, ומציע רגישות וספציפיות גבוהה לכימות תרופות וסמנים ביולוגיים בריכוזים נמוכים. עם זאת, השפעות מטריצות - המונעות על ידי הבדלים בתכולת חלבון, שומנים ואלקטרוליטים בין מינים - מנותקים אופטימיזציה מדוקדקת של הכנת הדגימה ותנאים כרומטוגרפיים. מטריצות CSF מלאכותיות, המותאמות לחיקוי מצבים בריאים ופתולוגיים כאחד (למשל, TAU מוגבהים או Aβ42 במחלת אלצהיימר), משפרים את אמינות השיטה ומאפשרים השוואות צולבות של מינים.

בין מודלים של בעלי חיים, Cynomolgus קוף CSF דומה מקרוב ל- CSF אנושי ומועדף על מחקרי PK/PD כלליים, ואילו CSF של קוף Rhesus מתאים יותר למחקר נוירו -דלקתי בגלל פרופיל התגובה החיסונית המוגברת שלו. דגמי מכרסמים (למשל, חולדות SD) מציעים עלות - אפשרויות סינון תפוקה יעילות, גבוהות - ואילו MiniPig CSF מאפשר דגימה חוזרת ונשנית במחקרים ארוכים של טווח.

לסיכום, שילוב מינים - מטריצות CSF מלאכותיות ספציפיות עם מתודולוגיות LC - MS/MS מתקדמות מטפלות בצוואר בקבוק קריטי בפיתוח תרופות CNS, מה שמאפשר מחקר פרה -קליני מדויק יותר, אתי וניתן לתרגום. ההתקדמות העתידית צריכה להתמקד בזיקוק מודלים של CSF פתולוגיים ובמיטוב זרימות עבודה ביו -אנליטיות כדי לחזות טוב יותר את התוצאות הקליניות.

מילות מפתח: נוזל מוחי -שדרתי, נוזל מוחי מלאכותי, CSF מלאכותי, נוזל מוחי עמוד שדרה, CSF מדומה, מדגם CSF, LC - MS/MS, CSF אנושי, Cynomolgus Monkey Clabopinal Cluid Clabid Cluid Cluid Cluid Cluid Cluid Cluid Cludcoid Clabops Cludcea Clabopsin Clopsina Csfince Cres. CSF, נוזל מוחי מוחי של ביגל, CSF כלב ביגל, נוזל מוחי עכברוש של עכברוש, CSF עכברוש, CSF בעכבר, נוזל מוחי עמוד שדרה, MINIPIG CSF, ניתוח נוזל מוחי ארנב, CSF, מדגם CSF, נוזל CEREBROSPANAL CRABBIT, CSF, CEREBROSPANALIL CREBROSPANALIL CREBROSPANALIL CREBROSPANALIL CREBROSPANALIL CREBROSPANALA -CREBROSPANALLOPSINALLOPSINALLOPSINAL.

ציטוט: באן וויי - קאנג, יאנג ג'י - הונג. אסטרטגיות מחקר וטכנולוגיית גבולות מתקדמות בפרמקוקינטיקה תוך -מוחית. עלון פרמקולוגי סיני, 2023, 39 (9): 1607 - 1612.