Spesies Salib Analisis Fluida Cerebrospinal (Analisis CSF) dan Pembangunan Matriks Buatan: Menyelesaikan Kesesakan Teknikal Utama dalam Bioanalisis Ubat CNS

1 produk iphase

2 fungsi fisiologi cecair cerebrospinal: bioanalisis ubat otak

Otak dibahagikan kepada empat bahagian, termasuk telencephalon, diencephalon, cerebellum, dan otak. Rongga di pelbagai bahagian otak dipanggil ventrikel, yang dipenuhi denganCecair Cerebrospinal (CSF). Cecair cerebrospinal terutamanya terlibat dalam pengedaran dan metabolisme ubat -ubatan di otak dan sistem saraf pusat (CNS).

Farmakodinamik mengkaji perubahan dinamik penyerapan dadah, pengedaran, metabolisme, dan perkumuhan dalam badan melalui analisis kuantitatif, mencerminkan proses pelupusan ubat -ubatan, dengan tumpuan memantau kepekatan dadah darah. Halangan otak darah (BBB) ​​adalah antara muka pertukaran dinamik dengan kebolehtelapan selektif, yang mengehadkan pengagihan bahan dan ubat -ubatan yang berbahaya di dalam otak sambil menyekat kemasukan mereka dari aliran darah ke parenchyma otak. Apabila BBB mengubah kebolehtelapan dadah, mengesan kepekatan dadah darah mungkin tidak mencerminkan kepekatan dadah dengan tepat di otak. Hanya menggunakan kepekatan dadah darah sebagai penunjuk pengganti untuk kepekatan dadah dalam sistem saraf pusat boleh menyebabkan dos yang tidak mencukupi, dan terdapat risiko mengganggu aktiviti saraf maju pada haiwan akibat kesan sampingan terapeutik yang disebabkan oleh ubat -ubatan bukan - CNS yang memasuki tisu otak. Oleh itu, pada tahap makro, homogenisasi tisu otak atau kaedah pengekstrakan cecair serebrospinal terutamanya digunakan untuk kajian farmakokinetik di otak.

3 Kepentingan analisis cecair cerebrospinal dalam pembangunan dadah

Kandungan protein CSF sangat rendah, dan kepekatan dadahnya sering digunakan sebagai penunjuk pengganti untuk ubat bebas CNS. Walau bagaimanapun, operasi peredaran CSF jauh lebih perlahan daripada peredaran darah, mengakibatkan pencampuran kandungan CSF haiwan yang tidak mencukupi. Bergantung pada lokasi/masa dan laluan pentadbiran persampelan, kepekatan dadah di CSF mungkin sangat berbeza.Cecair cerebrospinal buatan (CSF buatan, ACSF) adalah penyelesaian yang mensimulasikan komposisi dan fungsi cecair serebrospinal semulajadi, dan dapat menilai dengan tepat data farmakokinetik CNS dalam eksperimen in vitro ADME. Di samping itu, cecair cerebrospinal buatan juga boleh digunakan untuk menilai kesannya pada edema otak dan protein tertentu.

4 Cabaran analisis cecair cerebrospinal dan keperluan matriks kosong buatan

4.1 Batasan Etika/Klinikal untuk mendapatkan cecair serebrospinal semulajadi

Memperoleh cecair cerebrospinal semulajadi masih menghadapi kesesakan etika. Individu yang sihat perlu mendapatkan cecair serebrospinal melalui tusukan lumbar atau saliran ventrikel, yang menimbulkan risiko prosedur invasif dan menjadikannya sukar untuk merekrut sukarelawan yang sihat. Menggunakan cecair cerebrospinal buatan/cecair serebrospinal simulasi(CSF buatan/CSF simulasi)) Matriks dan bukannya sampel semulajadi untuk pengoptimuman kaedah, mengelakkan isu -isu etika, memastikan analisis standard semasa mengekalkan ciri -ciri matriks (seperti protein rendah dan komposisi elektrolit).

4.2 Kesan matriks yang disebabkan oleh perbezaan individu yang ketara

Perbezaan spesies/individu dalam kandungan protein (15 - 100 mg/dL), fosfolipid, dan bahan endogen dalam cecair serebrospinal semulajadi boleh menyebabkan kesan penindasan/peningkatan ion dalam analisis LC - MS/MS, terutamanya yang mempengaruhi ketepatan kuantitatif ubat -ubatan kepekatan yang rendah. Dengan menyesuaikan cecair cerebrospinal buatan/cecair cerebrospinal simulasi dan meniru tahap protein/lipid spesies yang berlainan, teknologi LC - MS/MS digunakan untuk menubuhkan penentukuran lengkung standard dan mengurangkan perbezaan batch antara. Ia juga mungkin untuk menyesuaikan fasa mudah alih (seperti kromatografi hilic) atau melanjutkan masa pengekalan untuk memisahkan bahan sasaran dari komponen mengganggu matriks.

4.3 Kesan perubahan komponen matriks semulajadi pada analisis di bawah keadaan penyakit

Penyakit cecair cerebrospinal mungkin mengandungi protein yang tidak normal (seperti penurunan Aβand meningkat tau), darah - produk kebocoran penghalang otak (seperti hemoglobin), atau faktor keradangan (IL - 6), yang secara langsung menyambung dengan kecekapan pengionan atau kelakuan kromatografi LC - MS/MS.

5 spesies cecair cerebrospinal

5.1 Cecair Cerebrospinal Manusia(CSF manusia)

Cecair cerebrospinal manusiaadalah matriks standard emas cecair cerebrospinal, tetapi batasan etika membawa kepada kekurangan sampel semula jadi; Protein rendah (15 - 45 mg/dl), kandungan sel rendah, yang memerlukan tinggi - sensitiviti LC - MS/MS pengesanan penanda saraf (seperti Aβ, tau).

5.2 Cynomolgus monyet cerebrospinal cecair (Monyet CSF/ NHP CSF)

Cecair cerebrospinal monyet cynomolgusadalah model primata bukan manusia yang paling dekat dengan manusia, dengan perbezaan individu yang kecil, sesuai untuk PK/PD dan penilaian keselamatanUbat CNS Konvensional, dan merupakan model standard yang disukai untuk kajian pramatang ubat -ubatan CNS yang paling banyak.

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

Cecair cerebrospinal monyet rhesusdibandingkan dengan monyet cynomolgus, ia mempunyai ciri -ciri tindak balas neuroimun yang lebih kuat dan lebih sesuai untuk penyakit berkaitan neuroinflamasi atau ubat pengawalseliaan imun.

5.4 Beagle Dog Cerebrospinal Fluid (Beagle Dog CSF)

Beagle Cerebrospinal Fluidadalah model toleransi protein yang tinggi, yang sesuai untuk menilai kebolehtelapan darah - kebolehtelapan otak dan mengkaji metabolisme ubat makromolekul.

5.5 Cecair Cerebrospinal Rat SD (RAT CSF)

Cecair cerebrospinal tikus SDtergolong dalam cecair serebrospinal volum kecil, dengan penyesuaian tinggi - pemeriksaan melalui, kos rendah dan pengubahsuaian gen yang mudah, yang digunakan secara meluas dalam kajian mekanisme penyakit neurodegeneratif.

5.6 Cecair Cerebrospinal Mouse (Mouse CSF)

Cecair cerebrospinal tetikusadalah model eksperimen yang penting dalam penyelidikan neurosains, terutamanya yang digunakan secara meluas dalam model penyakit diubahsuai gen (seperti penyakit Alzheimer, penyakit Parkinson) dan pemeriksaan ubat sistem saraf pusat (CNS).

5.7 Minipig Cerebrospinal Fluid (Minipig CSF)

Cecair cerebrospinal minipig 'Struktur anatomi s membolehkan pensampelan berulang, menjadikannya sesuai untuk kajian farmakologi jangka panjang. Walau bagaimanapun, komposisi fosfolipid berbeza dengan ketara daripada manusia, dan selektiviti kaedah perlu disahkan.

5.8 Cecair Cerebrospinal Arnab (Rabbit CSF)

Rabbit CSF adalah salah satu model eksperimen yang biasa digunakan dalam penyelidikan neurosains dan pembangunan dadah, terutamanya dalam ubat -ubatan ophthalmic, penyakit sistem saraf pusat (CNS), dan kajian kebolehtelapan otak (BBB), di mana ia mempunyai kelebihan yang unik.

Kesimpulan

Analisis cecair cerebrospinal (CSF) memainkan peranan penting dalam pembangunan dadah sistem saraf pusat (CNS), memberikan gambaran kritikal ke dalam penembusan dadah merentasi darah - penghalang otak (BBB) ​​dan tingkah laku farmakokinetik dalam sistem saraf pusat. Walau bagaimanapun, penggunaan CSF semulajadi menghadapi cabaran yang signifikan, termasuk kekangan etika dalam pengumpulan sampel, inter - spesies dan inter - variabiliti individu dalam komposisi matriks, dan profil biokimia yang diubah dalam keadaan penyakit. Batasan -batasan ini menggariskan keperluan untuk matriks ACSF, yang membolehkan ujian bioanalytical standard dan boleh dihasilkan sementara mengurangkan halangan etika dan teknikal.

LC - MS/MS telah muncul sebagai alat analisis utama untuk kajian CSF, yang menawarkan kepekaan dan kekhususan yang tinggi untuk mengukur ubat dan biomarker pada kepekatan rendah. Walau bagaimanapun, kesan matriks -didorong oleh perbezaan kandungan protein, lipid, dan elektrolit merentasi spesies -memerlukan pengoptimuman yang teliti terhadap penyediaan sampel dan keadaan kromatografi. Matriks CSF buatan, disesuaikan untuk meniru keadaan yang sihat dan patologi (mis., Tau atau Aβ42 yang tinggi dalam penyakit Alzheimer), meningkatkan kebolehpercayaan kaedah dan memudahkan perbandingan spesies.

Antara model haiwan, CSF monyet cynomolgus menyerupai CSF manusia dan lebih disukai untuk kajian PK/PD umum, sedangkan CSF monyet rhesus lebih sesuai untuk penyelidikan neuroinflamasi kerana profil tindak balas imun yang tinggi. Model Rodent (mis., Tikus SD) menawarkan kos yang berkesan, tinggi -

Kesimpulannya, integrasi spesies - Matriks CSF buatan spesifik dengan metodologi LC - MS/MS yang maju menangani kesesakan kritikal dalam pembangunan dadah CNS, membolehkan penyelidikan pramatang yang lebih tepat, beretika, dan diterjemahkan. Kemajuan masa depan harus memberi tumpuan kepada penapisan model CSF patologi dan mengoptimumkan aliran kerja bioanalitik untuk meramalkan hasil klinikal yang lebih baik.

Kata kunci: 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 Cecair Cerebrospinal, Beagle Dog CSF, SD Rat Cerebrospinal Fluid, CSF tikus, CSF tetikus, cecair cerebrospinal minipig, CSF minipig, cecair cerebrospinal arnab, CSF arnab, sampel CSF, analisis cecair cerebrospinal

Cite: Ban Wei - Kang, Yang Zhi - Hong. Strategi penyelidikan dan kemajuan teknologi perbatasan dalam farmakokinetik intracerebral. Buletin Farmakologi Cina, 2023, 39 (9): 1607 - 1612.