Analiza cerebrospinalne tekočine navzkrižne vrste (analiza CSF) in razvoj umetne matrice: reševanje ključnih tehničnih ozkih grl v bioanalizi zdravila CNS

1 IPHASE IZDELKI

2 Fiziološke funkcije cerebrospinalne tekočine: bioanaliza možganskih zdravil

Možgani so razdeljeni na štiri dele, vključno s telencefalonom, diencefalonom, cerebellu in možganskim deblom. Vdolbine v različnih delih možganov se imenujejo ventrikle, ki so napolnjene zCerebrospinalna tekočina (CSF). Cerebrospinalna tekočina je vključena predvsem pri porazdelitvi in ​​presnovi zdravil v možganih in centralnem živčnem sistemu (CNS).

Farmakodinamika preučuje dinamične spremembe absorpcije zdravil, porazdelitve, presnove in izločanja v telesu s kvantitativno analizo, ki odraža telesni proces odstranjevanja zdravil s poudarkom na spremljanju koncentracije krvnih zdravil. Blood - možganska pregrada (BBB) ​​je dinamični izmenjalni vmesnik s selektivno prepustnostjo, ki omejuje porazdelitev škodljivih snovi in ​​zdravil v možganih, hkrati pa omeji njihov vstop iz krvnega obtoka v možganski parenhim. Ko BBB spremeni prepustnost zdravil, odkrivanje koncentracije krvnih zdravil morda ne bo natančno odražalo koncentracije zdravil v možganih. Preprosta uporaba koncentracije krvnih zdravil kot nadomestnega kazalca za koncentracijo zdravil v centralnem živčnem sistemu lahko privede do nezadostnega odmerka in obstaja tveganje, da moti napredovalno nevronsko aktivnost pri živalih zaradi terapevtskih neželenih učinkov, ki jih povzročajo zdravila, ki niso - CNS, ki vstopajo v možgansko tkivo. Zato se na makro ravni homogenizacija možganskega tkiva ali metode ekstrakcije cerebrospinalne tekočine uporabljajo predvsem za farmakokinetične študije v možganih.

3 Pomen analize cerebrospinalne tekočine pri razvoju zdravil

Vsebnost beljakovin v CSF je izjemno nizka, njegova koncentracija zdravil pa se pogosto uporablja kot nadomestni kazalnik za zdravila brez CNS. Vendar je delovanje obtoka CSF veliko počasnejše kot pri krvnem obtoku, kar ima zadostno mešanje vsebine CSF živali. Glede na lokacijo/čas vzorčenja in poti in dajanja se lahko koncentracija zdravil v CSF močno razlikuje.Umetna cerebrospinalna tekočina (Umetni CSF, ACSF) je rešitev, ki simulira sestavo in delovanje naravne cerebrospinalne tekočine in lahko natančno oceni farmakokinetične podatke CNS v poskusih in vitro ADME. Poleg tega lahko za oceno njegovih učinkov na možganski edem in specifične beljakovine uporabimo tudi umetno cerebrospinalno tekočino.

4 Izzivi analize cerebrospinalne tekočine in nujnost umetne prazne matrice

4.1 Etične/klinične omejitve za pridobivanje naravne cerebrospinalne tekočine

Pridobitev naravne cerebrospinalne tekočine se še vedno sooča z etičnimi ozkimi grli. Zdravi posamezniki morajo pridobiti cerebrospinalno tekočino z ledveno punkcijo ali ventrikularno drenažo, ki predstavlja tveganja za invazivne postopke in otežuje zaposlovanje zdravih prostovoljcev. Uporaba umetne cerebrospinalne tekočine/simulirana cerebrospinalna tekočina(Umetni CSF/simulirani CSF)) Matrika namesto naravnih vzorcev za optimizacijo metod, izogibanje etičnim vprašanjem, zagotavljanje standardizirane analize ob ohranjanju matričnih značilnosti (na primer nizka sestava beljakovin in elektrolitov).

4.2 Matrični učinki, ki jih povzročajo pomembne posamezne razlike

Vrste/individualne razlike v vsebnosti beljakovin (15 - 100 mg/dL), fosfolipidi in endogeni snovi v naravni cerebrospinalni tekočini lahko povzročijo učinke zatiranja/povečanja ionov pri analizi LC - MS/MS, kar še posebej vplivajo na kvantitativno natančnost zdravil z nizko koncentracijo. S prilagajanjem umetne cerebrospinalne tekočine/simulirane cerebrospinalne tekočine in simuliranjem ravni beljakovin/lipidov različnih vrst se tehnologija LC - MS/MS uporablja za vzpostavitev standardne kalibracije krivulje in zmanjšanje razlik med serijami. Možno je tudi prilagoditi mobilno fazo (kot je hilic kromatografija) ali podaljšati čas zadrževanja, da ločimo ciljne snovi od matričnih motečih komponent.

4.3 Vpliv sprememb v komponentah naravne matrice na analizo v bolezenskih pogojih

Cerebrospinalna tekočina lahko vsebuje nenormalne beljakovine (na primer znižani Aβ in povečani tau), proizvode krvi - možganske pregrade (kot je hemoglobin) ali vnetni dejavniki (IL - 6), ki neposredno vplivajo na ionizacijsko učinkovitost ali kromatografsko vedenje LC - MS/MS.

5 prekrižane vrste cerebrospinalne tekočine

5.1 Človeška cerebrospinalna tekočina(Človeški CSF)

Človeška cerebrospinalna tekočinaje zlata standardna matrica cerebrospinalne tekočine, vendar etične omejitve vodijo do pomanjkanja naravnih vzorcev; Nizka protein (15 - 45 mg/dl), nizka vsebnost celic, ki zahteva visoko - občutljivost LC - MS/MS odkrivanje nevronskih markerjev (kot so Aβ, tau).

5.2 Cerebrospinalna tekočina opice Cynomolgus (Opica CSF/ NHP CSF)

Cerebrospinalna tekočina Cynomolgus MonkeyAli je model, ki ni - človeški primat, ki je najbližji ljudem, z majhnimi individualnimi razlikami, primeren za PK/PD in varnost ocenjevanjaObičajna zdravila CNS, in je najprimernejši standardiziran model predkliničnih študij večine zdravil CNS.

5.3 Cerebrospinalna tekočina Rhesus Monkey (opica CSF/ NHP CSF)

Cerebrospinalna tekočina Rhesus opicase primerja z opico Cynomolgus, ima močnejše nevroimunske značilnosti odziva in je bolj primeren za nevroinflamacijske bolezni ali imunsko regulativno zdravila.

5.4 Beagle Dog cerebrospinalna tekočina (Beagle Dog CSF)

Beagle cerebrospinalna tekočinaje model visoke tolerance beljakovin, ki je primeren za oceno prepustnosti krvi - možganske pregrade in preučevanje makromolekularne presnove zdravil.

5.5 Cerebrospinalna tekočina SD podgana (Podgana CSF)

Cerebrospinalna tekočina SD podganaPripada majhnemu volumske cerebrospinalne tekočine, s prilagodljivo visoko - pregledovanjem, nizke stroške in enostavno spreminjanje genov, ki se pogosto uporablja pri preučevanju mehanizmov nevrodegenerativnih bolezni.

5.6 mišja cerebrospinalna tekočina (Miš CSF)

Mišja cerebrospinalna tekočinaje pomemben eksperimentalni model v raziskavah nevroznanosti, zlasti v modelih gensko spremenjenih bolezni (kot so Alzheimerjeva bolezen, Parkinsonova bolezen) in pregledovanje zdravil Central živčnega sistema (CNS).

5.7 Cerebrospinalna tekočina Minipig (Minipig CSF)

Cerebrospinalna tekočina minipig 'S anatomska struktura omogoča večkratno vzorčenje, zaradi česar je primeren za dolgoročne farmakološke študije. Vendar pa se sestava fosfolipidov bistveno razlikuje od sestavine ljudi, preveriti je treba selektivnost metode.

5.8 Rabbit cerebrospinalna tekočina (Zajec CSF)

Zajec CSF je eden izmed najpogosteje uporabljenih eksperimentalnih modelov v raziskavah nevroznanosti in razvoju zdravil, zlasti pri oftalmičnih zdravilih, boleznih centralnega živčnega sistema (CNS) in v krvni študiji možganske pregrade (BBB), kjer ima edinstvene prednosti.

Zaključek

Analiza cerebrospinalne tekočine (CSF) ima ključno vlogo pri razvoju zdravil centralnega živčnega sistema (CNS), kar zagotavlja kritičen vpogled v prodor zdravil v krvni možganski pregradi (BBB) ​​in farmakokinetično vedenje v centralnem živčnem sistemu. Vendar pa se uporaba naravnega CSF sooča z velikimi izzivi, vključno z etičnimi omejitvami pri zbiranju vzorcev, med - vrstami in med - posamezno spremenljivostjo v sestavi matrice in spremenjenimi biokemičnimi profili v bolezenskih stanjih. Te omejitve poudarjajo potrebo po matricah ACSF, ki omogočajo standardizirane in ponovljive bioanalitične teste, hkrati pa ublažijo etične in tehnične ovire.

LC - MS/MS se je pojavil kot ključno analitično orodje za študije CSF, ki ponuja visoko občutljivost in specifičnost za količinsko določanje zdravil in biomarkerjev pri nizkih koncentracijah. Kljub temu matrični učinki - ki jih poganjajo razlike v vsebnosti beljakovin, lipidov in elektrolitov med vrstami - zahtevajo natančno optimizacijo pripravkov vzorca in kromatografskih pogojev. Umetne matrike CSF, prilagojene tako, da posnemajo zdrave in patološke razmere (npr. Povišani TAU ali Aβ42 pri Alzheimerjevi bolezni), izboljšajo zanesljivost metode in olajšajo križne primerjave vrst.

Med živalskimi modeli Cynomolgus opica CSF zelo spominja na človeški CSF in je prednostna za splošne študije PK/PD, medtem ko je Rhesus opica CSF bolj primerna za nevroinflamacijske raziskave zaradi njegovega povečanega imunskega odziva. Modeli glodavcev (npr. SD podgane) ponujajo stroške - Učinkovite, visoke - pregledovalne možnosti, medtem ko minipig CSF omogoča večkratno vzorčenje v dolgih študijah.

Na koncu je integracija vrst - specifične umetne matrike CSF z naprednimi metodologijami LC - MS/MS obravnava kritična ozka grla pri razvoju zdravil CNS, kar omogoča natančnejše, etične in prevedljive predklinične raziskave. Prihodnji napredek bi se moral osredotočiti na izpopolnjevanje patoloških modelov CSF in optimizacijo bioanalitičnih delovnih tokov, da bi bolje napovedali klinične rezultate.

Ključne besede: 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 Cerebrospinalna tekočina, psa beagle csf, cerebrospinalna tekočina podgane, podgana CSF, mišji CSF, cerebrospinalna tekočina minipig, minipig CSF, zajčja cerebrospinalna tekočina, zajčja CSF, vzorec CSF, analiza cerebrospinalne tekočine

CITE: Ban Wei - Kang, Yang Zhi - Hong. Raziskovalne strategije in obmejni napredek v intracerebralni farmakokinetiki. Kitajski farmakološki bilten, 2023, 39 (9): 1607 - 1612.