הרומן שיטות לניהול תוך-אפי בהרדמה אינהלציה כדי להעריך את האף-אל-מוח תרופות
14 בנובמבר 2018
כאן, אנו מתארים שתי שיטות רומן מינהל תוך-אפי יציב בהרדמה אינהלציה עם לחץ פיזי חיות ניסוי. גם נתאר שיטת הערכה כמותית של סמים רמות הפצה במוח באמצעות מסלול האף-אל-מוח באמצעות radiolabeled14ג]-אינולין כמו מצע מודל של מקרומולקולות מסיסים במים.
שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום מדעי התרופות על ניהול תוך-רנסאלי ופרמקוקינטיקה ופרמקולוגיה של תרופות מעניינות. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שניתן להשתמש בה להערכה כמותית של מועמדים לתרופה ללידה מאף למוח והרדמת שאיפה עם לחץ מינימלי לבעלי החיים. ההשלכות של טכניקה זו משתרעת לכיוון הטיפול במחלות של מערכת העצבים המרכזית כפי שהוא תורם לפיתוח טכנולוגיות אספקת תרופות דרך המסלול האף למוח.
הדגמת ההליך תהיה מיצויושי פוקודה, דוקטורנט מהמעבדה שלי. למשלוח תוך-רנסאלי באמצעות מיקרופיגט במתקן איזוטופ רדיו מבודד. קלטת ועכבר הרדמה ללוח פקק במצב supine, ולנהל 25 microliters של פחמן-14 אינולין פתרון אחד עד שני מינונים microliter, לחילופין, לתוך הנחיריים הימני והשמאלי של החיה.
עבור משלוח cannulation הפוך מצד דרכי הנשימה דרך הוושט, מניחים את העכבר הרדמה תחת מיקרוסקופ ניתוח, ולעשות חתך בעור 1.5 ס"מ על הגרון. השתמש במדחפים כדי להרחיב את החתך עד קנה הנשימה נחשף, ולעשות חתך מילימטר אחד קנה הנשימה חשוף. הכנס cannula 1.2 ס"מ למיקום המסומן מראש לתוך החתך, ולצרף את הקצה הנגדי של cannula לתוך מסכת שאיפה.
לאחר מכן, השתמש במטסים כדי לחשוף את הוושט מתחת קנה הנשימה. השתמש במספריים כדי להפוך חתך מילימטר אחד בוושט ולהכניס קנולה שנייה 1.4 ס"מ למיקום המסומן מראש לכיוון הקצה האחורי של חלל האף. חשוב להכניס את ה cannula לאורך מתאים על פי המשקל של החיה הניסיונית ולהתאים את אורך cannula אלה אחרים.
Ligate את ה cannula הוושט ולצרף מחט 27-מד מזרק מיליליטר אחד מלא פתרון ניהול מחובר משאבת microsyringe ניתנת לתיכנת. לאחר מכן לספק 25 microliters של פחמן-14 אינולין בקצב קבוע חמישה microliter לדקה עד נפח הפתרון כולו כבר מנוהל. קצב דיפוזיה איטי אך מתמיד חשוב לשמירה על פתרון תרופתי רב ככל האפשר בתוך חלל האף.
כדי לכמת את כמות אינולין פחמן-14 שחצה את מחסום הדם - מוח 30 דקות לאחר הממשל אינולין, להשתמש במספריים כדי לפתוח בזהירות את הגולגולת של כל חיה שטופלו בניסויים מהצד medulla oblongata, ולהשתמש microspatula כדי לגרוף בזהירות את המוח. מניחים כל מוח על פיסת נייר מסנן מלוחים בצלחת פטרי על קרח כפי שהוא שנקטף. ולהשתמש ספוג כותנה ספוגה מלוחים כדי לנקות כל דם מפני השטח של כל מוח.
לאחר מכן, במהירות אך בזהירות, לנתח את המוח לתוך נורת חוש הריח, cerebrum, ו medulla oblongata, בתוספת סעיפי פונס. ומ מניחים את דגימות המוח במתבודד רקמות במשך שעה אחת ב 50 מעלות צלזיוס, ואחריו תוספת של 10 microliters של קוקטייל חריץ נוזלי. כדי לקבוע את הרדיואקטיביות של הפתרון המיושם, להעביר aliquot 25 microliter של פתרון הממשל, מומס בקוקטייל scintillation, לבקבוקון scintillation, ולמדוד את ההתפוררויות לדקה של רדיואקטיביות פחמן-14 בתוך דגימת המוח ואת הפתרון להחיל בנטרל scintillation נוזלי.
תחת הרדמה בשאיפה, לא נצפתה וריאציה בין-אינדיבידואלית ניסיונית בקרב בעלי חיים המועברים באמצעות סמים תוך-nasally. כאשר נעשה שימוש בשיטת ניהול חלל האף ההפוכה הוושטית, רמות גבוהות משמעותית של אינולין פחמן-14 נצפו בנורה חוש הריח, המוח הגדול, ו medulla oblongata, מאשר באמצעות משלוח מיקרופיגט. יתר על כן, אינולין פחמן-14 גבוה יותר מזוהה בנורה חוש הריח ואת medulla oblongata, שניהם מפותחים באופן בולט במסלול האף למוח, מאשר במוח הרחם.
לאחר התפתחותה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום מסירת האף למוח כדי לחקור את הביואקטיביות של סוכנים טיפוליים מולקולה גדולה במערכת העצבים המרכזית.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מציג שתי שיטות חדשניות למתן תרופות יציב דרך האף תחת הרדמה בשאיפה, שנועדו למזער את הלחץ הפיזי על בעלי חיים ניסוייים. בנוסף, הוא מתווה שיטת הערכה כמותית של התפלגות תרופות במוח דרך מסלול האף-מוח באמצעות [14C]-inulin מסומן רדיואקטיבית.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי הרוקחות
- מערכות להולכת תרופות
- מדעי המוח
רקע
- מתן תרופות דרך האף הוא נתיב מבטיח להעברת תרופות למערכת העצבים המרכזית.
- צמצום מתחים במהלך ניסויים הוא קריטי לפרקטיקות מחקר אתיות.
- הערכה כמותית של התפלגות התרופה יכולה לשפר את ההבנה של הפארמקוקינטיקה.
- תרכובות מסומנות רדיואקטיבית יכולות לשמש כמודלים יעילים לחקר מנגנוני העברת תרופות.
מטרת המחקר
- פיתוח שיטות למתן תרופות יציב דרך הנחיריים.
- הערכת היעילות של הובלת תרופות באמצעות נתיב האף-מוח.
- צמצום הלחץ הפיזי על בעלי החיים במחקר במהלך ההליכים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- מתן תמיסת אינולין המסומנת בפחמן-14 באמצעות מיקרופיפטה.
- שימוש בהרדמה באמצעות שאיפה להפחתת הלחץ בעכברים.
- הנחת העכברים בתנוחה גבנית (supine) על לוח שעם ליציבות.
- מתן לסירוגין של מנות התרופה לנחיר ימין ונחיר שמאל.
תוצאות עיקריות
- מתן תרופות מוצלח תוך גרימה למינימום סטרס לבעלי החיים.
- הערכה כמותית של רמות פיזור התרופה שהושגו.
- הדגמה של יעילות שיטת ההגשה מהאף למוח.
- השלכות פוטנציאליות לטיפול במחלות של מערכת העצבים המרכזית.
מסקנות
- השיטות שפותחו מספקות גישה מהימנה למתן תרופות דרך האף (intranasal).
- טכניקות אלו עשויות לקדם את המחקר בתחומי הפארמקולוגיה ומערכות למתן תרופות.
- מחקרים עתידיים עשויים לבחון יישומים רחבים יותר בטיפולים במערכת העצבים המרכזית (CNS).
שאלות נפוצות
רלוונטיות לתעשייה
ביסוס מודלים מהימנים להעברה מאף למוח הוא קריטי להפחתת סיכונים בתרופות המכוונות למערכת העצבים המרכזית (CNS) על ידי עקיפת מחסום הדם-מוח. הערכה כמותית של הובלה של מקרו-מולקולות תחת תנאים מבוקרים מאפשרת ביטחון חיזוי בהערכת מועמדים מובילים. שיטות אלו תומכות בהחלטות בשלבים מוקדמים של הגילוי על ידי אספקת נתונים פרמקוקינטיים הניתנים לשחזור ממודלים של בעלי חיים תחת עקה מינימלית.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בדיקה של היפותזות להעברה מהאף למוח עבור תרופות מקרו-מולקולריות באמצעות כימות של סומני רדיואקטיביים.
- ערך תפעולי: מספק מתן סטנדרטי תחת הרדמה בשאיפה להפחתת השונות ושיפור השחזור במחקרים שונים.
- ערך ניבוי: מייצר נתונים כמותיים של התהלות במוח בבצל הפחח (olfactory bulb), במוח הגדול (cerebrum) ובמדויה אובלונגטה (medulla oblongata) כדי לתמוך באישור מעורבות המטרה ובתיקוף המסלול.
סריקה ופיתוח בדיקה
- ערך מדעי: מספק מינון תוך-אפי (intranasal) עקבי באמצעות משאבת מזרק או מיקרופיפטה כדי להבטיח חשיפה הדירה של תרכובות עבור קמפיינים של סריקה.
- ערך תפעולי: תומך בסטנדרטיזציה של הבדיקה באמצעות שיעורי הזרקה מבוקרים ונשף אנטומי של אזורי מוח לקבלת קריאה מדויקת.
- ערך סקילביליות (Scalability): מאפשר שימוש חוזר בפלטפורמה עבור מועמדים שונים לתרופות על ידי התאמת אורך הקנולה ופרמטרי ההזרקה למשקל החיה ולאנטומיה של האף.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- ערך מדעי: מאפשר הערכה של יעילות הובלה מאף למוח עבור מולקולות גדולות, ובכך מסייע בהתאמת ביומרקרים תרגומיים לחשיפה של ה-CNS.
- ערך תפעולי: מצמצם את השפעות הפינוי המוקוציליארי באמצעות קניולציה הפוכה, מה שמעלה את שימור התרופה ומשפר את זיהוי האות ברקמת המוח.
- הפחתת סיכונים: מפחית תוצאות שגויות-שליליות במודלים פרה-קליניים על ידי שיפור אמינות ההובלה והרגישות הכמותית.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד
השיטה משתלבת ברצף הגילוי, החל מתיקוף המטרה דרך זיהוי מובילים ועד להערכה פרה-קלינית, ומספקת נתונים כמותיים על הובלה מאף למוח המשמשים לקבלת החלטות של go/no-go.
- ביולוגיה של גילוי: תומכת בבדיקת היפותזות לגבי מנגנוני הובלה אפיתלית באף והבהרת מסלולים באמצעות מדידת רדיואקטיביות ספציפית לאזור.
- סריקה: מאפשרת מוכנות של הבדיקה באמצעות מתן סטנדרטי במינון נמוך שאינו מעורר סטרס, וגילוי כמותי של התפלגות הסמן.
- אנליזה: מייצרת קריאות של disintegrations per minute (DPM) באמצעות ספירה של בליבה נזילה (liquid scintillation counting) לצורך השוואה בין אזורי מוח ושיטות מתן שונות.
- מחקר תרגומי: מקשרת בין שלב הגילוי לרציפות פרה-קלינית על ידי כימות הובלה של מקרו-מולקולות הרלוונטית למיקוד תרופות במערכת העצבים המרכזית (CNS).
- שימוש חוזר ארגוני: מבססת יכולת הניתנת לשימוש חוזר להערכת מועמדים שונים לתרופות באמצעות הובלה גמישה מבוססת קנולה תחת הרדמה בשאיפה.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי בהגשה מאף למוח על ידי כימות הצטברות הסמן באזורי מוח מרכזיים המעורבים במסלול.
- ערך תפעולי: משפר את השחזוריות והסטנדרטיזציה באמצעות פרוטוקול מוגדר להרדמה, מיקום ובקרת קצב ההזרקה.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות לגבי המשך הפיתוח (go/no-go) על ידי הפחתת העמימות המכניסטית בפוטנציאל ההגשה למערכת העצבים המרכזית (CNS).
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף מועמדים מותאם סיכון בהתבסס על נתונים כמותיים של חשיפה למוח.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בניתוחים במכרסמים, ניהול הרדמה וטיפול בסומני רדיו.
- תלוי בגישה למיקרוסקופי ניתוח, משאבות זריקה מיקרוסקופיות, מוני סינטילציה ומתקני רדיו-איזוטופים.
- מחייב סטנדרטיזציה בין צוותים לגבי עומק החדרת הקניולה, גודל החתך ופרוטוקולי ניתוח המוח.
- כולל שיקולי התאמה למשקלי בעלי חיים שונים ולמימדי חלל האף בעת קביעת אורך הקניולה.
- מגבלות מעשיות כוללות את הפולשנות הכירורגית של קניולציה הפוכה ואת הצורך בהכשרה מיוחדת לשמירה על עקביות.
