Uitgebreide evaluatie van de effectiviteit en veiligheid van Placenta-gerichte Drug Delivery met behulp van drie aanvullende methoden
10 september 2018
Beschrijven we een systeem dat gebruik maakt van drie methoden voor evaluatie van de veiligheid en effectiviteit van placenta-gerichte drug delivery: in vivo imaging als u wilt controleren nanoparticle accumulatie, hoge-frequentie echografie placenta en foetale ontwikkeling te volgen , en HPLC te kwantificeren drug levering aan weefsel.
Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen in het nanogeneeskundeveld over de effectiviteit en de veiligheid van geneesmiddelen geladen op nanodeeltjes die worden afgeleverd aan de moeder en de foetus. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het een nauwkeurige biochemische meting van de hoeveelheid geneesmiddel die naar de placenta wordt afgegeven, mogelijk maakt. De implicaties van deze techniek strekken zich uit tot de therapie van door de placenta bemiddelde zwangerschapscomplicaties, omdat het belangrijk is om een nauwkeurige targeting van de geneesmiddelafgifte naar de placenta te garanderen.
Visuele demonstratie van deze methode is cruciaal, aangezien evaluatie van embryonale ontwikkeling met hoogfrequente echografie geduld en ervaring vereist om te beheersen. Voor intraveneuze injectie van nanodeeltjes, breng een zwangere muis op embryonale dag 14,5 met warmte-uitgebreide staarvenen in een begrenzer, en maak de staart schoon met een alcoholdoekje. Steek vervolgens de naaldtip van een insulinesyringe van 28 gauge in een uitgebreide staarvene, en druk de plunjer gedurende vijf tot 10 seconden langzaam met gelijkmatige druk in om de nanodeeltjes in de staarvene te injecteren.
30 minuten na de injectie, plaats de verdoofde zwangere muis in de beeldvormingskamer van een in vivo fluoresceren beeldvormingssysteem in de rugligging. Selecteer 2D fluoresceren en de juiste fotografische parameters voor het beeldvormen van de indocyaninegroene fluoresceren signalen, en stel de belichting in op auto en de excitatie- en emissiegolflengten respectievelijk op 710 en 820 nanometer. Beeld vervolgens het dier af, en breng de zwangere muis terug naar haar kooi.
48 uur na de injectie, gebruik Graefe-tangen, Graefe-weefseltangen en dissectiescharen om de foetussen en placenta's te verzamelen, en beeld de geoogste weefsels af zoals net gedemonstreerd voor het hele dier. Voor evaluatie van embryonale ontwikkeling met hoogfrequente echografie, 24 uur na injectie van nanodeeltjes, zet de verdoofde zwangere moeder vast op een voorverwarmde echografiebeeldvormingsplatform van 37 tot 42 graden Celsius in rugligging, en plaats de 40-megahertz transducer in de mechanische arm. Pas vervolgens de transducerpositie aan om longitudinale beelden van de foetus en placenta te verkrijgen met de regio van belang binnen de focale zone.
Voor B-modus beeldvorming en analyse, selecteer de B-modus en laat de transducer langzaam over de buik zakken totdat de foetus en placenta in beeld komen. Klik op Scan/Freeze om het beeldvormingsproces te starten en te stoppen, Cine Store om de cinelus op te slaan, en Frame Store om de framebeelden op te slaan. Klik vervolgens op Meet om de lengte van de zwangerschapszak, de lengte van de kop tot staart van de foetus, de bipariëtale diameter, de omtrek van de buik, de diameter van de placenta en de dikte van de placenta te analyseren.
Voor pulse wave Doppler beeldvorming en analyse, gebruik dezelfde scanprojectie, klik eerst op Kleur, selecteer vervolgens Pulsgolf, en plaats de bemonsteringsvolumebox in het midden van de navelsnaararterie. Klik op Scan/Freeze om de beeldvorming te starten en Cine Store om de navelsnaararteriebeelden te verzamelen. Klik vervolgens op Meet om de pieksnelheid van de navelsnaararterie te berekenen.
Voor kleur Dopplermodus beeldvorming en analyse, gebruik dezelfde scanprojectie, klik op Kleur, en pas de transducerpositie aan om beelden van het foetale hart te verkrijgen zoals gedemonstreerd. Klik vervolgens op Meet om de foetale hartslag van de opgeslagen cinelus te berekenen. Voor hoog-druk vloeistof chromatografie, of HPLC, analyse, injecteer eerst een zwangere muis op embryonale dag 14,5 met een enkele dosis nanodeeltjes zoals gedemonstreerd.
Na 24 uur, perfundeer het hart van het zwangere dier met 50 milliliter ijskoud 0,9% natriumchloride gedurende 10 minuten om eventuele ongebonden nanodeeltjes te verwijderen, en verzamel de foetussen en placenta's voor opslag op min 80 graden Celsius. Op de dag van de analyse, voeg 500 microliter vers bereide homogenisatieoplossing toe aan elke weefselmonster van 200 milligram, en homogeniseer de monsters twee keer op volle snelheid gedurende 30 seconden per dissociatie. Na de tweede homogenisatie, centrifugeer de monsters en filter de supernatanten door een 0,45-micrometer spuitfilter in een HPLC-flesje.
Plaats de monsters in een autosamplerlade voor injectie, en zet de HPLC-ontgasser aan om lucht uit het systeem te verwijderen. Zet vervolgens de stroom aan om de kolom gedurende 30 minuten met de mobiele fase te gelijken om baselineruis te verminderen, en stel de temperatuur van de kolom in op 25 graden Celsius. Injecteer vervolgens monsters van 20 microliter bij een stroomsnelheid van één milliliter per minuut gedurende 30 minuten, en klik op Methode uitvoeren om de analyse te starten.
Wanneer de runs voltooid zijn, verander handmatig de mobiele fase naar HPLC-kwaliteit acetonitril, en laat het acetonitril gedurende ongeveer 15 minuten lopen om het systeem te beschermen. In vivo beeldvorming toont sterke indocyaninegroene signalen in het baarmoederslijmvlies 30 minuten na injectie van chondroïtinesulfaat-gebonden fluoresceren-geconjugeerde nanodeeltjes in de placenta, terwijl de ongebonden nanodeeltjes zich voornamelijk in de lever en miltgebieden lokaliseren. 48 uur na injectie, wordt een fluoresceren signaal waargenomen in de placenta van dieren die geïnjecteerd zijn met chondroïtinesulfaat-gebonden nanodeeltjes, zonder signalen in de foetus.
Hoogfrequente echografiemonitoring van dieren geïnjecteerd met chondroïtinesulfaat-gebonden fluoresceren-geconjugeerde nanodeeltjes in de placenta, toont een significante afname in belangrijke ontwikkelingslandschappen van de foetus en placenta. Interessant genoeg, behandeling met methotrexaat-gebonden nanodeeltjes beïnvloedt ook licht de ontwikkeling van de foetus en placenta, wat erop duidt dat de nanodeeltjes de afgifte van methotrexaat naar de placenta kunnen verbeteren via het verhoogde permeabiliteits- en retentie-effect. De meting van methotrexaatconcentraties door HPLC geeft een retentietijd van zeven minuten
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie presenteert een nieuw systeem voor het evalueren van de veiligheid en effectiviteit van placenta-gerichte geneesmiddelentoediening. Er wordt gebruikgemaakt van in vivo imaging, hoogfrequente echografie en HPLC om de accumulatie van geneesmiddelen te monitoren en de placentaire en foetale ontwikkeling te beoordelen.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschapsgebied
- Nanogeneeskunde
- Drug-deliverysystemen
- Placentabiologie
Achtergrond
- Het begrijpen van de toediening van geneesmiddelen aan de placenta is cruciaal voor de gezondheid van moeder en foetus.
- Nanodeeltjes kunnen de gerichte toediening van geneesmiddelen verbeteren.
- Hoogfrequent ultrageluid biedt inzichten in de embryonale ontwikkeling.
- Nauwkeurige biochemische metingen zijn essentieel voor het evalueren van de werkzaamheid van geneesmiddelen.
Doel van de studie
- Om de veiligheid en effectiviteit van geneesmiddeltoediening aan de placenta te beoordelen.
- Om nauwkeurige targeting van therapieën voor placenta-gemedieerde complicaties te waarborgen.
- Om de toepasbaarheid van de methode bij real-time monitoring aan te tonen.
Gebruikte methoden
- In vivo imaging voor het monitoren van nanodeeltjesaccumulatie.
- Hoogfrequent ultrageluid voor het beoordelen van de placentaire en foetale ontwikkeling.
- HPLC voor het kwantificeren van geneesmiddelentoediening aan weefsel.
- Intraveneuze injectie van nanodeeltjes bij drachtige muizen.
Belangrijkste resultaten
- De methode maakt real-time monitoring van de drugdelivery mogelijk.
- Hoogfrequent echografie is effectief voor het evalueren van de embryonale ontwikkeling.
- Er zijn nauwkeurige metingen van de drugspiegels in de placenta behaald.
- De techniek is veelbelovend voor de aanpak van complicaties tijdens de zwangerschap.
Conclusies
- Dit systeem verbetert het begrip van medicijnafgifte gericht op de placenta.
- Het biedt een kader voor toekomstig onderzoek in de nanogeneeskunde.
- Verdere studies zouden de toepassingen ervan in klinische settings kunnen uitbreiden.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de Industrie
Medicijnendistributie gericht op de placenta blijft een kritieke onvervulde behoefte bij de behandeling van zwangerschapscomplicaties, waarbij nauwkeurige targeting de foetale en maternale toxiciteit minimaliseert. Dit multi-methode evaluatiesysteem maakt kwantitatieve beoordeling mogelijk van door nanodeeltjes gemedieerde medicijnaccumulatie in de placenta, wat mechanische risicovermindering in de vroege ontdekkingsfase ondersteunt. Door in vivo imaging, HFUS en HPLC te combineren, biedt deze aanpak voorspellende zekerheid over target engagement en weefselspecifieke retentie, wat bijdraagt aan go/no-go beslissingen voor placentaire therapeutica.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het mogelijk om hypothesen over placenta-targeting te onderzoeken via directe visualisatie van de accumulatie van nanodeeltjes in vivo.
- Operationele waarde: Biedt biochemische kwantificering van geneesmiddelafgifte aan de placenta via HPLC, waardoor de afhankelijkheid van surrogaat-eindpunten wordt verminderd.
- Voorspellende waarde: Ondersteunt het vertrouwen in het doelwit door specifieke retentie van methotrexate-gebonden nanodeeltjes in de placenta aan te tonen zonder fetale overdracht.
Screening & Assayontwikkeling
- Klaarheid van de assay: Stelt gestandaardiseerde protocollen vast voor de injectie van nanodeeltjes, weefselverzameling en de uitlijning van multi-modale uitlezingen over verschillende tijdspunten.
- Kwantitatieve output: HPLC levert retentietijd- en concentratiedata die dosis-responsanalyse van medicumaccumulatie in de placenta mogelijk maken.
- Reproduceerbaarheid: HFUS biedt consistente ontwikkelingsmetriek (placentadiameter, kruin-staartlengte van de foetus) voor vergelijking tussen groepen.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Relevantie voor ziektebeeld: Modelleert direct placenta-gemedieerde complicaties door de drugdelivery bij zwangere muizen op embryonale dag 14.5 te evalueren.
- Translationele continuïteit: Verbindt nanoparticle-targeting met functionele uitkomsten via gecorreleerde imaging, echografie en biochemische gegevens.
- Risicogebaseerde vooruitgang: Toont het gebrek aan foetale drugtransfer aan, wat de veiligheidsprofielering voor verdere ontwikkeling ondersteunt.
Integratie van Pipeline & Workflow
De methode is geïntegreerd in het ontdekkingscontinuüm, van targetvalidatie tot preklinische beoordeling, waardoor een iteratieve verfijning van strategieën voor placenta-targeting mogelijk wordt gemaakt.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing van de specificiteit van placentaal chondroïtinesulfaat A-bindend peptide via spatiotemporele nanodeeltjes-tracking.
- Screening: Maakt assay-standaardisatie mogelijk via gedefinieerde injectieprotocollen, perfusie-uitspoeling en weefselhomogenisatie voor HPLC.
- Analytics: Genereert kwantitatieve HPLC-uitlezingen (retentietijd van zeven minuten) en HFUS-afgeleide ontwikkelingsmetrieken voor multiparametrische evaluatie.
- Translationeel Onderzoek: Verbindt placentale geneesmiddelaccumulatie aan foetale veiligheidsuitkomsten, ter informatie voor de risico-batenanalyse.
- Enterprise Reuse: Vestigt een modulair platform dat aanpasbaar is aan andere nanodeeltjesformuleringen en therapeutische payloads naast methotrexate.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Vermindert mechanische ambiguïteit door placentaspecificiteit en de afwezigheid van foetale overdracht te bevestigen.
- Operationele waarde: Standaardiseert de workflow over imaging-, echografie- en chromatografische platforms voor reproduceerbaarheid op meerdere locaties.
- Strategische waarde: Verbetert de kapitaalefficiëntie door niet-transplacentale nanodeeltjes vroegtijdig te identificeren, waardoor risico's op foetale toxiciteit in een late fase worden vermeden.
- Impact op de portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van placenta-targetingsstrategieën mogelijk op basis van kwantitatieve gegevens over de weefseldistributie.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in chirurgische technieken bij knaagdieren, intraveneuze injectie en anesthesiebeheer voor drachtige moederdieren.
- Afhankelijk van toegang tot in vivo fluorescentie-beeldvormingssystemen, 40-megahertz HFUS-transducers en HPLC-systemen met fluorescentiedetectie.
- Noodzaakt gestandaardiseerde protocollen voor weefselperfusie en homogenisatie om variabiliteit in geneugterugwinning te minimaliseren.
- Moet rekening houden met de zwangerschapstermijn, aangezien de placentavorming begint rond embryonale dag 9.5, wat de optimale injectievensters beïnvloedt.
- Beperkt tot preklinische knaagdiermodellen; extrapolatie naar de menselijke placenta vereist aanvullende validatie in ex vivo of geavanceerde in vitro systemen.
Veelgestelde vragen over biopharma
Chapters in this video
0:04
Title
1:11
In Vivo Fluorescence Imaging
2:35
High-Frequency Ultrasound (HFUS) Embryonic Development Evaluation
4:28
High Pressure Liquid Chromatography (HPLC) Analysis
6:18
Results: Representative Placenta-Targeted Drug Delivery Analyses
8:12
Conclusion
