Et valideret edb batteri af neuropsykologiske og neurofysiologiske undersøgelser bruges til at studere farmakodynamiske virkninger på centralnervesystemet af nyudviklede narkotika i tidlig fase udvikling. For at demonstrere test batteri, er de akutte virkninger af mecamylamine og tilbageførsel af disse virkninger af to agonist lægemidler beskrevet.
Undersøge mulige farmakodynamiske virkninger i en tidlig fase af centralnervesystemet (CNS) stof forskning kan give værdifulde oplysninger for yderligere udvikling af nye forbindelser. En edb og grundigt validerede batteri af neuropsykologiske og neurofysiologiske undersøgelser har vist sig at være følsomt at opdage narkotika-induceret virkninger af flere nye og eksisterende forbindelser. Test batteri dækker de vigtigste domæner, CNS, som har vist sig at reagere på narkotika effekter og gentagne gange kan administreres efter drug administration for at karakterisere profilen koncentration-virkning af et lægemiddel.
De standard tests i batteriet er saccadic øjenbevægelser, glat udøvelse øjenbevægelser, Bowdle visuel analog skala (VAS), Bond og Lader VAS, kroppen sway, adaptive tracking, visuelle verbal læring og kvantitative electroencefalografi (qEEG). Men test batteri er adaptiv i naturen, hvilket betyder at det kan være sammensat og tilpasses med tests egnet til at undersøge specifikke narkotika klasser eller endda specifikke receptorer.
Viser virkningerne af nye kolinerge medicin designet til at have en pro-kognitive udfald har været vanskeligt. Farmakologiske challange model er et redskab til tidlig bevis for farmakologi. Her, bruges et markedsført lægemiddel til at fremkalde midlertidig og reversibel sygdom-lignende symptomer i raske forsøgspersoner, via en farmakologisk mekanisme relateret til den sygdom, der er målrettet som indikation for den nye sammensatte. Test batteri blev gennemført for at undersøge nicotinsyre receptor antagonist mecamylamine potentiale til at blive brugt som en challange model for kolinerge dysfunktion, som set i neurodegenerative lidelser.
En forværring af noder i en dosis afhængige måde på den visuelle verbal læring test (VVLT; en test for indlæring og hukommelse evner) og adaptive tracking test (et mål for visuomotor kontrol og ophidselse), navnlig viste, at test-batteriet er følsomme vise akut farmakodynamiske virkning efter administration af anti-kolinerge narkotika.
Med menneskets levealder støt over de sidste århundrede prævalens og incidens af sygdomme i aldring hjernen, såsom demens og andre neurodegenerative processer, også vokse. Samtidig udvikling af nye lægemidler til behandling af disse sygdomme derfor udvide. Men mange nye stoffer beregnet til at blive aktive i CNS undlader at nå markedet skyldes manglende centrale virkninger eller uønskede bivirkninger i senere faser af narkotika udvikling1. I traditionelle fase er 1 studier mål at få oplysninger om farmakokinetik, dvs den virkning, at den menneskelige krop har på stoffet (for eksempel af metaboliske), samt sikkerheden og tolerabiliteten af det nye stof. Tidlig bevis for farmakodynamiske virkning (den virkning, at stoffet har på kroppen), dog kan være endnu vigtigere i beslutninger om bevæger sig fremad i den kliniske udvikling af en ny stof og kan hjælpe med at undgå fejlagtige beslutninger med konsekvenser på senere faser af udvikling proces2.
I de seneste to årtier, har Center for Human stof forskning (CHDR) udviklet et edb test batteri af neuropsykologiske og neurofysiologiske målinger, der er følsomme over for CNS virkningerne af narkotika. Denne test batteri der bruges gentagne gange over dagen til at måle farmakodynamiske virkninger af et nyt stof. Det giver således dokumentation for lægemidlets evne til at have den ønskede effekt, at trænge ind på blod – hjerne barrieren og Angiv hjernen, eller manglen på samme3. Også, resultater af test batteri kunne give oplysninger om virkningsmekanisme af et stof som de individuelle test svarer til specifikke stof-responderende CNS domæner. For eksempel, hvis virkningerne af den nye stof er set på labyrinten læring test, som er en test for visuospatial arbejdshukommelsen, kunne dette indikere, at stoffet virker på receptorer i dele af hjernen, der er involveret i visuospatial arbejdshukommelse. Derudover test batteri bruges til at screene for CNS bivirkninger for forbindelser, der ikke er designet til at arbejde i CNS, og hvor CNS aktivering skal udelukkes.
Test batteri består af et stort antal kognitive og neurofysiologiske undersøgelser, som har vist sig at være følsom til at påvise farmakodynamiske virkninger på CNS aktive stoffer3,4,5,6. Core test batteri består af seks neuropsykologiske domæner: udøvende funktion, opmærksomhed, hukommelse, visuomotor funktion eller koordination, motorik og subjektive narkotika effekter. Core prøver er: saccadic øje bevægelse7, glat udøvelse øje bevægelse8, Bowdle VAS9, Bond og Lader VAS10, kroppen sway, adaptive tracking11, visuelle verbal læring12og qEEG, som dække de vigtigste kognitive og neurofysiologiske domæner nævnte tidligere. Disse tests har vist sig at være i stand til at måle ændringer i CNS funktioner som følge af administration af flere typer og klasser af narkotika (se nedenfor). Batteriet kan gives flere gange (op til 12 gange efter drug administration) på grund af den 30-min samlede administrationstid, som er væsentlige at karakterisere profilen koncentration-virkning af et lægemiddel. Test batteri kan udvides og tilpasses med forskellige tests egnet til at undersøge specifikke narkotika klasser eller endda specifikke receptorer. Test batteri er blevet valideret i en bred vifte af narkotika optræder på forskellige CNS systemer (f.eks. benzodiazepiner, antipsykotika, ethanol og cannabis12,13,14,15 ,16,17,18,19,20,21) at være i stand til pålideligt demonstrere narkotikarelaterede CNS effekter.
Mens andre edb-findes test batterier (beskrevet for eksempel i Egerhazi et al. 22 og Underwood et al. 23), og er almindeligt anvendt i kliniske forsøg, test batteri beskrevet i denne hvidbog står, da det ikke kun omfatter neuropsykologiske tests som VVLT og VASs, men også neurofysiologiske målinger (fx EEG, øjenbevægelser tests), derved kombinere forskellige aspekter af hjernen fungerer i én test batteri, og som bedre afspejler den multimodale karakter af kognitiv adfærd. Desuden, som test batteri er edb, testresultaterne er genereres elektronisk. Dette resulterer i resultatet værdier, der er det samme når det anvendes i forskellige undersøgelser af forskellige forskere, giver mulighed for standardisering af resultater, såvel som værdier, der er mindre fejl liggende i forhold til scoring med hånden. Resultatet filer kan nemt uploades til elektronisk databasesystemer og kan bruges til at generere foreløbige rapporter om de farmakodynamiske virkninger af nye lægemidler inden for en dag.
Der er mindst én klasse af lægemidler, hvor tidlig bevis for farmakologiske virkning i hjernen har været vanskeligt; (pro) kolinerge narkotika. Acetylkolin er en af de vigtigste neurotransmittere i CNS og har vist sig at spille en nøglerolle i kognition, specielt i processer som indlæring og hukommelse24,25. Derfor er kolinerge dysfunktion indiceret til at ligge til grund for neurodegenerative processer såsom Alzheimers sygdom26. Nye stoffer designet til at forbedre kognitive funktioner, såsom muskarine og nicotinsyre receptoren specifikke agonister, nu ind i kliniske undersøgelser.
Som tidlige fase undersøgelser udføres normalt i sund, ofte unge patienter, der kognitivt udfører på et normalt niveau, er det svært at studere eller endda vise bevis for farmakodynamiske virkning af et nyt lægemiddel til behandling af kognitiv tilbagegang hos patienter med en sygdom i hjernen.
Vores gruppe har derfor udviklet et værktøj, der kan bruges til viser tidlige bevis for Farmakologi af et nyt lægemiddel: farmakologiske challange model. En allerede godkendte og markedsførte stof bruges til at fremkalde midlertidig og reversibel sygdom-lignende symptomer i raske forsøgspersoner, via en farmakologisk mekanisme relateret til den sygdom, der er målrettet som indikation for den nye sammensatte. I de fleste tilfælde er denne effekt en uønsket bivirkning af lægemidlet, som følge af aktivering af receptorer på en anden placering i den menneskelige krop i forhold til det websted, hvor lægemidlet er beregnet til at arbejde. For eksempel bruges muskarine acetylcholin receptor antagonist Scopolamin til behandling af kvalme og opkastning på grund af køresyge. Bivirkninger som følge af irritere muskarine acetylcholin receptorer i hjernen er de anti-kognitive effekter såsom nedsat opmærksomhed og hukommelse der ligner underskud set i Alzheimers sygdom27.
Da Scopolamin bruges som en muskarine acetylcholin challange model til at fremkalde Alzheimers-lignende, endnu midlertidig, har kognitive effekt i raske forsøgspersoner27, CHDR udviklet og valideret en farmakologisk challange model med mecamylamine. Mecamylamine er en ikke-konkurrencedygtig nicotinsyre acetylcholin receptor antagonist28 hvilket resulterer i kolinerge dysfunktion, dvs, forbigående kognitiv underskud, i raske unge mænd29,30.
Den ovenfor nævnte edb test batteri er blevet brugt til at undersøge potentialet i forskellige dosisniveauer af mecamylamine til at vise effekter på de neurofysiologiske og kognitive tests. Forventningen var, at med stigende dosis, effekter på de forskellige test vil også øge. Efterfølgende var disse virkninger relateret til plasmakoncentrationer af narkotika, hvilket resulterer i plasma koncentration-effekter (farmakokinetiske-farmakodynamiske) forholdet mellem mecamylamine29.
Testene indarbejdes i udformningen af denne undersøgelse blev udvalgt på baggrund af de forventede virkninger, kendt fra litteraturen og farmakologiske virkningsmekanismen af mecamylamine på de nicotinsyre receptorer:
Adaptive Tracking Test:
Dette er en forfølgelse-tracking opgave, til måling af visuomotor koordinering og vedvarende opmærksomhed. En kreds af kendte dimensioner flytter tilfældigt om en skærm. Emnet skal forsøge at holde en prik inde den bevægelige cirkel ved at operere en joystick. Hvis denne indsats er vellykket, øger hastigheden af den bevægende cirkel. Omvendt falder hastigheden hvis testpersonen ikke kan opretholde prikken inde i cirklen. I modsætning til ikke-adaptive sporingsmetoder fører dette til en konstant og individuelt tilpassede udfordring under hele proceduren. Adaptive tracking test anvendes blev udviklet af Hobbs & Strutt, specifikationerne af Borland og Nicholson11.
Glat udøvelse og Saccadic øje bevægelse Tests:
Brug af en computer til måling af saccadic øjenbevægelser og glat udøvelse blev oprindeligt beskrevet af Baloh et al. 7, og for glat udøvelse af gader et al. 8, og er blevet grundigt valideret på CHDR af Van Steveninck et al. 19 , 20 , 21 emne er forpligtet til at følge en lyskilde med øjnene, som bevæger sig horisontalt på en skærm på 58 cm afstand. Lyskilden flytter løbende til måling af glat udøvelse og hopper fra side til side for måling af saccadic øjenbevægelser.
VASs:
Vurdering af subjektive følelser af årvågenhed, humør og ro. blev udført ved hjælp af et sæt 16 visuelle analoge linjer, som beskrevet af Norris (1971) og Bond og Lader10. Visuel analog scores stole på fag evne til semi-kvantificere en subjektiv tilstand. Visuel analog linjer består af 10-cm linjesegmenter. Emnet er præsenteret med 16 linjer, 1 ad gangen, på skærmen. I de to ender af linjen, to modsatrettede ord repræsenterende stater af sind (f.eks.glad-trist, spændte – afslappet) præsenteres. Fag sætte et mærke på et punkt på den linje, der bedst repræsenterer deres subjektive tilstand svarer til tilstanden testet. Resultatet er en afstand (mm) beregnet fra mærket på linjen.
Kroppen svaje:
En streng, der stammer fra et potentiometer, som er indarbejdet i test batteri computer, bruges til at måle postural stabilitet i et enkelt fly, mens emnet står stadig med lukkede øjne (beskrevet i de Haas mfl. 12).
VVLT:
VVLT er en ordet læring og hukommelse test, beskrevet mere detaljeret i de Haas et al. 12 fag præsenteres med en række 30 ord, én efter én på computerskærmen. Ord skal udtales og husket. Der er tre øjeblikkelig tilbagekaldelse forsøg, en forsinket frie tilbagekaldelse retssag (dvs.uden præsentation af ord efter ca 20 min) og en anerkendelse retssag.
Farmako-EEG:
For standard farmako-EEG er elektroder begrænset til anslagsfladen kundeemner (Fz, Cz, Pz og Oz), to elektroder til registrering af øjenbevægelser (ydre canthi) og en jorden elektrode placeret 2 cm over nasion. Ændringer i amplitude af følgende frekvensbånd er kvantificeret ved spektrum-analyse (dvs., hurtig Fourier transformation): ß-band (13,5-35 Hz), γ-band (35-48,9 Hz), α-band (7,5-13,5 Hz) og θ- og δ-bands (7,5 Hz eller derunder).
Bevis for farmakodynamiske virkning er nøglen i tidlig fase udvikling af lægemidler, som det berettiger det næste skridt for at indføre et nyt lægemiddel i større antal patienter34. For lægemidler udviklet til at være aktive i CNS er det især vigtigt at vise effekter, som indikerer gennemtrængning af blod – hjerne barrieren35. Selvom en lumbalpunktur efter et emne har modtaget stoffet er ofte valgt som en proxy for blod – hjerne barrieren penetration, det er en invasiv og besværlige teknik og tilstedeværelsen af narkotika i cerebrospinalvæske (CSF) er desuden ikke lig med aktivering af narkotika ved at binde sig til sin målet (r) i hjernen.
Fase I-undersøgelser er traditionelt data-intensive studier, med flere serier af vurderinger tæt efter hinanden, til at karakterisere den farmakokinetiske og farmakodynamiske profil af et nyt lægemiddel. Lægemidler, der virker i CNS er tilbøjelige til at påvirke mere end én neuropsykologiske og/eller neurofysiologiske domæne, som forskellige receptorer er ofte ikke bare placeret i en enkelt hjerne region. De vigtigste nicotinsyre receptorer involveret i kognition er placeret i den præfrontale, motoriske og entorhinal cortex, og med lavere massefylde i cingulate og temporale cortex, thalamus og basale ganglier-36. Derudover er en enkelt hjerne region ofte forbundet med flere andre hjernen regioner37.
Derfor, edb test batteri kerne består af et sæt følsomme test, som kan blive ændret sammensætning (dvs.test kan tilføjes eller fjernes fra batteriet) baseret på de forventede CNS effekter, at maksimere mulighed for positive resultater. Denne fleksibilitet giver mulighed for batteri at være egnet til brug i studier med forskellige typer af narkotika, men også i forskellige populationer. For eksempel i en undersøgelse at undersøge et nyt lægemiddel i en lille gruppe af 24 patienter med Huntingtons sygdom (en neurodegenerativ bevægelse lidelse), blev core test batteri opdateret til at omfatte en test af fine motoriske færdigheder (fingeren trykke test, hvor i 5 på hinanden følgende forsøg med 10 s hver, mellemrumstasten skal udnyttes med pegefingeren af den dominerende hånd så hurtigt som muligt), som et af kendetegnene ved Huntington’s chorea er forstyrrelser i fine motor færdighed38. Måling af finmotorik er ikke inkluderet i core test batteri, men er vigtigt at undersøge potentielle ændringer i motoren fungerer i Huntington’s chorea. Dog er core test forblevet forholdsvis stabile over tid, med angivelse af følsomheden af batteri for virkningerne af et stort antal stoffer.
Antallet af prøver i batteriet skal holdes kortfattet at give mulighed for flere test følgende drug administration, hvor test sessioner bør planlægges således, at den (formodede) farmakokinetiske profil af et stof er fulgt. Dette vil resultere i information om farmakodynamiske virkning sammenfaldende med farmakokinetiske processer såsom absorption, peak koncentration og afskaffelse af stoffet, oplysninger, der kan kombineres i en farmakokinetiske-farmakodynamiske model, som var også udviklet for den protokol, der er beskrevet i dette papir29.
I nogle tilfælde, er den nøjagtige virkningsmekanisme af et testpræparat sammensatte endnu ikke fuldt forstået fra undersøgelser i dyr. I de seneste to årtier er kerne prøver fra edb batteriet blevet brugt til at karakterisere profilen af virkningerne af et stort antal forskellige investigational men også registrerede stoffer fra der virkningsmekanismen er kendt. Dette har resulteret i en database over narkotika specifikke profiler, hvor for forskellige stoffer med samme virkningsmekanisme, sammenlignelige test batteri profiler er observeret3. Dette giver mulighed for profil af et nyt lægemiddel skal sammenlignes med profiler af forbindelser der virkningsmekanismen er kendt, og hvis en lighed er fundet dette kunne give indblik i om den investigational sammensatte virkningsmekanisme. Det faktum, at sammenlignelige test profiler er blevet identificeret for forskellige stoffer med et lignende virkningsmekanisme giver stærke beviser for følsomhed core prøver af test batteri for CNS narkotika effekter.
Potentiale for repeterbarhed over en kort periode følgende drug administration er afgørende for succes i et batteri som edb test batteri beskrevet i denne hvidbog. CNS er imidlertid påvirket af både endogene og eksogene faktorer, derved at ændre et emne test ydeevne39. Dette understreger vigtigheden af standardisering af betingelserne i testmiljøet, sammen med andre emne specifikke faktorer. De nøjagtige betingelser opretholdes under udførelsen af testene bør angivet i den undersøgelse protokol og ensartet stadfæstede i alle fag i hele undersøgelsen. Belysning og temperatur skal holdes konstant over testperioden og mængden af distraktion (støj, flere personer i rummet under prøvning, etc.) bør holdes på et minimum. Andre faktorer, der kan kontrolleres er visse aspekter af livsstilen af emner såsom døgnrytme, hvile og træthed, indtagelse af visse typer af fødevarer og drikkevarer, og brugen af psykoaktive stoffer.
Også, det er et kendt faktum, at neuropsykologiske test resultater kunne være påvirket af praksis, eller lære effekter40, især memory test som historie og word liste læring41 (fx, VVLT test). Derfor tildeles særlig opmærksomhed på antallet træningspas og test udførelse.
Andre standardiseret, edb test batterier er blevet udviklet og er meget udbredt i udvikling af lægemidler, med dem, der er beskrevet i Egerhazi et al. 22 og Underwood et al. 23 er blandt de mest brugte i kliniske forsøg. Som nævnt før edb test batteri beskrevet i er den nuværende papir forskellig fra disse systemer, idet det også omfatter målinger af neurofysiologisk vurderinger (f.eks., pupillometry, øjenbevægelser, EEG) ved hjælp af let tilføjelser computersystemet, ud over de mere traditionelle neuropsykologiske tests såsom n-back test (beskrevet i Alvarez-Jimenez et al. 29). de andre systemer, men er bærbare computere, hvilket gør test på flere websteder gennemførlige. I øjeblikket er set-up af edb test batteri udviklet af CHDR ikke egnet for nem transport mellem websteder. En mere transportabel version (dvs., laptop) er blevet designet og er i øjeblikket ved at blive valideret. Dette ville give mulighed for afprøvning i multicenter kliniske forsøg og muligvis endda i hjemmet af, eksempelvis patienter, som ikke er i stand til at besøge forskningen Institut på grund af mobilitetsproblemer.
Edb batteriet er en fleksibel batteri, i den forstand, at andre neuropsykologiske eller fysiologiske test, der har vist sig at være følsomme over for CNS narkotika effekter kan indarbejdes i systemet. Event-relaterede potentialer (ERPs)42 er et nyligt eksempel på denne proces: ERPs vinder interesse for klinisk forskning og efterspørgslen efter optagelse af tests måler forskellige ERPs i kliniske forsøg er stigende. Løbende validering af ERPs for gennemførelsen i edb test batteri udføres i øjeblikket på CHDR.
Sammenfattende er er standardiseret, edb test batteri af neuropsykologiske og neurofysiologiske vurderinger beskrevet i denne hvidbog designet til at undersøge farmakodynamiske virkninger af CNS aktive stoffer i tidlig fase udvikling af lægemidler. Core prøver har pålideligt og gentagne gange vist sig for at være følsomme over for CNS effekter, der angiver gennemtrængning af blod-hjerne barrieren og farmakologiske aktivering af målwebsteder i CNS.
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne har ingen anerkendelser.
NeuroCart general computer hardware | |||
Amplicon Impact E70 (=computer) | |||
Medical insulation transformer | Thalheimer Trenntransformator | ERT 230/23/6G | |
24 inch widescreen | DELL | U2412M | for subject |
PS2 Mouse | DELL | for subject | |
PS2 Keyboard | DELL | for subject | |
Photocamera | Canon | EOS 1100D | |
EOS utility program | Canon | N.A. | photocamera software |
17 inch computer screen (research assistant) | DELL | 1708FP monitor | for research assistant |
USB keyboard (research assistant) | DELL | for research assistant | |
USB mouse (research assistant) | DELL | for research assistant | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
NeuroCart general computer software | |||
Windows 7 or higher | Microsoft | ||
E-prime 2.0 | Psychology Software Tools, Inc. (PST) | N.A. | every test has a custom, internally validated script |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
EEG and eye electrodes hardware | |||
Grass series Amplifier Systems | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | 15LT | amplifier for EEG electrodes |
Quad, wide-band, high-gain, programmable AC amplifier | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | 15A54 | part of the 15LT ampyfier |
Quad, high-gain, programmable AD amplifier | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | 15A94 | |
Bioelectric Input Box, Electrode Board Model BIPOLA | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | 15LT | input box for electrodes |
Electrode Impedance Meter | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | F-EZM5 | |
A/ D converter | Cambridge Electronic Design (CED), Cambridge, UK | 1401 Mk1 and Mk2 | |
Gold electrodes | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | Fx-E5GH | EEG electrodes |
Ambu ECG electrodes | BlueSensor | N-OO-s/25 | Eye electrodes |
EC2 cream | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | N.A. | electrode cream |
Nuprep | Weaver and Company | N.A. | Skin prep gel |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
EEG and eye electrodes software | |||
Grass link 15 software | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | N.A. | |
Spike 2 | Cambridge Electronic Design Limited | N.A. | every test has a custom, validated script |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Adaptive tracking materials (hard and software) | |||
Adaptive tracking joystick | Job Kneppers Ontwerp en Realisatie B.V., Delft. | N.A. | custom built |
TrackerUSB | Kevin Hobbs, CarbisDesign, UK | N.A. | Adaptive tracking software |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Bodysway hardware | |||
Posturograph | Sentech BV | Celesco SP2 -50 | |
Medical insulation transformer | Thalheimer Trenntransformator | ERT 230/23/6G | |
Grass series Amplifier Systems | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | 15LT | |
Quad, wide-band, high-gain, programmable AC amplifier | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | 15A54 | |
Quad, high-gain, programmable AD amplifier | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | 15A94 | |
Bioelectric Input Box, Electrode Board Model BIPOLA | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | 15LT |