Что такое молекулярная визуализация и почему она важна при разработке лекарств?

Успех разработки современных лекарств все больше зависит от понимания не только того, работает ли лекарство, но и того, как оно ведет себя внутри организма. Традиционные доклинические и клинические оценки часто полагаются на конечные показатели, такие как гистопатология, биомаркеры крови или результаты выживаемости. Хотя эти методы дают ценную информацию, они дают лишь отдельные снимки сложных биологических процессов и часто требуют инвазивного отбора проб или принесения в жертву животных.

Молекулярная визуализациястала мощной технологией, которая позволяет исследователям визуализировать, характеризовать и количественно оценивать биологические процессы в живых организмах. В отличие от традиционных методов визуализации, которые в основном отображают анатомические структуры, молекулярная визуализация позволяет ученым наблюдать клеточную активность, экспрессию рецепторов, метаболические пути, воспаление и взаимодействие лекарств с-мишенями в режиме реального времени.

Эта возможность изменила трансляционную медицину, переместив исследования от статического анализа конечных точек к динамической, продольной оценке прогрессирования заболевания и терапевтического ответа.

Молекулярная визуализация — это не-инвазивная визуализация и количественная оценка биологических процессов на молекулярном, клеточном и тканевом уровнях в живых организмах.

Вместо того, чтобы сосредотачиваться исключительно на анатомических структурах, молекулярная визуализация призвана ответить на такие биологические вопросы, как:

• Достигает ли терапия намеченной цели?

• Является ли мишень биологически активной?

• Как меняется течение заболевания с течением времени?

• Дает ли лечение измеримый фармакодинамический эффект?

• Изменяются ли биомаркеры до того, как клинические симптомы станут очевидными?

Комбинируя передовые системы визуализации с таргетными зондами, контрастными веществами или радиофармпрепаратами, исследователи могут неоднократно отслеживать биологические события у одного и того же субъекта с течением времени.

Этот подход представляет собой фундаментальный сдвиг:От анатомии к биологиииОт измерения конечной точки к продольной оценке

Эти преимущества сделали молекулярную визуализацию все более важным компонентом открытия современных лекарств и трансляционных исследований.

В исследованиях молекулярной визуализации используется несколько методов визуализации, каждый из которых предлагает определенные преимущества в зависимости от решаемого научного вопроса.

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)

ПЭТ использует позитронно-излучающие-радиоиндикаторы для визуализации биологических процессов с чрезвычайно высокой чувствительностью.

Общие приложения включают в себя:

• Целевые исследования вовлеченности

• Измерения занятости рецепторов

• Визуализация нейротрансмиттеров

• Онкологические исследования

• Отслеживание клеточной и генной терапии

• Анализ биораспределения

Поскольку ПЭТ может обнаруживать концентрации индикаторов на очень низких уровнях, он особенно ценен для изучения фармакокинетики и фармакодинамики во время разработки лекарств.

Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ)

ОФЭКТ использует гамма-излучающие-изотопы для создания трехмерных-функциональных изображений.

По сравнению с ПЭТ, ОФЭКТ обычно предлагает:

• Долговечные-трассеры

• Снижение затрат на визуализацию

• Гибкий выбор изотопов

• Возможности создания изображений с несколькими-трейсерами

ОФЭКТ широко используется в исследованиях сердечно-сосудистой, неврологической и воспалительной систем и остается важным методом трансляционной визуализации.

Магнитно-резонансная томография (МРТ)

МРТ обеспечивает исключительный контраст мягких-тканей и анатомическую детализацию без ионизирующего излучения.

В то время как традиционная МРТ представляет собой в первую очередь метод анатомической визуализации, передовые методы МРТ могут предоставить функциональную и молекулярную информацию, в том числе:

• Перфузионная визуализация

• Диффузионная визуализация

• Функциональная МРТ (фМРТ)

• Магнитно-резонансная спектроскопия (МРС)

• Целенаправленная контрастность-улучшенная визуализация

МРТ особенно ценна в исследованиях ЦНС из-за ее способности визуализировать структуры мозга с высоким пространственным разрешением, одновременно позволяя проводить повторные продольные оценки.

Традиционные исследования по разработке лекарств часто зависят от анализа конечных результатов, включая сбор тканей, гистопатологию, измерения биомаркеров и посмертные исследования.Хотя эти методы остаются важными, они имеют ряд ограничений.

Ограниченная временная информация

Измерения конечной точки обычно фиксируют только один момент времени. Исследователи могут знать, произошел ли биологический эффект, но не знать, когда он начался, как быстро он развивался или менялся ли он во время лечения.

Требования к крупным животным

Поскольку ткани часто необходимо собирать в несколько моментов времени, для каждой оценки требуются отдельные группы животных. Это увеличивает сложность исследования, стоимость и использование животных.

Неспособность контролировать динамическую биологию

Распределение лекарств, оккупация рецепторов, иммунная активация и прогрессирование заболевания — это динамические процессы. Измерения по одной конечной точке могут не учитывать преходящие биологические реакции, которые очень важны для терапевтической эффективности.

Проблемы перевода

Многие клинические решения основаны на биомаркерах,-основанных на визуализации. Когда в доклинических исследованиях отсутствуют сравнимые конечные результаты визуализации, переход от исследований на животных к испытаниям на людях становится более трудным.

Одним из наиболее значительных преимуществ молекулярной визуализации является возможность неоднократно оценивать один и тот же объект на протяжении всего исследования. Этот продольный подход обеспечивает более полное понимание биологии заболевания и терапевтического ответа.

Мониторинг прогрессирования заболевания

Исследователи могут отслеживать развитие заболевания не-неинвазивно, что позволяет визуализировать патологические изменения до появления явных клинических симптомов.

Оценка биораспределения лекарств

Молекулярная визуализация позволяет напрямую визуализировать направление движения терапевтического препарата после введения. Это особенно важно для биологических препаратов, препаратов на основе антител, клеточной терапии, генной терапии и наномедицины.

Измерение целевого взаимодействия

Критической проблемой при разработке лекарств является определение того, взаимодействует ли терапевтическое средство с намеченной биологической мишенью. ПЭТ и ОФЭКТ позволяют количественно оценить заселенность рецепторов и взаимодействие с мишенями in vivo.

Оценка фармакодинамических ответов

Изменения биомаркеров визуализации могут обеспечить ранние доказательства биологической активности до того, как станут очевидными общепринятые конечные точки эффективности.

Молекулярная визуализация играет особенно важную роль висследование центральной нервной системы (ЦНС), где прямой доступ к тканям-мишеням часто ограничен. Передовые методы визуализации позволяют исследователям исследовать нейровоспаление, дофаминергическую передачу сигналов, патологию амилоида и тау, нейродегенерацию, целостность гематоэнцефалического барьера и распределение лекарств в мозге.

Поскольку разработка лекарств все больше фокусируется на точной медицине, биологических препаратах и ​​передовых методах лечения, молекулярная визуализация стала важным инструментом перевода. Оно помогает преодолеть разрыв между доклиническими и клиническими исследованиями, обеспечивая количественную оценку, не-инвазивный продольный мониторинг и лучшее понимание терапевтических механизмов.

В Prisys Biotech исследования молекулярной визуализации могут быть интегрированы странсляционное исследование не-человеко-приматов (NHP)через клинический-классплатформа визуализациивключая системы МРТ, КТ, ПЭТ-КТ и DSA. Эти технологии поддерживают продольную оценку прогрессирования заболевания, исследования биораспределения, оценку целевого взаимодействия и разработку фармакодинамических биомаркеров.

В программах разработки лекарств для ЦНС молекулярная визуализация может сочетаться с передовыми нейрохирургическими методами.Доставка лекарств под контролем МРТ-, Поведенческий анализ-на основе искусственного интеллектаи комплексные оценки ФК/ФД, обеспечивающие трансляционную основу, которая тесно согласуется с рабочими процессами клинических исследований.

Молекулярная визуализация фундаментально изменила подход исследователей к оценке методов лечения. Обеспечивая визуализацию биологических процессов у живых субъектов, он расширяет возможности исследований за пределы анатомических наблюдений и конечных измерений. Поскольку фармацевтическая промышленность продолжает продвигаться в направлении точной медицины, клеточной терапии, генной терапии и разработки на основе биомаркеров, молекулярная визуализация останется важнейшей технологией для улучшения успеха трансляции и уменьшения неопределенности на протяжении всего процесса разработки лекарств.

Свяжитесь с Prisys Biotech