Биораспределение - это метод отслеживания перемещения представляющих интерес соединений в экспериментальном животном или человеке. Например, при разработке новых соединений для сканирования ПЭТ ( позитронно-эмиссионной томографии ) радиоактивный изотоп химически соединяется с пептидом (субъединицей белка ). Этот конкретный класс изотопов испускает позитроны (которые представляют собой частицы антивещества , равные по массе электрону, но с положительным зарядом). При выбросе из ядра позитроны сталкиваются с электроном и аннигилируют, что приводит к возникновению двух гамма-лучей.путешествуя в противоположных направлениях. Эти гамма-лучи можно измерить и, по сравнению со стандартом, определить количественно.
Анализ биораспределения
Цель и результаты
Подходящим новым соединением с радиоактивной меткой является соединение, которое подходит либо для медицинской визуализации определенных частей тела, таких как мозг или опухоли (вводя низкие дозы радиоактивности), либо для лечения опухолей (требуя инъекции высоких доз радиоактивности). В обоих случаях соединение должно накапливаться в органе-мишени, и любые присутствующие избыточные соединения должны быстро выводиться из организма. В медицинской диагностической визуализации это затем дает четкое диагностическое изображение (высокая контрастность изображения), а в лучевой терапии приводит к атаке цели (например, опухоли), минимизируя побочные эффекты для нецелевых органов. При разработке нового диагностического или терапевтического соединения необходимо оценить дополнительные факторы, включая безопасность для человека. С точки зрения эффективности, биораспределение является важным аспектом, который можно измерить путем вскрытия или визуализации.
Путем вскрытия
Например, новое соединение с радиоактивной меткой вводят внутривенно группе из 16-20 грызунов (обычно мышей или крыс). С интервалами в 1, 2, 4 и 24 часа меньшие группы (4-5) животных умерщвляют, затем вскрывают. Представляющие интерес органы (обычно: кровь, печень, селезенка, почки, мышцы, жир, надпочечники, поджелудочная железа, мозг, кость, желудок, тонкий кишечник, верхняя и нижняя части толстой кишки, опухоль, если она есть) помещаются в предварительно взвешенные контейнеры и взвешенные, затем помещенные в устройство, которое измеряет радиоактивность (например, гамма-излучение). Нормализация концентраций радиоактивности тканей к введенной дозе дает значения в единицах процентов от введенной дозы на грамм органа или биологической ткани. Результаты дают динамическое представление о том, как соединение движется через животное и где оно удерживается.
Путем визуализации
Подобно процедуре вскрытия, животным вводят низкую дозу радиоактивно меченного соединения. В выбранные моменты времени после инъекции получают изображения ПЭТ или ОФЭКТ, обычно также изображение КТ или МРТ для анатомической справки. Концентрация радиоактивности измеряется по изображениям ПЭТ или ОФЭКТ для различных интересующих органов. Это может включать измерение объема этих органов, например, по КТ-изображению (вместо взвешивания органов, как при вскрытии) или оценку концентрации радиоактивности в репрезентативной части органа. Нормализация концентраций радиоактивности тканей к введенной дозе дает значения в единицах процентов от введенной дозы на миллилитр органа или биологической ткани.
Преимущество визуализации заключается в том, что животных можно анестезировать для визуализации в течение нескольких или всех требуемых временных точек, то есть для этой процедуры требуется несколько животных, и все они остаются живыми. Это считается неинвазивной процедурой. Кроме того, процедура по сути такая же, как и для медицинской диагностической визуализации в клинике, с двумя основными отличиями: (1) новые соединения, находящиеся в стадии разработки, могут вводиться животным при условии тщательного изучения и утверждения подробного плана эксперимента, в то время как клиницисты могут вводить только инъекции. радиоактивно меченые соединения, которые были тщательно протестированы и одобрены для использования на людях; (2) животных обычно необходимо анестезировать на время сканирования (порядка минут), пока люди бодрствуют, и им просто нужно оставаться неподвижными во время сканирования.
Неинвазивная визуализация биораспределения в генной терапии
В генной терапии векторы доставки генов, такие как вирусы, могут быть отображены либо в соответствии с их биораспределением частиц, либо с их паттерном трансдукции . Первый означает маркировку вирусов контрастным веществом, видимым в некоторых моделях визуализации, таких как МРТ или ОФЭКТ / ПЭТ, а второй означает визуализацию маркерного гена вектора доставки гена, чтобы он был видимым с помощью иммуногистохимических методов, оптической визуализации или даже методом ПЦР . Неинвазивная визуализация приобрела популярность, поскольку оборудование для визуализации стало доступным для исследовательских целей в клиниках.
Так , например, авидин -displaying бакуловирусы могут быть отображены в мозге крысы путем покрытия их с биотинилированными частицами железа, что делает их видимыми в МР - томографии. Было замечено, что биораспределение частиц вируса железа сосредоточено на клетках сосудистого сплетения боковых желудочков. [1]
Рекомендации
- ^ Рати Дж. К., Лииматайнен Т., Вирт Т. и др. (Октябрь 2006 г.). «Магнитно-резонансная томография биораспределения вирусных частиц in vivo » . Генная терапия . 13 (20): 1440–46. DOI : 10.1038 / sj.gt.3302828 . PMID 16855615 .