Optimierung bioanalytischer Labore mit ELNS-, LES- und LIMS-Software
30. April 2024
Quantifizierung pharmakodynamischer Biomarker: Arzneimittelwirkung und Bioanalyse bei der Entwicklung neuer chemischer Einheiten
Überblick
Pharmakodynamische (PD) Biomarker zeigen an, wie ein Medikament sein Ziel beeinflusst, wie ein Rezeptor, der eine Signalkaskade auslöst. Sie spiegeln die Wirkung des Arzneimittels auf die biologischen oder physiologischen Funktionen des Körpers wider. Im Gegensatz zur Pharmakokinetik, die sich darauf konzentriert, wie der Körper ein Medikament verarbeitet, erforscht die Pharmakodynamik seine Wirkungen und Mechanismen. Diese Marker sind in klinischen Studien von entscheidender Bedeutung, da sie bei der Beurteilung der Wirksamkeit, Sicherheit und optimalen Dosierung eines Arzneimittels sowie bei der Individualisierung von Behandlungen helfen. Sie sind bei der Arzneimittelentwicklung von entscheidender Bedeutung und helfen Forschern und Gesundheitsexperten dabei, die Wechselwirkungen eines Arzneimittels und seine Eignung für den beabsichtigten Verwendungszweck zu verstehen. Entwicklung Neue chemische Einheiten (NCE) beinhaltet die Entdeckung, Gestaltung und Synthese neuartiger Verbindungen für die Therapie. Die Bioanalyse, die quantitative Messung von Arzneimitteln und ihren Metaboliten in biologischen Proben, ist der Schlüssel zur NCE-Entwicklung.
Herausforderungen und Überlegungen
| Factors | Herausforderungen | Milderungen |
| Entwicklung und Validierung analytischer Methoden |
Entwicklung und Validierung robuster bioanalytischer Methoden zur Quantifizierung von NCE und seinen Metaboliten in komplexen biologischen Matrizen | Strikte Einhaltung regulatorischer Richtlinien, Durchführung einer gründlichen Methodenvalidierung und Anpassung der Methoden nach Bedarf während des Entwicklungsprozesses |
| Biomatrix-Interferenz, Matrix-Standardisierung, Sensitivität und Spezifität
|
Biologische Proben wie Blut oder Urin können störende Substanzen enthalten, die die genaue Medikamentenmessung beeinträchtigen. Die Methoden müssen niedrige Konzentrationen erkennen und das Medikament von anderen Komponenten unterscheiden, während individuelle Unterschiede die Konsistenz beeinflussen | Effiziente Probenvorbereitung unter Verwendung von Ersatz- oder Diversitätsmatrizen, Optimierung von Extraktionsprotokollen mit fortschrittlichen Werkzeugen für Präzision und Einsatz von Matrixstandardisierung zur Berücksichtigung interindividueller Variabilität in der Analyse |
| Automatisierung und Durchsatz mit neuen Technologien | Beibehaltung der Genauigkeit bei gleichzeitiger Erfüllung hoher Durchsatzanforderungen. Einsatz modernster bioanalytischer Technologie für große Moleküle, Priorisierung der Kontaminationskontrolle und Berücksichtigung ethischer Überlegungen bei minimalem Probenvolumen | Prozesse automatisieren, Arbeitsabläufe effizienter gestalten und über neue Technologien auf dem Laufenden bleiben; Bewerten Sie ihre Relevanz in der NCE-Entwicklung mit Hybridmethoden wie LBA-MS |
| Integration von Biomarkern |
Einbindung von Biomarkern in bioanalytische Strategien, um Einblicke in die Pharmakodynamik zu gewinnen |
Erforschung und Validierung von Biomarkern, die mit den pharmakologischen Wirkungen des NCE übereinstimmen |
Strategien zur Quantifizierung von PD-Biomarkern
Die Quantifizierung pharmakodynamischer (PD) Biomarker in der Bioanalyse erfordert eine sorgfältige Planung und Durchführung, um eine genaue und zuverlässige Messung der biologischen Reaktionen auf ein Medikament sicherzustellen. Hier sind die Strategien zu Anforderungen und Gründen für die Quantifizierung von PD-Biomarkern in der Bioanalyse.
| Voraussetzungen: | Strategien | Begründung |
| Auswahl und Validierung von Biomarkern | Auswahl von PD-Biomarkern, die relevant, spezifisch und validiert sind, um die pharmakologischen Wirkungen des Arzneimittels widerzuspiegeln | Eine Auswahl auf der Grundlage einer starken wissenschaftlichen Begründung erhöht die Wahrscheinlichkeit aussagekräftiger Ergebnisse |
| Probensammlung und -verarbeitung | Festlegung standardisierter Verfahren für die Probenentnahme und -verarbeitung, um die Variabilität zu minimieren | Berücksichtigen Sie die Wahl der biologischen Matrizen, den Zeitpunkt der Sammlung und die Lagerungsbedingungen der Proben |
| Kalibrierungsstandards und Qualitätskontrollproben | Vorbereitung von Kalibrierungsstandards mit bekannten Konzentrationen des PD-Biomarkers und einschließlich Qualitätskontrollproben | Kalibrierungskurven gewährleisten eine genaue Quantifizierung, während Qualitätskontrollproben die Präzision und Richtigkeit des Tests beurteilen |
| Interne Standards | Einbeziehung interner Standards in den Assay zur Normalisierung und Korrektur von Abweichungen | Interne Standards helfen dabei, analytische Variabilität und Matrixeffekte zu berücksichtigen |
| Validierung bioanalytischer Methoden | Bioanalytische Methoden streng validieren und behördliche Richtlinien befolgen | Validieren Sie Selektivität, Empfindlichkeit, Präzision, Genauigkeit, Linearität und Robustheit |
| Verwendung von mit stabilen Isotopen markierten internen Standards | Verwendung stabiler isotopenmarkierter interner Standards für eine genaue Quantifizierung | Mit stabilen Isotopen markierte Standards ahmen das Verhalten des Analyten genau nach und erhöhen so die Präzision und Genauigkeit. Wenn kein isotopenmarkierter interner Standard vorhanden ist, kann ein analoger IS mit ähnlichen Eigenschaften ausgewählt werden |
| Automatisierungs- und Hochdurchsatztechniken | Implementierung, Automatisierung und Hochdurchsatztechniken für mehr Effizienz | Automatisierung reduziert menschliches Versagen und Hochdurchsatzmethoden sind bei groß angelegten Studien von Vorteil |
| Matrixeffekte und Standardisierung | Bewältigung von Matrixeffekten durch Standardisierung von Matrizen oder Verwendung von Matrix-angepassten Standards | Matrixeffekte können sich auf die Genauigkeit auswirken, daher ist eine sorgfältige Prüfung der Matrixstandardisierung von entscheidender Bedeutung |
Veedas Fähigkeiten und Ansatz für das Programm zur Entwicklung neuartiger Arzneimittel
Die Bioanalyse ist ein wesentlicher Bestandteil der Arzneimittelentwicklung und konzentriert sich auf die genaue Messung von Arzneimitteln und ihren Nebenprodukten in biologischen Proben. Eine erfolgreiche Bioanalysestrategie umfasst die Methodenentwicklung, Validierung und Anwendung in klinischen Studien.
- Bei Veeda umfasst die Methodenentwicklung umfangreiche Forschung unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren wie Arzneimitteleigenschaften, Dosis, Linearitätsbereich, Extraktionsprotokolle, Chromatographie und Ausrüstung. Die Methodenvalidierung umfasst Experimente zur Sicherstellung der Einhaltung von Vorschriften wie Selektivität, Genauigkeit, Präzision, Empfindlichkeit, Matrixeffekte und Stabilitätsstudien. Bei der klinischen Probenanalyse ist es von entscheidender Bedeutung für die Bestimmung des Arzneimittelgehalts in biologischen Proben. Eine anfallende erneute Probenanalyse validiert die gemeldeten Probenanalytkonzentrationen und gewährleistet so die Zuverlässigkeit
- Der Einsatz neuer Technologien wie LC-MS/MS-Maschinen, ICP-OES, LIMS und BSL-2-Labore erweitert unsere Fähigkeiten. Qualitätsmanagementsysteme (QMS) haben Protokolle etabliert, die konsistente Qualitätsstandards, Kundenzufriedenheit und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften gewährleisten
- Datenanalyse und statistische Ansätze bei Veeda leiten aus experimentellen Ergebnissen aussagekräftige Erkenntnisse ab und stellen deren Zuverlässigkeit und Gültigkeit sicher
- Zur Einhaltung gesetzlicher Vorschriften gehört die Einhaltung branchenspezifischer Gesetze, Richtlinien und Standards
- Die Kreuzvalidierung mit klinischen Endpunkten stellt die Übereinstimmung zwischen Laboranalysen und klinischen Ergebnissen sicher und stellt Korrelationen zwischen gemessenen Biomarkern/Arzneimittelkonzentrationen und therapeutischen Wirkungen/Sicherheitsergebnissen her
Unsere Expertise in der Entwicklung und Validierung von PD-Biomarker-Methoden
| Biomarker | Veedas Fachwissen |
| Alpha-1-saures Glykoprotein | Bestimmung des sauren α1-Glykoproteins (AAG) in menschlichem K3EDTA-Plasma unter Verwendung von LC-UV mit einem Linearitätsbereich von 300 µg/ml bis 5000 µg/ml
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| Coproporphyrin I | Bestimmung von Coproporphyrin I in verändertem und unverändertem Plasma mittels LC-ESI-MS/MS mit einem Linearitätsbereich von 50 pg/ml bis 5000 pg/ml |
| Symmetrisches Dimethylarginin (SDMA) | Bestimmung von SDMA in gestripptem und nicht gestripptem Plasma mittels LC-ESI-MS/MS, mit einem Linearitätsbereich von 2.00 ng/ml bis 4000 ng/ml |
| Uridin | Bestimmung von Uridin und L-Dihydroorotsäure (L-DHO) in verändertem und unverändertem Plasma mittels LC-ESI-MS/MS mit einem Linearitätsbereich von 30 ng/ml bis 30000 ng/ml für Uridin und 3.0 ng/ml bis 3000 ng/ml für LDHO |
| C-Peptid | Bestimmung von C-Peptid in menschlichem Serum mithilfe der ECLIA-Methode auf dem Immunoassay-Analysator Cobas e 411 |
Zusammenfassung
Die Bioanalyse ist von zentraler Bedeutung für die Identifizierung, Messung und Charakterisierung pharmakodynamischer (PD) Marker, die die biologischen Wirkungen eines Arzneimittels in einem Organismus anzeigen. Zu seinen Aufgaben gehört:
- Identifizierung: Verwendung von Techniken wie Massenspektrometrie, Immunoassays und Chromatographie zum Screening und Identifizieren potenzieller Parkinson-Marker
- Quantifizierung: Entwicklung präziser Methoden zur genauen Messung von PD-Markern
- PK/PD-Modellierung: Integration bioanalytischer Daten in Modelle für prädiktive Erkenntnisse über Arzneimittelkonzentrationen und PD-Markerwerte
- Dosis-Wirkungs-Beurteilung: Analyse der Konzentrations-Wirkungs-Beziehungen zur Erstellung von Dosis-Wirkungs-Kurven
- Frühe Entwicklungsphase: Verwendung bioanalytischer Daten als Orientierungshilfe für Entscheidungen über Dosierung, Weiterentwicklung und Sicherheitsbedenken
- Sicherheitsbewertung: Identifizierung und Messung von Biomarkern, die auf potenzielle Sicherheitsprobleme während der Arzneimittelentwicklung hinweisen
Referenz:
- Abbas M, Alossaimi MA, Altamimi AS, Alajaji M, Watson DG, Shah SI, Shah Y, Anwar MS. Bestimmung der α1-Säure-Glykoprotein (AGP)-Konzentration mittels HPLC bei Patienten nach lokaler Infiltrationsanalgesie für eine primäre totale Hüftendoprothetik und ihre Beziehung zu Ropivacain (gesamt und ungebunden). Grenzen in der Pharmakologie. 2023;14
- Kandoussi H, Zeng J, Shah K, Paterson P, Santockyte R, Kadiyala P, Shen H, Shipkova P, Langish R, Burrrell R, Easter J. UHPLC-MS/MS-Bioanalyse von menschlichen Plasma-Coproporphyrinen als potenzielle Biomarker für organische Anionen- Transport von Polypeptid-vermittelten Arzneimittelinteraktionen. Bioanalyse. 2018 Mai;10(9):633-44
- Shin S, Fung SM, Mohan S, Fung HL. Gleichzeitige Bioanalyse von L-Arginin, L-Citrullin und Dimethylargininen mittels LC-MS/MS. Journal of Chromatography B. 2011. März 1;879(7-8):467-74
- Yin F, Ling Y, Martin J, Narayanaswamy R, McIntosh L, Li F, Liu G. Quantifizierung von Uridin und L-Dihydroorotsäure in menschlichem Plasma durch LC-MS/MS unter Verwendung eines Ersatzmatrixansatzes. Zeitschrift für pharmazeutische und biomedizinische Analyse. 2021. Jan. 5;192:113669
- US-amerikanische Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde; US-Gesundheitsministerium; Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde; Zentrum für Arzneimittelbewertung und -forschung (CDER); Zentrum für Veterinärmedizin (CVM). Bioanalytische Methodenvalidierung: Leitfaden für die Industrie; US-Gesundheitsministerium, Food and Drug Administration: Silver Spring, MD, 2018
