Optimización de laboratorios bioanalíticos con software ELNS, LES y LIMS
Abril 30, 2024
Cuantificación de biomarcadores farmacodinámicos: impacto de los fármacos y bioanálisis en el desarrollo de nuevas entidades químicas
General
Los biomarcadores farmacodinámicos (PD) indican cómo un fármaco afecta a su objetivo, como un receptor que desencadena una cascada de señalización. Reflejan el impacto del fármaco en las funciones biológicas o fisiológicas del cuerpo. A diferencia de la farmacocinética, que se centra en cómo el cuerpo procesa un fármaco, la farmacodinamia explora sus efectos y mecanismos. Estos marcadores son vitales en los ensayos clínicos, ya que ayudan a evaluar la eficacia, la seguridad y la dosis óptima de un fármaco, y en la individualización de los tratamientos. Son cruciales en el desarrollo de fármacos y ayudan a los investigadores y profesionales de la salud a comprender las interacciones de un fármaco y su idoneidad para el uso previsto. Desarrollando Nuevas Entidades Químicas (NCE) Implica descubrir, diseñar y sintetizar nuevos compuestos para terapia. El bioanálisis, la medición cuantitativa de fármacos y sus metabolitos en muestras biológicas, es clave en el desarrollo de NCE.
Desafíos y consideraciones
| factores | Desafios | Mitigaciones |
| Desarrollo y validación de métodos analíticos |
Desarrollar y validar métodos bioanalíticos robustos para cuantificar la NCE y sus metabolitos en matrices biológicas complejas. | Seguir rigurosamente las pautas reglamentarias, realizar una validación exhaustiva de los métodos y adaptar los métodos según sea necesario durante el proceso de desarrollo. |
| Interferencia de biomatriz, estandarización de matrices, sensibilidad y especificidad
|
Las muestras biológicas, como sangre u orina, pueden contener sustancias que interfieran y que afecten a la medición precisa de los medicamentos. Los métodos deben detectar concentraciones bajas y diferenciar el fármaco de otros componentes, mientras que las diferencias individuales afectan la coherencia. | Preparación eficiente de muestras utilizando matrices sustitutas o diversas, optimizando los protocolos de extracción con herramientas avanzadas para la precisión y empleando la estandarización de matrices para abordar la variabilidad interindividual en el análisis. |
| Automatización y rendimiento con tecnologías emergentes | Mantener la precisión y al mismo tiempo satisfacer las necesidades de alto rendimiento. Adoptar tecnología bioanalítica de vanguardia para moléculas grandes, priorizar el control de la contaminación y abordar consideraciones éticas con un volumen de muestra mínimo. | Automatizar procesos, optimizar los flujos de trabajo para lograr eficiencia y mantenerse actualizado sobre nuevas tecnologías; evaluar su relevancia en el desarrollo de NCE con métodos híbridos como LBA-MS |
| Integración de biomarcadores |
Incorporación de biomarcadores en estrategias bioanalíticas para proporcionar conocimientos sobre farmacodinámica |
Explorar y validar biomarcadores que se alineen con los efectos farmacológicos del NCE |
Estrategias para la cuantificación de biomarcadores de EP
La cuantificación de biomarcadores farmacodinámicos (PD) en bioanálisis implica una planificación y ejecución cuidadosas para garantizar una medición precisa y confiable de las respuestas biológicas a un fármaco. Estas son las estrategias relativas a los requisitos y la justificación de la cuantificación de biomarcadores de EP en el bioanálisis.
| Requisitos | Estrategias | Razón fundamental |
| Selección y validación de biomarcadores. | Elegir biomarcadores de EP que sean relevantes, específicos y validados para reflejar los efectos farmacológicos del fármaco. | La selección basada en una sólida justificación científica aumenta la probabilidad de obtener resultados significativos. |
| Recolección y procesamiento de muestras | Establecer procedimientos estandarizados para la recolección y procesamiento de muestras para minimizar la variabilidad. | Considerar la elección de matrices biológicas, el momento de la recolección y las condiciones de almacenamiento de las muestras. |
| Estándares de calibración y muestras de control de calidad | Preparación de estándares de calibración con concentraciones conocidas del biomarcador de PD e incluyendo muestras de control de calidad. | Las curvas de calibración garantizan una cuantificación precisa, mientras que las muestras de control de calidad evalúan la precisión y exactitud del ensayo. |
| Estándares internos | Incorporar estándares internos al ensayo para normalizar y corregir variaciones. | Los estándares internos ayudan a tener en cuenta la variabilidad analítica y los efectos matriciales. |
| Validación de métodos bioanalíticos | Validar rigurosamente métodos bioanalíticos y seguir pautas regulatorias | Validar la selectividad, sensibilidad, precisión, exactitud, linealidad y robustez. |
| Uso de estándares internos marcados con isótopos estables | Emplear estándares internos marcados con isótopos estables para una cuantificación precisa | Los estándares marcados con isótopos estables imitan fielmente el comportamiento del analito, mejorando la precisión y la exactitud. En ausencia de un estándar interno marcado con isótopos, se puede seleccionar un IS analógico con características similares |
| Técnicas de automatización y alto rendimiento | Implementación, automatización y técnicas de alto rendimiento para una mayor eficiencia | La automatización reduce el error humano y los métodos de alto rendimiento son beneficiosos en estudios a gran escala |
| Efectos matriciales y estandarización | Abordar los efectos de las matrices estandarizando matrices o utilizando estándares compatibles con matrices | Los efectos de la matriz pueden afectar la precisión, por lo que es fundamental considerar cuidadosamente la estandarización de la matriz |
Capacidades y enfoque de Veeda para el programa de desarrollo de nuevos fármacos
El bioanálisis es una parte vital del desarrollo de fármacos y se centra en medir con precisión los fármacos y sus subproductos en muestras biológicas. Una estrategia de bioanálisis exitosa implica el desarrollo, la validación y la aplicación de métodos en estudios clínicos.
- En Veeda, el desarrollo de métodos implica una investigación exhaustiva, que considera diversos factores como las propiedades de los fármacos, la dosis, el rango de linealidad, los protocolos de extracción, la cromatografía y el equipo. La validación de métodos incluye experimentos que garantizan el cumplimiento de las regulaciones, como selectividad, exactitud, precisión, sensibilidad, efectos de matriz y estudios de estabilidad. En el análisis de muestras clínicas, es crucial para determinar los niveles de fármacos en muestras biológicas. El reanálisis de muestras realizado valida las concentraciones de analitos de muestra informadas, lo que garantiza la confiabilidad
- El empleo de tecnologías emergentes como máquinas LC-MS/MS, laboratorios ICP-OES, LIMS y BSL-2 mejora nuestras capacidades. Los sistemas de gestión de calidad (QMS) establecieron protocolos que garantizan estándares de calidad consistentes, satisfacción del cliente y cumplimiento normativo.
- El análisis de datos y los enfoques estadísticos en Veeda obtienen conocimientos significativos de los resultados experimentales, asegurando su confiabilidad y validez.
- El cumplimiento normativo implica el cumplimiento de leyes, directrices y estándares específicos de la industria.
- La validación cruzada con criterios de valoración clínicos garantiza la alineación entre los análisis de laboratorio y los resultados clínicos, estableciendo correlaciones entre los biomarcadores medidos/concentraciones de fármacos y los efectos terapéuticos/resultados de seguridad.
Nuestra experiencia en el desarrollo y validación de métodos de biomarcadores de EP
| Biomarcadores | La experiencia de Veeda |
| Glicoproteína ácida alfa-1 | Determinación de la glicoproteína ácida (AAG) α1 en plasma humano K3EDTA mediante LC-UV con un rango de linealidad de 300 µg/mL a 5000 µg/mL
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| coproporfirina I | Determinación de coproporfirina I en plasma alterado e inalterado mediante LC-ESI-MS/MS, con rango de linealidad de 50 pg/mL a 5000 pg/mL |
| Dimetilarginina simétrica (SDMA) | Determinación de SDMA en plasma despojado y no despojado mediante LC-ESI-MS/MS, con un rango de linealidad de 2.00 ng/ml a 4000 ng/ml |
| Uridina | Determinación de uridina y ácido L-dihidroorótico (L-DHO) en plasma alterado e inalterado mediante LC-ESI-MS/MS con un rango de linealidad de 30 ng/ml a 30000 ng/ml para uridina y de 3.0 ng/ml a 3000 ng/ml para LDHO |
| Péptido C | Determinación del péptido C en suero humano mediante el método ECLIA en el analizador de inmunoensayo Cobas e 411 |
Conclusión
El bioanálisis es fundamental para identificar, medir y caracterizar los marcadores farmacodinámicos (PD), que indican los efectos biológicos de un fármaco en un organismo. Su función implica:
- Identificación: uso de técnicas como espectrometría de masas, inmunoensayos y cromatografía para detectar e identificar posibles marcadores de EP.
- Cuantificación: desarrollo de métodos precisos para medir con precisión los marcadores de EP
- Modelado PK/PD: integración de datos bioanalíticos en modelos para obtener conocimientos predictivos sobre la concentración de fármacos y los niveles de marcadores de PD
- Evaluación de dosis-respuesta: análisis de las relaciones concentración-respuesta para establecer curvas de dosis-respuesta
- Desarrollo en fase inicial: uso de datos bioanalíticos para guiar las decisiones sobre dosificación, desarrollo posterior y preocupaciones de seguridad
- Evaluación de seguridad: identificación y medición de biomarcadores que señalan posibles problemas de seguridad durante el desarrollo de fármacos
Referencia:
- Abbas M, Alossaimi MA, Altamimi AS, Alajaji M, Watson DG, Shah SI, Shah Y, Anwar MS. Determinación de la concentración de glicoproteína ácida (AGP) α1 mediante HPLC en pacientes después de analgesia de infiltración local para artroplastia total primaria de cadera y su relación con la ropivacaína (total y libre). Fronteras en farmacología. 2023;14
- Kandoussi H, Zeng J, Shah K, Paterson P, Santockyte R, Kadiyala P, Shen H, Shipkova P, Langish R, Burrrell R, Easter J. Bioanálisis UHPLC–MS/MS de coproporfirinas plasmáticas humanas como posibles biomarcadores de aniones orgánicos transporte de interacciones farmacológicas mediadas por polipéptidos. Bioanálisis. 2018 mayo;10(9):633-44
- Shin S, Fung SM, Mohan S, Fung HL. Bioanálisis simultáneo de l-arginina, l-citrulina y dimetilargininas mediante LC-MS/MS. Revista de cromatografía B. 2011 1 de marzo;879(7-8):467-74
- Yin F, Ling Y, Martin J, Narayanaswamy R, McIntosh L, Li F, Liu G. Cuantificación de uridina y ácido L-dihidroorótico en plasma humano mediante LC-MS/MS utilizando un enfoque de matriz sustituta. Revista de análisis farmacéutico y biomédico. 2021 de enero de 5; 192: 113669
- Administración de Alimentos y Medicamentos de EE.UU.; Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU.; Administración de Alimentos y Medicamentos; Centro de Evaluación e Investigación de Medicamentos (CDER); Centro de Medicina Veterinaria (CVM). Validación de métodos bioanalíticos: orientación para la industria; Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU., Administración de Alimentos y Medicamentos: Silver Spring, MD, 2018
