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Autore: Sviluppatore Vox

Quantificazione dei biomarcatori farmacodinamici: impatto dei farmaci e bioanalisi nello sviluppo di nuove entità chimiche

Gennaio 11, 2024

Pubblicato in - Veeda

Panoramica

I biomarcatori farmacodinamici (PD) indicano come un farmaco influenza il suo bersaglio, come un recettore che innesca una cascata di segnali. Riflettono l’impatto del farmaco sulle funzioni biologiche o fisiologiche del corpo. A differenza della farmacocinetica, che si concentra sul modo in cui l’organismo elabora un farmaco, la farmacodinamica ne esplora gli effetti e i meccanismi. Questi marcatori sono vitali negli studi clinici, poiché aiutano a valutare l’efficacia, la sicurezza e il dosaggio ottimale di un farmaco e nella personalizzazione dei trattamenti. Sono fondamentali nello sviluppo di farmaci, poiché aiutano i ricercatori e gli operatori sanitari a comprendere le interazioni di un farmaco e l’idoneità per l’uso previsto. Sviluppando Nuove Entità Chimiche (NCE) implica la scoperta, la progettazione e la sintesi di nuovi composti per la terapia. La bioanalisi, che misura quantitativamente i farmaci e i loro metaboliti nei campioni biologici, è fondamentale nello sviluppo dell’NCE.

Sfide e considerazioni

fattori Le sfide Fattori attenuanti
Sviluppo e validazione di metodi analitici
 		 Sviluppo e convalida di metodi bioanalitici robusti per quantificare l'NCE e i suoi metaboliti in matrici biologiche complesse Seguendo rigorosamente le linee guida normative, conducendo una validazione approfondita del metodo e adattando i metodi secondo necessità durante il processo di sviluppo
Interferenza della biomatrice, standardizzazione della matrice, sensibilità e specificità

 

 Campioni biologici come sangue o urina potrebbero contenere sostanze interferenti che influenzano la misurazione accurata del farmaco. I metodi devono rilevare basse concentrazioni e differenziare il farmaco dagli altri componenti, mentre le differenze individuali influiscono sulla coerenza Preparazione efficiente del campione utilizzando matrici surrogate o diverse, ottimizzando i protocolli di estrazione con strumenti avanzati per la precisione e utilizzando la standardizzazione della matrice per affrontare la variabilità interindividuale nell'analisi
Automazione e throughput con tecnologie emergenti Mantenere la precisione soddisfacendo al tempo stesso le esigenze di produttività elevata. Adottare una tecnologia bioanalitica all'avanguardia per molecole di grandi dimensioni, dando priorità al controllo della contaminazione e affrontando considerazioni etiche con un volume di campione minimo Automatizzare i processi, razionalizzare i flussi di lavoro per aumentare l'efficienza e rimanere aggiornati sulle nuove tecnologie; valutare la loro rilevanza nello sviluppo NCE con metodi ibridi come LBA-MS
Integrazione di biomarcatori
 		 Incorporazione di biomarcatori nelle strategie bioanalitiche per fornire approfondimenti sulla farmacodinamica
 		 Esplorare e convalidare biomarcatori che si allineano con gli effetti farmacologici dell'NCE

 

Strategie per la quantificazione dei biomarcatori della PD

La quantificazione dei biomarcatori farmacodinamici (PD) nella bioanalisi implica un'attenta pianificazione ed esecuzione per garantire una misurazione accurata e affidabile delle risposte biologiche a un farmaco. Ecco le strategie riguardanti i requisiti e le motivazioni per la quantificazione dei biomarcatori PD nella bioanalisi.

Requisiti Strategie Fondamento logico
Selezione e validazione dei biomarcatori Scegliere biomarcatori PD rilevanti, specifici e validati per riflettere gli effetti farmacologici del farmaco La selezione basata su una forte motivazione scientifica aumenta la probabilità di risultati significativi
Raccolta ed elaborazione dei campioni Stabilire procedure standardizzate per la raccolta e il trattamento dei campioni per ridurre al minimo la variabilità Considerando la scelta delle matrici biologiche, i tempi di raccolta e le condizioni di conservazione dei campioni
Standard di calibrazione e campioni di controllo qualità Preparazione di standard di calibrazione con concentrazioni note del biomarcatore PD e inclusi campioni di controllo di qualità Le curve di calibrazione garantiscono una quantificazione accurata, mentre i campioni di controllo qualità valutano la precisione e l'accuratezza del test
Standard interni Incorporazione di standard interni nel test per la normalizzazione e per correggere le variazioni Gli standard interni aiutano a tenere conto della variabilità analitica e degli effetti matrice
Validazione di metodi bioanalitici Convalidare rigorosamente i metodi bioanalitici e seguire le linee guida normative Convalidare la selettività, la sensibilità, la precisione, l'accuratezza, la linearità e la robustezza
Uso di standard interni marcati con isotopi stabili Utilizzo di standard interni marcati con isotopi stabili per una quantificazione accurata Gli standard marcati con isotopi stabili imitano fedelmente il comportamento dell'analita, migliorando precisione e accuratezza. In assenza di uno standard interno marcato con isotopi, è possibile selezionare un IS analogico con caratteristiche simili
Automazione e tecniche ad alto rendimento Tecniche di implementazione, automazione e ad alto rendimento per una maggiore efficienza L’automazione riduce l’errore umano e i metodi ad alto rendimento sono utili negli studi su larga scala
Effetti della matrice e standardizzazione Affrontare gli effetti della matrice standardizzando le matrici o utilizzando standard corrispondenti alla matrice Gli effetti della matrice possono influire sull’accuratezza, pertanto è fondamentale un’attenta considerazione della standardizzazione della matrice

 

Capacità e approccio di Veeda per il programma di sviluppo di nuovi farmaci

La bioanalisi è una parte vitale dello sviluppo dei farmaci, poiché si concentra sulla misurazione accurata dei farmaci e dei loro sottoprodotti nei campioni biologici. Una strategia di bioanalisi di successo prevede lo sviluppo, la validazione e l’applicazione del metodo negli studi clinici.

  • Presso Veeda, lo sviluppo del metodo prevede una ricerca approfondita, che prende in considerazione vari fattori come le proprietà dei farmaci, la dose, l'intervallo di linearità, i protocolli di estrazione, la cromatografia e le apparecchiature. La validazione del metodo include esperimenti che garantiscono la conformità alle normative, come selettività, accuratezza, precisione, sensibilità, effetti matrice e studi di stabilità. Nell'analisi dei campioni clinici, è fondamentale per determinare i livelli di farmaco nei campioni biologici. La rianalisi del campione effettuata convalida le concentrazioni di analita del campione riportate, garantendo l'affidabilità
  • L'utilizzo di tecnologie emergenti come macchine LC-MS/MS, laboratori ICP-OES, LIMS e BSL-2 migliora le nostre capacità. I sistemi di gestione della qualità (QMS) stabiliscono protocolli che garantiscono standard di qualità coerenti, soddisfazione del cliente e conformità normativa
  • L'analisi dei dati e gli approcci statistici presso Veeda ricavano spunti significativi dai risultati sperimentali, garantendone l'affidabilità e la validità
  • La conformità normativa implica il rispetto di leggi, linee guida e standard specifici del settore
  • La convalida incrociata con endpoint clinici garantisce l'allineamento tra analisi di laboratorio e risultati clinici, stabilendo correlazioni tra biomarcatori/concentrazioni di farmaci misurati ed effetti terapeutici/risultati di sicurezza

La nostra esperienza nello sviluppo e nella validazione di metodi per biomarcatori della malattia di Parkinson

biomarkers La competenza di Veeda
Glicoproteina acida alfa-1 Determinazione della glicoproteina acida α1 (AAG) nel plasma umano K3EDTA mediante LC-UV con intervallo di linearità da 300 µg/ml a 5000 µg/ml

 
Coproporfirina I Determinazione della coproporfirina I nel plasma alterato e inalterato utilizzando LC-ESI-MS/MS, con intervallo di linearità compreso tra 50 pg/ml e 5000 pg/ml
Dimetilarginina simmetrica (SDMA) Determinazione della SDMA nel plasma strippato e non strippato utilizzando LC-ESI-MS/MS, con intervallo di linearità compreso tra 2.00 ng/ml e 4000 ng/ml
uridina Determinazione dell'uridina e dell'acido L-diidroorotico (L-DHO) nel plasma alterato e inalterato utilizzando LC-ESI-MS/MS con intervallo di linearità da 30 ng/ml a 30000 ng/ml per l'uridina e da 3.0 ng/ml a 3000 ng/ml per LDHO
Peptide C. Determinazione del peptide C nel siero umano utilizzando il metodo ECLIA sull'analizzatore immunologico Cobas e 411

Conclusione

La bioanalisi è fondamentale per identificare, misurare e caratterizzare i marcatori farmacodinamici (PD), che indicano gli effetti biologici di un farmaco in un organismo. Il suo ruolo prevede:

  • Identificazione: utilizzo di tecniche come spettrometria di massa, test immunologici e cromatografia per selezionare e identificare potenziali marcatori di PD
  • Quantificazione: sviluppo di metodi precisi per misurare accuratamente i marcatori PD
  • Modellazione PK/PD: integrazione dei dati bioanalitici in modelli per informazioni predittive sulla concentrazione del farmaco e sui livelli dei marcatori PD
  • Valutazione dose-risposta: analisi delle relazioni concentrazione-risposta per stabilire curve dose-risposta
  • Sviluppo in fase iniziale: utilizzo di dati bioanalitici per guidare le decisioni sul dosaggio, sull'ulteriore sviluppo e sui problemi di sicurezza
  • Valutazione della sicurezza: identificazione e misurazione dei biomarcatori che segnalano potenziali problemi di sicurezza durante lo sviluppo di farmaci

Riferimento:

  1. Abbas M, Alossaimi MA, Altamimi AS, Alajaji M, Watson DG, Shah SI, Shah Y, Anwar MS. Determinazione della concentrazione di α1-glicoproteina acida (AGP) mediante HPLC in pazienti sottoposti ad analgesia di infiltrazione locale per artroplastica totale primaria dell'anca e sua relazione con la ropivacaina (totale e non legata). Frontiere in farmacologia. 2023;14
  2. Kandoussi H, Zeng J, Shah K, Paterson P, Santockyte R, Kadiyala P, Shen H, Shipkova P, Langish R, Burrrell R, Easter J. Bioanalisi UHPLC–MS/MS delle coproporfirine del plasma umano come potenziali biomarcatori per anioni organici- trasporto delle interazioni farmacologiche mediate dai polipeptidi. Bioanalisi. 2018 maggio;10(9):633-44
  3. Shin S, Fung SM, Mohan S, Fung HL. Bioanalisi simultanea di l-arginina, l-citrullina e dimetilarginine mediante LC-MS/MS. Giornale di cromatografia B. 2011 Mar 1;879(7-8):467-74
  4. Yin F, Ling Y, Martin J, Narayanaswamy R, McIntosh L, Li F, Liu G. Quantificazione dell'uridina e dell'acido L-diidroorotico nel plasma umano mediante LC-MS/MS utilizzando un approccio a matrice surrogata. Giornale di analisi farmaceutiche e biomediche. 2021 gennaio 5;192:113669
  5. Amministrazione statunitense per gli alimenti e i farmaci; Dipartimento della Salute e dei Servizi Umani degli Stati Uniti; Amministrazione degli alimenti e dei farmaci; Centro per la valutazione e la ricerca sui farmaci (CDER); Centro di Medicina Veterinaria (CVM). Convalida del metodo bioanalitico: guida per l'industria; Dipartimento della salute e dei servizi umani degli Stati Uniti, Food and Drug Administration: Silver Spring, MD, 2018

Progressi nei trattamenti della BPCO e dell'asma: sfide e direzioni future

Luglio 27, 2023

Pubblicato in - Veeda

Introduzione

La broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO) e l'asma sono patologie respiratorie significative che colpiscono milioni di persone in tutto il mondo. Nel 2019, la BPCO ha rappresentato 3.3 milioni di decessi e 74.4 milioni di anni di vita corretti per disabilità (DALY), con una prevalenza globale di 212.3 milioni di casi. Nel frattempo, la prevalenza dell’asma è in aumento a causa dell’aumento dell’aspettativa di vita e dei cambiamenti demografici. Inoltre, la sovrapposizione di casi di asma e BPCO è diventata più frequente, presentando sfide uniche nella diagnosi e nel trattamento.

Panorama attuale del trattamento

  1. Broncodilatatori: L’uso sia dei broncodilatatori inalatori a breve durata d’azione (albuterolo e ipratropio) come terapia di salvataggio, sia dei broncodilatatori a lunga durata d’azione (LABA e LAMA) è diventato comune. Diversi nuovi broncodilatatori sono in fase di sviluppo, promettenti per terapie future.
  2. Antagonisti muscarinici-β2-agonisti (MABA): I MABA sono in fase di sperimentazione clinica, sebbene esistano difficoltà nel bilanciare la loro attività LABA e LAMA.
  3. Nuovi corticosteroidi: Il fluticasone furoato, un corticosteroide inalatorio (ICS) una volta al giorno in combinazione con vilanterolo, offre una nuova opzione. Tuttavia, permangono problemi di sicurezza legati ai corticosteroidi.
  4. Inibitori della fosfodiesterasi: Roflumilast è attualmente commercializzato come trattamento antinfiammatorio nella BPCO, ma la sua ristretta finestra terapeutica ne limita l’uso.
  5. Inibitori della chinasi: Alcuni inibitori della chinasi si sono mostrati promettenti nei modelli di BPCO e asma, ma le sfide in termini di specificità ed effetti collaterali richiedono ulteriori ricerche.
  6. Antagonisti mediatori: Gli antagonisti CRTh2, gli inibitori delle citochine e gli inibitori della proteasi sono stati ampiamente utilizzati nel trattamento dell'asma, ma la loro efficacia varia.
  7. antiossidanti: Sebbene siano stati esplorati antiossidanti come N-acetilcisteina e sulforafano, la loro efficacia rimane limitata.

Sfide e approcci suggeriti

I ricercatori devono affrontare sfide nello sviluppo di nuovi farmaci per l’asma e la BPCO, tra cui investimenti limitati da parte delle aziende farmaceutiche, mancanza di finanziamenti per la ricerca di base e scarsità di biomarcatori utili. Per superare questi ostacoli, identificare nuovi bersagli terapeutici e biomarcatori è fondamentale per una migliore selezione dei pazienti e un monitoraggio della terapia a lungo termine.

I nuovi approcci nel trattamento della BPCO e dell’asma includono:

  • Inversione della resistenza ai corticosteroidi: trovare soluzioni al problema della resistenza ai corticosteroidi nei pazienti.
  • Risoluzione dell'infiammazione e riparazione aberrante: affrontare l'infiammazione e la disregolazione della riparazione dei tessuti.
  • Decelerazione dell’invecchiamento: focalizzazione sulle strategie per mitigare l’impatto dell’invecchiamento sulla progressione della malattia.

Disegni di sperimentazione basati su biomarcatori

I progetti di sperimentazione basati su biomarcatori stanno trasformando il panorama dei trattamenti per la BPCO e l’asma, offrendo un approccio più preciso e personalizzato alla cura del paziente. Questi progetti di sperimentazione innovativi si concentrano su biomarcatori specifici che svolgono un ruolo cruciale nella comprensione dei meccanismi alla base di queste condizioni respiratorie e nella previsione delle risposte al trattamento.

Nella BPCO, l’infiammazione eosinofila è un biomarcatore chiave che aiuta a identificare i pazienti che hanno maggiori probabilità di rispondere favorevolmente ai corticosteroidi inalatori (ICS) e ad alcune terapie biologiche mirate all’infiammazione di tipo 2. Al contrario, nell’infiammazione non di tipo 2, la neutrofilia diventa un biomarcatore significativo, guidando i medici a esplorare strategie di trattamento alternative a causa di una ridotta risposta agli ICS.

Per l’asma, i livelli di ossido nitrico esalato frazionario (FeNO) fungono da prezioso biomarcatore per l’infiammazione di tipo 2. Livelli elevati di FeNO sono associati a una maggiore probabilità di rispondere bene agli ICS e ad agenti biologici specifici come i trattamenti anti-IgE e anti-IL-4R. Inoltre, i livelli di IgE possono indicare atopia e prevedere risposte migliori ai trattamenti con ICS e anti-IgE.

La periostina emerge come un biomarcatore promettente sia nella BPCO che nell’asma. È associato all’infiammazione di tipo 2 e al rimodellamento delle vie aeree, rendendolo un potenziale indicatore della risposta al trattamento alle terapie anti-IL-13 in soggetti asmatici con elevati livelli di periostina.

Riepilogo dei risultati degli studi clinici

I biomarcatori sono strumenti essenziali per guidare le decisioni terapeutiche e valutare la risposta terapeutica per l’asma e la BPCO. Questi biomarcatori aiutano nella stratificazione dei pazienti, identificando sottogruppi che potrebbero rispondere a terapie specifiche e riducendo il rischio di effetti avversi.

Le organizzazioni di ricerca a contratto (CRO) svolgono un ruolo cruciale nel portare avanti la ricerca basata sui biomarcatori. Possiedono competenze specializzate nella scoperta, validazione e analisi di biomarcatori, accelerando la traduzione dei risultati della ricerca in applicazioni cliniche

Conclusione

In conclusione, la BPCO e l’asma rappresentano sfide sanitarie globali significative, che colpiscono milioni di persone e causano sostanziale morbilità e mortalità. L’attuale panorama terapeutico ha visto progressi, ma persistono bisogni insoddisfatti. I biomarcatori offrono opportunità promettenti per trattamenti personalizzati, mentre le CRO svolgono un ruolo cruciale nel portare avanti gli sforzi di ricerca e sviluppo. Per affrontare queste sfide, è essenziale aumentare gli investimenti nella ricerca sulla medicina respiratoria. Promuovendo la collaborazione e l’innovazione tra le parti interessate, possiamo puntare a una migliore gestione e a migliori risultati per i pazienti affetti da BPCO e asma, migliorando in definitiva la loro qualità di vita.

Riferimenti: