Scannen nach Drogen

Medizinische Forscher entdecken ein breites Spektrum neuer Einsatzmöglichkeiten für die Bildgebungstechnologie – Anwendungen, die die Medikamentenentwicklung bald beschleunigen, die Kosten für klinische Tests senken und die Zahl der in präklinischen Studien verwendeten Tiere reduzieren können.

Insbesondere die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und das biophotonische Scannen stärken Forschungsbereiche, die menschliche Krankheiten heilen wollen.

PET-Scanner, die erstmals vor über 30 Jahren entwickelt wurden, wurden hauptsächlich verwendet, um schnell wachsende Krebserkrankungen beim Menschen zu erkennen und den Fortschritt medikamentöser Therapien zu verfolgen. Heute hat sich die Technologie zu einem nicht-invasiven Verfahren zur Untersuchung des lebenden Gewebes von Mäusen, Primaten und anderen Tieren in Arzneimittelstudien im Frühstadium ausgeweitet – ohne die Versuchstiere zerstören zu müssen, so Michael Welch, Co-Direktor der Abteilung für radiologische Wissenschaften am Mallinckrodt Institute of Radiology der Washington University in St. Louis.



Experimente mit bildgebenden Technologien funktionieren typischerweise so: Forscher injizieren eine Mikrodosis (gemessen in Mikrogramm) eines Medikaments, das mit einer radioaktiven Substanz versehen ist, die Positronen emittiert. Dann wird die Person in einen PET-Scanner gelegt, um die Medikamente auf ihrem Weg durch den Körper zu überwachen. Der Hauptvorteil dieser Scans: Arzneimittelhersteller können sehen, ob Testmedikamente die richtigen Bestimmungsorte erreichen, ein wichtiger Schritt bei frühen Tests.

Laut Welch können Forscher jetzt kleinere und sicherere Mengen von Medikamenten verwenden und überprüfen, ob das Medikament erfolgreich mit einem Zielproteinrezeptor auf der Oberfläche einer Zelle interagiert; sie können diese Antworten in weniger Versuchen finden; und sie können diese Experimente mit weniger Tierversuchen durchführen.

Und das sind auch gute Nachrichten für Pharmaunternehmen, da sie die Kosten für die Entwicklung eines Medikaments von mehr als 100 Millionen US-Dollar auf mehrere zehn Millionen US-Dollar senken könnten, indem sie Probleme bei der frühen Abgabe bei neu entwickelten Medikamenten erkennen, so David Rollo, Chief Medical. Officer des PET-Scanner-Herstellers Philips Medical Systems.

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Da ein PET-Scanner den Fortschritt eines Medikaments zu seinem beabsichtigten Ziel in kleinen Mengen verfolgen kann, die sich schnell auflösen, ermöglicht er laut Rollo einem einzelnen Probanden, während präklinischer Experimente als seine eigene Kontrollgruppe zu fungieren, anstatt viele Tiere zu verwenden erhalten die gleichen statistisch signifikanten Daten.

Die Halbwertszeit der Wirkstoffe [Medikamente] kann Sekunden [oder] Minuten betragen, sodass Sie das Tier am nächsten Tag für eine weitere Testrunde zurückbringen können, sagt Rollo.

Simon Cherry, Direktor des Center for Molecular and Genomic Imaging an der University of California in Davis, sagt, dass PET-Scanner die Menge an Tierversuchen reduzieren können, indem sie eine Reihe von Medikamenten abtöten, die in präklinischen Bewertungen getestet wurden. Medikamente, die bei der Injektion in Tiere ihre beabsichtigten Ziele nicht erreichen, können mit PET-Scannern identifiziert werden, wodurch nachfolgende Tests überflüssig werden.

Laut Cherry befinden sich die derzeit in den USA etwa 125 Tier-PET-Scanner bei den größten Pharmaunternehmen und Forschungseinrichtungen, da sie für viele kleinere Labore zu teuer sind. Wenn der Preis für Tier-PET-Scanner – die rund 500.000 US-Dollar kosten – auf 100.000 US-Dollar sinken, könnten kleinere Labors damit beginnen, bildgebende Tests in ihren Prozess zu integrieren, was dazu beitragen könnte, Autoradiographie-Studien zu ersetzen, bei denen Tiere getötet und dünne Scheiben ihrer Zellen betrachtet werden müssen zu Kirsche.

PET-Bildgebung ist nicht die einzige Alternative für präklinische Tests. Die biophotonische Bildgebung ähnelt dem PET-Scanning in ihrer Fähigkeit, Tierversuche zu rationalisieren. Anstelle winziger radioaktiv markierter Medikamente verwendet es jedoch eine ladungsgekoppelte Gerätekamera (CCD), um Wirkstoffe aufzuspüren, die mit einem biolumineszenten Protein von beispielsweise einem Glühwürmchen markiert wurden, das Licht aussendet, so Pam Contag, Präsidentin und Co- CEO des Imaging-Unternehmens Xenogen.

Wir glauben, dass Tierstudien auf molekularer Ebene mehr prädiktive Daten über die Medikamente liefern werden, die [Unternehmen] erwägen, auf den Markt zu kommen, sagt Contag.

Laut Contag können Pharmaunternehmen bildgebende Verfahren verwenden, um Medikamente schneller zu identifizieren, die in klinischen Bewertungen versagen würden, was Millionen von Forschungsgeldern sparen kann. Versagen Sie schnell und scheitern Sie früh, sagt Contag und fügt hinzu, dass Unternehmen bis zu 100 Variationen eines Medikaments testen können, bevor sie ein Produkt auf den Markt bringen.

Trotz der potenziellen Vorteile der bildgebenden Technologie, sagt Contag, verwenden Pharmaunternehmen weiterhin konventionelle Tierversuchsverfahren, denn um ein neues Medikament durch den Zulassungsprozess zu bringen, müssen sie der ansässigen Food and Drug Administration (FDA) Daten zur Verfügung stellen auf mehr als eine Prüf- und Messmethode.

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Und die Pharmaunternehmen glauben, dass, wenn sie schnell bildgebende Verfahren einführen, sie von Aufsichtsbehörden wie der FDA dazu verpflichtet werden, zusätzlich zu den aktuellen Tierversuchen neue bildgebende Experimente durchzuführen, so Jarrod Bailey, ein Projektentwicklungskoordinator an der University of Newcastle und Mitglied des Physicians Committee for Responsible Medicine.

Während sich diese Herausforderung – die Suche nach kostengünstigeren und ethischeren Testmethoden bei gleichzeitiger Erfüllung der FDA – für Pharmaunternehmen als schwierig erwiesen hat, experimentieren sie mit bildgebenden Verfahren.

Hong Zhang, ein Forscher bei Vertex Pharmaceuticals, sagt, dass die Durchführung von Experimenten mit der Bildgebungstechnologie von Xenogen die Anzahl der verwendeten Tiere um 75 Prozent reduzieren und genauere Ergebnisse darüber liefern kann, ob ein bestimmtes Medikament sein beabsichtigtes Ziel erreicht. Zhang sagt, dass die Bildgebung es uns ermöglicht, ein Tier dynamisch zu verfolgen und das Fortschreiten einer Krankheit von 24 bis 48 bis 72 Stunden zu untersuchen.

Vertex verwendet jedoch weiterhin invasive chirurgische Verfahren, bei denen Tierversuche zerstört werden, um traditionelle Experimente durchzuführen, insbesondere solche, die einen bestimmten Zeitpunkt messen, im Gegensatz zu Experimenten, bei denen Arzneimitteltests über einen längeren Zeitraum verfolgt werden.

Die Empfindlichkeit [der Messung durch Bildgebung] ist im Vergleich zu herkömmlichen Techniken begrenzt, sagt Zhang.

In naher Zukunft glaubt Bailey jedoch zusammen mit vielen anderen Forschern, dass bildgebende Technologien ein effektiveres – und humaneres – Werkzeug für Arzneimittelstudien im Frühstadium sein werden.

PET-Scans sind genau das, was der Arzt verordnet hat, sagt Bailey.

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