JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
자동 번역
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
의학

Het gebruik van Rabbit Eyes In farmacokinetisch onderzoek van de intra-oculaire Drugs

Published: July 23, 2016
doi:
10.3791/53878
, , , , , , , ,
1Department of Ophthalmology,Seoul National University Bundang Hospital, 2Department of Ophthalmology, College of Medicine,Seoul National University, 3Department of Ophthalmology,Hanyang University Hospital, 4Department of Ophthalmology,Seoul Metropolitan Government-Seoul National University Boramae Medical Center, 5Department of Clinical Pharmacology,Seoul National University Hospital, 6Department of Clinical Pharmacology,Seoul National University Bundang Hospital

Summary

Rabbits are widely used to study the pharmacokinetics of intraocular drugs. We describe a method for conducting pharmacokinetic studies of intraocular drugs using rabbit eyes.

Abstract

Het intra-oculaire route van toediening van geneesmiddelen kan de levering van hoge concentraties van therapeutische geneesmiddelen, terwijl het minimaliseren van hun systemische absorptie. Verschillende geneesmiddelen worden toegediend in de voorste kamer of glasvocht, en de intraoculaire injectie effectief in het genezen van diverse ziekten intraoculaire geweest. Konijnenogen zijn op grote schaal gebruikt voor oogheelkundig onderzoek, het dier gemakkelijk te hanteren en goedkoop in vergelijking met andere zoogdieren, en de grootte van een konijn oog is vergelijkbaar met die van een menselijk oog. Met behulp van een 30 G naald, kunnen medicijnen worden geïnjecteerd in de intracamerale en intravitreale ruimten van konijn ogen. De oogbollen worden vervolgens bevroren tot analyse, en kan worden verdeeld in het kamerwater, glasvocht en retina / choroidea. Het glasvocht en retina / choroidea monsters worden gehomogeniseerd en oplosbaar gemaakt vóór de analyse. Vervolgens kunnen immunoassays worden uitgevoerd om de concentraties van intraoculaire drugs meten elk compartiment. Geschikte farmacokinetische modellen kunnen wordengebruikt om verschillende parameters, zoals de halfwaardetijd en maximale concentratie van het geneesmiddel te berekenen. Konijnenogen kan een goed model voor farmacokinetische studies van intraoculaire drugs.

Introduction

Voor de komst van intraoculaire geneesmiddelafgifte, de belangrijkste zorg van medische therapie voor intraoculaire aandoeningen was de efficiëntie waarmee het geneesmiddel in het oog kan binnendringen. De bloed-oculaire barrière voorkomt veel stoffen, zoals geneesmiddelen, diffundeert in het oog. Daarom concentraties van geneesmiddelen die boven therapeutische niveaus kunnen niet gemakkelijk worden verkregen. De intraoculaire toediening werkwijze, waaronder intracamerale en intravitreale injecties, direct kunnen omzeilen de bloed-oculaire barrière 1-3, zodat therapeutische concentraties van geneesmiddelen kunnen worden bereikt in het oog 4,5.

Daarom heeft intravitreale drug delivery uitgegroeid tot een populaire methode van de behandeling van verschillende intra-oculaire ziekten 5,6. Zo wordt intravitreale injectie wijd uitgevoerd leeftijdsgebonden maculaire degeneratie, diabetische retinopathie, retinale ader occlusies en intraoculaire infecties 7-10. Aangezien met namede introductie van anti-VEGF medicatie is de frequentie van intravitreale injecties opmerkelijk verhoogd voor de behandeling van retinale ziekten. Daarom is het belangrijk om de intraoculaire farmacokinetiek van dergelijke geneesmiddelen begrijpelijk voor het evalueren van de werkzaamheid en veiligheid van de medische behandeling.

Hoewel de intraoculaire toediening van geneesmiddelen wordt beschouwd als een belangrijke doorbraak in de medische therapie voor oculaire ziekten, bewaken van de geneesmiddelconcentratie in de oogbol is technisch veeleisend. Omdat menselijke ogen slechts kleine hoeveelheden waterige humor (ongeveer 200 ui) en kunstmatige (ongeveer 4,5 ml, tabel 1) bevatten, is het technisch moeilijk om voldoende hoeveelheden oogvloeistof de geneesmiddelconcentratie meten verkrijgen. Bovendien methoden die worden gebruikt om de oogvloeistof te verkrijgen, zoals glasachtige tikken of voorste kamer paracentesis kan het oogweefsel beschadigen en ernstige complicaties, zoals cataract, endoftalmitis, ofnetvliesloslating 11,12. Dienovereenkomstig worden diermodellen gebruikt in farmacokinetische studies van de meest gebruikte geneesmiddelen intraoculaire 13. Onder deze diermodellen, konijnen of apen zijn de meest gebruikte dieren.

Konijnen, die kleine zoogdieren van de orde Lagomorpha in de familie Leporidae zijn, worden gevonden in verschillende delen van de wereld. Omdat konijnen zijn niet agressief, ze zijn gemakkelijk te hanteren, te gebruiken in een experiment, en observeren. Lagere kosten, gemakkelijke beschikbaarheid van het dier, vergelijkbaar grootteoogschaduw mens, en een grote database van informatie vergelijking gunst uitvoeren farmacokinetische studies met konijnenogen. In dit artikel wordt een protocol voor farmacokinetisch onderzoek van de intra-oculaire drugs bij konijnen ogen beschreven.

Protocol

Ons protocol volgt de richtlijnen van de Institutional Animal Care en gebruik Comite (IACUC) van Seoul National University Hospital Bundang, die alle van het dier procedures en verzorging van dieren methoden die in dit protocol goedgekeurd. De IACUC is volledig in overeenstemming met de achtste editie van de Gids voor de Zorg en gebruik van proefdieren (2011). Alle procedures werden uitgevoerd met de naleving van de richtlijnen van de Vereniging voor Onderzoek in Visie en Oogheelkunde Verklaring voor het gebruik van die…

Representative Results

De procedure die wordt gebruikt om intravitreale injecties van een geneesmiddel van interesse in konijnenogen met steriele technieken te voeren wordt getoond in figuur 1. De behandelde ogen enucleated op een geplande tijd en bewaard bij -80 ° C. Voor de analyse, drie compartimenten, de waterige humor, het glasvocht en het netvlies / vaatvlies, gescheiden van de bevroren konijnenogen, zoals aangetoond in figuur 2. Monsters van de compartimenten zijn opge…

Discussion

With the increasing use of intraocular drugs, such as anti-vascular endothelial growth factor (VEGF) agents, for the treatment of diverse ocular diseases, knowledge of the tissue distribution and clearance of the drug after the intraocular injection is important. Understanding the pharmacokinetics of intraocular drugs is important for understanding the efficacy and safety of drugs, determining the optimal dosage of the drugs, and minimizing systemic or intraocular complications. However, detailed pharmacokinetic studies …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We would like to thank Ms. Ji Hyun Park and Ji Yeon Park for their technical assistance in the animal experiments. This work was supported by a grant from the Seoul National University Bundang Hospital Research Fund (grant number: Grant No. 14-2014-022) and from a grant (CCP-13-02-KIST) from the Convergence Commercialization Project of the National Research Council of Science and Technology, Seoul, Korea.

Materials

Zoletil Virbac Laboratories, Carros Cedex, France
Xylazine hydrochloride  Fort Dodge Laboratories, Fort Dodge, IA
Proparacaine hydrochloride (Alcaine) Alcon laboratories, Fort Worth, TX
Phenylephrine hydrochloride and tropicamide Santen Pharmaceutical, Co., Osaka, Japan
Recombinant Human VEGF 165 R&D systems 293-VE-050
Carbobate-Bicarbonate buffer SIGMA C3041-50CAP
NUNC MICROWELL 96F                                                               W/LID NUNCLON D SI                                                                          Thermo SCIENTIFIC 167008 96 well plate
Bovine Serum Albumin (BSA) 25grams(Net) BOVOGEN BSA025
Phosphate Buffered Saline (PBS) pH7.4 (1X), 500mL gibco 10010-023
Sheep anti-Human IgG Secondary Antibody, HRP conjugate Thermo SCIENTIFIC PA1-28652
Goat Anti-Human IgG Fc(HRP) abcam ab97225
Goat anti-Human IgG, Fab'2 Secondary Antibody, HRP conjugate Thermo SCIENTIFIC PA1-85183
CelLytic MT  Cell Lysis Reagent SIGMA C3228-50ML lysis buffer
100 Scalpel Blades nopa instruments BLADE #15
100 Scalpel Blades nopa instruments BLADE #10
FEATHER SURGICAL BLADE STAINLESS STEEL FEATHER 11
1-StepTM TMB-Blotting substrate solution, 250mL Thermo SCIENTIFIC 34018
Stable Peroxide Substrate Buffer (10X), 100mL Thermo SCIENTIFIC 34062
Softmax Pro Molecular Devices v.5.4.1 software for generating standard curve
SAAM II  Saam Institute, Seattle, WA software for pharmacokinetic modeling
Phoenix WinNonlin Pharsight, Cary, NC v. 6.3 software for pharmacokinetic modeling
Avastin (bevacizumab) Genentech
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Urtti, A. Challenges and obstacles of ocular pharmacokinetics and drug delivery. Adv Drug Deliv Rev. 58, 1131-1135 (2006).
  2. Geroski, D. H., Edelhauser, H. F. Drug delivery for posterior segment eye disease. Invest Ophthalmol Vis Sci. 41, 961-964 (2000).
  3. Ghate, D., Edelhauser, H. F. Ocular drug delivery. Expert Opin Drug Deliv. 3, 275-287 (2006).
  4. Del Amo, M. E., Urtti, A. Current and future ophthalmic drug delivery systems. A shift to the posterior segment. Drug Discov Today. 13, 135-143 (2008).
  5. Avery, R. L., et al. Intravitreal injection technique and monitoring: updated guidelines of an expert panel. Retina. 34, S1-S18 (2014).
  6. Kim, Y. C., Chiang, B., Wu, X., Prausnitz, M. R. Ocular delivery of macromolecules. J Control Release. 190, 172-181 (2014).
  7. Group, C. R., et al. Ranibizumab and bevacizumab for neovascular age-related macular degeneration. N Engl J Med. 364, 1897-1908 (2011).
  8. Campochiaro, P. A., et al. Sustained benefits from ranibizumab for macular edema following central retinal vein occlusion: twelve-month outcomes of a phase III study. Ophthalmology. 118, 2041-2049 (2011).
  9. Brown, D. M., et al. Ranibizumab for macular edema following central retinal vein occlusion: six-month primary end point results of a phase III study. Ophthalmology. 117, 1124-1133 (2010).
  10. Diabetic Retinopathy Clinical Research Network. Aflibercept, bevacizumab, or ranibizumab for diabetic macular edema. N Engl J Med. 372, 1193-1203 (2015).
  11. McCannel, C. A. Meta-analysis of endophthalmitis after intravitreal injection of anti-vascular endothelial growth factor agents: causative organisms and possible prevention strategies. Retina. 31, 654-661 (2011).
  12. Meyer, C. H., et al. Incidence of rhegmatogenous retinal detachments after intravitreal antivascular endothelial factor injections. Acta Ophthalmol. 89, 70-75 (2011).
  13. Del Amo, E. M., Urtti, A. Rabbit as an animal model for intravitreal pharmacokinetics: Clinical predictability and quality of the published data. Exp Eye Res. 137, 111-124 (2015).
  14. Hughes, P. M., Krishnamoorthy, R., Mitra, A. K. Vitreous disposition of two acycloguanosine antivirals in the albino and pigmented rabbit models: a novel ocular microdialysis technique. J Ocul Pharmacol Ther. 12, 209-224 (1996).
  15. Ahn, J., et al. Pharmacokinetics of Intravitreally Injected Bevacizumab in Vitrectomized Eyes. J Ocul Pharmacol Ther. , (2013).
  16. Park, S. J., et al. Intraocular pharmacokinetics of intravitreal vascular endothelial growth factor-Trap in a rabbit model. Eye (Lond). 29, 561-568 (2015).
  17. Jager, R. D., Aiello, L. P., Patel, S. C., Cunningham, E. T. Risks of intravitreous injection: a comprehensive review. Retina. 24, 676-698 (2004).
  18. Durairaj, C., Shah, J. C., Senapati, S., Kompella, U. B. Prediction of vitreal half-life based on drug physicochemical properties: quantitative structure-pharmacokinetic relationships (QSPKR). Pharm Res. 26, 1236-1260 (2009).
  19. Ahn, S. J., et al. Intraocular pharmacokinetics of ranibizumab in vitrectomized versus nonvitrectomized eyes. Invest Ophthalmol Vis Sci. 55, 567-573 (2014).
  20. Mochizuki, K., et al. Intraocular kinetics of ceftazidime (Modacin). Ophthalmic Res. 24, 150-154 (1992).
  21. Bakri, S. J., et al. Pharmacokinetics of intravitreal ranibizumab (Lucentis). Ophthalmology. 114, 2179-2182 (2007).
  22. Kondo, T., Miura, M., Imamichi, M. Measurement method of the anterior chamber volume by image analysis. Br J Ophthalmol. 70, 668-672 (1986).
  23. Toris, C. B., Yablonski, M. E., Wang, Y. L., Camras, C. B. Aqueous humor dynamics in the aging human eye. Am J Ophthalmol. 127, 407-412 (1999).
  24. Remtulla, S., Hallett, P. E. A schematic eye for the mouse, and comparisons with the rat. Vision Res. 25, 21-31 (1985).
  25. Barza, M., Zak, O., Sande, M. A. Animal models in evaluation of chemotherapy of ocular infections. Experimental Models in Antimicrobial Chemotherapy. , 187-211 (1986).
  26. Hughes, A. A schematic eye for the rat. Vision Res. 19, 569-588 (1979).
  27. Maurice, D. M., Mishima, S. . Ocular pharmacokinetics. 69, (1984).
  28. Greenbaum, S., Lee, P. Y., Howard-Williams, J., Podos, S. M. The optically determined corneal and anterior chamber volumes of the cynomolgus monkey. Curr Eye Res. 4, 187-190 (1985).
  29. Ruby, A. J., Williams, G. A., Blumenkranz, M. S. Vitreous humor. Foundations of Clinical Ophthalmology. , (2006).
  30. Jaffe, G. J., Ashton, P., Andrew, P. . Intraocular Drug Delivery. , (2006).
  31. Iyer, M. N., et al. Clearance of intravitreal moxifloxacin. Invest Ophthalmol Vis Sci. 47, 317-319 (2006).
  32. Fauser, S., et al. Pharmacokinetics and safety of intravitreally delivered etanercept. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 242, 582-586 (2004).
  33. Scholes, G. N., O’Brien, W. J., Abrams, G. W., Kubicek, M. F. Clearance of triamcinolone from vitreous. Arch Ophthalmol. 103, 1567-1569 (1985).
  34. Stastna, M., Behrens, A., McDonnell, P. J., Van Eyk, J. E. Analysis of protein composition of rabbit aqueous humor following two different cataract surgery incision procedures using 2-DE and LC-MS/MS. Proteome Sci. 9, 8 (2011).
  35. Sinapis, C. I., et al. Pharmacokinetics of intravitreal bevacizumab (Avastin(R)) in rabbits. Clin Ophthalmol. 5, 697-704 (2011).
  36. Gaudreault, J., Fei, D., Rusit, J., Suboc, P., Shiu, V. Preclinical pharmacokinetics of Ranibizumab (rhuFabV2) after a single intravitreal administration. Invest Ophthalmol Vis Sci. 46, 726-733 (2005).
  37. Maurice, D. Review: practical issues in intravitreal drug delivery. J Ocul Pharmacol Ther. 17, 393-401 (2001).
  38. Laude, A., et al. Intravitreal therapy for neovascular age-related macular degeneration and inter-individual variations in vitreous pharmacokinetics. Prog Retin Eye Res. 29, 466-475 (2010).
  39. Christoforidis, J. B., Carlton, M. M., Knopp, M. V., Hinkle, G. H. PET/CT imaging of I-124-radiolabeled bevacizumab and ranibizumab after intravitreal injection in a rabbit model. Invest Ophthalmol Vis Sci. 52, 5899-5903 (2011).
  40. Sangwan, V. S., Pearson, P. A., Paul, H., Comstock, T. L. Use of the Fluocinolone Acetonide Intravitreal Implant for the Treatment of Noninfectious Posterior Uveitis: 3-Year Results of a Randomized Clinical Trial in a Predominantly Asian Population. Ophthalmol Ther. 4, 1-19 (2015).
  41. Bajwa, A., Aziz, K., Foster, C. S. Safety and efficacy of fluocinolone acetonide intravitreal implant (0.59 mg) in birdshot retinochoroidopathy. Retina. 34, 2259-2268 (2014).
  42. Sanford, M. Fluocinolone acetonide intravitreal implant (Iluvien(R)): in diabetic macular oedema. Drugs. 73, 187-193 (2013).
  43. Haller, J. A., et al. Dexamethasone intravitreal implant in patients with macular edema related to branch or central retinal vein occlusion twelve-month study results. Ophthalmology. 118, 2453-2460 (2011).
  44. Boyer, D. S., et al. Three-year, randomized, sham-controlled trial of dexamethasone intravitreal implant in patients with diabetic macular edema. Ophthalmology. 121, 1904-1914 (2014).
  45. Patel, S. R., et al. Targeted administration into the suprachoroidal space using a microneedle for drug delivery to the posterior segment of the eye. Invest Ophthalmol Vis Sci. 53, 4433-4441 (2012).
  46. Makadia, H. K., Siegel, S. J. Poly Lactic-co-Glycolic Acid (PLGA) as Biodegradable Controlled Drug Delivery Carrier. Polymers (Basel). 3, 1377-1397 (2011).

Tags

PharmacokineticsIntraocular DrugsRabbit EyesIntravitreal InjectionOcular PharmacologyOcular Drug DeliveryDrug ConcentrationDrug DistributionIntraocular InflammationConjunctival IncisionEnucleation
check_url/kr/53878?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Ahn, S. J., Hong, H. K., Na, Y. M., Park, S. J., Ahn, J., Oh, J., Chung, J. Y., Park, K. H., Woo, S. J. Use of Rabbit Eyes in Pharmacokinetic Studies of Intraocular Drugs. J. Vis. Exp. (113), e53878, doi:10.3791/53878 (2016).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image