흡입 마 취 코-투-두뇌 약물 전달 평가 Intranasal 행정을 위한 새로운 방법
Summary
여기는 실험 동물에 대 한 안정적인 intranasal 관리 최소한의 물리적 스트레스와 흡입 마 취의 두 가지 새로운 방법에 설명합니다. 우리는 또한 방사선된 [14C]를 사용 하 여 코-투-두뇌 통로 통해 뇌에 약물 분포 레벨의 양적 평가 하는 방법 설명-수용 성 고분자의 모델 기판으로 눌린.
Abstract
Intranasal 행정 혈액-뇌 장벽 circumvents 치료제의 코-투-두뇌 배달에 대 한 잠재적인 경로 수를 보고 되었습니다. 그러나, 몇 가지 보고서는 정량 분석 뿐만 아니라 최적의 관리 조건 및 코-투-두뇌 배달의 수사를 위해 식이요법을 먹이 지 되었습니다. 설치류를 사용 하 여 코-투-두뇌 통로 메커니즘에 대 한 연구에서 제한 된 진행 후보 약물에 대 한 코-투-두뇌 전달 시스템 설계 측면에서 상당한 장애를 나타냅니다.
이런 점에서 진보를 얻으려면, 우리 개발 하 고 실험 동물에 대 한 안정적인 intranasal 행정 흡입 마 취의 두 가지 새로운 방법으로 평가. 우리는 또한 라디오 표시 [14C]를 사용 하 여 코-투-두뇌 통로 통해 두뇌에 마약 유통 수준 평가 하는 방법 설명-눌린 (분자량: 5000) 수용 성 고분자의 모델 기질으로.
처음에, 우리는 안정적인 마 취 동물에 신뢰할 수 있는 관리를 수행할 수 있게 일시적으로 열 수 있는 마스크를 사용 하 여 피 펫 기반 intranasal 관리 프로토콜 개발. 이 시스템 [14C]를 사용 하 여-눌린 작은 실험 오류와 함께 뇌에 전달 될 수 있는.
우리는 이후 mucociliary 클리어런스 (MC)의 효과 최소화 하기 위해 개발 된 식도 통해 기도 측면에서 역방향 cannulation 수 반하는 intranasal 관리 프로토콜 개발. 이 기술은 상당히 높은 수준의 [14C] 주도-눌린, 양적 嗅, 뇌, 그리고 피 펫 방법 보다 수 질 oblongata에 발견 되었다. 이 비 강에 마약 솔루션의 유지 비 강에 MC 반대 방향으로는 주사기 펌프를 사용 하 여 활성 관리에 의해 실질적으로 증가 하기 때문에 나타납니다.
결론적으로, intranasal 행정이 연구에서 개발의 두 가지 방법 설치류 약 동학을 평가 하기 위한 매우 유용한 기술 될 기대 될 수 있습니다. 역방향 cannulation 방법, 특히, 약 후보자의 코-투-두뇌 배달의 완전 한 잠재력을 평가 하는 데 유용 수 있습니다.
Introduction
펩 티 드, oligonucleotides, 항 체 등 biomedicines 내 화 중앙 신 경계 장애는 현재 아무 치료 요법에 대 한 새로운 치료 대리인으로 잠재적인 응용 프로그램으로 간주 됩니다. 그러나, 대부분 biomedicines 수용 성 고분자 이기 때문에, 정 맥 또는 구두 관리를 통해 두뇌에 혈액에서 배달 매우 어렵습니다 혈액-뇌 장벽 (BBB)의 임피던스 때문.
최근 몇 년 동안, intranasal 행정 BBB1,2,3,,45를 방지 하는 치료제의 코-투-두뇌 배달에 대 한 잠재적인 경로 수를 보고 되었습니다. 그러나, 코-투-두뇌 통로 배달6의 정량 분석에 대 한 상대적으로 몇 가지 보고서 되었습니다. 또한, 거의 아무 보고 되어 설립된 최적 관리 조건 및 투약 식이요법, 볼륨, 같은 시간, 기간, 및 속도, 코-투-두뇌 배달의 수사를 위해. 다음과 같은 이유 때문에 상기 결함을 관찰 수: 마우스 intranasal 관리의 최적의 방법 (i)는 아직 설정할 수, 그리고 (ii) intranasal 관리 pipetting, 일반적으로 사용 되는 일반적으로 특징 이다 mucociliary 클리어런스 (MC)으로 인해 동물 중 interindividual 변화에 의해 그로 인하여 종종 특정 약물의 실제 코-투-두뇌 배달 잠재력의 underestimations로 이어지는.
흡입 마 취 isoflurane를 사용 하 여 (개시: 4%, 유지 보수: 2%)는 흡입과 설치류에 대 한 마스크는 감소 시키기의 목표와 함께 광범위 한 사용, 또는 실험 동물에서 수행 수술과 관련 된 통증을 제거. 마스크의 사용은 피하, 복, 그리고 정 맥 경로 통해 흡입 마 취 실험 동물에 일반적인 약물 관리를 수행 하는 비교적 간단 합니다. 그러나, intranasal 관리의 경우 마스크를 약국에 대 한 동물에서 일시적으로 제거 될 필요가 있다. 유지 보수 2% 미만 isoflurane, 동물 일반적으로 자각 빠르게 흡입 마 취에서. 복용량 당 관리 볼륨이 큰 경우,이 식도, 코 구멍에서 흘러 마약 솔루션을 발생할 수 있습니다. 그리고 따라서 하나의 큰 복용량 작은 intranasal 행정에 대 한 여러 개의 더 작은 복용량으로 세분화 될 필요가 있습니다. 동물입니다. Intranasal 행정 반복 관리용 마스크 제거 및 지속적인된 비 강 납품을 위한 충분 한 시간을 필요로, 생쥐 관리 절차 동안 마 취에서 각 성 것 이다 높은 확률이입니다. 이 매우 어려운 안정적인 마 취 상태, intranasal 행정을 수행 하 게 하 고 아마 설치류 중 코-투-두뇌 배달의 관찰 된 interindividual 변화에 기여.
이 연구에서 우리는 따라서 실험 동물에 최소한의 물리적 스트레스를 부과 흡입 마 취, 안정적인 intranasal 관리의 두 가지 새로운 방법 개발. 첫 번째 방법은 흡입 마 취 동안 intranasal 행정을 가능 하 게 일시적으로 열 수 있는 마스크를 사용 했습니다. 마스크의 열 수 있는 부분을 피 펫을 사용 하 여 안정적인 intranasal 행정을 촉진 하기 위하여 관리 타이밍에 따라 사용할 수 있는 실리콘 플러그를 포함 합니다. 두 번째 방법으로 비 강, 식도에서 전달 하는 정 삽입 수술 그리고 약물 솔루션 전달 될 수 있는 직접 하 고 확실 하 게 안정적인 흡입에서 비 강에는 주사기 펌프는 다음이 연결 된 마 취입니다. 실질적으로 MC의 영향을 최소화 하 여 비 강에 있는 retentively 약 향상 될 때문에이 방법은 코-투-두뇌 루트를 통해 두뇌에 약의 납품을 강화할 수 있습니다. 또한, 양적 라디오 표시 [14C]를 사용 하 여 뇌에서 마약 유통 수준 주입된 복용량/g 뇌에 대 한 (%)을 평가 하는 방법 설명-눌린 [분자량 (MW): 5000] 수용의 모델 기판으로 고분자입니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
약물의 코-투-두뇌 전달이이 통로 BBB를 무시 하는 직접 운송 경로 나타내므로 중앙 신 경계 장애에 뚜렷한 영향을 미칠 전망 이다. 3 개의 다른 코-투-두뇌 통로 날짜8보고 되었습니다. 첫 번째는 비 강 점 막에 있는 후 각 점 막에서 개는 후 각 신경을 통해 전달 하는 후 각 신경 통로. 두 번째는 삼차 신경을 통해는 hindbrain에 brainstem에 비 강 점 막의 호흡기 점 막에서 전달 trigeminal ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 민간 대학 연구 브랜딩 프로젝트에서 문 부 과학성;에서 부분적으로 지원 되었다 과학 (JSP);의 승진을 위한 일본 사회에서 과학 Research (C) (17 K 08249 [T.K. 하 T.S.])에 대 한 특정 [T.K.]을 [를 T.S.], 생화학의 발전 그리고 다케다 과학 재단에 대 한 하 마 구치 재단에서 공동 연구에 대 한 그랜트. 우리는 실험에 그들의 귀중 한 기술 지원 씨 유야 특별히 및 양 아키코 아사미 감사 합니다.
Materials
| ddY mouse | Japan SLC, Inc. | Male, 4-6 weeks, 20-30 g | |
| Isoflurane | Pfizer | v002139 | |
| Isoflurane setup | SHINANO manufacturing CO. LTD. | SN-487-OTAir, SN-489-4 | |
| Isoflurane mask | SHINANO manufacturing CO. LTD. | For small rodents | |
| Isoflurane mask (Opneable type) | SHINANO manufacturing CO. LTD. | Special orders | |
| Anesthesia Box | SHINANO manufacturing CO. LTD. | SN-487-85-02 | |
| Animal experiments scissors-1 | NATSUME SEISAKUSHO CO., LTD. | B-27H | |
| Animal experiments scissors-2 | NATSUME SEISAKUSHO CO., LTD. | B-13H | |
| Tweezers-1 | FINE SCIENCE TOOLS Inc. | 11272-30 | Dumont #7 Dumoxel |
| Tweezers-2 | NATSUME SEISAKUSHO CO., LTD. | A-12-1 | |
| Cannula tube (PE-50) | Becton, Dickinson and Company. | 5069773 | I.D.: 0.58 mm, O.D.: 0.965 mm |
| Cannula tube (SP-10) | NATSUME SEISAKUSHO CO., LTD. | KN-392 | I.D.: 0.28 mm, O.D.: 0.61 mm |
| Shaver | MARUKAN, LTD. | DC-381 | |
| Stereoscopic microscope | Olympus Corporation | SZ61 | |
| Needle 27G 1/2 in 13 mm | TERUMO CORPORATION | NN-2738R | |
| 1 mL syringe | TERUMO CORPORATION | SS-01T | |
| Syringe pump | Neuro science | NE-1000 | |
| Cellulose membrane | Toyo Roshi Kaisya, Ltd. | 00011090 | |
| Micro spatula | Shimizu Akira Inc. | 91-0088 | |
| Micropipette (0.5-10 uL) | Eppendorf AG | Z368083 | |
| Pipette chip | Eppendorf AG | 0030 000.811 | |
| Tape | TimeMed Labeling System, Inc. | T-534-R | For fixing mouse |
| [14C]-Inulin | American Radiolabeled Chemicals Inc. | ARC0124A | 0.1 mCi/mL |
| EtOH | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | 054-00461 | |
| Liquid scintillation counter | Perkin Elmer Life and Analytical Sciences, Inc | Tri-Carb 4810TR |
References
- Sakane, T., Yamashita, S., Yata, N., Sezaki, H. Transnasal delivery of 5-fluorouracil to the brain in the rat. Journal of Drug Targeting. 7 (3), 233-240 (1999).
- Illum, L. Transport of drugs from the nasal cavity to the central nervous system. European Journal of Pharmaceutical Science. 11 (1), 1-18 (2000).
- Hanson, L. R., Frey, W. H. Intranasal delivery bypasses the blood-brain barrier to target therapeutic agents to the central nervous system and treat neurodegenerative disease. BMC Neuroscience. 9 (Suppl 3), S5 (2008).
- Chapman, C. D., et al. Intranasal treatment of central nervous system dysfunction in humans. Pharmaceutical Research. 30 (10), 2475-2484 (2012).
- Kanazawa, T. Development of non-invasive drug delivery system to the brain for brain diseases therapy. Yakugaku-Zasshi. 138 (4), 443-450 (2018).
- Kozlovskaya, L., Abou-Kaoud, M., Stepensky, D. Quantitative analysis of drug delivery to the brain via nasal route. Journal of Controlled Release. 189, 133-140 (2014).
- Hirai, S., Yashiki, T., Matsuzawa, T., Mima, H. Absorption of drugs from the nasal mucosa of rat. International Journal of Pharmaceutics. 7 (4), 317-325 (1981).
- Lochhead, J. J., Thorne, R. G. Intranasal delivery of biologics to the central nervous system. Advances in Drug Delivery Reviews. 64 (7), 614-628 (2011).
- Lalatsa, A., Schatzlein, A. G., Stepensky, D. Strategies to deliver peptide drugs to the brain. Molecular Pharmaceutics. 11 (4), 1081-1093 (2014).
- Kanazawa, T. Brain delivery of small interfering ribonucleic acid and drugs through intranasal administration with nano-sized polymer micelles. Medical Devices. 8, 57-64 (2015).
- Kanazawa, T., et al. Enhancement of nose-to-brain delivery of hydrophilic macromolecules with stearate- or polyethylene glycol-modified arginine-rich peptide. International Journal of Pharmacology. 530 (1-2), 195-200 (2017).
- Kamei, N., et al. Effect of an enhanced nose-to-brain delivery of insulin on mild and progressive memory loss in the senescence-accelerated mouse. Molecular Pharmaceutics. 14 (3), 916-927 (2017).
- Suzuki, T., Oshimi, M., Tomono, K., Hanano, M., Watanabe, J. Investigation of transport mechanism of pentazocine across the blood-brain barrier using the in situ rat brain perfusion technique. Journal of Pharmaceutical Science. 91 (11), 2346-2353 (2002).
