פרשנות פתולוגיה קלינית בכלבים ופרימטים לא אנושיים במחקרים פרה-קליניים

כלבים ופרימטים לא אנושיים (NHPs), במיוחד כלבי ביגל ו-cynomolgus או rhesus macaques, הם מודלים חיוניים של בעלי חיים גדולים בפיתוח תרופות פרה-קליניות. הדמיון הפיזיולוגי שלהם לבני אדם מספק ערך תרגום להערכת בטיחות, פרמקולוגיה והערכת סמנים ביולוגיים.

בניגוד למכרסמים, בעלי חיים גדולים מתאימים לדגימות דם חוזרות ונשנות ונפחי דגימות גדולים יותר, מה שמאפשר במקבילפרמקוקינטית (PK), טוקסיקוקינטי (TK), והערכות פתולוגיה קלינית. עם זאת, פירוש נתוני פתולוגיה קלינית במינים אלה מבולבל על ידי שונות ביולוגית, עיצוב מחקר, מקור בעלי חיים והליכים ניסויים. להבחין בין רעילות אמיתית של מאמר בדיקה- לבין סחיפה פיזיולוגית או חפצים פרוצדורליים דורשת הבנה מקיפה של משתנים אלה.

במחקרים בבעלי חיים גדולים, גדלי העוקבה מוגבלים מטבעם בשל אילוצים אתיים ומעשיים. כתוצאה מכך, נתוני קו הבסיס לפני-מנה הם קריטיים. עריכת הערכות מרובות לפני-מנה מאפשרת לחוקרים:

• קבע כל חיה כשליטה אורכית משלה.
• לכמת שונות ביולוגית אינדיבידואלית.
• זהה והדרה חריגים או בעלי חיים לא בריאים לפני ההקצאה האקראית.
• הבדיל בטיפול-בתגובות סטרס מהפיזיולוגיה הבסיסית.

וריאציה אינדיבידואלית בולטת במיוחד ב-NHPs בהשוואה למכרסמים או כלבים שגדלו למטרות-. חריגות בסיס כוללות לעתים קרובות פרמטרים משתנים של אריתרוציטים, עליות ספורדיות באנזימי הכבד או פרופילי חלבון לא טיפוסיים. אם וריאציות בסיס אלו חופפות ליעד התרופתי הצפוי או לפרופיל הטוקסיקולוגי של מאמר הבדיקה, בדיקת מינון לפני-משמשת כמנגנון העיקרי למניעת פרשנויות חיוביות-שגויות.

פלבוטומיה תכופה עבור פרופיל פרמקוקינטי יכולה לגרום לשינויים המטולוגיים יאטרוגניים. איסוף דם-תדירותי או גבוה-גורם לעיתים קרובות לירידה ב:

• ספירת תאי דם אדומים (RBC).
• ריכוז המוגלובין (Hgb).
• המטוקריט (Hct)
• סך חלבון ואלבומין (עקב דילול המודול)

אם תפקוד מח העצם נשאר שלם, שינויים מיקרוציטיים או נורמוציטים אלו מלווים בדרך כלל ברטיקולוציטוזיס מפצה. לכן, יש להצליב ירידות קלות בפרמטרים של אריתרון- עם נפחי הדם הכוללים שנמשכו לאורך כל המחקר.

פרוטוקולי NHP דורשים באופן שגרתי הרדמה לצורך איפוק, הדמיה או דגימה פולשנית. הבחירה ומשך ההרדמה משפיעים ישירות על קריאות הפתולוגיה הקלינית. בעלי חיים מורדמים מפגינים תדיר הפצה שונה של לויקוציטים ופרופילי אלקטרוליטים מוחלפים בהשוואה לקבוצות בהכרה, מרוסנות באופן ידני. יתר על כן, שכיבה וזריקות הרדמה תוך שריריות עלולות לגרום לטראומה בשריר תת-קלינית, מה שמוביל לקוצים ניכרים בקריאטין קינאז (CK). טכניקות דגימה עקביות ופרוטוקולי הרדמה סטנדרטיים הם חובה בכל שלבי המחקר.

משתני עיצוב מחקר נוספים הדורשים בקרה קפדנית כוללים:

• גיל בעלי החיים ושלב ההתפתחות
• משך הצום והתזמון ביחס לאיסוף
• סדר הדגימה בתוך קבוצה
• מסלול וקצב ניהול
• תהליכים ניסויים מורכבים (למשל, מינון כירורגי, עירוי מתמשך)

לכלבים ול-NHP יש תוחלת חיים ארוכה יותר של אריתרוציטים מאשר למכרסמים, מה שמשנה את הקינטיקה של התפתחות אנמיה והתאוששות מח. בעקבות איבוד דם חריף, בעלי חיים גדולים מפגינים אחוז רטיקולוציטים נמוך יותר בקו הבסיס ותגובה התחדשותית הדרגתית יותר.

אצל מקוק, מאפייני אריתרוציטים בסיסיים (כגון נפח גופי גוף ממוצע) מתואמים עם המקור הגיאוגרפי (למשל, קופי cynomolgus סיני לעומת קמבודי לעומת קופי cynomolgus מאוריצי). שימוש בבעלי חיים ממקור גיאוגרפי אחד ממזער רעש בסיס. בנוסף, פתוגני רקע תת-קליניים (כגון המוטפילים או זיהומים ויראליים סמויים) יכולים לדכא אריתרופואיזיס ויש לסנן אותם במהלך ההסגר.

פרופילי לויקוציטים הם מאוד-מיינים ספציפיים. כלבים דומיננטיים נויטרופילים-, בעוד ש-NHP בריאים מציגים התפלגות מאוזנת יותר או לימפוציטים-דומיננטיים. הבדלים בסיסיים אלה מכתיבים דפוסי ביטוי ברורים במהלך דלקת מערכתית.

יתר על כן, איפוק פיזי, סביבות חדשות או פחד גורמים לשחרור מהיר של קטכולמין וגלוקוקורטיקואידים. תגובת סטרס זו גורמת לגיוס מאגר שוליים, המוצגת כנויטרופיליה חולפת ולימפופניה. מכיוון ש-NHPs רגישים מאוד להתמודדות עם מתח, יש לפרש שינויים מבודדים בספירת תאי דם לבנים-בהיעדר סימנים קליניים קורלטיביים או עדות היסטופתולוגית לדלקת רקמות-.

קינטיקה של קרישה משתנה לפי מינים. זמן הפרותרומבין הבסיסי (PT) מטבעו קצר יותר בכלבים מאשר בבני אדם, ומחסור בגורמים ייחודיים עלול לגרום להארכת PT מבודדת, שאינה קשורה ל-תרופות-בכלבים בודדים. במחקרי NHP, מבחני זמן טרומבופלסטין מופעל חלקי (APTT) הם רגישים מאוד לשונות של אצווה מגיב ולטיפול בדגימות (למשל, קרישה חלקית במהלך האיסוף). כאשר מפל הקרישה הוא יעד ידוע של מאמר הבדיקה, התאמה הדוקה של קו הבסיס והרבה ריאגנטים אחידים הם הכרחיים.

Alanine aminotransferase (ALT) הוא סמן ביולוגי סטנדרטי לדליפה כבדית. בכלבי ביגל צעירים,-תכליתיים, טווחי ה-ALT הבסיסיים צרים, מה שמאפשר לזהות שינויים עדינים בכבד שנגרמו-מתוך טיפול. לעומת זאת, כלבים מבוגרים ו-NHPs מציגים שונות פיזיולוגית רחבה יותר.

מקוק מפגינים תכופות עליות ALT חולפות-מגבילות את עצמם עקב שינויים ברקע בכבד או התלקחויות ויראליות תת-קליניות. כתוצאה מכך, עליות- נקודתיות באנזימי כבד דורשות אישור באמצעות סמנים ביולוגיים במקביל (למשל, אספרטאט אמינוטרנספראז, חומצות מרה כוללות), מבחנים תפקודיים והערכה היסטופתולוגית.

פוספטאז אלקליין (ALP) וגמא-גלוטמיל טרנספראז (GGT) משמשים כאינדיקטורים למחלה כבדית או כולסטטית. בעוד ש-ALP רגיש מאוד לכולסטזיס בכלבים, הוא פחות ספציפי ב-NHPs עקב תרומה משמעותית של איזואנזים בעצמות ובמעיים, במיוחד בחיות צעירות שגדלות. GGT הוא לעתים קרובות סמן מרה אמין יותר בדגמי NHP.

חנקן אוריאה בדם (BUN) וקריאטינין בסרום נשארים האינדיקטורים הסטנדרטיים של סינון גלומרולרי, למרות חוסר הרגישות שלהם ל-שלב מוקדם של הפרעה כלייתית. כלבים שומרים על טווחים פיזיולוגיים צרים יחסית עבור אנליטים אלה, מה שמפשט את הזיהוי של שינויים קלים בכליות. לעומת זאת, NHPs מציגים טווח בסיס רחב, מה שהופך שינויים עדינים לקשים יותר לאפיון.

מכיוון ש-BUN מושפע מקטבוליזם של חלבון, צריכת תזונה ומצב הידרציה, יש לפרש אותו לצד קריאטינין. בדיקת שתן מספקת הקשר חיוני, אבל איסוף דגימות בבעלי חיים גדולים-שלעתים קרובות כולל איסוף מחבת בן לילה-מציג סיכונים של אידוי, זיהום צואה או התפרקות תאית. כאשר רעילות נפרוטית היא הדאגה העיקרית, מומלץ לבצע ציסטוסקופיה-מתוזמנת, או כלוב מטבולי מיוחד.

עליות קריאטין קינאז (CK) שכיחות במחקרי NHP. הם מונעים לעתים קרובות על ידי לכידה פיזית, ריסון, זריקות תוך שריריות או שכיבה ממושכת בהרדמה ולא רעילות מערכתית של מאמר בדיקה. כדי למנוע פרשנות שגויה, יש להעריך קוצים מבודדים של CK כנגד:

• קרבה כרונולוגית לאירועים מלחיצים או זריקות
• תלות ברורה במינון- בין קבוצות הטיפול
• שיתוף-הפעלה של סמני רקמה ספציפיים יותר
• שינויים במקביל באספרטאט אמינוטרנספראז (AST) ובלקטט דהידרוגנאז (LDH)

להערכות קרדיוטוקסיות, יש להשתמש בטרופונינים לבביים (I או T), מכיוון שהם מציעים קרדיוספציפיות מעולה על פני סמנים אנזימטיים מסורתיים בכלבים וב-NHP.

מטבוליזם של גלוקוז ושומנים ב-NHPs רגישים מאוד לגורמי לחץ סביבתיים ושינויים בתזונה. טיפול בשחרור-מושרה של אפינפרין גורם באופן שגרתי לגליקוגנוליזה מהירה, וכתוצאה מכך היפרגליקמיה חולפת. לוחות הזמנים של האכלה גורמים גם לתנודות בולטות בטריגליצרידים ובכולסטרול בסרום.

NHPs גם מציגים ריכוזי חלבון בסרום בסיסיים גבוהים ומשתנים יותר מאשר מכרסמים. שינויים בשברי אלבומין וגלובולינים משקפים לעתים קרובות תגובות דלקתיות חריפות-לא-ספציפיות לפרוצדורות, זיהומים תת-קליניים או מצבי תזונה משתנים, במקום רעילות ישירה של-איברי המטרה.

ריכוזי האלקטרוליטים בסרום, במיוחד נתרן, אשלגן וכלוריד, נתונים לשינויים מהירים ב-NHPs עקב מצב הידרציה, חוסר איזון חומצה-בסיסי כתוצאה מהרדמה-מדיכאון נשימתי המושרה, או המוליזה מדגימה.

ריכוזי הסידן הכוללים קשורים ישירות לאלבומין בסרום. כתוצאה מכך, שינויים בסך הסידן חייבים להיות מתוקנים מתמטית או פיזיולוגית עבור רמות אלבומין; שינויים בסך הסידן אינם מצביעים בהכרח על שינוי רלוונטי מבחינה ביולוגית בחלק הפונקציונלי של סידן מיונן.

פירוש נתוני פתולוגיה קלינית בכלבים ופרימטים לא אנושיים מתרחב מעבר להשוואות סטטיסטיות סטנדרטיות בין קבוצות הרכב וטיפול. שונות ביולוגית, סחיפה בסיסית, חפצי פלבוטומיה, הרדמה וטיפול במתח מציגים לעתים קרובות נתונים מבלבלים.

הערכת בטיחות מדויקת מסתמכת על שילוב הוליסטי של פרמטרים של פתולוגיה קלינית עם פרמטרים של עיצוב מחקר, תצפיות קליניות בזמן אמת, נתוני חשיפה פרמקוקינטית ותוצאות היסטופתולוגיות סופיות. גישה קפדנית וספציפית למין-למערכי נתונים אלה חיונית לתרגום ממצאים פרה-קליניים להערכות סיכון אנושיות מדויקות.

צור קשר עם Prisys Biotech

Hall, RL, & Everds, NE (2003). גורמים המשפיעים על הפרשנות של פתולוגיה קלינית של פרימטים של כלבים ולא אנושיים.פתולוגיה טוקסיקולוגית, 31(1_suppl), 6-10. DOI: 10.1080/01926230390174878