Procedimiento para investigar el destino de un compuesto de ensayo con estrectroscopia de RMN.

Un procedimiento para investigar el destino de un compuesto de ensayo que contiene al menos un núcleo activo de RMN,

en el que dicho núcleo activo de RMN es 13C y dicho compuesto de ensayo es un compuesto orgánico 13C que comprende una abundancia enriquecida artificialmente de a una abundancia de al menos un 5%, comprendiendo dicho procedimiento:

- administrar el compuesto de ensayo a un sistema biológico en el que se va a estudiar su destino, en el que dicho sistema es un animal íntegro,

- hiperpolarizar los núcleos activos de RMN en muestras extraídas del sistema a intervalos de tiempo mediante transferencia de polarización usando polarización nuclear dinámica (PND) en estado sólido efectuada por un agente de PND; y

- analizar cada una de las muestras hiperpolarizadas mediante espectroscopia de RMN-13C en estado líquido.

Procedimiento para investigar el destino de un compuesto de ensayo con espectroscopia de RMN

Esta invención se refiere a la espectrscopia de RMN. Los espectros de núcleos activos de RMN varían dependiendo de su entorno. La presente invención proporciona un procedimiento para obtener información respecto al destino de un compuesto de ensayo potenciando la polarización nuclear de núcleos activos de RMN del compuesto de ensayo (de aquí en adelante, denominado "hiperpolarización") antes del análisis de RMN.

El término "compuesto de ensayo" como se usa de aquí en adelante, designa un compuesto orgánico que comprende una abundancia enriquecida artificialmente de 13C a una abundancia de al menos un 5%.

El término "destino" como se usa de aquí en adelante, cuando se aplica a un compuesto de ensayo, comprende metabolismo, absorción y excreción en un sistema biológico.

El término "sistema biológico" como se usa de aquí en adelante es un animal íntegro.

Debido a la revolución genómica, las colecciones químicas combinatorias y el cribado de alto rendimiento, un número exponencialmente creciente de nuevas entidades químicas está entrando ahora o está ya en las fases de ensayo necesarias antes de comercializarse como nuevos fármacos. Esta rápida evolución de fármacos potencialmente beneficiosos ha conducido a una presión aumentada sobre los procesos de evaluación tanto de eficacia como de seguridad. Existe una búsqueda intensiva continua de nuevas tecnologías que puedan optimizar la eficacia de dichas evaluaciones.

La farmacocinética y ensayos toxicológicos tienen dos requisitos clave, que son la identificación de los metabolitos formados a partir del compuesto original y la valoración de la toxicidad tanto del compuesto original como de sus metabolitos. Durante los ensayos preclínicos y las fases de ensayo clínico del desarrollo de fármacos, es esencial investigar (mediante detección/control) si los fármacos de ensayo mismos o sus metabolitos dan lugar a reacciones adversas en sistemas de ensayo in vitro, animales, voluntarios sanos o pacientes. Es también necesario establecer si las reacciones potencialmente indeseables e incluso peligrosas están relacionadas con la concentración o distribución del fármaco o de uno o más de sus metabolitos en el organismo. Además, dichas evaluaciones pueden realizarse en pacientes seleccionados para determinar si grupos particulares de pacientes, por ejemplo con defectos identificados en una o más enzimas metabolizadoras del fármaco (que pueden representar una minoría muy pequeña de las poblaciones de ensayo preclínico y clínico) , tienen un riesgo aumentado de desarrollar reacciones adversas a fármacos. Es un aspecto importante de cualquiera de dichas investigaciones determinar el destino de una sustancia farmacológica una vez se ha administrado, concretamente, su absorción, distribución en tejido, velocidad y sitio (s) del metabolismo, caracterización de la estructura y abundancia relativa de metabolitos y las rutas de excreción. Existe la necesidad de nuevos procedimientos para estudiar el destino de un compuesto de ensayo.

Uno de los procedimientos que puede usarse para estudiar el destino de un compuesto de ensayo en un sistema biológico es identificar las estructuras de sus metabolitos. Las técnicas actuales para identificar la estructura de metabolitos se basan en gran medida en la espectroscopia de masas (EM) en combinación con cromatografía líquida. Sin embargo, la espectroscopia de masas, por sí sola, a menudo no es capaz de caracterizar la estructura de metabolitos total e inequívocamente. Los datos derivados de la espectroscopia de RMN son a menudo complementarios de los obtenidos a partir de EM y, cuando se usan en combinación, estas técnicas pueden permitir determinar la estructura de metabolitos. Desgraciadamente, la RMN actual es relativamente insensible. En muchos casos, la sensibilidad relativamente baja de la RMN crea problemas fundamentales que afectan al tiempo de adquisición necesario para conseguir una señal deseada y al límite inferior de detección (LID) del analito a una relación de señal: ruido definida (por ejemplo, 3:1) .

En términos prácticos, la mala sensibilidad de las técnicas de RMN actuales limita su aplicación en estudios de absorción, distribución, metabolismo y excreción (ADME) . Durante las etapas tempranas del desarrollo de fármacos, el suministro de candidato a fármaco, y por tanto sus metabolitos, es limitado y a menudo no hay material disponible suficiente para análisis por RMN. Además, la concentración de metabolitos producidos mediante cribados in vitro e in vivo es baja y a menudo está muy por debajo del nivel necesario para análisis por RMN. No es aconsejable aumentar la dosificación porque las rutas metabólicas pueden cambiar en dichas condiciones no fisiológicas y los metabolitos formados no serán representativos de los producidos en regímenes de tratamiento del paciente estándares.

Actualmente, es necesario aumentar la escala del procedimiento de ensayo y concentrar los metabolitos a partir de grandes volúmenes de fluidos biológicos (por ejemplo, sobrenadantes de cultivo celular, perfundidos de órganos, plasma, bilis, orina, etc.) para caracterizar los nuevos candidatos a fármacos por RMN. Esto consume mucho tiempo, así que en la práctica a menudo no tiene lugar hasta tardíamente en la fase de desarrollo del fármaco. Esto conduce a muchos de los costosos fracasos de candidato a fármaco de fase tardía. Idealmente, la RMN tiene que incorporarse como herramienta analítica rutinaria junto con la EM lo antes posible en la evaluación de las características de ADME de nuevas entidades químicas. Sin embargo, esto no es factible con la sensibilidad de las técnicas de RMN convencionales. La presente invención que usa núcleos activos de RMN hiperpolarizados se enfrenta a muchas de las limitaciones anteriormente mencionadas y por tanto ofrece muchas ventajas en comparación con las técnicas de RMN convencionales, como se discutirá a continuación.

Además de las aplicaciones de ADME, las evaluaciones de toxicidad (Tox) son también básicas para el proceso de aprobación de fármacos. La situación actual con respecto al ensayo de Tox podría decirse que es aún más problemática que en ADME. Se encuentra que muchos candidatos a fármacos exhiben una toxicidad inaceptable tardíamente en ensayos clínicos, e incluso ocasionalmente tras el lanzamiento. Está ampliamente aceptado en la industria farmacéutica que los cribados toxicológicos preclínicos actuales son inadecuados. Los cribados in vitro actuales son poco predictivos de la situación in vivo. Consiguientemente, la toxicidad de los nuevos candidatos a fármacos debe evaluarse concienzudamente en dos especies animales antes de ensayo a gran escala en seres humanos. Esto es costoso y consume tiempo. Además, los resultados del ensayo animal no son siempre predictivos para seres humanos. Existe la necesidad urgente de procedimientos de cribado de toxicidad mejorados.

Los enfoques bioanalíticos para evaluar la eficacia y seguridad de fármacos incluyen actualmente medidas de las respuestas de sistemas vivos a los candidatos a fármacos a nivel genético o a nivel de expresión de proteínas celulares, usando los denominados procedimientos genómico y proteómico, respectivamente. Sin embargo, puesto que ambos procedimientos ignoran el estado metabólico dinámico de la célula, tejido u organismo entero, incluso en combinación, la genómica y proteómica pueden no proporcionar suficiente información sobre la función celular integrada en sistemas vivos para valorar exactamente el destino y perfil toxicológico de un candidato a fármaco. Se ha sugerido un enfoque de alta resolución basado en RMN-1H (Xenobiotica, 1999, vol. 29, 1181-1189, J.K. Nicholson et al.) y se le ha denominado metabonómica. La metabonómica se define como la medida cuantitativa de la respuesta metabólica multiparamétrica dinámica de sistemas vivos ante estímulos fisiopatológicos o modificaciones genéticas. Se prevé que dichos análisis destaquen los patrones de variaciones de compuestos endógenos producidos en respuesta a toxinas conocidas. Esto debería posibilitar predecir la toxicidad de los nuevos candidatos a fármacos por comparación. Los procedimientos según la presente invención que usan RMN hiperpolarizada deberían proporcionar mejoras a los análisis metabonómicos del efecto de los nuevos candidatos a fármacos sobre la distribución, metabolismo y excreción de compuestos endógenos en comparación con las técnicas empleadas actualmente. La RMN hiperpolarizada posibilitará... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para investigar el destino de un compuesto de ensayo que contiene al menos un núcleo activo de RMN, en el que dicho núcleo activo de RMN es 13C y dicho compuesto de ensayo es un compuesto orgánico 13C

que comprende una abundancia enriquecida artificialmente de a una abundancia de al menos un 5%, comprendiendo dicho procedimiento:

- administrar el compuesto de ensayo a un sistema biológico en el que se va a estudiar su destino, en el que dicho sistema es un animal íntegro,

- hiperpolarizar los núcleos activos de RMN en muestras extraídas del sistema a intervalos de tiempo mediante transferencia de polarización usando polarización nuclear dinámica (PND) en estado sólido efectuada por un agente de PND; y

- analizar cada una de las muestras hiperpolarizadas mediante espectroscopia de RMN-13C en estado líquido.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho procedimiento es para investigar el metabolismo del compuesto de ensayo.

3. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha hiperpolarización se lleva a cabo a una temperatura de 4, 2K o menos usando una fuerza de campo magnético superior a 1 T.

4. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que se comparan los espectros de RMN de las diversas muestras para mostrar los cambios a lo largo del tiempo.

5. Un procedimiento según la reivindicación 4, en el que el procedimiento implica la detección de cambios en los espectros de núcleos activos de RMN.

6. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el compuesto de ensayo es exógeno del sistema biológico en el que se va a estudiar.

7. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el compuesto de ensayo es un fármaco o un candidato a fármaco.

8. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que dichas muestras son muestras de sangre u orina.

9. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la muestra hiperpolarizada se retiene en un campo de retención en el periodo desde la hiperpolarización hasta el análisis.

10. Un procedimiento según la reivindicación 9, en el que dicho campo de retención proporciona un campo mayor que el campo magnético de la Tierra.

11. Un procedimiento según la reivindicación 11, en el que dicho campo de retención proporciona un campo mayor de 10 mT.

12. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho agente de PND es un radical tritilo.

13. Un procedimiento según la reivindicación 12, en el que dicho radical tritilo es la sal de sodio de tris- (8-carboxil2, 2, 6, 6, -tetra- (2 (1-hidroxietil) ) benzo[1, 2-d:4, 5-d']bis- (1, 3) ditiol-4-il) metilo.

14. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que es observable un pico para cada centro de carbono en el compuesto de ensayo.

15. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que se disuelve la muestra hiperpolarizada en un disolvente adecuado antes del análisis mediante espectroscopia de RMN.

16. Un procedimiento según la reivindicación 15 en el que dicho disolvente adecuado es D2O.

FIGURA 1 FIGURA 2 FIGURA 3