Imatinib plasma concentrations variability in hemato-oncologic patients

Abstract Imatinib (Glivec~ has transformed the treatment and prognosis of chronic myeloid leukaemia (CML) and of gastrointestinal stromal tumor (GIST). However, the treatment must be taken indefinitely and is not devoid of inconvenience and toxicity. Moreover, resistance or escape from disease control occurs. Considering the large interindividual differences in the function of the enzymatic and transport systems involved in imatinib disposition, exposure to this drug can be expected to vary widely among patients. Among those known systems is a cytochrome P450 (CYI'3A4) that metabolizes imatinib, the multidrug transporter P-glycoprotein (P-gp; product of the MDR1 gene) that expels imatinib out of cells, and al-acid glycoprotein (AGP), a circulating protein binding imatinib in the plasma. The aim of this observational study was to explore the influence of these covariates on imatinib pharmacokinetics (PK), to assess the interindividual variability of the PK parameters of the drug, and to evaluate whether imatinib use would benefit from a therapeutic drug monitoring (TDM) program. A total of 321 plasma concentrations were measured in 59 patients receiving imatinib, using a validated chromatographic method developed for this study (HPLC-LTV). The results were analyzed by non-linear mixed effect modeling (NONMEM). A one-compartment pharmacokinetic model with first-order absorption appropriately described the data, and a large interindividual variability was observed. The MDK> polymorphism 3435C>T and the CYP3A4 activity appeared to modulate the disposition of imatinib, albeit not significantly. A hyperbolic relationship between plasma AGP levels and oral clearance, as well as volume of distribution, was observed. A mechanistic approach was built up, postulating that only the unbound imatinib concentration was able to undergo first-order elimination. This approach allowed determining an average free clearance (CL,~ of 13101/h and a volume of distribution (Vd) of 301 1. By comparison, the total clearance determined was 141/h (i.e. 233 ml/min). Free clearance was affected by body weight and pathology diagnosis. The estimated variability of imatinib disposition (17% for CLu and 66% for Vd) decreased globally about one half with the model incorporating the AGP impact. Moreover, some associations were observed between PK parameters of the free imatinib concentration and its efficacy and toxicity. Finally, the functional influence of P-gp activity has been demonstrated in vitro in cell cultures. These elements are arguments to further investigate the possible usefulness of a TDM program for imatinib. It may help in individualizing the dosing regimen before overt disease progression or development of treatment toxicity, thus improving both the long-term therapeutic effectiveness and tolerability of this drug. Résumé L'imatinib (Glivec ®) a révolutionné le traitement et le pronostic de la leucémie myéloïde chronique (LMC) et des tumeurs stromales d'origine digestive (GIST). Il s'agit toutefois d'un traitement non dénué d'inconvénients et de toxicité, et qui doit être pris indéfiniment. Par ailleurs, une résistance, ou des échappements au traitement, sont également rencontrés. Le devenir de ce médicament dans l'organisme dépend de systèmes enzymatiques et de transport connus pour présenter de grandes différences interindividuelles, et l'on peut s'attendre à ce que l'exposition à ce médicament varie largement d'un patient à l'autre. Parmi ces systèmes, on note un cytochrome P450 (le CYP3A4) métabolisant l'imatinib, la P-glycoprotéine (P-gp ;codée par le gène MDR1), un transporteur d'efflux expulsant le médicament hors des cellules, et l'atglycoprotéine acide (AAG), une protéine circulante sur laquelle se fixe l'imatinib dans le plasma. L'objectif de la présente étude clinique a été de déterminer l'influence de ces covariats sur la pharmacocinétique (PK) de l'imatinib, d'établir la variabilité interindividuelle des paramètres PK du médicament, et d'évaluer dans quelle mesure l'imatinib pouvait bénéficier d'un programme de suivi thérapeutique (TDM). En utilisant une méthode chromatographique développée et validée à cet effet (HPLC-UV), un total de 321 concentrations plasmatiques a été dosé chez 59 patients recevant de l'imatinib. Les résultats ont été analysés par modélisation non linéaire à effets mixtes (NONMEM). Un modèle pharmacocinétique à un compartiment avec absorption de premier ordre a permis de décrire les données, et une grande variabilité interindividuelle a été observée. Le polymorphisme du gène MDK1 3435C>T et l'activité du CYP3A4 ont montré une influence, toutefois non significative, sur le devenir de l'imatinib. Une relation hyperbolique entre les taux plasmatiques d'AAG et la clairance, comme le volume de distribution, a été observée. Une approche mécanistique a donc été élaborée, postulant que seule la concentration libre subissait une élimination du premier ordre. Cette approche a permis de déterminer une clairance libre moyenne (CLlibre) de 13101/h et un volume de distribution (Vd) de 301 l. Par comparaison, la clairance totale était de 141/h (c.à.d. 233 ml/min). La CLlibre est affectée par le poids corporel et le type de pathologie. La variabilité interindividuelle estimée pour le devenir de l'imatinib (17% sur CLlibre et 66% sur Vd) diminuait globalement de moitié avec le modèle incorporant l'impact de l'AAG. De plus, une certaine association entre les paramètres PK de la concentration d'imatinib libre et l'efficacité et la toxicité a été observée. Finalement, l'influence fonctionnelle de l'activité de la P-gp a été démontrée in nitro dans des cultures cellulaires. Ces divers éléments constituent des arguments pour étudier davantage l'utilité potentielle d'un programme de TDM appliqué à l'imatinib. Un tel suivi pourrait aider à l'individualisation des régimes posologiques avant la progression manifeste de la maladie ou l'apparition de toxicité, améliorant tant l'efficacité que la tolérabilité de ce médicament. Résumé large public L'imatinib (un médicament commercialisé sous le nom de Glivec ®) a révolutionné le traitement et le pronostic de deux types de cancers, l'un d'origine sanguine (leucémie) et l'autre d'origine digestive. Il s'agit toutefois d'un traitement non dénué d'inconvénients et de toxicité, et qui doit être pris indéfiniment. De plus, des résistances ou des échappements au traitement sont également rencontrés. Le devenir de ce médicament dans le corps humain (dont l'étude relève de la discipline appelée pharmacocinétique) dépend de systèmes connus pour présenter de grandes différences entre les individus, et l'on peut s'attendre à ce que l'exposition à ce médicament varie largement d'un patient à l'autre. Parmi ces systèmes, l'un est responsable de la dégradation du médicament dans le foie (métabolisme), l'autre de l'expulsion du médicament hors des cellules cibles, alors que le dernier consiste en une protéine (dénommée AAG) qui transporte l'imatinib dans le sang. L'objectif de notre étude a été de déterminer l'influence de ces différents systèmes sur le comportement pharmacocinétique de l'imatinib chez les patients, et d'étudier dans quelle mesure le devenir de ce médicament dans l'organisme variait d'un patient à l'autre. Enfin, cette étude avait pour but d'évaluer à quel point la surveillance des concentrations d'imatinib présentes dans le sang pourrait améliorer le traitement des patients cancéreux. Une telle surveillance permet en fait de connaître l'exposition effective de l'organisme au médicament (concept abrégé par le terme anglais TDM, pour Therapeutic Drag Monitoring. Ce projet de recherche a d'abord nécessité la mise au point d'une méthode d'analyse pour la mesure des quantités (ou concentrations) d'imatinib présentes dans le sang. Cela nous a permis d'effectuer régulièrement des mesures chez 59 patients. Il nous a ainsi été possible de décrire le devenir du médicament dans le corps à l'aide de modèles mathématiques. Nous avons notamment pu déterminer chez ces patients la vitesse à laquelle l'imatinib est éliminé du sang et l'étendue de sa distribution dans l'organisme. Nous avons également observé chez les patients que les concentrations sanguines d'imatinib étaient très variables d'un individu à l'autre pour une même dose de médicament ingérée. Nous avons pu aussi mettre en évidence que les concentrations de la protéine AAG, sur laquelle l'imatinib se lie dans le sang, avait une grande influence sur la vitesse à laquelle le médicament est éliminé de l'organisme. Ensuite, en tenant compte des concentrations sanguines d'imatinib et de cette protéine, nous avons également pu calculer les quantités de médicament non liées à cette protéine (= libres), qui sont seules susceptibles d'avoir une activité anticancéreuse. Enfin, il a été possible d'établir qu'il existait une certaine relation entre ces concentrations, l'effet thérapeutique et la toxicité du traitement. Tous ces éléments constituent des arguments pour approfondir encore l'étude de l'utilité d'un programme de TDM appliqué à l'imatinib. Comme chaque patient est différent, un tel suivi pourrait aider à l'ajustement des doses du médicament avant la progression manifeste de la maladie ou l'apparition de toxicité, améliorant ainsi tant son efficacité que son innocuité.

Integration of a 3D rendering engine with a physics simulator

The goal of this project is the integration of a set of technologies (graphics, physical simulation, input), with the azm of assembling an application framework in phyton. In this research, a set of key introductory concepts are presented in adoption of a deep study of the state of the art of 3D applications. Phyton is selected an justified as the programing language due to the features and advantages that it offers in front of other languages. Finally the design and implementation of the framework is presented in the last chapter with some client application examples.

Determinación de compuestos fenólicos en plasma y HDL. Evaluación del efecto del consumo de aceites de oliva enriquecidos en compuestos fenólicos

El aceite de oliva es la principal fuente de grasa de la Dieta Mediterránea. Actualmente queda establecido su efecto preventivo y beneficioso sobre las enfermedades cardiovasculares (ECV), atribuyéndose en gran parte a sus compuestos fenólicos. Los aceites de oliva enriquecidos en compuestos fenólicos aparecen como una buena estrategia de alimento funcional, sin embargo se ha visto que un aporte único de una dosis muy alta de un tipo de antioxidante podría tener un efecto indeseado aumentando el estrés oxidativo. Además, los fenoles del aceite de oliva aportan un carácter amargo indeseado para los consumidores. Es por esto que se planteó el diseño de dos aceites funcionales, un aceite de oliva enriquecido con sus propios fenoles y otro con la misma dosis de fenoles pero complementado con otra fuente fenólica, concretamente tomillo. Uno de los principales factores a tener en cuenta es la determinación de la biodisponibilidad y metabolismo de los compuestos fenólicos del aceite de oliva y del tomillo, para, posteriormente, ejercer su efecto en diferentes tejidos diana. Una posible diana de los compuestos fenólicos y sus metabolitos son las lipoproteínas de alta densidad (HDL), de manera que la bioactividad de los fenoles del aceite de oliva y del tomillo podría ser debida, en parte, a la incorporación de sus metabolitos en las HDL.

Determinación de antioxidantes endógenos lipofílicos en plasma y HDL. Evaluación del efecto del consumo de acites de oliva enriquecidos en compuestos fenólicos

La Dieta Mediterránea posee un papel protector frente al riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares gracias a los alimentos que la constituyen, entre los que destaca el aceite de oliva como principal fuente de grasas. La hipótesis de la que se parte en el presente trabajo es que el aceite de oliva enriquecido en compuestos fenólicos podría actuar como nutracéutico modulando el sistema antioxidante endógeno, contribuyendo así en la defensa antioxidante del plasma y de las partículas HDL.

Cherenkov mesons as in-medium quark energy loss

We recently showed that a heavy quark moving sufficiently fast through a quark-gluon plasma may lose energy by Cherenkov-radiating mesons [1]. Here we review our previous holographic calculation of the energy loss in N=4 Super Yang-Mills and extend it to longitudinal vector mesons and scalar mesons. We also discuss phenomenological implications for heavy-ion collision experiments. Although the Cherenkov energy loss is an O(1/Nc) effect, a ballpark estimate yields a value of dE/dx for Nc=3 which is comparable to that of other mechanisms.

Cherenkov mesons as in-medium quark energy loss

We recently showed that a heavy quark moving sufficiently fast through a quark-gluon plasma may lose energy by Cherenkov-radiating mesons [1]. Here we review our previous holographic calculation of the energy loss in N=4 Super Yang-Mills and extend it to longitudinal vector mesons and scalar mesons. We also discuss phenomenological implications for heavy-ion collision experiments. Although the Cherenkov energy loss is an O(1/Nc) effect, a ballpark estimate yields a value of dE/dx for Nc=3 which is comparable to that of other mechanisms.

In situ spectroellipsometric study of the nucleation and growth of amorphous silicon

A detailed in situ spectroellipsometric analysis of the nucleation and growth of hydrogenated amorphous silicon (a:Si:H) is presented. Photoelectronic quality a‐Si:H films are deposited by plasma‐enhanced chemical vapor deposition on smooth metal (NiCr alloy) and crystalline silicon (c‐Si) substrates. The deposition of a‐Si:H is analyzed from the first monolayer up to a final thickness of 1.2 μm. In order to perform an improved analysis, real time ellipsometric trajectories are recorded, using fixed preparation conditions, at various photon energies ranging from 2.2 to 3.6 eV. The advantage of using such a spectroscopic experimental procedure is underlined. New insights into the nucleation and growth mechanisms of a‐Si:H are obtained. The nucleation mechanism on metal and c‐Si substrates is very accurately described assuming a columnar microstructural development during the early stage of the growth. Then, as a consequence of the incomplete coalescence of the initial nuclei, a surface roughness at the 10-15 Å scale is identified during the further growth of a‐Si:H on both substrates. The bulk a‐Si:H grows homogeneously beneath the surface roughness. Finally, an increase of the surface roughness is evidenced during the long term growth of a‐Si:H. However, the nature of the substrate influenced the film growth. In particular, the film thickness involved in the nucleation‐coalescence phase is found lower in the case of c‐Si (67±8 Å) as compared to NiCr (118±22 Å). Likewise films deposited on c‐Si present a smaller surface roughness even if thick samples are considered (>1 μm). More generally, the present study illustrates the capability of in situ spectroellipsometry to precisely analyze fundamental processes in thin‐film growth, but also to monitor the preparation of complex structures on a few monolayers scale.

Properties of amorphous silicon thin films grown in square wave modulated silane rf discharges.

Hydrogenated amorphous silicon (a‐Si:H) thin films have been obtained from pure SiH4 rf discharges by using the square wave modulation (SQWM) method. Film properties have been studied by means of spectroellipsometry, thermal desorption spectrometry, photothermal deflection spectroscopy and electrical conductivity measurements, as a function of the modulation frequency of the rf power amplitude (0.2-4000 Hz). The films deposited at frequencies about 1 kHz show the best structural and optoelectronic characteristics. Based upon the experimental results, a qualitative model is presented, which points up the importance of plasma negative ions in the deposition of a‐Si:H from SQWM rf discharges through their influence on powder particle formation.