Therapeutisches drug monitoring bei antidepressiver Pharmakotherapie

Therapeutisches Drug Monitoring (TDM) umfasst die Messung von Medikamentenspiegeln im Blut und stellt die Ergebnisse in Zusammenhang mit dem klinischen Erscheinungsbild der Patienten. Dabei wird angenommen, dass die Konzentrationen im Blut besser mit der Wirkung korrelieren als die Dosis. Dies gilt auch für Antidepressiva. Voraussetzung für eine Therapiesteuerung durch TDM ist die Verfügbarkeit valider Messmethoden im Labor und die korrekte Anwendung des Verfahrens in der Klinik. Ziel dieser Arbeit war es, den Einsatz von TDM für die Depressionsbehandlung zu analysieren und zu verbessern. Im ersten Schritt wurde für das neu zugelassene Antidepressivum Duloxetin eine hochleistungsflüssig-chromatographische (HPLC) Methode mit Säulenschaltung und spektrophotometrischer Detektion etabliert und an Patienten für TDM angewandt. Durch Analyse von 280 Patientenproben wurde herausgefunden, dass Duloxetin-Konzentrationen von 60 bis 120 ng/ml mit gutem klinischen Ansprechen und einem geringen Risiko für Nebenwirkungen einhergingen. Bezüglich seines Interaktionspotentials erwies sich Duloxetin im Vergleich zu anderen Antidepressiva als schwacher Inhibitor des Cytochrom P450 (CYP) Isoenzyms 2D6. Es gab keinen Hinweis auf eine klinische Relevanz. Im zweiten Schritt sollte eine Methode entwickelt werden, mit der möglichst viele unterschiedliche Antidepressiva einschließlich deren Metaboliten messbar sind. Dazu wurde eine flüssigchromatographische Methode (HPLC) mit Ultraviolettspektroskopie (UV) entwickelt, mit der die quantitative Analyse von zehn antidepressiven und zusätzlich zwei antipsychotischen Substanzen innerhalb von 25 Minuten mit ausreichender Präzision und Richtigkeit (beide über 85%) und Sensitivität erlaubte. Durch Säulenschaltung war eine automatisierte Analyse von Blutplasma oder –serum möglich. Störende Matrixbestandteile konnten auf einer Vorsäule ohne vorherige Probenaufbereitung abgetrennt werden. Das kosten- und zeiteffektive Verfahren war eine deutliche Verbesserung für die Bewältigung von Proben im Laboralltag und damit für das TDM von Antidepressiva. Durch Analyse des klinischen Einsatzes von TDM wurden eine Reihe von Anwendungsfehlern identifiziert. Es wurde deshalb versucht, die klinische Anwendung des TDM von Antidepressiva durch die Umstellung von einer weitgehend händischen Dokumentation auf eine elektronische Bearbeitungsweise zu verbessern. Im Rahmen der Arbeit wurde untersucht, welchen Effekt man mit dieser Intervention erzielen konnte. Dazu wurde eine Labor-EDV eingeführt, mit der der Prozess vom Probeneingang bis zur Mitteilung der Messergebnisse auf die Stationen elektronisch erfolgte und die Anwendung von TDM vor und nach der Umstellung untersucht. Die Umstellung fand bei den behandelnden Ärzten gute Akzeptanz. Die Labor-EDV erlaubte eine kumulative Befundabfrage und eine Darstellung des Behandlungsverlaufs jedes einzelnen Patienten inklusive vorhergehender Klinikaufenthalte. Auf die Qualität der Anwendung von TDM hatte die Implementierung des Systems jedoch nur einen geringen Einfluss. Viele Anforderungen waren vor und nach der Einführung der EDV unverändert fehlerhaft, z.B. wurden häufig Messungen vor Erreichen des Steady State angefordert. Die Geschwindigkeit der Bearbeitung der Proben war im Vergleich zur vorher händischen Ausführung unverändert, ebenso die Qualität der Analysen bezüglich Richtigkeit und Präzision. Ausgesprochene Empfehlungen hinsichtlich der Dosierungsstrategie der angeforderten Substanzen wurden häufig nicht beachtet. Verkürzt wurde allerdings die mittlere Latenz, mit der eine Dosisanpassung nach Mitteilung des Laborbefundes erfolgte. Insgesamt ist es mit dieser Arbeit gelungen, einen Beitrag zur Verbesserung des Therapeutischen Drug Monitoring von Antidepressiva zu liefern. In der klinischen Anwendung sind allerdings Interventionen notwendig, um Anwendungsfehler beim TDM von Antidepressiva zu minimieren.

Etablierung und Optimierung von Therapeutischem Drug Monitoring für die Psychopharmakotherapie von Patienten mit Substanzabhängigkeit

Therapeutisches Drug Monitoring (TDM) findet Anwendung in der Therapie mit Immunosuppressiva, Antibiotika, antiretroviraler Medikation, Antikonvulsiva, Antidepressiva und auch Antipsychotika, um die Effizienz zu steigern und das Risiko von Intoxikationen zu reduzieren. Jedoch ist die Anwendung von TDM für Substanzen, die Einsatz finden in der Rückfallprophylaxe, der Substitution oder dem Entzug von Abhängigkeitserkrankungen nicht etabliert. Für diese Arbeit wurde im ersten Schritt eine sensitive Rating-Skala mit 22 Items entwickelt, mit Hilfe derer der theoretische Nutzen von TDM in der Pharmakotherapie von substanzbezogenen Abhängigkeitserkrankungen auf der Basis von pharmakologischen Eigenschaften der Medikamente und von Patientencharakteristika evaluiert wurde. Die vorgenommene Einschätzung zeigte für Bupropion, Buprenorphin, Disulfiram (oder einen Metaboliten), Methadon (chirale Bestimmung wenn möglich) und Naltrexon einen potentiellen Nutzen von TDM.rnFür die meisten Medikamente, die zur Behandlung von Abhängigkeitserkrankungen zugelassen sind, fehlen valide Messverfahren für TDM. Im Alltag werden überwiegend Drogen Screening-Tests in Form immunologischer Schnelltests angewendet. Für die Anwendung von TDM wurden in dieser Arbeit chromatographische Verfahren für die Bestimmung von Naltrexon und 6β-Naltrexol, Bupropion und Hydroxybupropion sowie R,S-Methadon und R,S-2-Ethyliden-1,5-dimethyl-3,3-diphenylpyrrolidin entwickelt, optimiert und validiert. Es handelt sich dabei HPLC-UV-Methoden mit Säulenschaltung sowie zur Bestimmung von Naltrexon und 6β-Naltrexol zusätzlich eine LC-MS/MS-Methode. Voraussetzung für die Interpretation der Plasmaspiegel ist im Wesentlichen die Kenntnis eines therapeutischen Bereichs. Für Naltrexon und seinen aktiven Metaboliten 6β-Naltrexol konnte eine signifikante Korrelation zwischen dem auftretenden Craving und der Summenkonzentration gefunden werden. Mittels Receiver-Operation-Characteristics-Kurven-Analyse wurde ein Schwellenwert von 16,6 ng/ml ermittelt, oberhalb dessen mit einem erhöhten Ansprechen gerechnet werden kann. Für Levomethadon wurde bezüglich der Detoxifikationsbehandlung ein Zusammenhang in der prozentualen Reduktion des Plasmaspiegels und den objektiven und subjektiven Entzugssymptomen gefunden. rnDoch nicht nur die Wirkstoffe, sondern auch das Patientenmerkmal substanzbezogene Abhängigkeit wurde charakterisiert, zum einen bezüglich pharmakokinetischer Besonderheiten, zum anderen in Hinsicht auf die Therapietreue (Adhärenz). Für Patienten mit komorbider Substanzabhängigkeit konnte eine verminderte Adhärenz unabhängig von der Hauptdiagnose gezeigt werden. Die Betrachtung des Einflusses von veränderten Leberwerten zeigt für komorbide Patienten eine hohe Korrelation mit dem Metabolisiererstatus, nicht aber für Patienten ohne Substanzabhängigkeit.rnÜbergeordnetes Ziel von TDM ist die Erhöhung der Therapiesicherheit und die Steigerung der Therapieeffizienz. Dies ist jedoch nur möglich, wenn TDM im klinischen Alltag integriert ist und korrekt eingesetzt wird. Obwohl es klare Evidenz für TDM von psychiatrischer Medikation gibt, ist die Diskrepanz zwischen Laborempfehlung und der klinischen Umsetzung hoch. Durch Intensivierung der interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen Ärzten und Labor, der Entwicklung von interaktivem TDM (iTDM), konnte die Qualität der Anwendung von TDM verbessert und das Risiko von unerwünschten Arzneimittelwirkungen vermindert werden. rnInsgesamt konnte durch die eigenen Untersuchungen gezeigt werden, dass TDM für die medikamentöse Einstellung von Patienten mit Abhängigkeitserkrankung sinnvoll ist und dass optimales TDM eine interdisziplinäre Zusammenarbeit erfordert.rn

Synthese und Charakterisierung zylindrischer Poly(2-oxazolin)bürsten als Nanocarrier für Drug Delivery Systeme

Inspiriert durch natürlich vorkommende Peptide, sind Poly(2-oxazoline) vielversprechende Kandidaten für Anwendungen in Bereichen des kontrollierten Wirkstoff- bzw. Gentransportes, wie die moderne Biomedizin dies fordert. Da Polyoxazoline als strukturisomere Amide von natürlichen Polypeptiden aufgefasst werden können, zeigen diese synthetischen Polymere in direktem Vergleich erhebliche Vorteile etwa hinsichtlich Zytotoxizät und Effizienz, was wesentlich dazu beitragen kann, aktuelle Hürden biomedizinischer Fragestellungen hinsichtlich Transport und Targeting zu überwinden. Darüber hinaus sollten zylindrische Polymerbürsten aufgrund ihrer molekularen, architekturbedingten Formanisotropie und jüngsten Ergebnissen insbesondere zur formabhängigen Endozytose sehr aussichtsreiche Kandidaten für den Einsatz zum Wirkstofftransport sein.rnrnDie vorliegende Arbeit widmete sich deshalb der Synthese und Charakterisierung von biokompatiblen zylindrischen Poly(2-oxazolin)bürsten als potentielle Nanotransporter von Wirkstoffen, Biomolekülen oder genetischem Material. Als Monomer wurde zunächst 2-Isopropyloxazolin gewählt, da das Polymer eine Phasenübergangstemperatur von 37 °C besitzt, was für Konjugatsynthesen wie auch diverse biomedizinische Applikationen interessant sein kann. Durch terminierende Methacrylamid Funktionalisierung der lebenden kationischen Oxazolinpolymerisation bzw. nachfolgende Endgruppen Transferreaktionen sind Makromonomere im Bereich 1000-5000 g/mol zugänglich. Erstmals gelang es so 2-Oxazolin basierte, hochmolekulare zylindrische Bürsten mit Konturlängen im Bereich von 250 nm mittels „Grafting Through“ Technik in freier radikalischer Polymerisation herzustellen.rnrnAusgehend von der entwickelten Syntheseroute konnten so neben Homo- und Blockcopolymerbürsten von 2-Ethyl-2-oxazolin und 2-Isopropyl-2-oxazolin auch Bürstenmoleküle aus statistischen Copolymeren von 2-Ethyl-2-oxazolin und unsubstituiertem 2-Oxazolin hergestellt werden. Während letztere die Einführung kationischer Gruppen durch selektivere Abspaltmethoden der Formylreste erlauben und so etwa DNA/RNA Komplexierungen ermöglichen können, bietet andererseits der in dieser Arbeit erstmalig demonstrierte Einsatz Azid-funktionalisierter Initiatoren zur kationischen Oxazolinpolymerisation unter Beibehaltung aller anderen sonstigen Reaktionsschritte auch die Möglichkeit der Synthese Azid-Endgruppen-funktionalisierter Makromonomere. Die „Grafting Through“ Methodik der freien radikalischen Makromonomer Polymerisation ist selbst bei diesen funktionalisierten Systemen von großem Vorteil, erlaubt sie auch hier den Zugang zu hochmolekularen Substraten mit einem Pfropfungs- bzw. Funktionalisierungsgrad von 100 %, da jede Seitenkette dieser zylindrischen Bürsten die aussenliegende, und damit sterisch leichter zugängliche funktionale Gruppe trägt. Dabei gelang es die Syntheseroute so zu gestalten, dass es möglich war alle vorgestellten Polymerbürsten mittels statischer und dynamischer Lichtstreuung hinsichtlich absoluter Molmasse und molekularer Dimension zu charakterisieren.rnIn weitereren Reaktionen konnten dann reaktive Fluoreszenzfarbstoffe mit Hilfe kupferfreier 1,3 dipolarerer Addition (kupferfreie „Click-Chemie“) an die Azid-funktionalisierten Polymerbürsten angebunden werden, so dass eine wesentliche Voraussetzung für die Detektion in in vivo und in vitro Experimenten erfüllt werden kann. Darüber hinaus gelingt die quantitative polymeranaloge Umsetzung der Azid- zu Aminogruppen durch eine polymeranalog geführte Reduktion nach Staudinger; damit können an diesen Systemen auch etablierte Konjugationstechniken an Aminogruppen durchgeführt werden. Zudem erlauben die Aminogruppen-haltigen Polymerbürsten durch Protonierung schon bei physiologischem pH die Komplexierung von DNA oder RNA. rnrnErste Lichtstreumessungen in Blutserum zeigen im Falle der kationischen Aminogruppen tragenden Polymerbürsten zwar Aggregation, was aber durch entsprechende Umsetzung nach Konjugation wahrscheinlich unterdrückt werden kann, zeigen doch die entsprechenden Precursorpolymerbürsten mit Azidgruppen in Serum keinerlei Aggregation.rnrnZellaufnahmestudien in dendritische Zellen zeigen nur im Falle einer Azid-funktionalisierten Poly(2-isopropyl-2-oxazolin)bürste eine unspezifische Aufnahme. Die hydrophileren Poly(2-oxazolin)bürsten weise keine unspezifische Aufnahme auf, was eine wichtige Anfoderung für die Verwendung als Polymercarrier in der Krebsimmuntherapie ist.rn

Tissue engineering strategies for biomaterial-based anticancer drug delivery and enhancement of angiogenesis in tumor-resected bone

Patienten, die an Osteosarkom leiden werden derzeit mit intravenös applizierten krebstherapeutischen Mitteln nach Tumorresektion behandelt, was oftmals mit schweren Nebenwirkungen und einem verzögerten Knochenheilungsprozess einhergeht. Darüber hinaus treten vermehrt Rezidive aufgrund von verbleibenden neoplastischen Zellen an der Tumorresektionsstelle auf. Erfolgreiche Knochenregeneration und die Kontrolle von den im Gewebe verbleibenden Krebszellen stellt eine Herausforderung für das Tissue Engineering nach Knochenverlust durch Tumorentfernung dar. In dieser Hinsicht scheint der Einsatz von Hydroxyapatit als Knochenersatzmaterial in Kombination mit Cyclodextrin als Medikamententräger, vielversprechend. Chemotherapeutika können an Biomaterial gebunden und direkt am Tumorbett über einen längeren Zeitraum freigesetzt werden, um verbliebene neoplastische Zellen zu eliminieren. Lokal applizierte Chemotherapie hat diverse Vorteile, einschließlich der direkten zytotoxischen Auswirkung auf lokale Zellen, sowie die Reduzierung schwerer Nebenwirkungen. Diese Studie wurde durchgeführt, um die Funktionsfähigkeit eines solchen Arzneimittelabgabesystems zu bewerten und um Strategien im Bereich des Tissue Engineerings zu entwickeln, die den Knochenheilungsprozess und im speziellen die Vaskularisierung fördern sollen. Die Ergebnisse zeigen, dass nicht nur Krebszellen von der chemotherapeutischen Behandlung betroffen sind. Primäre Endothelzellen wie zum Beispiel HUVEC zeigten eine hohe Sensibilität Cisplatin und Doxorubicin gegenüber. Beide Medikamente lösten in HUVEC ein tumor-unterdrückendes Signal durch die Hochregulation von p53 und p21 aus. Zudem scheint Hypoxie einen krebstherapeutischen Einfluss zu haben, da die Behandlung sensitiver HUVEC mit Hypoxie die Zellen vor Zytotoxizität schützte. Der chemo-protektive Effekt schien deutlich weniger auf Krebszelllinien zu wirken. Diese Resultate könnten eine mögliche chemotherapeutische Strategie darstellen, um den Effekt eines zielgerichteten Medikamenteneinsatzes auf Krebszellen zu verbessern unter gleichzeitiger Schonung gesunder Zellen. Eine erfolgreiche Integration eines Systems, das Arzneimittel abgibt, kombiniert mit einem Biomaterial zur Stabilisierung und Regeneration, könnte gesunden Endothelzellen die Möglichkeit bieten zu proliferieren und Blutgefäße zu bilden, während verbleibende Krebszellen eliminiert werden. Da der Prozess der Knochengeweberemodellierung mit einer starken Beeinträchtigung der Lebensqualität des Patienten einhergeht, ist die Beschleunigung des postoperativen Heilungsprozesses eines der Ziele des Tissue Engineerings. Die Bildung von Blutgefäßen ist unabdingbar für eine erfolgreiche Integration eines Knochentransplantats in das Gewebe. Daher ist ein umfangreich ausgebildetes Blutgefäßsystem für einen verbesserten Heilungsprozess während der klinischen Anwendung wünschenswert. Frühere Experimente zeigen, dass sich die Anwendung von Ko-Kulturen aus humanen primären Osteoblasten (pOB) und humanen outgrowth endothelial cells (OEC) im Hinblick auf die Bildung stabiler gefäßähnlicher Strukturen in vitro, die auch effizient in das mikrovaskuläre System in vivo integriert werden konnten, als erfolgreich erweisen. Dieser Ansatz könnte genutzt werden, um prä-vaskularisierte Konstrukte herzustellen, die den Knochenheilungsprozess nach der Implantation fördern. Zusätzlich repräsentiert das Ko-Kultursystem ein exzellentes in vitro Model, um Faktoren, welche stark in den Prozess der Knochenheilung und Angiogenese eingebunden sind, zu identifizieren und zu analysieren. Es ist bekannt, dass Makrophagen eine maßgebliche Rolle in der inflammatorisch-induzierten Angiogenese spielen. In diesem Zusammenhang hebt diese Studie den positiven Einfluss THP-1 abgeleiteter Makrophagen in Ko-Kultur mit pOB und OEC hervor. Die Ergebnisse zeigten, dass die Anwendung von Makrophagen als inflammatorischer Stimulus im bereits etablierten Ko-Kultursystem zu einer pro-angiogenen Aktivierung der OEC führte, was in einer signifikant erhöhten Bildung blutgefäßähnlicher Strukturen in vitro resultierte. Außerdem zeigte die Analyse von Faktoren, die in der durch Entzündung hervorgerufenen Angiogenese eine wichtige Rolle spielen, eine deutliche Hochregulation von VEGF, inflammatorischer Zytokine und Adhäsionsmoleküle, die letztlich zu einer verstärkten Vaskularisierung beitragen. Diese Resultate werden dem Einfluss von Makrophagen zugeschrieben und könnten zukünftig im Tissue Engineering eingesetzt werden, um den Heilungsprozess zu beschleunigen und damit die klinische Situation von Patienten zu verbessern. Darüber hinaus könnte die Kombination der auf Ko-Kulturen basierenden Ansätze für das Knochen Tissue Engineering mit einem biomaterial-basierenden Arzneimittelabgabesystem zum klinischen Einsatz kommen, der die Eliminierung verbliebener Krebszellen mit der Förderung der Knochenregeneration verbindet.

Drug hypersensitivity reactions involving skin

Immune reactions to drugs can cause a variety of diseases involving the skin, liver, kidney, lungs, and other organs. Beside immediate, IgE-mediated reactions of varying degrees (urticaria to anaphylactic shock), many drug hypersensitivity reactions appear delayed, namely hours to days after starting drug treatment, showing a variety of clinical manifestations from solely skin involvement to fulminant systemic diseases which may be fatal. Immunohistochemical and functional studies of drug-specific T cells in patients with delayed reactions confirmed a predominant role for T cells in the onset and maintenance of immune-mediated delayed drug hypersensitivity reactions (type IV reactions). In these reactions, drug-specific CD4+ and CD8+ T cells are stimulated by drugs through their T cell receptors (TCR). Drugs can stimulate T cells in two ways: they can act as haptens and bind covalently to larger protein structures (hapten-carrier model), inducing a specific immune response. In addition, they may accidentally bind in a labile, noncovalent way to a particular TCR of the whole TCR repertoire and possibly also major histocompatibility complex (MHC)-molecules - similar to their pharmacologic action. This seems to be sufficient to reactivate certain, probably in vivo preactivated T cells, if an additional interaction of the drug-stimulated TCR with MHC molecules occurs. The mechanism was named pharmacological interaction of a drug with (immune) receptor and thus termed the p-i concept. This new concept may explain the frequent skin symptoms in drug hypersensitivity to oral or parenteral drugs. Furthermore, the various clinical manifestations of T cell-mediated drug hypersensitivity may be explained by distinct T cell functions leading to different clinical phenotypes. These data allowed a subclassification of the delayed hypersensitivity reactions (type IV) into T cell reactions which, by releasing certain cytokines and chemokines, preferentially activate and recruit monocytes (type IVa), eosinophils (type IVb), or neutrophils (type IVd).

A randomised determination of the effect of fluvastatin and atorvastatin on top of dual antiplatelet treatment on platelet aggregation after implantation of coronary drug-eluting stents. The EFA-Trial

Drug-drug interaction between statins metabolised by cytochrome P450 3A4 and clopidogrel have been claimed to attenuate the inhibitory effect of clopidogrel. However, published data regarding this drug-drug interaction are controversial. We aimed to determine the effect of fluvastatin and atorvastatin on the inhibitory effect of dual antiplatelet therapy with acetylsalicylic acid (ASA) and clopidogrel. One hundred one patients with symptomatic stable coronary artery disease undergoing percutaneous coronary intervention and drug-eluting stent implantation were enrolled in this prospective randomised study. After an interval of two weeks under dual antiplatelet therapy with ASA and clopidogrel, without any lipid-lowering drug, 87 patients were randomised to receive a treatment with either fluvastatin 80 mg daily or atorvastatin 40 mg daily in addition to the dual antiplatelet therapy for one month. Platelet aggregation was assessed using light transmission aggregometry and whole blood impedance platelet aggregometry prior to randomisation and after one month of receiving assigned statin and dual antiplatelet treatment. Platelet function assessment after one month of statin and dual antiplatelet therapy did not show a significant change in platelet aggregation from 1st to 2nd assessment for either statin group. There was also no difference between atorvastatin and fluvastatin treatment arms. In conclusion, neither atorvastatin 40 mg daily nor fluvastatin 80 mg daily administered in combination with standard dual antiplatelet therapy following coronary drug-eluting stent implantation significantly interfere with the antiaggregatory effect of ASA and clopidogrel.

Frontal areas contribute to reduced global coordination of resting-state gamma activities in drug-naïve patients with schizophrenia

Schizophrenia has been postulated to involve impaired neuronal cooperation in large-scale neural networks, including cortico-cortical circuitry. Alterations in gamma band oscillations have attracted a great deal of interest as they appear to represent a pathophysiological process of cortical dysfunction in schizophrenia. Gamma band oscillations reflect local cortical activities, and the synchronization of these activities among spatially distributed cortical areas has been suggested to play a central role in the formation of networks. To assess global coordination across spatially distributed brain regions, Omega complexity (OC) in multichannel EEG was proposed. Using OC, we investigated global coordination of resting-state EEG activities in both gamma (30–50 Hz) and below-gamma (1.5–30 Hz) bands in drug-naïve patients with schizophrenia and investigated the effects of neuroleptic treatment. We found that gamma band OC was significantly higher in drug-naïve patients with schizophrenia compared to control subjects and that a right frontal electrode (F3) contributed significantly to the higher OC. After neuroleptic treatment, reductions in the contribution of frontal electrodes to global OC in both bands correlated with the improvement of schizophrenia symptomatology. The present study suggests that frontal brain processes in schizophrenia were less coordinated with activity in the remaining brain. In addition, beneficial effects of neuroleptic treatment were accompanied by improvement of brain coordination predominantly due to changes in frontal regions. Our study provides new evidence of improper intrinsic brain integration in schizophrenia by investigating the resting-state gamma band activity.

Phosphatidylinositol 3-kinase isoforms as novel drug targets

Phosphatidylinositol 3-kinases (PI3Ks) are key molecules in the signal transduction pathways initiated by the binding of extracellular signals to their cell surface receptors. The PI3K family of enzymes comprises eight catalytic isoforms subdivided into three classes and control a variety of cellular processes including proliferation, growth, apoptosis, migration and metabolism. Deregulation of the PI3K pathway has been extensively investigated in connection to cancer, but is also involved in other commonly occurring diseases such as chronic inflammation, autoimmunity, allergy, atherosclerosis, cardiovascular and metabolic diseases. The fact that the PI3K pathway is deregulated in a large number of human diseases, and its importance for different cellular responses, makes it an attractive drug target. Pharmacological PI3K inhibitors have played a very important role in studying cellular responses involving these enzymes. Currently, a wide range of selective PI3K inhibitors have been tested in preclinical studies and some have entered clinical trials in oncology. However, due to the complexity of PI3K signaling pathways, developing an effective anti-cancer therapy may be difficult. The biggest challenge in curing cancer patients with various signaling pathway abnormalities is to target multiple components of different signal transduction pathways with mechanism-based combinatorial treatments. In this article we will give an overview of the complex role of PI3K isoforms in human diseases and discuss their potential as drug targets. In addition, we will describe the drugs currently used in clinical trials, as well as promising emerging candidates.

Scale Up of PLA Nanoparticle Synthesis by Solvent Displacement and Functionalization of the Particles with a Silica Shell for Targeted Drug Delivery Applications

Biodegradable polymer nanoparticles have the properties necessary to address many of the issues associated with current drug delivery techniques including targeted and controlled delivery. A novel drug delivery vehicle is proposed consisting of a poly(lactic acid) nanoparticle core, with a functionalized, mesoporous silica shell. In this study, the production of PLA nanoparticles is investigated using solvent displacement in both a batch and continuous manner, and the effects of various system parameters are examined. Using Pluronic F-127 as the stabilization agent throughout the study, PLA nanoparticles are produced through solvent displacement with diameters ranging from 200 to 250 nm using two different methods: dropwise addition and in an impinging jet mixer. The impinging jet mixer allows for easy scale-up of particle production. The concentration of surfactant and volume of quench solution is found to have minimal impact on particle diameter; however, the concentration of PLA is found to significantly impact the diameter mean and polydispersity. In addition, the stability of the PLA nanoparticles is observed to increase as residual THF is evaporated. Lastly, the isolated PLA nanoparticles are coated with a silica shell using the Stöber Process. It is found that functionalizing the silica with a phosphonic silane in the presence of excess Pluronic F-127 decreases coalescence of the particles during the coating process. Future work should be conducted to fine-tune the PLA nanoparticle synthesis process by understanding the effect of other system parameters and in synthesizing mesoporous silica shells.

Neospora caninum: functional inhibition of protein disulfide isomerase by the broad-spectrum anti-parasitic drug nitazoxanide and other thiazolides

Nitazoxanide (NTZ) and several NTZ-derivatives (thiazolides) have been shown to exhibit considerable anti-Neospora caninum tachyzoite activity in vitro. We coupled tizoxanide (TIZ), the deacetylated metabolite, to epoxy-agarose-resin and performed affinity chromatography with N. caninum tachyzoite extracts. Two main protein bands of 52 and 43kDa were isolated. The 52kDa protein was readily recognized by antibodies directed against NcPDI, and mass spectrometry confirmed its identity. Poly-histidine-tagged NcPDI-cDNA was expressed in Escherichia coli and recombinant NcPDI (recNcPDI) was purified by Co2+-affinity chromatography. By applying an enzyme assay based on the measurement of insulin crosslinking activity, recNcPDI exhibited properties reminiscent for PDIs, and its activity was impaired upon the addition of classical PDI inhibitors such as bacitracin (1-2mM), para-chloromercuribenzoic acid (0.1-1mM) and tocinoic acid (0.1-1mM). RecNcPDI-mediated insulin crosslinking was inhibited by NTZ (5-100 microM) in a dose-dependent manner. In addition, the enzymatic activity of recNcPDI was inhibited by those thiazolides that also affected parasite proliferation. Thus, thiazolides readily interfere with NcPDI, and possibly also with PDIs from other microorganisms susceptible to thiazolides.

Effects of anti-ischaemic drug therapy in silent myocardial ischaemia type I: the Swiss Interventional Study on Silent Ischaemia type I (SWISSI I): a randomized, controlled pilot study

AIMS: To determine the effect of anti-ischaemic drug therapy on long-term outcomes of asymptomatic patients without coronary artery disease (CAD) history but silent exercise ST-depression. METHODS AND RESULTS: In a randomized multicentre trial, 263 of 522 asymptomatic subjects without CAD but at least one CAD risk factor in whom silent ischaemia by exercise ECG was confirmed by stress imaging were asked to participate. The 54 (21%) consenting patients were randomized to anti-anginal drug therapy in addition to risk factor control (MED, n = 26) or risk factor control-only (RFC, n = 28). They were followed yearly for 11.2 +/- 2.2 years. During 483 patient-years, cardiac death, non-fatal myocardial infarction, or acute coronary syndrome requiring hospitalization or revascularization occurred in 3 (12%) of MED vs. 17 (61%) of RFC patients (P < 0.001). In addition, MED patients had consistently lower rates of exercise-induced ischaemia during follow-up, and left ventricular ejection fraction remained unchanged (-0.7%, P = 0.597) in contrast to RFC patients in whom it decreased over time (-6.0%, P = 0.006). CONCLUSION: Anti-ischaemic drug therapy and aspirin seem to reduce cardiac events in subjects with asymptomatic ischaemia type I. In such patients, exercise-induced ST-segment depression should be verified by stress imaging; if silent ischaemia is documented, anti-ischaemic drug therapy and aspirin should be considered.

Drug-eluting or bare-metal stents for large coronary vessel stenting? The BASKET-PROVE (PROspective Validation Examination) trial: study protocol and design

BACKGROUND: Based on a subgroup analysis of 18-month BAsel Stent Kosten Effektivitäts Trial (BASKET) outcome data, we hypothesized that very late (> 12 months) stent thrombosis occurs predominantly after drug-eluting stent implantation in large native coronary vessel stenting. METHODS: To prove or refute this hypothesis, we set up an 11-center 4-country prospective trial of 2260 consecutive patients treated with > or = 3.0-mm stents only, randomized to receive Cypher (Johnson ; Johnson, Miami Lakes, FL), Vision (Abbott Vascular, Abbott Laboratories, IL), or Xience stents (Abbott Vascular). Only patients with left main or bypass graft disease, in-stent restenosis or stent thrombosis, in need of nonheart surgery, at increased bleeding risk, without compliance/consent are excluded. All patients are treated with dual antiplatelet therapy for 12 months. The primary end point will be cardiac death/nonfatal myocardial infarction after 24 months with further follow-up up to 5 years. RESULTS: By June 12, 229 patients (10% of the planned total) were included with a baseline risk similar to that of the same subgroup of BASKET (n = 588). CONCLUSIONS: This study will answer several important questions of contemporary stent use in patients with large native vessel stenting. The 2-year death/myocardial infarction-as well as target vessel revascularization-and bleeding rates in these patients with a first- versus second-generation drug-eluting stent should demonstrate the benefit or harm of these stents compared to cobalt-chromium bare-metal stents in this relevant, low-risk group of everyday patients. In addition, a comparison with similar BASKET patients will allow to estimate the impact of 12- versus 6-month dual antiplatelet therapy on these outcomes.

Frequent ventricular tachycardias: antiarrhythmic drug treatment or catheter ablation?

Antiarrhythmic drugs are used in at least 50% of patients who received an implantable cardioverter defibrillator (ICD). The potential indications for antiarrhythmic drug treatments in patients with an ICD are generally the following: reduction of the number of ventricular tachycardias (VTs) or episodes of ventricular fibrillation and therefore reduction of the number of ICD therapies, most importantly, the number of disabling ICD shocks. Accordingly, the quality of life should be improved and the battery life of the ICD extended. Moreover, antiarrhythmic drugs have the potential to increase the tachycardia cycle length to allow termination of VTs by antitachycardia pacing and reduction of the number of syncopes. In addition, supraventricular arrhythmias can be prevented or their rate controlled. Recently published or reported trials have shown the efficacy of amiodarone, sotalol and azimilide to significantly reduce the number of appropriate and inappropriate ICD shocks in patients with structural heart disease. However, the use of antiarrhythmic drugs may also have adverse effects: an increase in the defibrillation threshold, an excessive increase in the VT cycle length leading to detection failure. In this situation and when antiarrhythmic drugs are ineffective or have to be stopped because of serious side effects, catheter ablation of both monomorphic stable and pleomorphic and/or unstable VTs using modern electroanatomic mapping systems should be considered. The choice of antiarrhythmic drug treatment and the need for catheter ablation in ICD patients with frequent VTs should be individually tailored to specific clinical and electrophysiological features including the frequency, the rate, and the clinical presentation of the ventricular arrhythmia. Although VT mapping and ablation is becoming increasingly practical and efficacious, ablation of VT is mostly done as an adjunctive therapy in patients with structural heart disease and ICD experiencing multiple shocks, because the recurrence and especially the occurrence of "new" VTs after primarily successful ablation with time and disease progression have precluded a widespread use of catheter ablation as primary treatment.

Multiplex Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry Assay for Simultaneous Therapeutic Drug Monitoring of Ribavirin, Boceprevir, and Telaprevir

New directly acting antivirals (DAAs) that inhibit hepatitis C virus (HCV) replication are increasingly used for the treatment of chronic hepatitis C. A marked pharmacokinetic variability and a high potential for drug-drug interactions between DAAs and numerous drug classes have been identified. In addition, ribavirin (RBV), commonly associated with hemolytic anemia, often requires dose adjustment, advocating for therapeutic drug monitoring (TDM) in patients under combined antiviral therapy. However, an assay for the simultaneous analysis of RBV and DAAs constitutes an analytical challenge because of the large differences in polarity among these drugs, ranging from hydrophilic (RBV) to highly lipophilic (telaprevir [TVR]). Moreover, TVR is characterized by erratic behavior on standard octadecyl-based reversed-phase column chromatography and must be separated from VRT-127394, its inactive C-21 epimer metabolite. We have developed a convenient assay employing simple plasma protein precipitation, followed by high-performance liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (HPLC-MS/MS) for the simultaneous determination of levels of RBV, boceprevir, and TVR, as well as its metabolite VRT-127394, in plasma. This new, simple, rapid, and robust HPLC-MS/MS assay offers an efficient method of real-time TDM aimed at maximizing efficacy while minimizing the toxicity of antiviral therapy.

NANOPARTICLE AGGLOMERATES FOR PULMONARY DRUG DELIVERY

The Pulmonary route has been traditionally used to treat diseases of the respiratory tract. However, important research within the last two decades have shown that in addition to treating local diseases, a wide range of systemic diseases can be treated by delivering drugs to the lungs. The recent FDA approval to market Exubera, an inhalable form of insulin developed by Pfizer, to treat Diabetes, may just be the stepping stone that the pharmaceutical industry needs to market other drugs to treat systemic diseases via the lungs. However, this technology still needs repeated drug doses to control glucose levels, as the inhaled drug is cleared rapidly. Technologies have been developed where inhaled particles are capable of controlled release of drug from the lungs. An important feature of these technologies is the large geometric size of the particles that makes it difficult for the lung macrophages to clear these particles, which results in longer residence times for the particles in the lungs. Owing to the porosity, these particles have lower densities making them deliverable to the deep lungs. However, no modulation of drug release can be achieved with these technologies when more drug release may be required. This additional requirement can only be assuaged by additional dosing of the drug formulation, which can have undesirable effects due to excess loading of excipients in the lungs. In an attempt to bring about modulation of release from long residence time particles, a novel concept was developed in our laboratory that has been termed as the Agglomerated Vesicle Technology (AVT). Liposomes with encapsulated drug were agglomerated using well known cross linking chemistries to form agglomerates in the micron sized range. The large particles exhibited aerodynamic sizes in the respirable size range with minimal damage to the particles upon nebulization. By breaking the cross links between the liposomes with a cleaving agent, it was anticipated that triggered release of drug from the AVT particles could be achieved. In vivo studies done in healthy rabbits showed that post-administration modulation of drug release is possible from the AVT particles after the introduction of the cleaving agent. This study has important implications for the future development of this technology, where the AVT particles can be made “sensitive” to the product of disease. It is envisaged that a single dose of AVT containing the appropriate drug when administered to the lungs would maintain drug levels at a controlled rate over an extended period of time. When the need for more drug arises, the product of the disease would trigger the AVT particles to release more drug as needed to control the condition, thus eliminating the need for repeated drug doses and improved compliance amongst patients.