A combined experimental and mathematical approach for molecular-based optimization of irinotecan circadian delivery

Circadian timing largely modifies efficacy and toxicity of many anticancer drugs. Recent findings suggest that optimal circadian delivery patterns depend on the patient genetic background. We present here a combined experimental and mathematical approach for the design of chronomodulated administration schedules tailored to the patient molecular profile. As a proof of concept we optimized exposure of Caco-2 colon cancer cells to irinotecan (CPT11), a cytotoxic drug approved for the treatment of colorectal cancer. CPT11 was bioactivated into SN38 and its efflux was mediated by ATP-Binding-Cassette (ABC) transporters in Caco-2 cells. After cell synchronization with a serum shock defining Circadian Time (CT) 0, circadian rhythms with a period of 26 h 50 (SD 63 min) were observed in the mRNA expression of clock genes REV-ERBα, PER2, BMAL1, the drug target topoisomerase 1 (TOP1), the activation enzyme carboxylesterase 2 (CES2), the deactivation enzyme UDP-glucuronosyltransferase 1, polypeptide A1 (UGT1A1), and efflux transporters ABCB1, ABCC1, ABCC2 and ABCG2. DNA-bound TOP1 protein amount in presence of CPT11, a marker of the drug PD, also displayed circadian variations. A mathematical model of CPT11 molecular pharmacokinetics-pharmacodynamics (PK-PD) was designed and fitted to experimental data. It predicted that CPT11 bioactivation was the main determinant of CPT11 PD circadian rhythm. We then adopted the therapeutics strategy of maximizing efficacy in non-synchronized cells, considered as cancer cells, under a constraint of maximum toxicity in synchronized cells, representing healthy ones. We considered exposure schemes in the form of an initial concentration of CPT11 given at a particular CT, over a duration ranging from 1 to 27 h. For any dose of CPT11, optimal exposure durations varied from 3h40 to 7h10. Optimal schemes started between CT2h10 and CT2h30, a time interval corresponding to 1h30 to 1h50 before the nadir of CPT11 bioactivation rhythm in healthy cells

Modélisation appliquée à la pharmacocinétique de molécules médicamenteuses indiquées en prévention ou en traitement d'atteintes neurologiques chez l'homme

The study of pharmacokinetics involves both experimental and theoretical approaches. The experimental aspect of pharmacokinetics involves the development of biologic sampling techniques and analytical methods for drugs quantification. The theoretical aspect of pharmacokinetics involves the development of pharmacokinetic models and statistical methods for pharmacokinetic parameters estimation and data interpretation. In the first part of this work, a sensitive and specific LC/MS/MS method was developed and validated for the simultaneous quantification of pralidoxime, atropine and diazepam in plasma samples. This method has been applied to a pharmacokinetic study in healthy subjects, of the three compounds after intramuscular injection of a combination where diazepam was replaced by avizafone, a diazepam prodrug. This treatment is recommended for intoxication by organophosphorous agents. Data obtained from plasma samples were analyzed to characterize the hydrolysis kinetics of avizafone and the pharmacokinetics of pralidoxime. The individual modelling allowed the determination of the best pharmacokinetic model for avizafone hydrolysis into diazepam after its intramuscular injection alone or in combination with atropine and pralidoxime. Population pharmacokinetics modelling has then been applied to characterize the pharmacokinetics of pralidoxime after its intramuscular injection alone or in combination with atropine and avizafone. In the second part of this thesis, the non compartmental approach and the individual modelling method were applied on data obtained from a pharmacokinetic study evaluating the oral administration of 50 mg of riluzole in children patients with spinal muscular atrophy. The pharmacokinetic simulations showed that the administration of 50 mg of riluzole twice daily would result in trough and maximal plasma concentrations comparable to those obtained in adults with 100 mg twice daily. As far as pharmacokinetics is concerned, the study showed that the dose of 50mg once daily would be appropriate in patients with spinal muscular amyotrophy. This dose was therefore chosen for the subsequent clinical trail evaluating the efficacy of riluzole in such patients.L'aspect expérimental de la pharmacocinétique nécessite le développement de techniques analytiques dans les milieux biologiques pour la quantification des médicaments dans les échantillons prélevés à des temps choisis. L'interprétation des données pharmacocinétiques implique ensuite le développement de modèles et de méthodes statistiques permettant l'évaluation des paramètres pharmacocinétiques caractéristiques des molécules considérées. Dans la première partie de ce travail, une méthode LC/MS/MS sensible et spécifique, a été développée et validée pour le dosage simultané de pralidoxime, diazépam et atropine dans le plasma. Une étude pharmacocinétique de chacun des trois composés chez le sujet sain recevant par voie intramusculaire l'association avizafone-atropine-pralidoxime, traitement recommandé pour l'intoxication par les agents organophosphorés, a ensuite été conduite. Les données issues du dosage plasmatique ont été analysées afin de caractériser la cinétique d'hydrolyse de l'avizafone et la pharmacocinétique de la pralidoxime. La modélisation individuelle, sujet par sujet, a permis de déterminer le meilleur modèle pharmacocinétique de la transformation d'avizafone en diazépam après injection intramusculaire d'avizafone seule ou en association avec atropine et pralidoxime. Une approche de pharmacocinétique de population a enfin été appliquée pour caractériser la pharmacocinétique de la pralidoxime après injection intramusculaire seule ou en association avec atropine et avizafone. Dans la deuxième partie de cette thèse, l'approche non compartimentale et la modélisation individuelle ont été appliquées à des données obtenues au cours d'une étude de pharmacocinétique évaluant l'administration orale de 50 mg de riluzole chez des enfants atteints d'amyotrophie spinale. Par simulations, il a été possible de montrer que l'administration de riluzole, à la dose de 50 mg deux fois par jour se traduirait par des concentrations résiduelles et maximales comparables à celles obtenues chez l'adulte après une dose de 100 mg deux fois par jour. La dose de 50 mg une fois par jour a donc été retenue pour l'étude clinique évaluant l'efficacité du riluzole chez les patients atteints d'amyotrophie spinale infantile. Mots-clés : Pharmacocinétique, Organophosphorés, Amyotrophie spinale infantile, Riluzole

Modélisation appliquée à la pharmacocinétique de molécules médicamenteuses indiquées en prévention ou en traitement d atteintes neurologiques chez l homme

L'aspect expérimental de la pharmacocinétique nécessite le développement de techniques analytiques dans les milieux biologiques pour la quantification des médicaments dans les échantillons prélevés à des temps choisis. L'interprétation des données pharmacocinétiques implique ensuite le développement de modèles et de méthodes statistiques permettant l'évaluation des paramètres pharmacocinétiques caractéristiques des molécules considérées. Dans la première partie de ce travail, une méthode LC/MS/MS sensible et spécifique, a été développée et validée pour le dosage simultané de pralidoxime, diazépam et atropine dans le plasma. Une étude pharmacocinétique de chacun des trois composés chez le sujet sain recevant par voie intramusculaire l'association avizafone-atropine-pralidoxime, traitement recommandé pour l'intoxication par les agents organophosphorés, a ensuite été conduite. Les données issues du dosage plasmatique ont été analysées afin de caractériser la cinétique d'hydrolyse de l'avizafone et la pharmacocinétique de la pralidoxime. La modélisation individuelle, sujet par sujet, a permis de déterminer le meilleur modèle pharmacocinétique de la transformation d'avizafone en diazépam après injection intramusculaire d'avizafone seule ou en association avec atropine et pralidoxime. Une approche de pharmacocinétique de population a enfin été appliquée pour caractériser la pharmacocinétique de la pralidoxime après injection intramusculaire seule ou en association avec atropine et avizafone. Dans la deuxième partie de cette thèse, l'approche non compartimentale et la modélisation individuelle ont été appliquées à des données obtenues au cours d'une étude de pharmacocinétique évaluant l'administration orale de 50 mg de riluzole chez des enfants atteints d'amyotrophie spinale. Par simulations, il a été possible de montrer que l'administration de riluzole, à la dose de 50 mg deux fois par jour se traduirait par des concentrations résiduelles et maximales comparables à celles obtenues chez l'adulte après une dose de 100 mg deux fois par jour. La dose de 50 mg une fois par jour a donc été retenue pour l'étude clinique évaluant l'efficacité du riluzole chez les patients atteints d'amyotrophie spinale infantile. Mots-clés : Pharmacocinétique, Organophosphorés, Amyotrophie spinale infantile, Riluzole.The study of pharmacokinetics involves both experimental and theoretical approaches. The experimental aspect of pharmacokinetics involves the development of biologic sampling techniques and analytical methods for drugs quantification. The theoretical aspect of pharmacokinetics involves the development of pharmacokinetic models and statistical methods for pharmacokinetic parameters estimation and data interpretation. In the first part of this work, a sensitive and specific LC/MS/MS method was developed and validated for the simultaneous quantification of pralidoxime, atropine and diazepam in plasma samples. This method has been applied to a pharmacokinetic study in healthy subjects, of the three compounds after intramuscular injection of a combination where diazepam was replaced by avizafone, a diazepam prodrug. This treatment is recommended for intoxication by organophosphorous agents. Data obtained from plasma samples were analyzed to characterize the hydrolysis kinetics of avizafone and the pharmacokinetics of pralidoxime. The individual modelling allowed the determination of the best pharmacokinetic model for avizafone hydrolysis into diazepam after its intramuscular injection alone or in combination with atropine and pralidoxime. Population pharmacokinetics modelling has then been applied to characterize the pharmacokinetics of pralidoxime after its intramuscular injection alone or in combination with atropine and avizafone. In the second part of this thesis, the non compartmental approach and the individual modelling method were applied on data obtained from a pharmacokinetic study evaluating the oral administration of 50 mg of riluzole in children patients with spinal muscular atrophy. The pharmacokinetic simulations showed that the administration of 50 mg of riluzole twice daily would result in trough and maximal plasma concentrations comparable to those obtained in adults with 100 mg twice daily. As far as pharmacokinetics is concerned, the study showed that the dose of 50mg once daily would be appropriate in patients with spinal muscular amyotrophy. This dose was therefore chosen for the subsequent clinical trail evaluating the efficacy of riluzole in such patients.ANGERS-BU Médecine-Pharmacie (490072105) / SudocSudocFranceF

Le désoxypipradrol, une nouvelle drogue disponible sur Internet : à propos d’un cas

Objectifs : Internet est une source incontrôlable de vente de drogues ou de dérivés de médicaments. Nous rapportons le cas d’un homme de 32 ans, ayant des antécédents de polytoxicomanie, qui a consommé, 3 jours avant son admission, 250 mg de désoxypipradrol (ou 2-DPMP), substance dérivée du pipradrol, médicament retiré du marché en France en raison des risques d’abus à visée récréative dont il a fait l’objet. Cliniquement, il présente des hallucinations auditives et visuelles, des propos incohérents, une anorexie, une insomnie, des céphalées et une légère mydriase. Les symptômes du patient ont duré 7 jours. Méthodes : Des analyses chromatographiques (LC-DAD, GC-MS et UPLC-MS/MS) portant sur des prélèvements effectués à l’admission (sang) et 4 jours plus tard (sang et urines) ont été réalisées. Résultats et discussion : Elles ont mis en évidence la présence uniquement de désoxypipradrol à une concentration plasmatique de 136 μg/L à l’admission (J3) et 93 μg/L à J4; la concentration urinaire était égale à 4 805 μg/L à J4. D’après la littérature, le désoxypipradrol est consommé par les toxicomanes à des doses comprises entre 10 et 20 mg pour ses propriétés psychostimulante et anorexigène. Ses effets durent 5 à 7 jours en moyenne. Trois cas de décès ont été décrits pour des patients ayant consommé de façon concomitante d’autres drogues et/ou de l’alcool. Conclusion : Ce cas illustre aussi l’un des problèmes auquel est confronté le toxicologue, à savoir l’identification rapide des nouvelles drogues facilement accessibles par Internet

Renal Safety Profile of BCR-ABL Tyrosine Kinase Inhibitors in a Real-Life Setting: A Study Based on Vigibase^®, the WHO Pharmacovigilance Database

Background: Alongside their BCR-ABL specificity, TKIs used in chronic myeloid leukemia also target other tyrosine kinases expressed in the kidney such as PDGFR, c-KIT, SRC, and VEGFR, which may result in specific renal adverse drug reaction (ADR). To evaluate the renal safety profile in real-life conditions, a case/non-case study was performed on VigiBase®, the WHO global safety database. Methods: From 7 November 2001 to 2 June 2021, all cases in which the involvement of imatinib, dasatinib, nilotinib, bosutinib, and ponatinib was suspected in the occurrence of renal ADR were extracted from VigiBase®. Disproportionality analyses were assessed using the reporting odds ratio. Results: A total of 1409 cases were included. Imatinib accounts for half of the reported cases. A signal of disproportionate reporting (SDR) of renal failure and fluid retention was found for the five TKIs. Only dasatinib and nilotinib were related to an SDR for nephrotic syndrome. Nilotinib and ponatinib were related to an SDR for renal artery stenosis, while dasatinib was related to an SDR for thrombotic microangiopathy. No SDR for tubulointerstitial nephritis was observed. Conclusion: This study identified a new safety signal, nephrotic syndrome, for nilotinib and highlights the importance of post-marketing safety surveillance

New In Vitro Coculture Model for Evaluating Intestinal Absorption of Different Lipid Nanocapsules

International audienceStandard models used for evaluating the absorption of nanoparticles like Caco-2 ignore the presence of vascular endothelium, which is a part of the intestinal multi-layered barrier structure. Therefore, a coculture between the Caco-2 epithelium and HMEC-1 (Human Microvascular Endothelial Cell type 1) on a Transwell® insert has been developed. The model has been validated for (a) membrane morphology by transmission electron microscope (TEM); (b) ZO-1 and β-catenin expression by immunoassay; (c) membrane integrity by trans-epithelial electrical resistance (TEER) measurement; and (d) apparent permeability of drugs from different biopharmaceutical classification system (BCS) classes. Lipid nanocapsules (LNCs) were formulated with different sizes (55 and 85 nm) and surface modifications (DSPE-mPEG (2000) and stearylamine). Nanocapsule integrity and particle concentration were monitored using the Förster resonance energy transfer (FRET) technique. The result showed that surface modification by DSPE-mPEG (2000) increased the absorption of 55-nm LNCs in the coculture model but not in the Caco-2. Summarily, the coculture model was validated as a tool for evaluating the intestinal absorption of drugs and nanoparticles. The new coculture model has a different LNCs absorption mechanism suggesting the importance of intestinal endothelium and reveals that the surface modification of LNCs can modify the in vitro oral absorption

CYP450 activities before and after Roux-en-Y gastric bypass: correlation with their intestinal and liver content

Several anatomic and physiologic changes occur after Roux-en-Y gastric bypass (RYGB) and its associated weight loss. At present, no single unified model can predict changes in drug metabolism associated with either RYGB surgery or weight loss

Slower degradation rate of cytarabine in blood samples from acute myeloid leukemia by comparison with control samples

International audiencePurpose: Cytarabine, a key chemotherapy agent for acute myeloid leukemia (AML) treatment, is deaminated into inactive uracil-arabinoside by cytidine deaminase. This deamination leads to samples stability issues with respect to clinical pharmacokinetic trials. The aim of our study was to study in vitro cytarabine stability in blood samples obtained from AML patients.Methods: Cytarabine quantification was performed using a fully validated LC/MS/MS method. In vitro cytarabine stability was assessed at room temperature over 24 h in samples coming from 14 AML patients and 7 control patients (CTRL) with no hematological malignancy. In vitro concentrations versus time data were analyzed using a noncompartmental approach.Results: Cytarabine in vitro area under the curve (AUCIVlast) was 22-fold higher in AML samples as compared to CTRL samples (AML mean (standard deviation (SD)), 51,829 (27,004) h ng/mL; CTRL mean (SD), 2356 (1250) h ng/mL, p = 0.00019). This increase was associated with a prolonged in vitro degradation half-life (t1/2IVdeg AML mean (SD), 15 (11.8) h; CTRL mean (SD), 0.36 (0.37) h, p = 0.0033). Multiple linear regression analysis showed that AML diagnosis significantly influenced t1/2IVdeg and AUCIVlas relationship.Conclusion: Cytarabine stability is higher in AML than in CTRL samples. The absence of correlation between t1/2IVdeg and AUCIVlast in AML samples suggests that in vitro cytarabine degradation in AML is complex. These results open perspectives including the evaluation of the clinical relevance and the involved molecular mechanisms