バイオアッセイは、生きた細胞や組織への影響によって物質の濃度や効力を決定する分析方法です。 バイオアッセイは、生きている動物 (in vivo) または組織 (in vitro) への影響を観察することにより、薬剤の効力を推定するために使用されます。
生物学的アッセイおよび試験の分析は、製薬業界およびバイオテクノロジー業界で一般的に行われています。 これは、規制への提出、標準操作手順の開発、および適正製造基準の維持にとって重要な要素です。
バイオアッセイ試験では、さまざまな方法が使用されます。 このブログでは、一般的に使用されている JMP を使用したバイオアッセイの例について説明します。
並列処理テスト
Parallelism Test は、グループ間の適合モデルが同じ形状を持っているが、X 軸に沿ってシフトしているかどうかをテストするための分析を提供します。 米国薬局方条約 (USP) 規格によると、効能バイオアッセイを検証する前に、一対の用量間の平行性 – 反応関数を達成する必要があります。 平行度テストは、Sigmoid Curves の Fit Curve プラットフォームにあります。 この例では、JMP データ サンプル ライブラリの Bioassay データ セットの修正版が使用されました。 ロジスティック 4 パラメータ モデルを 3 つの異なる処方に適合させました。 これら 3 つの曲線を分析し、平行性をテストしました (図 1)。 水平シフトはすべての線量で同じであることに注意してください。 水平シフトだけが異なる 2 つの曲線は、平行であると言われます。 試験項目に標準と同じ生物学的に活性な成分が含まれていない場合、相対的な効力は用量範囲で変化します。 この例では、すべての曲線は同じ形状をしていますが、水平方向にシフトしています。高い P 値は、3 つの定式化曲線からの曲線が平行であると結論付けて、調査結果を検証します。
図 1: 並列性テスト (対数 (相対効力) の水平シフトに注意してください) △どの用量でも同じです）
相対効力
EC50 から相対効力を推定する方法 (EC50 は、個人が最大効果の 50% を経験するのに必要な用量です (図 2))。 相対効力の推定値は、一般に単純な比率として計算されます。よく特徴付けられた標準の EC50 をサンプルの EC50 で割ったものです。 このような推定値は、サンプルと標準の用量反応曲線が平行であり、同じ最大達成可能な反応 (有効性) を示す場合にのみ有効です。
図 2: 3 つの製剤の EC50 の表現と計算
JMP の相対効力は、並列性テストの下にあります。 図 2 では、テスト A、テスト B、および新しいテストの 3 つの異なる配合が比較されています。
新しいテストとテスト A を比較すると、新しいテストの相対的効力は 1 未満です。 これは、グラフでわかるように、それらの効力が異なり、新しいテストはテスト A よりも効力が低いことを示しています。 テスト B の相対効力は、テスト A よりも大きいです。これは、薬物製剤 B がテスト A よりも濃度の関数として毒性が速く増加することを意味します。相対効力がほぼ 1 の場合、これはそれらの効力が類似していることを示します。
同等性検定
図 3: 4 つの定式化を当てはめたロジスティック 4P モデル (4 つのパラメーター: 成長率、変曲点、下限および上限漸近線)
フィット カーブ プラットフォームでは、同等性検定オプションを使用して、グループ化変数のレベル全体でモデルの同等性を検定するための分析を行います。 バイオアッセイ データは、この例 (図 3) に使用されます。 4 つの異なる製剤を比較し、それらが同等かどうかをテストします。 ロジスティック 4P は、4 つのパラメーター (成長率、変曲点、下限および上限の漸近線) の適合を示します。 これらの 4 つのパラメーターは、同等であるかどうかがテストされます。 青色のテスト B は、他の 3 つの製剤すべてとは異なることに注意してください。
同等性検定のオプションを選択した後、他のすべての水準に対して検定するグループ化変数の水準を指定します (標準的な定式化がグループ化変数または参照として使用されます)。 選択したレベルに対するすべてのレベルのレポートが表示されます。 図 4 は、2 つの比較の例を示しています (テスト A と標準、およびテスト B と標準)。
図 4: テスト A と標準、およびテスト B と標準の同等性検定。
パラメータの比率を分析することにより、パラメータの同等性がテストされます。 デフォルトの決定線は、25% の差を表す 0.8 と 1.25 の比率値に配置されます。
すべての信頼区間が決定線の内側にある場合、2 つのグループは実質的に等しくなります。 1 つの間隔が線の外側にある場合、グループが等しいと結論付けることはできません。 この例では、製剤 B の変曲点が標準よりも低く、図 3 と一致するため、試験 B は標準と同等ではありません。 .
逆予測と EC50
薬物のどの用量または濃度で特定の毒性値に達するかを知りたい場合があります。 これは、特定の Y 値に対する X 値を予測すること、または逆予測が何を行うかを予測することです。
これは、例えば EC50/IC50 を計算するための重要なステップです。 EC50 は、最大値の半分を引き起こすために必要な薬物の濃度です。 結合実験では、IC50 は結合段階で標的の半分が存在するリガンドまたは阻害剤の濃度です。 EC50 の使用は、そのあいまいさについて批判されている「効力」よりも好まれますが (参照）。
近似曲線から、モデルの赤い三角形でカスタム逆予測オプションを使用し、Y (毒性などの応答) を指定して X (対数濃度または用量など) を予測します。 グラフと 95% 信頼区間の X の予測値が表示されます (図 5)。
図 5: 逆予測推定
ミカエリス・メンテン速度論からの Vmax と Km の推定
生化学では、ミカエリス-メンテン速度論は酵素速度論の最もよく知られたモデルの 1 つです。 ドイツの生化学者レオノール・ミカエリスとカナダの医師モード・メンテンにちなんで名付けられました。 このモデルは、酵素反応の速度を表す式の形を取ります ( v )、その式と曲線を図 6 に示します。
図 6: ミカエリス メンテン方程式とモデルの適合。
パラメータaは最大反応速度を表します (文献ではしばしば V と呼ばれます)最大）、 そしてそのbパラメータ (文献では、ミカエリス定数または K と呼ばれることが多い)メートル) は、応答が V の半分になるような x の値です。最大. これは、酵素に対する基質の親和性の逆測定です。 Kメートル基質に対する酵素の親和性の尺度です。 強く結合する基質は K が小さいメートル値;弱く結合する基質は、大きな Km 値を持ちます。
フィット曲線プラットフォームを使用し、Michaelis-Menten モデルを選択すると、両方の V を簡単に抽出できます最大とKメートル式から。 図 7 の例を参照してください。
図 7: ミカエリス-メンテン曲線適合におけるパラメーター a (Vmax) およびパラメーター b (Km) の推定。
