Immuno-PET NHP mudelites antikehade arendamiseks

Antikehade{0}}põhised ravimid hõlmavad nüüd tavapäraseid monoklonaalseid antikehi (mAb), bispetsiifilisi antikehi, antikehade{1}}ravimikonjugaate (ADC) ja muid konstrueeritud bioloogilisi aineid. Kuna molekulaarsed vormingud muutuvad keerukamaks, on prekliinilises ravimiarenduses korduvaks küsimuseks muutunud teadmine, kuhu antikeha pärast manustamist liigub ja kas see jõuab kavandatud bioloogilise sihtmärgini.

Tavalised farmakokineetilised (PK) uuringud mõõdavad antikehade kontsentratsiooni plasmas või seerumis. Need mõõtmised kirjeldavad süsteemset kokkupuudet, kliirensit ja poolväärtusaega, kuid annavad piiratud teavet selle kohta, kuidas antikeha kudedes jaotub.

Immuno-positronemissioontomograafia (Immuno-PET) kõrvaldab osa sellest tühimusest. Antikeha või antikehast tuletatud sihtimissondi radiomärgistamisel saab PET visualiseerida ja kvantifitseerida selle jaotumist kehas mitme ajapunkti jooksul. Kui märgistus säilitab sihtmärgi{5}}sidumise omadused, võivad pildiandmed kirjeldada kudede ligipääsetavust, sihtmärgiga{6}}seotud omastamist ning seost süsteemse kokkupuute ja kudede jaotumise vahel.

Immuno-PET sobib hästi-ahviliste (NHP) jaoks, kunamolekulaarne pildistaminesaab kombineerida plasma PK, anatoomilise pildistamise, koe biomarkerite ja farmakodünaamiliste lõpp-punktidega ühe translatsiooniuuringu raames.

Küsimus ei ole mitte ainult selles, kuhu antikeha läheb, vaid ka selles, kas see jõuab ettenähtud koeni, seob asjassepuutuva sihtmärgi ja loob jaotuse, mis on kooskõlas selle kavandatud farmakoloogiaga.

Plasma PK jääb bioloogiliste ravimite väljatöötamise põhikomponendiks. Sellised parameetrid nagu Cmax, AUC, kliirens ja poolväärtusaeg kirjeldavad süsteemset kokkupuudet ning toetavad annuse valikut ja kokkupuute{2}}vastuse modelleerimist.

Süsteemne kokkupuude ei pruugi aga ennustada kudede kokkupuudet.

Antikeha võib püsida ringluses pikema aja jooksul, avaldades samal ajal väga erinevat omastamisprofiili elundite lõikes. Sihtekspressioon, veresoonte läbilaskvus, koe arhitektuur, Fc retseptori interaktsioonid, antigeeni -vahendatud internaliseerumine ja mittespetsiifiline omastamine võivad kumbki kujundada kudede jaotust.

See loob vahesüsteemne PKjakoe{0}}taseme farmakoloogia.

Antikehade ravi puhul jääb pärast tavapärast PK analüüsi sageli lahtiseks mitu küsimust:

• Kas antikeha jõuab sihtkoesse?
• Kas molekulaarne sihtmärk on antikehale in vivo juurdepääsetav?
• Kas sihtmärgi ekspressioon on kudede või kahjustuste vahel erinev?
• Kas kasutuselevõtt on peamiselt siht{0}}vahendatud või mittespetsiifiline?
• Kas kõrge sihtmärgi ekspressioon normaalsetes kudedes mõjutab jaotumist?
• Kuidas kudede omastamine aja jooksul muutub?

Terminali koeproovide võtmine vastab mõnele neist, kuid tavaliselt mõnel valitud ajahetkel ja piiratud hulgal kudedel. Immuno-PET lisab pikisuunalise, mitteinvasiivse vaatenurga, jälgides, kuidas radioaktiivselt märgistatud antikeha või sihtimissond aja jooksul jaotub.

Lõhe on kõige olulisem nende bioloogiliste ravimite puhul, millel on pikad tsirkulatsiooniajad ja keerukad kudede jaotusmustrid.

Immuno-PET ühendab antikehade molekulaarsed äratundmisomadused positronemissioontomograafia tundlikkuse ja kvantitatiivsete võimalustega.

Tüüpilises uuringus märgistatakse monoklonaalne antikeha või antikeha{0}}tuletatud sond positrone{1}} kiirgava radionukliidiga. Intaktsete antikehade puhul pikemaealised radionukliidid, nagu tsirkoonium-89 (⁸⁹Zr) kasutatakse tavaliselt, kuna nende füüsiline poolestusaeg{0}}ühib IgG molekulide suhteliselt aeglase jaotumise ja kliirensi kineetikaga.

^{89 Zr}selle füüsiline poolväärtusaeg-on ligikaudu 3,3 päeva, mis toetab pildistamist mitme päeva jooksul pärast manustamist. See muudab selle kasulikuks hilinenud kudede jaotumise uuringutes, kuigi optimaalne radionukliid sõltub molekulaarsest vormingust, bioloogilisest kineetikast, märgistuskeemiast ja uuringu eesmärgist. Carmoni ja Azhdarinia 2018. aasta ülevaates märgitakse, et⁸⁹Zr on antikehade kuvamisel sageli kasutatav radionukliid, kuna selle poolestusaeg võimaldab viivitatud pildistamist ja antikehade biojaotumise hindamist pikema aja jooksul.

Tüüpiline Immuno{0}}PET-i töövoog hõlmab järgmist.

Antikehade valik → Radiomärgistamine → Manustamine → PET-i seeriakujutised → Anatoomiline kaas{0}}registreerimine → Kvantitatiivne analüüs → Biojaotus ja sihtmärk{1}}seotuse tõlgendamine

Kujutise näit võib hõlmata piirkondlikku aktiivsuse kontsentratsiooni, maasturit, koe{0}}tausta -suhteid, aja-aktiivsuse kõveraid ja muid kvantitatiivseid parameetreid. Täpsemad analüüsid võivad hõlmata kineetilist modelleerimist või võrdlusi plasma PK ja ex vivo kudede mõõtmistega.

PET-signaal ei ole sama, mis puutumata terapeutilise antikeha kontsentratsioon koes. Arvesse tuleb võtta radiomärgise metabolismi, mittespetsiifilist omastamist, vere-kogumi aktiivsust, märgistusaine stabiilsust ning mis tahes erinevusi kujutise sondi ja terapeutilise molekuli vahel.

Immuno{0}}PET-i praktiline eelis on see, et see muudab analüüsi lihtsamakskogu{0}}keha biojaotus.

Sihtantikehade puhul võib kudede omastamine kajastada mitmeid kattuvaid protsesse:

Süsteemne vereringe → kudede kohaletoimetamine → Sihtmärgi juurdepääsetavus → Antikehade sidumine → Internaliseerimine või retentsioon → Kliirens

Kõrge PET-signaal sihtkoes võib viidata soodsale kohaletoimetamisele, kuid see ei tõenda iseenesest farmakoloogilist sihtmärgi seotust.

Tõlgendamise tugevdamiseks saab Immuno{0}}PET-andmeid kombineerida sõltumatute mõõtmistega, nagu retseptori ekspressioon, koe biomarkerid, immunohistokeemia, ex vivo biojaotus või retseptori hõivatuse testid.

ADC programmid tuginevad eriti sellele tõendite kihilisusele. ADC sõltub süsteemsest kokkupuutest, sihtantigeeni ligipääsetavusest, antikehade seondumisest, internaliseerimisest, rakusisesest kaubitsemisest ja järgnevast kasuliku koormuse vabanemisest.

Carmoni ja Azhdarinia 2018. aasta ülevaates kirjeldatakse, kuidas⁸⁹Zr-immuno-PET-i on kasutatud kogu-keha biojaotumise, farmakokineetika ning antikehade ja ADC-de sihtimise hindamiseks kasvajale. See suurendab ka võimalust kasutada molekulaarset kujutist sihtmärgi heterogeensuse iseloomustamiseks ja patsientide valikustrateegiate toetamiseks.

Immuno{0}}PET-i on kõige parem vaadelda kui afunktsionaalse pildistamise lähenemisviis, mis on kõrvuti molekulaarsete ja histoloogiliste mõõtmistega, ei ole nende iseseisev asendus.

Immuno{0}}PET-i lisamine sõltub pilditehnoloogiast ja kasutatavast bioloogilisest mudelist.

NHP uuringud pakuvadkasulik translatsiooniseade antikehade bioloogiliseks jaotumisekssest need toetavad seeriakujutist koos tavapärase farmakoloogia, biomarkerite analüüsi ja, kui see on teaduslikult põhjendatud, koeproovide võtmisega.

NHP-d võimaldavad ka pildistamisprotokolle kliiniliste PET-uuringute ulatusele ja töövoogudele lähemal kui enamik väiksemaid{0}}loommudeleid. Suurem keha suurus tagab piisava anatoomilise eraldatuse elundi-tasemel pildistamiseks ja pikisuunaline kujutis võimaldab igal loomal olla oma võrdlusalusena mitme ajapunkti jooksul.

NHP mudeli asjakohasust tuleb siiski hinnata igal üksikjuhul--haaval. Liikidevahelised erinevused sihtmärgi ekspressioonis, epitoobi tuvastamises, Fc-retseptori interaktsioonides ja antikehade farmakoloogias võivad mõjutada seda, kuidas Immuno-PET-i andmeid tõlgendatakse.

Sel põhjusel tuleks enne kvantitatiivse sihtmärgispetsiifilise pildistamise mudeli kasutamist kontrollida valitud NHP liikide sihtmärgi ristreaktiivsust ja sidumisomadusi.

Bioloogiliselt oluline NHP mudel ei ole lihtsalt selline, milles saab antikeha tuvastada. See on selline, mille puhul uuritav molekulaarne interaktsioon on kavandatud kliinilise mehhanismiga piisavalt võrreldav.

PET-i seeriakujutised võivad kaardistada radioaktiivselt märgistatud antikeha suhtelise jaotuse peamiste organite ja kudede vahel, täiendades plasma PK ja tavapäraseid ex vivo biojaotusuuringuid.

Saadud andmed võivad aidata eristada eeldatavat füsioloogilist jaotumist ebatavalisest kuhjumisest ja tuvastada kudesid, mis nõuavad täiendavat uurimist.

Sihtmärk--spetsiifiliste antikehade puhul võib pildistamine näidata, kas sihtmärk on in vivo juurdepääsetav.

See erineb sihtmärgi ekspressiooni näitamisest koeproovis. Immunohistokeemia ja sarnased ex vivo testid kinnitavad olemasolu, samas kui Immuno{1}}PET lisab in vivo ligipääsetavuse ja antikehade akumulatsiooni.

Sihtmärgi ekspressioon võib kudede, kahjustuste või haiguse staadiumite lõikes erineda.

See on kõige olulisem onkoloogias, kus üks biopsia ei esinda alati kahjustuste sihtekspressiooni. Terve-keha kujutised võivad kaardistada sihtmärgi jaotuse kahjustuste vahel viisil, mida üks koeproov ei suuda.

Erinevatel sama sihtmärgi vastu suunatud antikehadel võivad olla erinevad afiinsused, epitoobi äratundmine, internaliseerumise omadused või jaotus kudedes.

Immuno-PET-i saab lisada kandidaat-valimise strateegiatesse, võrreldes kudede omastamist ja sihtmärk{2}}seotud jaotumist enne molekuli viimist ressursimahukamatesse-arendusfaasidesse.

LinkimineImmuno-PET laiemale pildistamise PK/PD raamistikuleon tõlkepõhise arutluskäigu jaoks oluline.

Nagu käsitletud seotud artiklis Imaging{0}}Based PK/PD Assessment in Non-human Primates, kirjeldab tavaline plasma PK süsteemset kokkupuudet, samas kui pildistamine lisab ruumilist ja pikisuunalist teavet kudede jaotumise kohta.

Antikehade arendamiseks saab seda suhet pikendada:

Plasma PK → Koe biojaotus → Sihtmärgi juurdepääsetavus → Sihtmärgiga seotus → Farmakodünaamiline reaktsioon

Iga samm vastab erinevale küsimusele.Plasma PK kirjeldab, kui palju antikehi ringluses on.Imaging PK näitab, kus märgistatud antikeha jaotub ja kuidas see jaotus aja jooksul muutub.

Siht-spetsiifiline immuno-PET võib anda tõendeid sihtmärgiga-seotud omastamise kohta, kui märgistus ja eksperimentaalne ülesehitus seda tõlgendust toetavad.

Seejärel määravad farmakodünaamilised mõõtmised, kas sihtmärgi interaktsioon väljendub mõõdetavas bioloogilises vastuses.

See integreeritud raamistik on kõige kasulikum bioloogiliste ravimite jaoks, mille terapeutiline aktiivsus sõltub kudede läbitungimisest või molekulaarse sihtmärgi ligipääsetavusest.

Immuno-PET on võimas metoodika, kuid uuringute kavandamisel ja tõlgendamisel tuleb arvestada mitmete tehniliste teguritega.

Radiomärgistamine võib muuta antikeha bioloogilist käitumist. Enne kasutamist tuleb märgistatud märgistusainet iseloomustada immunoreaktiivsuse, afiinsuse, stabiilsuse ja muude asjakohaste omaduste osas.

ADC programmide puhul tuleb lisaks arvestada sellega, et pildistamisantikeha ja terapeutiline ADC ei pruugi olla identsed molekulid. Kasuliku koormuse konjugeerimine võib muuta molekulaarseid omadusi, sealhulgas farmakokineetikat ja stabiilsust.

Järelikult ei tohiks radiomärgistatud palja antikeha biojaotumist automaatselt eeldada vastava ADC biojaotumisega identseks.

See piirang on dokumenteeritud Immuno{0}}PET-i kirjanduses (nt Carmon ja Azhdarinia, 2018) ja väärib tähelepanu, kui pildiandmed muudetakse terapeutilisteks järeldusteks.

Kõrge sihtmärgi ekspressioon normaalsetes kudedes võib oluliselt mõjutada antikehade jaotumist ja kliirensit.

Target-mediated drug disposition (TMDD) kirjeldab seda mustrit: koes{1}}spetsiifiline omastamine, mis erineb mittespetsiifilisest jaotumisest. Pildistamine võib näidata mustrit, kuid kvantitatiivne tõlgendamine nõuab sobivat farmakoloogilist konteksti.

Kuna antikehad ringlevad pikka aega, võib vaskulaarne aktiivsus domineerida PET-signaali varajastel pildistamise ajahetkedel.

See on üks põhjus, miks pikisuunaline pildistamine ja sobiv anatoomiline segmenteerimine on kudede omastamise tõlgendamisel olulised.

Maasturite ja koe{0}}tausta{1}}suhted on kasulikud kvantitatiivsed mõõdikud, kuid need ei pruugi anda antikehade kineetika täielikku kirjeldust.

Olenevalt uurimisküsimusest võivad aja{0}aktiivsuskõverad, kineetiline modelleerimine, plasmasisendi funktsioonid ja ex vivo valideerimine anda lisateavet.

Sobiv kvantitatiivne meetod tuleks valida vastavalt sellele, kas esmane eesmärk on biojaotus, koe kineetika, sihtmärgi sidumine või farmakodünaamiline hindamine.

Immuno{0}}PET lisab rohkem, kui seda tõlgendada koos teiste translatsiooni lõpp-punktidega.

Näiteks:

PET-CTsuudab kombineerida molekulaarset signaali anatoomilise lokaliseerimisega.

MRIsaab lisada pehmete{0}}kudede ja kõrge eraldusvõimega{1}}anatoomilist teavet, eritiKesknärvisüsteemi uuringud.

Plasma PKpakub süsteemseid kokkupuute mõõtmisi.

Biomarkerid ja patoloogiapakuvad sõltumatuid tõendeid bioloogilise aktiivsuse või koemõjude kohta.

Funktsionaalsed lõpp-punktidnäitavad, kas molekulaarse sihtmärgi seotus väljendub mõõdetavas farmakoloogilises vastuses.

Prisysi translatsiooniuuringute infrastruktuur hõlmab PET{0}}CT, MRI, CT, DSA ja muid kliinilisi-võrdväärseid pildistamisviise, mis toetavad multimodaalset pildistamist NHP uuringutes.

Toetab ka laiem platvormNHP farmakoloogia, PK/PD hindamine, biomarkerite uurimine ja sihtmärk{0}}seotuse uuringud, nii et molekulaarkujutise andmeid saab tõlgendada laiemas prekliinilises uurimisraamistikus.

See integreeritud lähenemisviis on kõige olulisem, kui arendusküsimus ulatub kaugemale lihtsast bioloogilisest jaotumisest:

Kas antikeha jõuab ettenähtud koesse, interakteerub sihtmärgiga ja tekitab eeldatava bioloogilise vastuse?

Immuno-PET-i saab kaasata bioloogiliste ravimite arengu erinevatesse etappidesse. Varajase kandidaatide valiku ajal saab see võrrelda antikehi kudedes jaotumise ja sihtmärgiga seotud{0}}haarde suhtes.Prekliinilise farmakoloogia ajal võib see täiendada plasma PK ja koe analüüsi, et uurida kokkupuudet asjakohastes kohtades.

ADC-programmide puhul võib see teavitada sihtmärgi juurdepääsetavust ja kogu{0}}keha jaotust viisil, mis täiendab tõhususe ja ohutuse uuringuid.

Onkoloogiaprogrammide puhul saab kogu-keha kujutise abil iseloomustada heterogeenset sihtmärgi ekspressiooni kahjustuste lõikes ja toetada kujutise biomarkerite väljatöötamist.

Kliinilised aruanded osutavad ka Immuno-PET-i rollile patsientide valikul ja kaaslase-diagnostika väljatöötamisel, kuigi prekliinilise kujutise jälgijalt kliiniliseks diagnostikaks ülekandmine nõuab eraldi valideerimist. ZEPHIR-uuring on hästi-tuntud näide:⁸⁹Zr-trastuzumabi kujutist uuriti seoses ravivastusega HER2-positiivse rinnavähi korral.

Prekliiniliste NHP-programmide puhul on vahetu väärtus üldiselt konkreetsem arusaam antikehade bioloogilisest jaotumisest, sihtmärgi juurdepääsetavusest ja kokkupuute{0}}vastuse suhetest enne kliinilist tõlkimist.

Immuno{0}}PET väärtus NHP-uuringutes ei seisne ainult võimes visualiseerida antikeha.

Selle teaduslik väärtus seisneb süsteemse kokkupuute ühendamises ruumilise jaotuse ja molekulaarse sihtmärgi ligipääsetavusega.

Tavaline plasma PK on süsteemse kokkupuute mõistmiseks hädavajalik. Ex vivo koeanalüüs annab üksikasjalikku teavet valitud anatoomilistes kohtades. Immuno-PET lisab pikisuunalise, terve-keha pildistamise mõõtme, mis näitab, kuhu radioaktiivselt märgistatud antikeha koguneb ja kuidas see jaotus aja jooksul muutub.

Koos sihtmärk-ekspressioonianalüüside, koe biomarkerite, patoloogia ja farmakodünaamiliste lõpp-punktidega aitab Immuno-PET luua terviklikuma ülevaate antikehade farmakoloogiast.

Seetõttu on monokloonsete antikehade, bispetsiifiliste antikehade ja ADC-de NHP-uuringute jaoks kasulik raamistik:

Kokkupuude → Biojaotus → Sihtmärgi juurdepääsetavus → Sihtmärgiga seotus → Bioloogiline reaktsioon

See raamistik ühendab molekulaarse pildistamise kontseptsioone, mida on arutatud laiemas Prisysi seerias, alates PET-i bioloogilisest jaotumisest ja -pildil põhinevast PK/PD-st kuni sihtmärgi kvantitatiivse kaasamise ja translatsioonilise molekulaarse pildistamiseni.

Eesmärk ei ole asendada tavapärast PK- või koeanalüüsi, vaid lisada ruumilist ja pikisuunalist teavet, mida need meetodid üksi ei suuda pakkuda.

Carmon KS, Azhdarinia A. Immuno-PET-i rakendamine antikehade-ravimikonjugaadi väljatöötamisel.Moli pildistamine. 2018;17:1536012118801223. doi: 10.1177/1536012118801223

Võtke ühendust Prisys Biotechiga