Tau positronemissioontomograafia (PET) annab tau patoloogiaga seotud märgise sidumise in vivo mõõtmise. Prekliinilistes uuringutes sõltub selle väärtus rohkemast kui sellest, kas PET-signaal on nähtav. Uurijad peavad teadma, kus signaal ilmub, kuidas see aja jooksul muutub, kuidas konkreetselt märgistav taud teatab ja kuidas pildistamise tulemused on seotud koetasandi patoloogiaga.
Nendele küsimustele on raske vastata ainult terminaalse histoloogia põhjal. Histoloogia tuvastab üksikasjalikult rakulise ja piirkondliku patoloogia, kuid see annab hetkeseisu aju kogumise ajal. Korduv PET-kujutis jälgib sama looma mitmel ajahetkel ja aitab asetada hilisemad koeleidud ajalisse konteksti.
Prisys Biotechi veebiseminaril ahviliste (NHP) uuringute molekulaarse pildistamise kohta esitas dr Wei Liu pikisuunalise tau pildistamise näite reesusmakaagi mudelis. Esitluses kirjeldati topeltmutantset inimese taud (AAV-2xTau) ekspresseeriva adeno-seotud viirusvektori intrakortikaalset manustamist, millele järgnes PET-i seeriakujutis [18F]APN-1607 3 ja 6 kuu möödudes. Selles artiklis tuuakse välja selle kujunduse põhjendus ja piirid, mis peaksid juhinduma kujutise tulemuste lugemisest.
Miks jälgida tau patoloogiat aja jooksul?
Tau on mikrotuubulitega seotud valk. Alzheimeri tõve (AD) ja teiste tauopaatiate korral koguneb ebanormaalne tau neuronitesse ja moodustab neurofibrillaarseid inklusioone. Tau patoloogia levik ja progresseerumine on ajupiirkondades ja haiguse staadiumides erinev. Biomarker, mida saab korduvalt in vivo mõõta, võib aidata iseloomustada, millal ja kus tau-ga seotud muutused ilmnevad.
PET kasutab radioaktiivselt märgistatud ligandit, mis läbib hematoentsefaalbarjääri ja seondub molekulaarse sihtmärgi või patoloogilise agregaadiga. Pärast manustamist tuvastab skanner radiotraceri jaotuse aja jooksul. Sõltuvalt jälgimisvahendist ja omandamiskujundusest võrreldakse kvantitatiivsete või poolkvantitatiivsete analüüsidega omastamist ajupiirkondades ja külastuste lõikes.
PET ei loe otseselt tau molekule. Mõõdetud signaal peegeldab märgistusaine kohaletoimetamist, sidumist, mittespetsiifilist omastamist, kliirensit, skanneri jõudlust, kujutise rekonstrueerimist ja analüüsimeetodit. Piirkondliku signaali muutus toetab muutunud märgise sidumise tõlgendust, kuid see ei ole ilma asjakohase valideerimiseta kogu tau koormuse otsene mõõt.
Miks pikisuunaline NHP disain?
Pikisuunalises kujunduses kasutatakse sama teema korduvaid mõõtmisi. See eraldab ajaga seotud muutused loomadevahelistest erinevustest, eriti kui skaneeringud tehakse enne ja pärast manipuleerimist. Indutseeritud mudelis testib pildistamine ka seda, kas molekulaarne signaal ilmub eeldatavas anatoomilises piirkonnas ja kas selle jaotus muutub jälgimise ajal.
NHP-d pakuvad suuremat aju ja inimesele sarnasemat neuroanatoomiat kui närilistel ning nende aju ühildub pildistamissüsteemide ja omandamismeetoditega, millel on kliinilised vasted. See on oluline, kui uuringuküsimus puudutab piirkondlikku PET-signaali, kujutise kvantifitseerimist või seost eksperimentaalse manipuleerimise ja kogu aju jaotuse vahel. Need omadused ei muuda NHP mudelit inimese AD-ga samaväärseks. Valige mudel konkreetse translatsiooniküsimuse lahendamiseks ja kaaluge selle piiranguid koos selle anatoomilise ja pildistamise asjakohasusega.
Juhtumiuuring: AAV-2xTau ja seeria [18F]APN-1607 PET
Tau PET pikisuunaline NHP Alzheimeri tõve mudelis: [18F]APN-1607 Pildistatud 3 ja 6 kuu vanuselt
Jälgige tau patoloogiat selle progresseerumisel – samal loomal kuude jooksul.
Selles Prisysi juhtumiuuringus esitletakse tau pikisuunalist kujutist Alzheimeri tõve reesusahvi mudelis, kasutades [18F]APN-1607, järgmise põlvkonna tau märgistust.
Miks [18F]APN-1607 ja kuidas uuring koostati?
- Tunneb ära nii 3R kui ka 4R tau isovormid minimaalse MAO-B seondumisega
- Fluor-18 märgistamine väldib süsinik-11 lühikese poolestusaja piirangut
- AAV-ekspresseeritud topeltmutantne tau indutseeriti vasakpoolses entorhinaalses ajukoores
- Seeria PET-pildistamine 3 ja 6 kuud pärast induktsiooni, tugeva kontrastsusega müra suhtes
Pikisuunaline subjektisisene pildistamine vähendab subjektidevahelist varieeruvust ja võimaldab igal loomal olla oma lähtejoonena – see on põhimõtteliselt erinev tõendite kvaliteet kui lõpp-ristlõike näidud.
Kõneleja: Prisys Biotech.Korpus Prisys Biotech Molecular Imaging platvormilt.
Palun võtke ühendust:bd@prisysbiotech.com.
Veebiseminari esitlus kirjeldas reesusmakaagi mudelit, milles inimese topeltmutantset tau ekspresseerivat AAV-vektorit manustati vasakusse entorhinaalsesse ajukooresse. PET-kujutis [18F]APN-1607-ga viidi läbi 3. ja 6. kuu järel, kusjuures uuringuplaanis tuvastati AAV kontrollloomad. Esitluses näidati järjestust algtasemena, 3 kuud ja 6 kuud ning kirjeldati dünaamilist PET-i omandamist 120 minuti jooksul.
Esitatud ülesehitus võimaldab uurimisrühmal uurida piirkondlikku märgistussignaali aja jooksul seoses sihitud ajupiirkonnaga, võrrelda AAV-2xTau rühma kontrollloomadega ja seostada pildivaatlusi mudeli progresseerumisega. Veebiseminari slaid kirjeldab pikisuunalist PET-i kui subjektisisese ülevaate haigusega seotud molekulaarsetest muutustest.
Esitluses on [18F]APN-1607 fluoritud tau PET märgistusaine, mis on tuletatud 11C-PBB3-st. Selles kirjeldatakse, et märgistus tuvastab 3R ja 4R tau isovormid minimaalse monoamiini oksüdaasi B (MAO-B) seondumisega. Need on esitluses kirjeldatud märgistusomadused; jäljendi jõudlus sõltub katse kontekstist ja seda tuleks kontrollida asjakohaste valideerimisandmetega.
Selle artikli jaoks saadaolevates veebiseminari materjalides ei kuvata arvulisi omastamisväärtusi, loomade arvu, statistilisi analüüse ega kvantitatiivseid pikisuunaliste mõjude suurusi. Seetõttu esitatakse juhtum uuringu ülesehituse näitena, mitte kvantifitseeritud raviefekti või kliinilise haiguse progresseerumise kinnitatud prognoosina.
Mis seeria tau PET võib kaasa aidata
Veebiseminaril kirjeldatud pildistamise ajakava käsitleb mitmeid seotud küsimusi. Kas märgistusega seotud signaal ilmub AAV-2xTau sihitud piirkonnas? Kas selle jaotus erineb AAV juhtimistingimusest? Kas piirkondlik signaal on hilisemal järelkontrollil endiselt tuvastatav? Kuidas on PET-muster võrreldav teiste uuringus kogutud mõõtmistega?
Korduvad PET-skaneeringud aitavad iseloomustada ka vaatluste ajastust. Algtaseme skaneerimine annab võrdlusaluse järgmisteks mõõtmisteks; 3. ja 6. kuu skaneeringuid võrreldakse seejärel samas katseraamistikus. Sellised võrdlused on kõige informatiivsemad, kui omandamine, rekonstrueerimine, anesteesia, märgistusaine manustamine, sissevõtuintervall ja kvantitatiivne analüüs on visiitide lõikes standardiseeritud.
PET kuulub teiste lõpp-punktide kõrvale. Sõltuvalt uuringu eesmärkidest võivad need hõlmata struktuurset MRI-d, vedeliku biomarkereid, käitumuslikke või funktsionaalseid meetmeid ja terminaalse koe analüüsi. Histoloogia ja mikroskoopia hindavad rakulist patoloogiat ja aitavad kindlaks teha, kas piirkondlikud PET-leiud vastavad tau-ga seotud kudede muutustele. Kujutise ja koe leidude vahelist seost tuleks pigem hinnata kui eeldada.
[18F]APN-1607 PET-signaali tõlgendamine
Tau PET ligand ei ole täiesti spetsiifiline lihtsalt seetõttu, et see on loodud tau sidumiseks. Potentsiaalsete signaaliallikate hulka kuuluvad sihtmärgiväline sidumine, mittespetsiifiline retentsioon, erinevused verevoolus või märgistusaine kohaletoimetamises ja osalise mahu mõjud, mis on põhjustatud PET-i piiratud ruumilisest eraldusvõimest. Need tegurid on olulised NHP uuringutes, kus väikesed anatoomilised piirkonnad asuvad pildisüsteemi tõhusa eraldusvõime lähedal.
Piirkondlik analüüs sõltub täpsest anatoomilisest määratlusest. MRI toetab PET-i registreerimist ja aju jagamist, kuid segmenteerimisvalikud, registreerimisviga, liikumine ja võrdluspiirkonna valik mõjutavad saadud meetmeid. Dünaamiline hankimine sisaldab teavet märgistusaine kineetika kohta, kuigi sobiv kineetiline mudel sõltub ligandist ja saadaolevatest sisendfunktsiooni või võrdluspiirkonna andmetest.
Seetõttu tuleks PET-signaali kirjeldada, kasutades tegelikult analüüsitud mõõdikut, näiteks standardiseeritud neeldumisväärtust (SUV), standardiseeritud neeldumisväärtuse suhet (SUVR), sidumispotentsiaali või mudelist tuletatud parameetrit. Veebiseminari materjalid täpsustavad 120-minutilist dünaamilist omandamist, kuid ei paku selle juhtumi jaoks kvantitatiivset lõpp-punkti ega analüüsimeetodit. Need üksikasjad tuleks enne avaldamist või kvantitatiivsete järelduste tegemist kinnitada uuringudokumentidest.
Mida AAV tau mudel esindab ja mida mitte
Mutantse inimese tau AAV-vahendatud ekspressioon pakub kontrollitud viisi tau-ga seotud muutuste uurimiseks määratletud ajupiirkonnas kavandatud intervalli jooksul. Fokaalne süstimine muudab piirkondliku pildistamise ja koeanalüüsi praktiliseks, samas kui seeriamõõtmised järgivad enne terminali kogumist sama eksperimentaalset mudelit.
Mudel ei ole Alzheimeri tõve täielik taastootmine. AD hõlmab amüloid-beeta patoloogiat, tau patoloogiat, neuronaalseid ja sünaptilisi muutusi, neuropõletikku ja laiemaid võrgutasandi mõjusid, mis arenevad paljude aastate jooksul. Fokaalne AAV-põhine ekspressioonimudel isoleerib tau bioloogia valitud aspektid; see ei reprodutseeri juhusliku AD täielikke põhjuseid, ruumilist progresseerumist ega kliinilist kulgu. Konkreetne AAV konstruktsioon, promootor, ekspressioonitase, süstimise koordinaadid, kontrollvektor ja jälgimise kestus mõjutavad kõik seda, millisele bioloogilisele küsimusele mudel suudab vastata.
See eristus on tõlketõlgenduse jaoks oluline. PET-signaali muutus indutseeritud mudelis võib toetada kujutise kasutamist määratletud katseprotsessi jälgimiseks. See iseenesest ei kinnita, et märgistusaine ennustab haiguse progresseerumist inimestel või et esilekutsutud patoloogia reageerib ravile samamoodi nagu inimese AD.
PET-i kombineerimine MRI ja koe lõpp-punktidega
PET ja MRI vastavad erinevatele küsimustele. PET annab märgistusainega seotud molekulaarset teavet; MRI annab anatoomilisi üksikasju ja aitab määratleda huvipakkuvaid piirkondi. Nende meetodite kombineerimine parandab lokaliseerimist ja toetab piirkondlikku analüüsi, eriti pikisuunalistes uuringutes, kus külastuste lõikes võrreldakse peeneid muutusi.
Terminaalse koe analüüs jääb oluliseks, kui uuring nõuab raku lokaliseerimist, biokeemilist iseloomustamist või patoloogia kinnitust. Praktilises disainis kasutatakse pikisuunalist PET-i, et teha kindlaks, millal ja kus signaalimuutused toimuvad, ning seejärel rakendatakse bioloogilise tõlgenduse testimiseks valitud lõpp-punktides histoloogia- või molekulaaranalüüse. Selline lähenemine ei muuda PET-i patoloogiat asendavaks; see seob in vivo aja kulgu koetasandi tõenditega.
Selle kombineeritud tõlgenduse tugevus sõltub pildi- ja koeprotokollide vahelisest joondamisest. Uurijad peaksid koos planeerima PET-i omandamise ajakava, MRI registreerimist, piirkonna määratlusi, märgistusainete kvaliteedikontrolli, kudede kogumise ajapunkte ja patoloogiaanalüüse. Kui need elemendid valitakse iseseisvalt, on raske kindlaks teha, kas kujutise erinevus peegeldab bioloogiat, mõõtmiste varieerumist või mittevastavust proovivõtus.
Tau-sihitud programmide tõlkimise asjakohasus
Pikisuunaline tau PET võib olla kasulik prekliinilistes uuringutes, milles hinnatakse haigusega seotud molekulaarseid muutusi, võrreldakse eksperimentaalseid sekkumisi või hinnatakse, kas mudel toetab korduvaid biomarkerite mõõtmisi. Terapeutilises programmis on pildistamine koos sihtmärgi seotuse, farmakodünaamiliste markerite, käitumuslike või funktsionaalsete tulemuste ja ohutusandmetega.
NHP seadistus on eriti oluline, kui uuring nõuab suuremat aju piirkondlikku analüüsi või kui akliiniline pildistamineprotokoll on kohandatud mittekliiniliseks kasutamiseks. Liigierinevused tau bioloogias, märgistusaine sidumises, ainevahetuses ja aju anatoomias säilivad. Sama märgistus võib mudelitingimuste ja patsientide populatsioonide lõikes erinevalt käituda. Seetõttu on tõlkimiseks vaja tõendeid selle kohta, et pildistamise tulemusnäitaja on tehniliselt reprodutseeritav ja kavandatava kliinilise küsimuse jaoks bioloogiliselt asjakohane.
Käsitlege tau PET-i biomarkeristrateegia ühe elemendina varases kliinilises arengus. Tõlgendus peaks arvestama märgistusaine seondumisprofiili, haiguse staadiumi, analüüsitud ajupiirkondi ning pildistamise ja teiste biomarkerite vahelist seost. NHP uuring annab teavet teostatavuse ja eksperimentaalse disaini kohta, kuid see ei saa üksi kliinilist kasulikkust kindlaks teha.
Molekulaarkujutised NHP kesknärvisüsteemi uurimisel Prisys Biotechis
Prisys Biotechi veebiseminaril tutvustati tau PET-i selle ühe rakendusenaNHP molekulaarne pildistaminetööd. Näites kombineeriti reesus-tau mudel seeria PET-iga ja kontrolltingimus, näidates, kuidas pildistamine sobib kesknärvisüsteemi pikisuunalise uuringuga. Uuringuspetsiifilised otsused, sealhulgas märgistusaine valik, skaneerimise ajastus, kujutise kvantifitseerimine, MRI kaasregistreerimine ja koe kinnitamine, peaksid järgima bioloogilist küsimust ja kinnitatud protokolli.
Veebiseminar käsitles ka teisi molekulaarse pildistamise rakendusi NHP-des, sealhulgasdopamiinisüsteemi pildistamine, intranasaalne KNS-i manustamine jakogu keha biojaotusjaAc-225 inimese doosi projektsioon NHP-pildist. Need näited kasutavad erinevaid jälgijaid ja vastavad erinevatele küsimustele; nende disainilahendusi ei tohiks käsitleda asendatavatena.
Järeldus
Tau PET jada annab korduva in vivo vaate märgistusainega seotud signaalist NHP mudelis. Veebiseminari näites said reesusmakaagid AAV-2xTau vasakpoolses entorhinaalses ajukoores ja [18F]APN-1607 PET-i kirjeldati 3- ja 6-kuulise jälgimise ajal, kaasates ka AAV kontrollloomi.
Juhtum illustreerib, kuidas pikisuunaline kujutis on tau mudelisse kaasatud, kuid saadaolev esitlus ei paku numbrilisi omastamisandmeid ega täielikke pildianalüüsi meetodeid. Seetõttu tuleks PET-signaali tõlgendada märgistusspetsiifilisuse, kvantifitseerimise, MRI-põhise lokaliseerimise, kontrollandmete ja koe valideerimise kontekstis. AAV-põhine tau ekspressioon modelleerib ka tau bioloogia valitud aspekte, mitte inimese Alzheimeri tõve täielikku kulgu.
Beckman D, Diniz GB, Ott S jt. Tau patoloogia ja neuropõletiku ajaline progresseerumine Alzheimeri tõve reesusahvi mudelis.Alzheimeri tõbi ja dementsus. 2024;20(8):5198-5219. doi: 10.1002/alz.13868.
Korduma kippuvad küsimused
K: Mida mõõdab tau PET NHP uuringus?
V: Tau PET mõõdab tau seondumisega seotud radiomärgistatud ligandi jaotumist määratletud pildistamisprotokolli alusel. See ei loe otseselt tau molekule ega asenda histoloogilist mõõtmist. Signaali tõlgendamine sõltub jäljendi omadustest, hankimisest, pilditöötlusest ja võimalikust sihtmärgivälisest sidumisest.
K: Mis oli veebiseminari puhul pikisuunaline ajakava?
V: Esitlus näitas algseisust jälgimisjärjestust ja kirjeldas PET-kujutist 3 ja 6 kuud pärast AAV-2xTau sünnitust. See tuvastas 120-minutilise dünaamilise omandamise. Selle artikli jaoks kasutatud esitlusmaterjalides ei täpsustatud loomade arvu, kvantitatiivseid tulemusnäitajaid ja arvulisi tulemusi.
K: Milline on AAV-2xTau roll mudelis?
A: AAV-2xTau kirjeldatakse veebiseminaril kui vektorit, mis ekspresseerib inimese topeltmutantset taud, mida manustatakse reesusmakaakide vasakusse entorhinaalsesse ajukooresse. See loob valitud tauga seotud muutuste kontrollitud eksperimentaalse mudeli. See ei ole Alzheimeri tõve kõigi patoloogiliste ja kliiniliste tunnuste täielik mudel.
K: Miks kombineerida PET-i MRI või histoloogiaga?
V: MRI toetab anatoomilist lokaliseerimist ja piirkondlikku analüüsi. Histoloogia annab raku- ja koetasandi kinnituse, et PET ei suuda lahendada. Üheskoos aitavad need meetodid seostada pikisuunalist kujutise signaali aju anatoomia ja patoloogiaga.
K: Kas see mudel võib ennustada tau progresseerumist patsientidel?
V: Mitte üksi. Mudel toetab eksperimentaalse tau pildistamise ja valitud tauga seotud bioloogia hindamist. Inimese ennustamine nõuab märgistusaine toimivuse, biomarkeri olulisuse ning pildimuutuste ja kliiniliste tulemuste vahelise seose eraldi valideerimist.
