Imuno-PET v modelih NHP za razvoj protiteles

Terapevtski-terapevtiki, ki temeljijo na protitelesih, zdaj vključujejo običajna monoklonska protitelesa (mAbs), bispecifična protitelesa, konjugate-zdravil protiteles (ADC) in druga proizvedena biološka zdravila. Ker molekularni formati postajajo vse bolj zapleteni, je v predkliničnem razvoju zdravil postalo ponavljajoče se vprašanje vedeti, kam potuje protitelo po dajanju in ali doseže želeni biološki cilj.

Konvencionalne farmakokinetične (PK) študije merijo koncentracije protiteles v plazmi ali serumu. Te meritve opisujejo sistemsko izpostavljenost, očistek in razpolovno-dobo, vendar dajejo omejene informacije o tem, kako se protitelo porazdeli po tkivih.

Imuno-pozitronska emisijska tomografija (Immuno-PET) odpravlja del te vrzeli. Z radioaktivnim označevanjem protitelesa ali ciljne sonde,-izpeljane iz protiteles, lahko PET vizualizira in kvantificira njegovo porazdelitev po telesu v več časovnih točkah. Ko sledilnik ohrani ciljno-vezne lastnosti, lahko slikovni podatki opišejo dostopnost tkiva, cilj-povezan vnos in razmerje med sistemsko izpostavljenostjo in porazdelitvijo tkiva.

Pri-nečloveških primatih (NHP) je Immuno-PET zelo-primeren, kermolekularno slikanjelahko kombiniramo s plazemsko farmakokinetiko, anatomskim slikanjem, tkivnimi biomarkerji in farmakodinamičnimi končnimi točkami znotraj ene translacijske študije.

Vprašanje ni le, kam protitelo gre, ampak ali doseže predvideno tkivo, zajame ustrezno tarčo in proizvede porazdelitev, ki je skladna z njegovo predvideno farmakologijo.

Plazemska farmakokinetika ostaja osrednja sestavina razvoja bioloških zdravil. Parametri, kot so Cmax, AUC, očistek in-razpolovna doba, opisujejo sistemsko izpostavljenost ter podpirajo izbiro odmerka in modeliranje-odziva na izpostavljenost.

Vendar sistemska izpostavljenost ne napoveduje nujno izpostavljenosti tkiva.

Protitelo lahko ostane v obtoku dlje časa, medtem ko kaže zelo različne profile privzema po organih. Ciljno izražanje, vaskularna prepustnost, zgradba tkiva, interakcije Fc receptorjev, internalizacija, ki jo-posreduje antigen, in nespecifični privzem lahko oblikujejo porazdelitev v tkivih.

To ustvarja razliko medsistemski PKinfarmakologija-na tkivni ravni.

Za terapevt s protitelesi po običajni farmakokinetični analizi pogosto ostane odprtih več vprašanj:

• Ali protitelo doseže ciljno tkivo?
• Ali je molekularna tarča dostopna protitelesu in vivo?
• Ali se ciljna ekspresija razlikuje med tkivi ali lezijami?
• Ali je sprejemanje primarno ciljno-posredovano ali nespecifično?
• Ali visoka ciljna ekspresija v normalnih tkivih vpliva na porazdelitev?
• Kako se privzem tkiva spreminja skozi čas?

Vzorčenje terminalnega tkiva odgovori na nekatere od teh, vendar običajno v nekaj izbranih časovnih točkah in v omejenem naboru tkiv. Immuno-PET dodaja longitudinalno, ne-invazivno perspektivo s sledenjem, kako se radioaktivno označeno protitelo ali ciljna sonda porazdeli skozi čas.

Vrzel je najpomembnejša za biološka zdravila z dolgimi časi kroženja in zapletenimi vzorci porazdelitve v tkivih.

Imuno-PET združuje lastnosti protiteles za molekularno prepoznavanje z občutljivostjo in kvantitativnimi zmogljivostmi pozitronske emisijske tomografije.

V tipični študiji je monoklonsko protitelo ali sonda,-izpeljana iz protiteles, označena z radionuklidom,-ki oddaja pozitron. Za nedotaknjena protitelesa so dolgotrajnejši-radionuklidi, kot je cirkonij-89 (⁸⁹Zr) se običajno uporabljajo, ker se njihova fizična-razpolovna doba ujema z razmeroma počasno porazdelitvijo in kinetiko očistka molekul IgG.

^89Zrima fizično razpolovno -dobo približno 3,3 dni, kar podpira slikanje več dni po uporabi. Zaradi tega je uporaben za študije zapoznele porazdelitve v tkivih, čeprav je optimalni radionuklid odvisen od molekularne oblike, biološke kinetike, kemije označevanja in cilja študije. Pregled Carmona in Azhdarinie iz leta 2018 ugotavlja, da⁸⁹Zr je pogosto uporabljen radionuklid za slikanje protiteles, ker njegova-razpolovna doba omogoča zapoznelo slikanje in oceno biološke porazdelitve protiteles v daljšem oknu.

Tipičen potek dela Immuno-PET vključuje:

Izbira protiteles → Radioaktivno označevanje → Dajanje → Serijsko PET slikanje → Anatomska ko-registracija → Kvantitativna analiza → Biodistribucija in interpretacija ciljnega-vključevanja

Odčitavanje slik lahko vključuje regionalno koncentracijo aktivnosti, SUV, razmerje med-tkivom in-ozadjem, krivulje-časovne aktivnosti in druge kvantitativne parametre. Naprednejše analize lahko vključujejo kinetično modeliranje ali primerjave s plazemsko farmakokinetiko in meritvami tkiva ex vivo.

Signal PET ni enak koncentraciji intaktnega terapevtskega protitelesa v tkivu. Upoštevati je treba metabolizem radioaktivnega označevanja, nespecifični privzem, aktivnost-zbire krvi, stabilnost sledilnika in morebitne razlike med slikovno sondo in terapevtsko molekulo.

Praktična prednost Imuno-PET je, da analizo premakne bolj preprostobiorazporeditev-po celem telesu.

Pri tarčnih protitelesih lahko privzem tkiva odraža več prekrivajočih se procesov:

Sistemski obtok → Dostava tkiva → Dostopnost tarče → Vezava protiteles → Internalizacija ali zadrževanje → Očiščenje

Visok signal PET v tarčnem tkivu lahko kaže na ugodno dostavo, vendar sam po sebi ne dokazuje farmakološkega delovanja tarče.

Za izboljšanje interpretacije je mogoče podatke Immuno-PET združiti z neodvisnimi meritvami, kot so izražanje receptorjev, tkivni biomarkerji, imunohistokemija, biološka porazdelitev ex vivo ali testi zasedenosti receptorjev.

Programi ADC se zanašajo zlasti na to plastenje dokazov. ADC je odvisen od sistemske izpostavljenosti, dostopnosti ciljnega antigena, vezave protiteles, internalizacije, znotrajceličnega prometa in poznejšega sproščanja tovora.

Recenzija Carmona in Azhdarinie iz leta 2018 opisuje, kako⁸⁹Zr-imuno-PET je bil uporabljen za ovrednotenje biorazporeditve-telesa, farmakokinetike in ciljanja protiteles in ADC na tumor. Odpira tudi možnost uporabe molekularnega slikanja za karakterizacijo ciljne heterogenosti in podporo strategijam-izbire pacientov.

Immuno-PET je najbolje videti kotpristop funkcionalnega slikanja, ki je poleg molekularnih in histoloških meritev, ne samostojna zamenjava zanje.

Kaj doda Immuno-PET, je odvisno od tehnologije slikanja in uporabljenega biološkega modela.

Ponudba študij NHPuporabna translacijska nastavitev za biodistribucijo protitelesker podpirajo serijsko slikanje skupaj s konvencionalno farmakologijo, analizo biomarkerjev in, kadar je to znanstveno utemeljeno, vzorčenjem tkiv.

NHP omogočajo tudi protokole slikanja, ki so bližje obsegu in poteku dela kliničnih študij PET kot večina manjših-živalskih modelov. Večja velikost telesa zagotavlja zadostno anatomsko ločitev za-slikanje na ravni organov, vzdolžno slikanje pa omogoča, da vsaka žival služi kot lastna referenca v več časovnih točkah.

Ustreznost modela NHP je treba še vedno oceniti za vsak-primer-za vsak primer posebej. Med-razlike med vrstami v ciljnem izražanju, prepoznavanju epitopov, interakcijah receptorjev Fc in farmakologiji protiteles lahko vplivajo na interpretacijo podatkov Immuno-PET.

Zato je treba ciljno navzkrižno{0}}reaktivnost in lastnosti vezave potrditi pri izbrani vrsti NHP, preden uporabimo model za kvantitativno ciljno-slikanje.

Biološko pomemben model NHP ni le tisti, v katerem je mogoče zaznati protitelo. Je tista, pri kateri je molekularna interakcija, ki se preučuje, dovolj primerljiva s predvidenim kliničnim mehanizmom.

Serijsko PET slikanje lahko preslika relativno porazdelitev radioaktivno označenega protitelesa po glavnih organih in tkivih, kar dopolnjuje plazemsko farmakokinetiko in običajne študije biološke porazdelitve ex vivo.

Dobljeni podatki lahko pomagajo razlikovati pričakovano fiziološko porazdelitev od nenavadnega kopičenja in prepoznati tkiva, ki upravičujejo dodatno preiskavo.

Za tar{0}}specifična protitelesa lahko slikanje pokaže, ali je tarča dostopna in vivo.

To se razlikuje od prikazovanja ciljne ekspresije v vzorcu tkiva. Imunohistokemija in podobni testi ex vivo potrdijo prisotnost, medtem ko Immuno-PET doda dostopnost in vivo in kopičenje protiteles.

Ciljno izražanje se lahko razlikuje med tkivi, lezijami ali stopnjami bolezni.

To je najbolj pomembno v onkologiji, kjer ena sama biopsija ne predstavlja vedno ciljnega izražanja v lezijah. Slikanje celega{1}}telesa lahko preslika ciljno porazdelitev po lezijah na načine, ki jih en sam vzorec tkiva ne more.

Različna protitelesa, usmerjena proti isti tarči, imajo lahko različne afinitete, prepoznavanje epitopov, značilnosti internalizacije ali porazdelitev v tkivih.

Imuno-PET je mogoče vključiti v-strategije izbire kandidatov s primerjavo vnosa v tkivo in ciljno-povezano distribucijo, preden napreduje molekula v-razvojne stopnje, ki zahtevajo več virov.

PovezovanjeImmuno-PET za širši slikovni farmakokinetični/farmakodinamični okvirzadeve za prevajalsko sklepanje.

Kot je razloženo v sorodnem članku Ocena-farmakodinamike/farmakodinamike na podlagi slikanja pri ne-človeških primatih, običajna plazemska farmakokinetika opisuje sistemsko izpostavljenost, slikanje pa dodaja prostorske in vzdolžne informacije o porazdelitvi v tkivih.

Za razvoj protiteles je to razmerje mogoče razširiti:

Plazma PK → Biološka porazdelitev v tkivih → Dostopnost tarče → Vključevanje tarče → Farmakodinamični odziv

Vsak korak odgovarja na drugo vprašanje.PK plazme opisuje, koliko protiteles je prisotnih v obtoku.Slikarska PK prikazuje, kje je označeno protitelo porazdeljeno in kako se ta porazdelitev spreminja skozi čas.

Imuno-PET, specifičen za tarčo, lahko zagotovi dokaz o privzemu,-povezanem s tarčo, če sledilnik in načrt eksperimenta podpirata takšno razlago.

Farmakodinamične meritve nato določijo, ali se ciljna interakcija prevede v merljiv biološki odziv.

Ta integriran okvir je najbolj uporaben za biološka zdravila, katerih terapevtska aktivnost je odvisna od prodiranja v tkivo ali dostopnosti molekularne tarče.

Immuno{0}}PET je močna metodologija, vendar je treba pri načrtovanju in razlagi študij upoštevati več tehničnih dejavnikov.

Radioaktivno označevanje lahko spremeni biološko obnašanje protitelesa. Označeni sledilnik je treba pred uporabo označiti glede imunoreaktivnosti, afinitete, stabilnosti in drugih pomembnih lastnosti.

Pri programih ADC je treba dodatno upoštevati, da protitelo za slikanje in terapevtski ADC nista nujno identični molekuli. Konjugacija tovora lahko spremeni molekularne lastnosti, vključno s farmakokinetiko in stabilnostjo.

Posledično se ne bi smelo samodejno domnevati, da je biološka porazdelitev radioaktivno označenega golega protitelesa identična biološki porazdelitvi ustreznega ADC.

Ta omejitev je dokumentirana v literaturi o Immuno-PET (npr. Carmon in Azhdarinia, 2018) in si zasluži pozornost, ko so ugotovitve slikanja prevedene v terapevtske zaključke.

Visoka ciljna ekspresija v normalnih tkivih lahko bistveno vpliva na porazdelitev in očistek protiteles.

Target{0}}mediated drug disposition (TMDD) opisuje ta vzorec: tkivno-specifični privzem, ki se razlikuje od nespecifične porazdelitve. Slikanje lahko pokaže vzorec, vendar kvantitativna interpretacija zahteva ustrezen farmakološki kontekst.

Ker protitelesa krožijo dlje časa, lahko vaskularna aktivnost prevlada nad signalom PET v zgodnjih časovnih točkah slikanja.

To je eden od razlogov, zakaj sta vzdolžno slikanje in ustrezna anatomska segmentacija pomembna pri interpretaciji privzema tkiva.

SUV in razmerje-to-ozadje sta uporabna kvantitativna merila, vendar nista nujno popolna opisa kinetike protiteles.

Odvisno od raziskovalnega vprašanja lahko krivulje časovne-aktivnosti, kinetično modeliranje, funkcije vnosa plazme in validacija ex vivo zagotovijo dodatne informacije.

Ustrezno kvantitativno metodo je treba izbrati glede na to, ali je primarni cilj biološka porazdelitev, tkivna kinetika, tarčna vezava ali farmakodinamična ocena.

Immuno-PET doda več, če ga interpretiramo skupaj z drugimi končnimi točkami prevajanja.

Na primer:

PET{0}}CTlahko kombinira molekularni signal z anatomsko lokalizacijo.

MRIlahko doda-mehko tkivo in anatomske informacije visoke-ločljivosti, zlasti zaštudije CNS.

Plazma PKzagotavlja meritve sistemske izpostavljenosti.

Biomarkerji in patologijaponujajo neodvisne dokaze o biološki aktivnosti ali učinkih na tkiva.

Funkcionalne končne točkekažejo, ali se vključitev molekularne tarče prevede v merljiv farmakološki odziv.

Prisysova prevajalska raziskovalna infrastruktura vključuje PET-CT, MRI, CT, DSA in druge klinično-enakovredne načine slikanja, ki podpirajo multimodalno slikanje v študijah NHP.

Podpira tudi širša platformaFarmakologija NHP, oceno farmakokinetike/farmakodinamike, preiskavo biomarkerjev in študije-vključevanja ciljev, tako da je mogoče podatke molekularnega slikanja interpretirati znotraj širšega okvira predkliničnih raziskav.

Ta celostni pristop je najpomembnejši, ko vprašanje razvoja presega preprosto biodistribucijo:

Ali protitelo doseže želeno tkivo, sodeluje s svojo tarčo in povzroči pričakovan biološki odziv?

Imuno-PET je mogoče vključiti v različne stopnje razvoja bioloških zdravil. Med zgodnjo izbiro kandidatov lahko primerja protitelesa glede porazdelitve v tkivih in vnosa,-povezanega s tarčo.Med predklinično farmakologijo lahko dopolnjuje analizo farmakokinetike plazme in tkiva za raziskovanje izpostavljenosti na ustreznih mestih.

Za programe ADC lahko informira ciljno dostopnost in-razporeditev po celem telesu na načine, ki dopolnjujejo študije učinkovitosti in varnosti.

Za onkološke programe lahko-slikanje celega telesa označi heterogeno ciljno izražanje po lezijah in podpira razvoj slikovnih biomarkerjev.

Klinična poročila prav tako kažejo na vlogo Immuno-PET pri izbiri pacientov in-diagnostičnem razvoju spremljevalcev, čeprav prevod iz sledilnika predkliničnega slikanja v klinično diagnostiko zahteva ločeno validacijo. Študija ZEPHIR je-dobro znan primer:⁸⁹Slikanje z Zr-trastuzumabom je bilo raziskano v povezavi z odzivom na zdravljenje pri HER2-pozitivnem raku dojke.

Za predklinične programe NHP je takojšnja vrednost na splošno bolj konkretno razumevanje biološke porazdelitve protiteles, ciljne dostopnosti in odnosov med izpostavljenostjo-odzivom pred kliničnim prevodom.

Vrednost Immuno-PET v raziskavah NHP ni le sposobnost vizualizacije protitelesa.

Njegova znanstvena vrednost je v povezovanju sistemske izpostavljenosti s prostorsko porazdelitvijo in dostopnostjo molekularne tarče.

Konvencionalna plazemska farmakokinetika ostaja bistvena za razumevanje sistemske izpostavljenosti. Analiza tkiva ex vivo zagotavlja podrobne informacije na izbranih anatomskih mestih. Imuno-PET doda vzdolžno razsežnost slikanja celega-telesa, ki lahko pokaže, kje se radioaktivno označena protitelesa kopičijo in kako se ta porazdelitev spreminja skozi čas.

V kombinaciji s ciljnimi-ekspresijskimi testi, tkivnimi biomarkerji, patologijo in farmakodinamičnimi končnimi točkami Immuno-PET prispeva k bolj celovitemu pogledu na farmakologijo protiteles.

Za študije NHP mAbs, bispecifičnih protiteles in ADC je torej koristen okvir:

Izpostavljenost → Biodistribucija → Dostopnost tarče → Vključevanje tarče → Biološki odziv

To ogrodje povezuje koncepte molekularnega slikanja, o katerih razpravljajo v širši seriji Prisys, od biodistribucije PET in slikanja{0}}na osnovi PK/PD do kvantitativnega vključevanja tarče in translacijskega molekularnega slikanja.

Cilj ni nadomestiti običajne analize farmakokinetike ali tkiva, temveč dodati prostorske in vzdolžne informacije, ki jih te metode same ne morejo zagotoviti.

Carmon KS, Azhdarinia A. Uporaba imuno-PET pri razvoju protiteles-zdravilnih konjugatov.Mol Imaging. 2018;17:1536012118801223. doi:10.1177/1536012118801223

Kontaktirajte Prisys Biotech