PET slikanje biodistribucije pri -nečloveških primatih

Pozitronska emisijska tomografija (PET) meri, kam radioaktivno označeno zdravilo, biološko zdravilo, nanodelec ali celična terapija pride v živo telo. V študijah ne-človeških primatov (NHP) je njegova glavna prednost odgovarjanje na vprašanja, ki jih terminalna disekcija ne more odgovoriti: ne samo, ali kandidat doseže svoj cilj, ampak tudi, kam potuje, kako daleč se širi od mesta injiciranja in kako se ta vzorec spreminja skozi čas.

Ta vprašanja so najbolj pomembna za cepiva in terapije z nanodelci, kjer pot skozi bezgavke pogosto določa, koliko antigena doseže drenažne vozle in posledično, kako močan je imunski odziv.

Dokument iz leta 2021Biomaterialipokazal, kako to izgleda v praksi. Martin in njegovi sodelavci so sledili cepivu z nanodelci pri rezus makakih s PET in fluorescenčnim-slikanjem na tkivni ravni, pri čemer so delovali od celotne živali do posameznih foliklov. Po injiciranju v stegno se je signal cepiva pojavil v dimeljskih in iliakalnih bezgavkah, nekatere tudi do 17 cm od mesta injiciranja. Na tkivni ravni se je antigen ovojnice virusa HIV, prikazan v obliki nanodelcev, zbral okoli mrež folikularnih dendritičnih celic (FDC) znotraj foliklov celic B-.

Povzetek za razvijalce zdravil: slikanje vam omogoča, da povežete dogajanje na mestu injiciranja s tem, kje material konča, ne da bi morali žival vsakič ubiti, da bi ugotovili.

Delo pri biodistribuciji je vedno pomenilo ubijanje živali ob določenih časovnih točkah in nato merjenje tkiva: štetje gama, avtoradiografija, histologija ali kakšen bioanalitični odčitek. Vsaka časovna točka je drugačna žival, tako da vedno dobite samo posnetek.

PET odpravlja to omejitev. Večkrat lahko posnamete isto žival in opazujete premikanje radioaktivne oznake.

V predkliničnem delu se ta ena sama zmožnost razlije v več vprašanj hkrati: kam gre material, kako hitro se očisti, ali doseže cilj in ali se porazdelitev ujema s predlaganim mehanizmom. Zlasti pri študijah NHP je kontrast s konvencionalnim delom tkiva videti takole:

PET ni nadomestilo-za analizo tkiv. Njegova vrednost se pokaže, ko združite-molekularno sliko celotnega telesa z anatomijo in končnimi točkami-na ravni tkiva.

Martinova skupina je izdelala podenotno cepivo, namenjeno vožnji po limfnih žilah: trimer ovojnice HIV, nameščen na nanodelcu (trimer-NP), povezan z lipid-konjugiranim adjuvansom CpG (amph-CpG). Uporabili so PET skupaj s fluorescenčnim slikanjem tkiv, da bi povezali celotno-sliko živali s tem, kar se je zgodilo v posameznih vozliščih.

Po injiciranju v stegno je PET pobral cepivo predvsem v dimeljskih in iliakalnih vozlih. Signal je dosegel iliakalne vozle 17 cm od mesta injiciranja.

Ta razdalja je pomembna. Kaže, da ne morete domnevati, da se intramuskularna drenaža ustavi na najbližjem vozlišču. Pri veliki živali sledilnik prečka anatomsko ločene limfne postaje, ki bi jih standardni lokalni vzorec zgrešil. NHP PET si tukaj zasluži svoje mesto pri delu s cepivi: prikazuje dejanski obseg limfnega širjenja v živi živali, namesto kakršnih koli vozlov, ki se jih je nekdo odločil zbrati pred časom.

Ta študija postane zanimiva pri povezovanju PET s slikanjem tkiva.PET je določil makro vzorec: dimeljski in iliakalni vozli kot glavna mesta prevzema. Fluorescenčno slikanje je nato pokazalo, kako so komponente cepiva sedele znotraj teh vozlov. Trimer, prikazan-nanodelcev, se je zbral okoli robov mrež FDC v B-celičnih foliklih. Ta lokacija je biološko smiselna: FDC so ogrodje limfoidnega folikla in struktura, ki drži antigen v zarodnem središču.

Toda slikanje ne dokaže vzroka. Študija je pokazala, da antigen sedi poleg mrež FDC; samo s PET ni pokazalo, da je ta postavitev povzročila boljšo B{1}}celično imunost. Slikanje vam pove, kje je material. Ali ta lokacija spodbuja imunski odziv, je ločeno vprašanje in za odgovor potrebujete imunološke odčitke.

Potek dela se povezuje takole:

PET → regionalna porazdelitev → slikanje tkiva → celična lokacija → imunski ali farmakodinamični rezultat

Vsak korak doda tisto, česar prejšnji ne vidi sam.

Številka 17 cm je številka, ki se je vsi spomnijo iz tega prispevka, vendar nekaj pomeni le v kontekstu.

Rezultat je prišel z enim cepivom proti virusu HIV, danim na enem mestu, pri rezus makakih. Ni pravilo, kako cepiva odtečejo, in 17 cm ne smete obravnavati kot fiksno anatomsko razdaljo, ki velja za študije NHP. Pokaže pa, da je privzem limfe na daljavo lahko velik in da ga PET lahko meri.

Za vse, ki razvijajo cepivo, nanodelce ali imunoterapijo, ki potuje skozi limfo, odkritje sproža kup praktičnih vprašanj: kje se zbira material po injiciranju, katera vozlišča vidijo največ, ali formulacija spremeni vzorec in ali se ta izpostavljenost ujema z imunskim ali farmakodinamičnim učinkom, ki ga dejansko želite? PET odgovori na prvih nekaj. Tkivni in imunski testi morajo zapreti zanko na ostale.

Signal PET ni isto kot aktivnost. Kamera vidi radionuklid, kamorkoli je šel: nedotaknjeno zdravilo, metabolit, razgrajen fragment ali kar koli drugega, kar še nosi oznako. Katerega gledate, je odvisno od tega, kako ste ga označili.

Torej študija biodistribucije PET potrebuje družbo. Program cepiva ali nanodelcev se običajno izvaja skupaj z vzorčenjem krvi za sistemsko farmakokinetiko, vzorčenjem vozlov za izpostavljenost tkiva, pretočno citometrijo za profiliranje imun-celic, imunohistokemijo za lokacijo in funkcionalnimi testi za farmakodinamično branje. To je najbolj pomembno pri bioloških zdravilih in nanodelcih, kjer sledilnik in aktivni material ne ostaneta vedno pritrjena.

Izberite radionuklid, ki bo ustrezal temu, kako dolgo ostane označena molekula in kako se premika.

Navadne,^18F, ^68Ga, ^64Cu, ^89Zr, in^124I, pokrivajo širok razpon fizičnih-razpolovnih dob.^18Frazpade v približno 110 minutah,^64Cuv približno 12,7 urah,^89Zrv približno 3,27 dneh. Hitro-gibajoče se majhne molekule ustrezajo kratkoživim-izotopom; protitelesa, nanodelci in druga počasna biološka zdravila potrebujejo dolgoživa-tista, kot je^89Zrda ostanete vidni čez okno, ki vas zanima.

Označevanje mora pustiti tudi samo molekulo nedotaknjeno. Spremenite njegovo velikost, naboj, lipofilnost, vezavo ali stabilnost in lahko spremenite, kam gre. Obravnavajte radioaktivno označevanje kot načrt študije in ne kot polje, ki ga morate označiti pred skeniranjem.

NHP se nahajajo med glodalci in kliniko. Dovolj so veliki za skeniranje z istimi napravami in protokoli, kot jih uporabljajo ljudje, njihova anatomija pa je bližja naši kot mišji.

Prisysova platforma Biodistribution Imaging Serviceizvaja klinično-enakovredne MRI, CT, PET-CT in DSA, nastavljene za ponavljajoče se meritve napredovanja bolezni, distribucije zdravil, učinkovitosti in biomarkerjev. Zamolekularno slikanje, je izkupiček možnost brati PET glede na anatomijo: PET/CT poravna signal s strukturo, MRI pa doda podrobnosti mehkega-tkiva. Bistvo slikanja NHP ni PET skeniranje samo po sebi. To sliko povezuje s farmakologijo, bioanalizo, patologijo in modelom bolezni.

Dobra študija NHP PET se začne z vprašanjem, ne z "pridobimo sliko biodistribucije."

Za cepivo ali nanodelec potek dela običajno poteka: označite in preverite kakovost materiala, po potrebi opravite osnovni pregled, dajanje, nato pridobite serijsko PET/CT, narišite zanimive regije in na koncu povežite številke s krvjo, tkivom in farmakodinamičnimi podatki. Nabor podatkov vam pove, ali je kandidat dosegel predel, za katerega je bil namenjen, in kako se je izpostavljenost spreminjala skozi čas.

Slikanje ima svojo težo v celotnem predkliničnem programu: distribucija, farmakokinetika, ciljna aktivnost, PD, učinkovitost, biomarkerji. Pri NHP je prednost vzdolžna: sledite eni živali skozi vsako časovno točko, namesto da bi zažgali novo kohorto za vsako skeniranje. Delo s terminalnim tkivom si še vedno zasluži svoje mesto, ko potrebujete molekularno ali celično ločljivost, ki vam je kamera ne more zagotoviti.

Dobro branje podatkov PET pomeni več kot kartiranje, kam je šlo zdravilo. Pravo vprašanje je, ali se vzorec ujema z mehanizmom, ki ste ga oblikovali.

Vzemite cepivo, narejeno tako, da zadene drenirane bezgavke. PET potrjuje, da so bila vozlišča dejansko izpostavljena. Slikanje tkiv pokaže, kje se v njih nahaja antigen. Imunski testi povedo, ali je ta lokacija prišla z želenim odzivom celic B-, T- celic ali protiteles. Veriga poteka:

Uporaba → porazdelitev → izpostavljenost ciljnemu -tkivu → celična lokacija → farmakodinamični odziv → rezultat

Zlomite ga kjerkoli in zgodba razpade. Kandidat lahko doseže pravo tkivo, ne da bi zadel tarčo, ali pa se kopiči v tkivu, ne da bi naredil kaj koristnega. PET je en člen v tej verigi, močan le, če sta nanj povezana farmakologija in delo s tkivi.

PET vam omogoča opazovanje premikanja zdravila skozi -nečloveškega primata skozi čas, kar je najbolj uporabno, ko je porazdelitev preveč zapletena v prostoru ali času, da bi jo lahko zajeli končno zbiranje tkiva.

Martinova študija o rezusu je čist primer: PET je pokazala privzem cepiva v dimeljskih in iliakalnih vozlih, do 17 cm od posnetka stegna, tkivna fluorescenca pa je antigen nanodelcev postavila okoli mrež FDC v foliklu.

Lekcija za razvijalce je, da biodistribucijo berejo kot del celotnega prevodnega nabora podatkov, ne kot samostojno sliko. PET daje vzdolžni-pogled celega telesa; CT ali MRI daje anatomijo; slikanje tkiva razreši lokalne podrobnosti; PK/PD, imunski sistem in patološko delo odločajo, kaj to pomeni. Pri cepivih, nanodelcih, bioloških zdravilih in celičnih terapijah vam ta kombinacija pove, kako se kandidat v resnici obnaša, preden pride na kliniko.

Priporočeno branje

Onkraj anatomije: Molekularno slikanje v modelih NHP za translacijski razvoj zdravil - Novice - Prisys

Molekularni slikovni biomarkerji: pospeševanje translacijskih raziskav in razvoja zdravil

Zakaj je molekularno slikanje NHP kritično za translacijske študije PET

Kaj je molekularno slikanje in zakaj je pomembno pri razvoju zdravil?

Študije biodistribucije radionuklidov NHP: Molekularno slikanje za translacijski razvoj zdravil

Reference

Martin JT, Hartwell BL, Kumarapperuma SC, et al. Kombinirano slikanje PET in celotnega-tkiva limfnih-ciljnih cepiv pri ne-človeških primatih.Biomateriali. 2021;275:120868. doi:10.1016/j.biomaterials.2021.120868.

Kontaktirajte Prisys Biotech