Terapeutika zasnovana na antitijelima- sada uključuje konvencionalna monoklonska antitijela (mAbs), bispecifična antitijela, konjugate antitijela{1}}lijekova (ADC) i druge dizajnirane biološke lijekove. Kako molekularni formati postaju sve složeniji, saznanje kuda antitijelo putuje nakon primjene i da li dostiže željeni biološki cilj, postalo je stalno pitanje u pretkliničkom razvoju lijekova.
Konvencionalne farmakokinetičke (PK) studije mjere koncentraciju antitijela u plazmi ili serumu. Ova mjerenja opisuju sistemsku izloženost, klirens i poluživot-, ali daju ograničene informacije o tome kako se antitijelo distribuira u tkivima.
Imuno{0}}pozitronska emisiona tomografija (Imuno-PET) rješava dio ovog jaza. Radioobilježavanjem antitijela ili ciljane sonde{3}}izvedene od antitijela, PET može vizualizirati i kvantificirati njegovu distribuciju po tijelu u više vremenskih tačaka. Kada uređaj za praćenje zadrži svojstva-vezivanja za cilj, slikovni podaci mogu opisati dostupnost tkivu, unos-povezan s ciljem i odnos između sistemske izloženosti i distribucije tkiva.
Kod ne-primata (NHPs), Imuno-PET je dobro-prikladan jermolekularno snimanjemogu se kombinovati sa PK plazme, anatomskim slikama, tkivnim biomarkerima i farmakodinamskim krajnjim tačkama unutar jedne translacione studije.
Pitanje nije samo kuda ide antitijelo, već i da li ono stiže do željenog tkiva, zahvaća relevantnu metu i proizvodi distribuciju u skladu s predviđenom farmakologijom.
Zašto samo PK plazme ne opisuje biodistribuciju antitijela
PK u plazmi ostaje ključna komponenta razvoja bioloških lijekova. Parametri kao što su Cmax, AUC, klirens i -poluvijek opisuju sistemsku izloženost i podržavaju odabir doze i modeliranje odgovora na izloženost{2}}.
Međutim, sistemska izloženost ne predviđa nužno izloženost tkiva.
Antitijelo može ostati u cirkulaciji duži vremenski period dok pokazuje vrlo različite profile preuzimanja u organima. Ciljana ekspresija, vaskularna permeabilnost, arhitektura tkiva, interakcije Fc receptora, internalizacija posredovana antigenom- i nespecifična apsorpcija mogu oblikovati distribuciju tkiva.
Ovo stvara razliku izmeđusistemski PKifarmakologija na{0}} nivou tkiva.
Za terapiju antitijela, nekoliko pitanja često ostaje otvoreno nakon konvencionalne PK analize:
- Da li antitelo stiže do ciljnog tkiva?
- Da li je molekularna meta dostupna antitelu in vivo?
- Da li ciljna ekspresija varira između tkiva ili lezija?
- Je li primanje primarno ciljano-posredovano ili nespecifično?
- Da li visoka ciljna ekspresija u normalnim tkivima utiče na distribuciju?
- Kako se unos tkiva mijenja tokom vremena?
Terminalno uzorkovanje tkiva daje odgovore na neke od njih, ali obično u nekoliko odabranih vremenskih tačaka i u ograničenom skupu tkiva. Imuno-PET dodaje longitudinalnu, ne{2}}invazivnu perspektivu praćenjem kako se radioaktivno obilježeno antitijelo ili ciljana sonda distribuira tokom vremena.
Jaz je najvažniji za biološke lijekove s dugim vremenom cirkulacije i složenim obrascima distribucije tkiva.
Šta je Immuno{0}}PET?
Imuno{0}}PET kombinuje svojstva molekularnog prepoznavanja antitijela sa osjetljivošću i kvantitativnim mogućnostima pozitronske emisione tomografije.
U tipičnoj studiji, monoklonsko antitijelo ili sonda{0}}izvedena od antitijela je označena radionuklidom koji emituje pozitron-. Za intaktna antitijela, dugotrajniji radionuklidi kao što je cirkonijum-89 (89Zr) se obično koriste jer se njihovo fizičko poluvrijeme-poklapa sa relativno sporom kinetikom distribucije i klirensa IgG molekula.
89Zrima fizički poluživot-od približno 3,3 dana, podržavajući snimanje tokom nekoliko dana nakon primjene. To ga čini korisnim za studije odgođene distribucije tkiva, iako optimalni radionuklid ovisi o molekularnom formatu, biološkoj kinetici, hemiji obilježavanja i cilju studije. Carmon i Azhdarinia-ina recenzija za 2018. to navodi89Zr je radionuklid koji se često koristi za snimanje antitijela jer njegovo poluvrijeme-omogućuje odloženo snimanje i procjenu biodistribucije antitijela u produženom periodu.
Tipičan Immuno{0}}PET radni tok uključuje:
Odabir antitijela → Radioobilježavanje → Administracija → Serijski PET snimak → Anatomska ko-registracija → Kvantitativna analiza → Biodistribucija i cilj-interpretacija angažmana
Očitavanje slike može uključivati regionalnu koncentraciju aktivnosti, SUV, omjere tkiva-prema-pozadine, vremenske{2}}krive aktivnosti i druge kvantitativne parametre. Naprednije analize mogu uključiti kinetičko modeliranje ili poređenja sa plazma PK i ex vivo mjerenjima tkiva.
PET signal nije isti kao koncentracija intaktnog terapeutskog antitijela u tkivu. Potrebno je uzeti u obzir metabolizam radioobilježavanja, nespecifično upijanje, aktivnost bazena-krvi, stabilnost tragača i sve razlike između sonde za snimanje i terapeutskog molekula.
Od biodistribucije do ciljane dostupnosti
Praktična prednost Immuno-PET-a je da pomiče analizu dalje od jednostavne-biodistribucija cijelog tijela.
Za ciljana antitijela, unos tkiva može odražavati nekoliko procesa koji se preklapaju:
Sistemska cirkulacija → Isporuka tkiva → Ciljna dostupnost → Vezivanje antitela → Internalizacija ili retencija → Klirens
Visok PET signal u ciljnom tkivu može ukazivati na povoljnu isporuku, ali sam po sebi ne dokazuje farmakološko djelovanje cilja.
Da bi se poboljšala interpretacija, Immuno-PET podaci se mogu kombinovati sa nezavisnim mjerenjima kao što su ekspresija receptora, tkivni biomarkeri, imunohistohemija, ex vivo biodistribucija ili testovi zauzetosti receptora.
ADC programi se posebno oslanjaju na ovo slojevitost dokaza. ADC zavisi od sistemske izloženosti, dostupnosti ciljnog antigena, vezivanja antitela, internalizacije, unutarćelijske trgovine i naknadnog oslobađanja tereta.
Recenzija Carmona i Azhdarinije iz 2018. opisuje kako89Zr-imuno-PET je korišten za procjenu biodistribucije-cijelog tijela, farmakokinetike i ciljanja tumora antitijela i ADC-a. Također podiže mogućnost korištenja molekularne slike za karakterizaciju heterogenosti cilja i podršku strategijama odabira{4}} pacijenata.
Imuno{0}}PET se najbolje posmatra kao afunkcionalni pristup oslikavanju koji stoji uz molekularna i histološka mjerenja, nije samostalna zamjena za njih.
Zašto NHP modeli dodaju prevodni kontekst
Ono što Immuno{0}}PET dodaje zavisi od tehnologije snimanja i biološkog modela koji se koristi.
NHP studije nudekorisna translaciona postavka za biodistribuciju antitelajer podržavaju serijsko snimanje zajedno sa konvencionalnom farmakologijom, analizom biomarkera i, kada je to naučno opravdano, uzorkovanjem tkiva.
NHP također omogućavaju protokole snimanja koji su bliži obimu i toku rada kliničkih PET studija nego većina manjih{0}}modela na životinjama. Veća veličina tijela omogućava dovoljno anatomsko odvajanje za snimanje na nivou organa, a uzdužno snimanje omogućava svakoj životinji da služi kao vlastita referenca u više vremenskih tačaka.
Relevantnost NHP modela još uvijek treba ocijeniti od slučaja-po-od slučaja. Razlike između-vrsta u ciljnoj ekspresiji, prepoznavanju epitopa, interakcijama Fc receptora i farmakologiji antitijela mogu utjecati na to kako se Imuno{4}}PET podaci tumače.
Iz tog razloga, ciljnu unakrsnu-reaktivnost i karakteristike vezivanja treba potvrditi u odabranoj NHP vrsti prije upotrebe modela za kvantitativno snimanje{1}}specifično za cilj.
Biološki relevantan NHP model nije samo onaj u kojem se antitijelo može otkriti. To je onaj u kojem je molekularna interakcija koja se proučava dovoljno uporediva s namjeravanim kliničkim mehanizmom.
Šta Imuno{0}}PET može dodati razvoju antitijela
Karakteriziranje{0}}biodistribucije cijelog tijela
Serijski PET snimak može mapirati relativnu distribuciju radioaktivno obeleženog antitela u glavnim organima i tkivima, nadopunjujući PK plazme i konvencionalne ex vivo studije biodistribucije.
Dobiveni podaci mogu pomoći u razlikovanju očekivane fiziološke distribucije od neobične akumulacije i identificirati tkiva koja zahtijevaju dodatno istraživanje.
Evaluacija ciljane dostupnosti
Za -specifična antitijela, slika može pokazati da li je cilj dostupan in vivo.
Ovo se razlikuje od prikazivanja ciljne ekspresije u uzorku tkiva. Imunohistohemijski i slični ex vivo testovi potvrđuju prisustvo, dok Imuno-PET dodaje in vivo dostupnost i akumulaciju antitijela.
Istraživanje ciljne heterogenosti
Ciljna ekspresija može varirati u zavisnosti od tkiva, lezija ili stadijuma bolesti.
Ovo je najvažnije u onkologiji, gdje jedna biopsija ne predstavlja uvijek ciljnu ekspresiju preko lezija. Snimanje cijelog{1}}tijela može mapirati ciljanu distribuciju po lezijama na načine na koje jedan uzorak tkiva ne može.
Podrška selekciji antitela i ADC
Različita antitijela usmjerena na istu metu mogu imati različite afinitete, prepoznavanje epitopa, karakteristike internalizacije ili distribuciju tkiva.
Imuno-PET se može ugraditi u-strategije odabira kandidata upoređivanjem unosa tkiva i ciljane-povezane distribucije prije nego što se molekul uvede u razvojne faze-intenzivnije.
Od Imaging PK do ciljanog angažmana
PovezivanjeImuno-PET na širi okvir PK/PD snimanjastvari za translaciono rezonovanje.
Kao što je objašnjeno u povezanom članku -Procjena PK/PD bazirana na slikama kod ne-primata, konvencionalni PK u plazmi opisuje sistemsko izlaganje, dok slikanje dodaje prostorne i longitudinalne informacije o distribuciji tkiva.
Za razvoj antitijela, ovaj odnos se može proširiti:
PK u plazmi → Biodistribucija tkiva → Dostupnost cilja → Angažman cilja → Farmakodinamički odgovor
Svaki korak daje odgovor na drugačije pitanje.PK plazme opisuje koliko je antitijela prisutno u cirkulaciji.Snimanje PK pokazuje gdje je obilježeno antitijelo raspoređeno i kako se ta distribucija mijenja tokom vremena.
Ciljni{0}}specifični Imuno-PET može pružiti dokaze-povezanog unosa kada tragač i eksperimentalni dizajn podržavaju takvu interpretaciju.
Farmakodinamička mjerenja zatim određuju da li se ciljna interakcija prevodi u mjerljiv biološki odgovor.
Ovaj integrirani okvir je najkorisniji za biološke lijekove čija terapijska aktivnost ovisi o penetraciji u tkivo ili dostupnosti molekularnog cilja.
Važna metodološka razmatranja
Imuno-PET je moćna metodologija, ali nekoliko tehničkih faktora treba uzeti u obzir prilikom dizajniranja i tumačenja studija.
Uporedivost tragača i terapeutskih molekula
Radioobilježavanje može promijeniti biološko ponašanje antitijela. Označeni tragač treba da bude okarakterisan za imunoreaktivnost, afinitet, stabilnost i druga relevantna svojstva pre upotrebe.
Za ADC programe, dodatno razmatranje je da antitijelo za snimanje i terapeutski ADC nisu nužno identični molekuli. Konjugacija korisnog opterećenja može promijeniti molekularna svojstva, uključujući farmakokinetiku i stabilnost.
Shodno tome, ne treba automatski pretpostaviti da je biodistribucija radioaktivno obeleženog golog antitela identična biodistribuciji odgovarajućeg ADC.
Ovo ograničenje je dokumentirano u Immuno-PET literaturi (npr. Carmon i Azhdarinia, 2018) i zaslužuje pažnju kada se nalazi snimanja prevedu u terapijske zaključke.
Ciljana{0}}Dispozicija droga posredovana
Visoka ciljna ekspresija u normalnim tkivima može značajno uticati na distribuciju i klirens antitela.
Ciljano{0}}posredovana dispozicija lijekova (TMDD) opisuje ovaj obrazac: tkivno-specifično usvajanje koje se razlikuje od nespecifične distribucije. Slika može pokazati obrazac, ali kvantitativno tumačenje zahtijeva odgovarajući farmakološki kontekst.
Krv{0}}Aktivnost bazena
Budući da antitijela cirkulišu duže vrijeme, vaskularna aktivnost može dominirati PET signalom u ranim vremenskim točkama snimanja.
Ovo je jedan od razloga zašto su longitudinalno snimanje i odgovarajuća anatomska segmentacija važni kada se tumači unos tkiva.
Kvantitativno snimanje
Omjeri SUV-a i tkiva{0}}prema-pozadine su korisne kvantitativne mjere, ali ne daju nužno potpun opis kinetike antitijela.
U zavisnosti od istraživačkog pitanja, krive vremenske{0}}aktivnosti, kinetičko modeliranje, ulazne funkcije plazme i ex vivo validacija mogu pružiti dodatne informacije.
Odgovarajuću kvantitativnu metodu treba odabrati prema tome da li je primarni cilj biodistribucija, kinetika tkiva, vezivanje za cilj ili farmakodinamička procjena.
Integracija imuno{0}}PET-a sa multimodalnim NHP istraživanjem
Immuno-PET dodaje više kada se tumači zajedno s drugim translacijskim krajnjim tačkama.
na primjer:
PET{0}}CTmože kombinirati molekularni signal s anatomskom lokalizacijom.
MRImože dodati anatomske informacije o mekim-tkivama i visokoj-rezoluciji, posebno zaCNS studije.
Plasma PKpruža sistemska mjerenja izloženosti.
Biomarkeri i patologijanude nezavisne dokaze o biološkoj aktivnosti ili efektima na tkivo.
Funkcionalne krajnje tačkepokazuju da li se angažman molekularne mete prevodi u mjerljiv farmakološki odgovor.
Prisysova translacijska istraživačka infrastruktura uključuje PET-CT, MRI, CT, DSA i druge kliničke{1}}ekvivalentne modalitete snimanja, podržavajući multimodalno snimanje u okviru NHP studija.
Šira platforma takođe podržavaNHP farmakologija, PK/PD procjenu, istraživanje biomarkera i studije{0}}uključenosti cilja, tako da se podaci molekularne slike mogu tumačiti u okviru šireg pretkliničkog istraživačkog okvira.
Ovaj integrirani pristup je najvažniji kada se razvojno pitanje proteže dalje od jednostavne biodistribucije:
Da li antitijelo stiže do željenog tkiva, stupa u interakciju sa svojom metom i proizvodi očekivani biološki odgovor?
Translacijske primjene u razvoju antitijela i ADC-a
Imuno-PET se može ugraditi u različite faze razvoja bioloških lijekova. Tokom ranog odabira kandidata, može uporediti antitijela na distribuciju u tkivu i ciljano{0}}upijanje.Tokom pretkliničke farmakologije, može dopuniti PK plazme i analizu tkiva kako bi se istražila izloženost na relevantnim mjestima.
Za ADC programe, može informirati o ciljanoj pristupačnosti i distribuciji cijelog tijela-na načine koji dopunjuju studije efikasnosti i sigurnosti.
Za onkološke programe, snimanje cijelog tijela-može okarakterizirati heterogenu ekspresiju cilja preko lezija i podržati razvoj biomarkera za snimanje.
Klinički izvještaji također ukazuju na ulogu Imuno-PET-a u odabiru pacijenata i razvoju prateće{1}}dijagnostike, iako prijevod sa pretkliničkog slikovnog tragača u kliničku dijagnostiku zahtijeva posebnu validaciju. ZEPHIR studija je dobro-poznat primjer:89Snimanje Zr-trastuzumaba je istraženo u odnosu na odgovor na liječenje kod HER2-pozitivnog karcinoma dojke.
Za pretkliničke NHP programe, neposredna vrijednost je općenito konkretnije razumijevanje biodistribucije antitijela, pristupačnosti cilja i odnosa{0}}odgovora na izloženost prije kliničkog prijevoda.
Zaključak
Vrijednost Imuno-PET-a u NHP istraživanju nije samo sposobnost vizualizacije antitijela.
Njegova naučna vrijednost leži u povezivanju sistemske izloženosti sa prostornom distribucijom i dostupnošću molekularnog cilja.
Konvencionalni PK u plazmi ostaje od suštinskog značaja za razumevanje sistemske izloženosti. Ex vivo analiza tkiva pruža detaljne informacije na odabranim anatomskim mjestima. Imuno-PET dodaje uzdužnu, -dimenziju snimanja cijelog tijela koja može pokazati gdje se akumulira radioaktivno obilježeno antitijelo i kako se ta distribucija mijenja tokom vremena.
U kombinaciji sa ciljnim{0}}testovima ekspresije, tkivnim biomarkerima, patologijom i farmakodinamičkim krajnjim tačkama, Imuno-PET doprinosi integrisanijem pogledu na farmakologiju antitijela.
Za NHP studije mAbs, bispecifičnih antitijela i ADC, koristan okvir je stoga:
Izloženost → Biodistribucija → Ciljna dostupnost → Ciljno angažovanje → Biološki odgovor
Ovaj okvir povezuje koncepte molekularnog snimanja o kojima se raspravlja u široj Prisys seriji, od PET biodistribucije i PK/PD baziranog na imidžingu -do kvantitativnog angažmana cilja i translacijskog molekularnog snimanja.
Cilj nije zamijeniti konvencionalnu PK ili analizu tkiva, već dodati prostorne i longitudinalne informacije koje te metode ne mogu pružiti same.
Carmon KS, Azhdarinia A. Primjena imuno-PET-a u razvoju konjugata antitijela-lijekova.Mol Imaging. 2018;17:1536012118801223. doi:10.1177/1536012118801223
FAQ
P: Šta je Immuno{0}}PET?
O: Imuno{0}}PET je pristup molekularnom imidžingu koji koristi radioaktivno obilježena antitijela ili sonde izvedene od antitijela- za vizualizaciju i kvantifikaciju njihove distribucije in vivo. Može pružiti informacije o unosu tkiva, dostupnosti cilja i, uz odgovarajući dizajn studije, vezivanje povezano sa ciljem.
P: Zašto koristiti Immuno-PET u NHP modelima?
O: NHP modeli omogućavaju integraciju serijskih molekularnih slika sa PK plazme, anatomskim slikama, biomarkerima i farmakološkim krajnjim tačkama u fiziološki relevantnom modelu velike-životinje. Ovo može pružiti komplementarne informacije o sistemskoj izloženosti i distribuciji tkiva.
P: Zašto jeste89Zrobično se koristi za antitijela Immuno-PET?
A: 89Zrima fizički poluživot-od približno 3,3 dana, što je kompatibilno sa relativno sporom distribucijom i kinetikom klirensa mnogih intaktnih antitijela. Stoga može podržati odloženo snimanje tokom nekoliko dana.
P: Da li Immuno{0}}PET direktno mjeri terapeutsku koncentraciju antitijela?
O: Nije nužno. PET mjeri radioaktivni signal sa označenog tragača. Tumačenje zavisi od stabilnosti tragača, metabolizma, aktivnosti bazena-krvi, nespecifične apsorpcije i odnosa između slikovnog tragača i terapeutskog molekula.
P: Može li Immuno{0}}PET pokazati angažman cilja?
O: Može pružiti dokaze-povezanog unosa kada tragač ima odgovarajuću ciljnu specifičnost i studija uključuje odgovarajuće kontrole i kvantitativnu analizu. Međutim, PET nalazi se generalno najbolje tumače zajedno sa nezavisnom ciljnom-izražavanjem, zauzetošću receptora- ili farmakodinamičkim mjerenjima.
