Imuno{0}}PET v modeloch NHP na vývoj protilátok

Terapeutiká založené na protilátkach{0}} teraz zahŕňajú konvenčné monoklonálne protilátky (mAb), bišpecifické protilátky, protilátkové -konjugáty s liečivami (ADC) a ďalšie biologické biologické látky. Ako sa molekulárne formáty stávajú zložitejšími, vedieť, kam protilátka po podaní cestuje a či dosiahne zamýšľaný biologický cieľ, sa stalo opakovanou otázkou v predklinickom vývoji liekov.

Konvenčné farmakokinetické (PK) štúdie merajú koncentrácie protilátok v plazme alebo sére. Tieto merania popisujú systémovú expozíciu, klírens a polčas-premeny, ale poskytujú obmedzené informácie o tom, ako sa protilátka distribuuje v tkanivách.

Imuno-pozitrónová emisná tomografia (Immuno{1}}PET) rieši časť tohto nedostatku. Rádioaktívne značenie protilátky alebo zacielenej sondy- odvodenej od protilátky môže PET vizualizovať a kvantifikovať jej distribúciu v tele vo viacerých časových bodoch. Keď si značkovač zachová cieľové-väzbové vlastnosti, zobrazovacie údaje môžu popisovať dostupnosť tkaniva, cieľovú-pridruženú absorpciu a vzťah medzi systémovou expozíciou a distribúciou tkaniva.

Immuno-PET je vhodný-pre primáty (NHP), pretožemolekulárne zobrazovaniemožno kombinovať s plazmatickou PK, anatomickým zobrazovaním, tkanivovými biomarkermi a farmakodynamickými koncovými bodmi v rámci jednej translačnej štúdie.

Otázkou nie je len to, kam protilátka ide, ale či dosiahne zamýšľané tkanivo, zapojí relevantný cieľ a vytvorí distribúciu v súlade s jej zamýšľanou farmakológiou.

Plazmatická PK zostáva kľúčovou zložkou vývoja biologických látok. Parametre ako Cmax, AUC, klírens a polčas-premeny popisujú systémovú expozíciu a podporujú výber dávky a modelovanie-odozvy na expozíciu.

Systémová expozícia však nemusí nevyhnutne predpovedať expozíciu tkaniva.

Protilátka môže zostať v obehu dlhšiu dobu, pričom vykazuje veľmi odlišné profily absorpcie v orgánoch. Cieľová expresia, vaskulárna permeabilita, tkanivová architektúra, interakcie Fc receptora, antigénom -sprostredkovaná internalizácia a nešpecifické vychytávanie môžu ovplyvniť distribúciu tkaniva.

To vytvára rozdiel medzisystémová PKafarmakológia na-úrovni tkaniva.

Pre protilátkové terapeutikum zostáva po konvenčnej PK analýze často otvorených niekoľko otázok:

• Dostane sa protilátka do cieľového tkaniva?
• Je molekulárny cieľ dostupný pre protilátku in vivo?
• Líši sa cieľová expresia medzi tkanivami alebo léziami?
• Je absorpcia primárne cielená-sprostredkovaná alebo nešpecifická?
• Ovplyvňuje vysoká cieľová expresia v normálnych tkanivách distribúciu?
• Ako sa časom mení príjem tkanivami?

Terminálny odber vzoriek tkaniva odpovedá na niektoré z nich, ale zvyčajne v niekoľkých vybraných časových bodoch a v obmedzenom súbore tkanív. Immuno-PET pridáva longitudinálnu, neinvazívnu{2}}perspektívu sledovaním, ako sa rádioaktívne značená protilátka alebo cielená sonda distribuuje v priebehu času.

Medzera je najdôležitejšia pre biologické látky s dlhými časmi obehu a zložitými vzormi distribúcie v tkanivách.

Immuno{0}}PET spája molekulárne rozpoznávacie vlastnosti protilátok s citlivosťou a kvantitatívnymi schopnosťami pozitrónovej emisnej tomografie.

V typickej štúdii je monoklonálna protilátka alebo sonda odvodená od protilátky -označená rádionuklidom emitujúcim pozitrón-. V prípade intaktných protilátok, rádionuklidov s dlhším{3}}žitím, ako je zirkónium-89 (⁸⁹Zr) sa bežne používajú, pretože ich fyzikálny polčas-zhoduje sa s relatívne pomalou kinetikou distribúcie a klírensu molekúl IgG.

^89Zrmá fyzický polčas-približne 3,3 dňa, čo podporuje zobrazovanie počas niekoľkých dní po podaní. Vďaka tomu je užitočný pre štúdie oneskorenej distribúcie v tkanivách, hoci optimálny rádionuklid závisí od molekulárneho formátu, biologickej kinetiky, chémie značenia a cieľa štúdie. Recenzia Carmon and Azhdarinia z roku 2018 to poznamenáva⁸⁹Zr je často používaný rádionuklid na zobrazovanie protilátok, pretože jeho polčas{0}}životnosti umožňuje oneskorené zobrazovanie a hodnotenie biodistribúcie protilátok v rozšírenom okne.

Typický pracovný postup Immuno{0}}PET zahŕňa:

Výber protilátky → Rádiooznačenie → Správa → Sériové PET zobrazovanie → Anatomická ko-registrácia → Kvantitatívna analýza → Biodistribúcia a interpretácia cieľového-zapojenia

Zobrazovacie údaje môžu zahŕňať regionálnu koncentráciu aktivity, SUV, pomery tkaniva-k-pozadí, krivky aktivity{2} v čase a ďalšie kvantitatívne parametre. Pokročilejšie analýzy môžu zahŕňať kinetické modelovanie alebo porovnania s plazmatickými PK a ex vivo meraniami tkaniva.

PET signál nie je rovnaký ako koncentrácia intaktnej terapeutickej protilátky v tkanive. Je potrebné vziať do úvahy metabolizmus rádioaktívneho značenia, nešpecifické vychytávanie, aktivitu v krvi-, stabilitu indikátora a akékoľvek rozdiely medzi zobrazovacou sondou a terapeutickou molekulou.

Praktickou výhodou Immuno{0}}PET je to, že analýzu posúva nad rámec jednoduchejbiodistribúciu celého-telu.

V prípade cielených protilátok môže príjem tkanivami odrážať niekoľko prekrývajúcich sa procesov:

Systémová cirkulácia → Dodanie tkaniva → Cieľová dostupnosť → Väzba protilátok → Internalizácia alebo retencia → Klírens

Vysoký PET signál v cieľovom tkanive môže naznačovať priaznivé dodanie, ale sám o sebe nedokazuje farmakologické zapojenie cieľa.

Na posilnenie interpretácie možno údaje Immuno{0}}PET kombinovať s nezávislými meraniami, ako je expresia receptora, tkanivové biomarkery, imunohistochémia, ex vivo biodistribúcia alebo testy obsadenia receptorov.

Programy ADC sa spoliehajú najmä na toto vrstvenie dôkazov. ADC závisí od systémovej expozície, dostupnosti cieľového antigénu, väzby protilátky, internalizácie, intracelulárneho prenosu a následného uvoľnenia užitočného zaťaženia.

Recenzia Carmon a Azhdarinia z roku 2018 popisuje ako⁸⁹Zr-imuno{1}}PET sa použil na vyhodnotenie celotelovej-biodistribúcie, farmakokinetiky a zacielenia protilátok a ADC na nádor. Ponúka tiež možnosť použitia molekulárneho zobrazovania na charakterizáciu heterogenity cieľa a na podporu stratégií výberu pacientov-.

Immuno{0}}PET je najlepšie vnímať ako afunkčný zobrazovací prístup, ktorý sedí popri molekulárnych a histologických meraniach, nie je ich samostatnou náhradou.

To, čo Immuno{0}}PET pridá, závisí od technológie zobrazovania a od použitého biologického modelu.

NHP štúdie ponúkajúužitočné translačné nastavenie pre biodistribúciu protilátokpretože podporujú sériové zobrazovanie spolu s konvenčnou farmakológiou, analýzou biomarkerov a, ak je to vedecky odôvodnené, odberom vzoriek tkaniva.

NHP tiež umožňujú zobrazovacie protokoly bližšie k rozsahu a pracovnému postupu klinických PET štúdií než väčšina menších-zvieracích modelov. Väčšia veľkosť tela poskytuje dostatočné anatomické oddelenie pre zobrazenie na úrovni orgánov- a pozdĺžne zobrazovanie umožňuje, aby každé zviera slúžilo ako jeho vlastný referenčný bod vo viacerých časových bodoch.

Relevantnosť modelu NHP je stále potrebné posúdiť-od{1}}prípadu. Medzidruhové rozdiely v cieľovej expresii, rozpoznávaní epitopov, interakciách Fc receptora a farmakológii protilátok môžu ovplyvniť spôsob interpretácie údajov Immuno{4}}PET.

Z tohto dôvodu by sa pred použitím modelu na kvantitatívne cieľové-špecifické zobrazovanie mali potvrdiť cieľové krížové{0}}reaktivity a väzbové charakteristiky u vybraných druhov NHP.

Biologicky relevantný model NHP nie je jednoducho model, v ktorom možno detegovať protilátku. Je to taká, pri ktorej je študovaná molekulárna interakcia dostatočne porovnateľná so zamýšľaným klinickým mechanizmom.

Sériové PET zobrazovanie môže mapovať relatívnu distribúciu rádioaktívne značenej protilátky cez hlavné orgány a tkanivá, čím dopĺňa plazmatickú PK a konvenčné ex vivo štúdie biodistribúcie.

Výsledné údaje môžu pomôcť rozlíšiť očakávanú fyziologickú distribúciu od nezvyčajnej akumulácie a identifikovať tkanivá, ktoré si vyžadujú dodatočné vyšetrenie.

V prípade cieľových-špecifických protilátok môže zobrazenie indikovať, či je cieľ dostupný in vivo.

To sa líši od zobrazenia cieľovej expresie vo vzorke tkaniva. Imunohistochémia a podobné testy ex vivo potvrdzujú prítomnosť, zatiaľ čo Immuno{1}}PET pridáva in vivo dostupnosť a akumuláciu protilátok.

Cieľová expresia sa môže líšiť medzi tkanivami, léziami alebo štádiami ochorenia.

Toto je najdôležitejšie v onkológii, kde jedna biopsia nie vždy predstavuje cieľovú expresiu v léziách. Zobrazovanie celého-tela dokáže zmapovať distribúciu cieľov v léziách tak, ako to nedokáže jedna vzorka tkaniva.

Rôzne protilátky namierené proti rovnakému cieľu môžu mať rôzne afinity, rozpoznávanie epitopov, internalizačné charakteristiky alebo tkanivovú distribúciu.

Imuno{0}}PET je možné začleniť do stratégií výberu kandidátov- porovnaním príjmu tkanivami a cieľovej{2}}distribúcie pred postúpením molekuly do vývojových štádií-intenzívnejších zdrojov.

PrepojenieImmuno{0}}PET voči širšiemu rámcu zobrazovania PK/PDdôležité pre translačné uvažovanie.

Ako sa uvádza v súvisiacom článku -Vyhodnotenie PK/PD založené na zobrazovaní u primátov okrem{1}}, konvenčná PK v plazme opisuje systémovú expozíciu, zatiaľ čo zobrazovanie pridáva priestorové a pozdĺžne informácie o distribúcii tkaniva.

Pre vývoj protilátok možno tento vzťah rozšíriť:

Plazmatická PK → Biodistribúcia tkaniva → Cieľová dostupnosť → Cieľové zapojenie → Farmakodynamická odpoveď

Každý krok odpovedá na inú otázku.Plazmatická PK popisuje, koľko protilátky je prítomné v obehu.Zobrazovanie PK ukazuje, kde je značená protilátka distribuovaná a ako sa táto distribúcia mení v priebehu času.

Cieľová-špecifická imunita-PET môže poskytnúť dôkaz o absorpcii súvisiacej s cieľom-, keď sledovač a experimentálny dizajn podporujú takúto interpretáciu.

Farmakodynamické merania potom určujú, či sa cieľová interakcia premietne do merateľnej biologickej odozvy.

Tento integrovaný rámec je najužitočnejší pre biologické látky, ktorých terapeutická aktivita závisí od penetrácie tkaniva alebo dostupnosti molekulárneho cieľa.

Immuno{0}}PET je účinná metodika, no pri navrhovaní a interpretácii štúdií je potrebné zvážiť niekoľko technických faktorov.

Rádioaktívne značenie môže zmeniť biologické správanie protilátky. Označený indikátor by mal byť pred použitím charakterizovaný z hľadiska imunoreaktivity, afinity, stability a iných relevantných vlastností.

Pre programy ADC je ďalšou úvahou to, že zobrazovacia protilátka a terapeutický ADC nie sú nevyhnutne identické molekuly. Konjugácia užitočného zaťaženia môže zmeniť molekulárne vlastnosti vrátane farmakokinetiky a stability.

V dôsledku toho by sa biodistribúcia rádioaktívne značenej holej protilátky nemala automaticky považovať za identickú s biodistribúciou zodpovedajúceho ADC.

Toto obmedzenie je zdokumentované v literatúre o Immuno{0}}PET (napr. Carmon a Azhdarinia, 2018) a zaslúži si pozornosť, keď sa výsledky zobrazovania premietnu do terapeutických záverov.

Vysoká cieľová expresia v normálnych tkanivách môže podstatne ovplyvniť distribúciu protilátok a klírens.

Cieľová-dispozícia liečiva (TMDD) popisuje tento model: tkanivovo špecifické{1}}vychytávanie, ktoré sa líši od nešpecifickej distribúcie. Zobrazovanie môže ukázať vzor, ​​ale kvantitatívna interpretácia vyžaduje vhodný farmakologický kontext.

Pretože protilátky cirkulujú dlhší čas, vaskulárna aktivita môže dominovať PET signálu v skorých časových bodoch zobrazovania.

To je jeden z dôvodov, prečo je pozdĺžne zobrazovanie a vhodná anatomická segmentácia dôležitá pri interpretácii absorpcie tkaniva.

SUV a pomer tkaniva-k-pozadí sú užitočné kvantitatívne ukazovatele, nemusia však nevyhnutne poskytovať úplný popis kinetiky protilátok.

V závislosti od výskumnej otázky môžu krivky aktivity- času, kinetické modelovanie, vstupné funkcie plazmy a overenie ex vivo poskytnúť ďalšie informácie.

Vhodná kvantitatívna metóda by sa mala vybrať podľa toho, či je primárnym cieľom biodistribúcia, kinetika tkaniva, väzba na cieľ alebo farmakodynamické hodnotenie.

Immuno{0}}PET pridáva viac, keď sa interpretuje spolu s inými koncovými bodmi prekladu.

Napríklad:

PET-CTmôže kombinovať molekulárny signál s anatomickou lokalizáciou.

MRImôže pridať mäkké-tkanivá a anatomické informácie{1}}s vysokým rozlíšením, najmä preštúdie CNS.

Plazma PKposkytuje systémové merania expozície.

Biomarkery a patológiaponúkajú nezávislé dôkazy o biologickej aktivite alebo účinkoch na tkanivá.

Funkčné koncové bodyukazujú, či sa zapojenie molekulárneho cieľa premieta do merateľnej farmakologickej odozvy.

Infraštruktúra translačného výskumu spoločnosti Prisys zahŕňa PET-CT, MRI, CT, DSA a ďalšie klinicky -ekvivalentné zobrazovacie modality, ktoré podporujú multimodálne zobrazovanie v rámci štúdií NHP.

Podporuje aj širšia platformaFarmakológia NHP, hodnotenie PK/PD, skúmanie biomarkerov a štúdie cieľového{0}}zapojenia, takže údaje z molekulárneho zobrazovania možno interpretovať v rámci širšieho rámca predklinického výskumu.

Tento integrovaný prístup je najdôležitejší, keď otázka vývoja presahuje jednoduchú biodistribúciu:

Dosiahne protilátka zamýšľané tkanivo, interaguje s jeho cieľom a vyvolá očakávanú biologickú odpoveď?

Imuno{0}}PET možno začleniť do rôznych štádií vývoja biologických látok. Počas skorého výberu kandidátov môže porovnávať protilátky na základe tkanivovej distribúcie a cieľového{0}}súvisiaceho vychytávania.Počas predklinickej farmakológie môže dopĺňať plazmatickú PK a analýzu tkaniva, aby sa zistila expozícia na príslušných miestach.

V prípade programov ADC môže informovať cieľovú dostupnosť a-distribúciu celého tela spôsobmi, ktoré dopĺňajú štúdie účinnosti a bezpečnosti.

Pre onkologické programy môže celotelové{0}}zobrazovanie charakterizovať heterogénnu cieľovú expresiu v léziách a podporovať vývoj zobrazovacích biomarkerov.

Klinické správy tiež poukazujú na úlohu Immuno{0}}PET pri výbere pacienta a vývoji sprievodnej{1}}diagnostiky, hoci prevod z predklinického zobrazovacieho indikátora na klinickú diagnostiku si vyžaduje samostatné overenie. Štúdia ZEPHIR je dobre-známym príkladom:⁸⁹Zobrazovanie pomocou Zr-trastuzumabu sa skúmalo v súvislosti s odpoveďou na liečbu pri HER2-pozitívnom karcinóme prsníka.

Pre predklinické programy NHP je okamžitou hodnotou vo všeobecnosti konkrétnejšie pochopenie biologickej distribúcie protilátok, cieľovej dostupnosti a vzťahov-reakcie na expozíciu pred klinickým prekladom.

Hodnota Immuno{0}}PET vo výskume NHP nespočíva len v schopnosti vizualizovať protilátku.

Jeho vedecká hodnota spočíva v prepojení systémovej expozície s priestorovou distribúciou a dostupnosťou molekulárnych cieľov.

Konvenčná plazmatická PK zostáva nevyhnutná na pochopenie systémovej expozície. Ex vivo analýza tkaniva poskytuje podrobné informácie na vybraných anatomických miestach. Immuno-PET pridáva pozdĺžny rozmer zobrazenia celého-tela, ktorý môže ukázať, kde sa rádioaktívne značená protilátka hromadí a ako sa táto distribúcia mení v priebehu času.

V kombinácii s cieľovými{0}}expresnými testami, tkanivovými biomarkermi, patológiou a farmakodynamickými koncovými bodmi prispieva Immuno{1}}PET k integrovanejšiemu pohľadu na farmakológiu protilátok.

Pre NHP štúdie mAb, bišpecifických protilátok a ADC je preto užitočný rámec:

Expozícia → Biodistribúcia → Cieľová dostupnosť → Cieľová angažovanosť → Biologická odozva

Tento rámec spája koncepty molekulárneho zobrazovania diskutované v rámci širšej série Prisys, od biodistribúcie PET a zobrazovania- PK/PD až po kvantitatívne zapojenie cieľa a translačné molekulárne zobrazovanie.

Cieľom nie je nahradiť konvenčnú PK alebo analýzu tkaniva, ale pridať priestorové a longitudinálne informácie, ktoré tieto metódy nemôžu poskytnúť samotné.

Carmon KS, Azhdarinia A. Aplikácia imuno-PET vo vývoji protilátok-liečivových konjugátov.Mol Imaging. 2018;17:1536012118801223. doi:10.1177/1536012118801223

Kontaktujte Prisys Biotech