Zobrazovanie biodistribúcie PET u primátov (okrem človeka).

Pozitrónová emisná tomografia (PET) meria, kde rádioaktívne značený liek, biologická, nanočasticová alebo bunková terapia vstupuje do živého tela. V štúdiách na primátoch okrem človeka (NHP) je jeho hlavnou výhodou zodpovedanie otázok, ktoré terminálna pitva nedokáže: nielen to, či kandidát dosiahne svoj cieľ, ale aj to, kam cestuje, ako ďaleko sa šíri od miesta vpichu a ako sa tento vzorec časom mení.

Tieto otázky sú najdôležitejšie pre vakcíny a terapie nanočasticami, kde cesta cez lymfatické uzliny často určuje, koľko antigénu sa dostane do drenážnych uzlín a naopak, aká silná je imunitná odpoveď.

V novinách z roku 2021Biomateriályukázal, ako to vyzerá v praxi. Martin a kolegovia sledovali nanočasticovú vakcínu u makakov rhesus pomocou fluorescenčného zobrazovania na úrovni PET a tkaniva-, ktoré pôsobilo od celého zvieraťa až po jednotlivé folikuly. Po injekcii do stehna sa signál vakcíny objavil v inguinálnych a iliakálnych lymfatických uzlinách, niektoré až 17 cm od miesta vpichu. Na úrovni tkaniva sa nanočasticový- antigén obalu HIV zhromaždil okolo sietí folikulárnych dendritických buniek (FDC) vo folikuloch B-buniek.

Vzhľad pre vývojárov liekov: zobrazovanie vám umožňuje spojiť to, čo sa deje v mieste vpichu, s miestom, kde materiál končí, bez toho, aby ste museli zviera zabíjať v každom časovom bode, aby ste to zistili.

Biodistribúcia vždy znamenala zabíjanie zvierat v stanovených časových bodoch a následné meranie tkaniva: gama počítanie, autorádiografia, histológia alebo nejaký bioanalytický odpočet. Každý časový bod je iné zviera, takže vždy získate iba snímku.

PET toto obmedzenie odstraňuje. Môžete opakovane zobrazovať to isté zviera a sledovať pohyb rádioaktívnej značky.

V predklinickej práci sa táto jediná schopnosť rozlieva do niekoľkých otázok naraz: kam materiál ide, ako rýchlo sa čistí, či dosahuje cieľ a či distribúcia zodpovedá navrhovanému mechanizmu. Najmä pri štúdiách NHP vyzerá kontrast s konvenčnou tkanivovou prácou takto:

PET nie je{0}}zástupcom analýzy tkaniva. Jeho hodnota sa ukáže, keď spárujete celý-molekulárny obraz tela s anatómiou a{3}}koncovými bodmi na úrovni tkaniva.

Martinova skupina vytvorila podjednotkovú vakcínu určenú na pohyb lymfatických uzlín: HIV obalový trimér namontovaný na nanočastici (trimer-NP) spárovaný s lipidovým-konjugovaným CpG adjuvans (amph-CpG). Použili PET spolu s tkanivovým fluorescenčným zobrazením na spojenie celého-obrazu zvieraťa s tým, čo sa stalo vo vnútri jednotlivých uzlov.

Po injekcii do stehna PET zachytil vakcínu hlavne v inguinálnych a iliakálnych uzlinách. Signál dosiahol iliakálne uzliny 17 cm od miesta vpichu.

Na tej vzdialenosti záleží. Ukazuje, že nemôžete predpokladať, že intramuskulárna drenáž sa zastaví v najbližšom uzle. U veľkého zvieraťa prechádza stopovač anatomicky oddelenými lymfatickými stanicami, ktoré by štandardná lokálna vzorka minula. NHP PET si tu zasluhuje svoje miesto pri práci s vakcínami: ukazuje skutočný rozsah lymfatického šírenia u živého zvieraťa namiesto akýchkoľvek uzlín, ktoré sa niekto rozhodol zhromaždiť vopred.

Párovanie PET so zobrazovaním tkaniva je miesto, kde je táto štúdia zaujímavá.PET nastavil makro vzor: inguinálne a iliakálne uzliny ako hlavné miesta príjmu. Fluorescenčné zobrazovanie potom ukázalo, ako zložky vakcíny sedia vo vnútri týchto uzlov. Nanočasticový-trimér sa zhromaždil okolo okrajov FDC sietí v B-bunkových folikuloch. Toto umiestnenie dáva biologický zmysel: FDC sú lešením lymfoidného folikulu a štruktúrou, ktorá drží antigén v zárodočnom centre.

Zobrazovanie však nepreukazuje príčinu. Štúdia ukázala, že antigén sedel vedľa FDC sietí; zo samotného PET sa nepreukázalo, že toto usporiadanie vytvára lepšiu imunitu B-buniek. Zobrazovanie vám povie, kde sa materiál nachádza. Či toto miesto poháňa imunitnú odpoveď, je samostatná otázka a na jej zodpovedanie potrebujete imunologické údaje.

Pracovné reťazce sa spájajú takto:

PET → regionálna distribúcia → zobrazenie tkaniva → umiestnenie bunky → imunitný alebo farmakodynamický výsledok

Každý krok pridáva to, čo ten predchádzajúci sám o sebe nevidí.

Číslo 17 cm je číslo, ktoré si každý pamätá z tohto papiera, ale znamená to len niečo v kontexte.

Výsledok pochádza z jednej vakcíny proti HIV podanej na jednom mieste u makakov rhesus. Nie je pravidlom, ako sa vakcíny vypúšťajú, a 17 cm by ste nemali považovať za pevnú anatomickú vzdialenosť, ktorá platí v štúdiách NHP. Ukazuje to, že vzdialené vychytávanie lymfy môže byť veľké a že PET ho dokáže zmerať.

Pre každého, kto vyvíja vakcínu, nanočastice alebo imunoterapiu, ktorá prechádza lymfou, toto zistenie vyvoláva množstvo praktických otázok: kde sa materiál hromadí po injekcii, ktoré uzly vidia najviac, mení formulácia vzorec a zodpovedá táto expozícia imunitnému alebo farmakodynamickému účinku, ktorý skutočne chcete? PET odpovedá na niekoľko prvých. Tkanivové a imunitné testy musia uzavrieť slučku na zvyšku.

PET signál nie je to isté ako aktivita. Kamera vidí rádionuklid, kamkoľvek sa dostal: neporušené liečivo, metabolit, degradovaný fragment alebo čokoľvek iné, čo je stále označené. To, na ktorý sa pozeráte, závisí od toho, ako ste ho označili.

Štúdia biodistribúcie PET teda potrebuje spoločnosť. Vakcinačný program alebo program nanočastíc ho zvyčajne spúšťa spolu s odberom krvi na systémovú PK, odberom vzoriek z uzlín na expozíciu tkaniva, prietokovou cytometriou na profilovanie imunitných-buniek, imunohistochémiou na lokalizáciu a funkčnými testami na farmakodynamické čítanie. Toto je najdôležitejšie pre biologické látky a nanočastice, kde značkovač a aktívny materiál nezostanú vždy pripojené.

Vyberte rádionuklid tak, aby zodpovedal tomu, ako dlho značená molekula zostane okolo a ako sa pohybuje.

Tie bežné,^18F, ^68Ga, ^{64 Cu}, ^89Zra^124I, pokrývajú široký rozsah fyzických polčasov-životov.^18Frozpadne sa asi za 110 minút,^{64 Cu}približne za 12,7 hodiny,^89Zrza približne 3,27 dňa. Rýchlo-pohybujúce sa malé molekuly vyhovujú izotopom s krátkou životnosťou-; protilátky, nanočastice a iné pomalé biologické látky potrebujú dlhovekosť-ako^89Zraby zostali zobrazovateľné cez okno, na ktorom vám záleží.

Označenie musí tiež ponechať samotnú molekulu nedotknutú. Zmeňte jeho veľkosť, náboj, lipofilitu, väzbu alebo stabilitu a môžete zmeniť, kam ide. Považujte rádioaktívne značenie za dizajn štúdie, nie za zaškrtávacie políčko pred skenovaním.

NHP sedia medzi hlodavcami a klinikou. Sú dosť veľké na to, aby sa dali skenovať na rovnakých strojoch a protokoloch, aké sa používajú u ľudí, a ich anatómia je nám bližšia ako anatómia myši.

Platforma Biodistribution Imaging Service od spoločnosti Prisysprevádzkuje klinické{0}}ekvivalentné MRI, CT, PET-CT a DSA, nastavené na opakované merania progresie ochorenia, distribúcie liekov, účinnosti a biomarkerov. Premolekulárne zobrazovanie, odmenou je schopnosť čítať PET oproti anatómii: PET/CT spája signál so štruktúrou a MRI pridáva detaily mäkkého-tkaniva. Zmyslom zobrazovania NHP nie je samotné PET skenovanie. Je to spojenie tohto obrazu s farmakológiou, bioanalýzou, patológiou a modelom choroby.

Dobrá štúdia NHP PET začína otázkou, nie otázkou „poďme získať obraz biodistribúcie“.

V prípade vakcíny alebo nanočastíc pracovný postup zvyčajne prebieha: označte a kontrolujte materiál, v prípade potreby urobte základný sken, podajte, potom získajte sériové PET/CT, nakreslite oblasti záujmu a nakoniec spojte čísla s krvou, tkanivom a farmakodynamickými údajmi. Súbor údajov vám povie, či kandidát dosiahol oddelenie, pre ktoré bol určený, a ako sa expozícia v priebehu času zmenila.

Zobrazovanie ťahá svoju váhu naprieč celým predklinickým programom: distribúcia, PK, cieľové zapojenie, PD, účinnosť, biomarkery. V NHP je okraj pozdĺžny: sledujete jedno zviera v každom časovom bode namiesto toho, aby ste pri každom skenovaní vypaľovali novú kohortu. Práca s terminálnym tkanivom si stále zasluhuje svoje miesto, keď potrebujete molekulárne alebo bunkové rozlíšenie, ktoré vám fotoaparát nemôže poskytnúť.

Dobre čítať údaje PET znamená viac než len mapovať, kam sa liek dostal. Skutočnou otázkou je, či vzor zodpovedá mechanizmu, pre ktorý ste navrhli.

Vezmite si vakcínu postavenú na zasiahnutie drenážnych lymfatických uzlín. PET potvrdzuje, že uzly boli skutočne odhalené. Zobrazovanie tkanív ukazuje, kde v nich antigén sedí. Imunitné testy hovoria, či toto miesto prišlo s B-bunkou, T-bunkou alebo protilátkovou odpoveďou, ktorú ste chceli. Reťaz beží:

Podávanie → distribúcia → cieľová-expozícia tkaniva → umiestnenie bunky → farmakodynamická odpoveď → výsledok

Rozbite to kdekoľvek a príbeh sa rozpadne. Kandidát môže dosiahnuť správne tkanivo bez zapojenia cieľa alebo sa môže nahromadiť v tkanive bez toho, aby urobil niečo užitočné. PET je jedným článkom v tomto reťazci, ktorý je silný iba vtedy, keď je k nemu pripojená farmakológia a tkanivová práca.

PET vám poskytuje spôsob, ako sledovať, ako sa liek pohybuje cez-primáta v priebehu času, čo je najužitočnejšie, keď je distribúcia príliš zložitá v priestore alebo čase na zachytenie terminálneho odberu tkaniva.

Martinova štúdia makaka rhesus je čistým príkladom: PET ukázala absorpciu vakcíny v inguinálnych a iliakálnych uzlinách až 17 cm od výstrelu stehna a fluorescencia tkaniva umiestnila nanočasticový antigén okolo FDC sietí vo folikuloch.

Poučenie pre vývojárov je čítať biodistribúciu ako súčasť úplného súboru údajov prekladu, nie ako samostatný obrázok. PET poskytuje pozdĺžny-pohľad na celé telo; CT alebo MRI dáva anatómiu; zobrazovanie tkaniva rieši lokálne detaily; PK/PD, imunitná a patologická práca rozhoduje o tom, čo to znamená. V prípade vakcín, nanočastíc, biologických látok a bunkových terapií je táto kombinácia tým, čo vám povie, ako sa kandidát skutočne správa predtým, ako sa dostane na kliniku.

Odporúčané čítanie

Beyond Anatomy: Molecular Imaging in NHP Models for Translational Drug Development - News - Prisys

Molekulárne zobrazovacie biomarkery: Pokračovanie translačného výskumu a vývoja liekov

Prečo je molekulárne zobrazovanie NHP rozhodujúce pre translačné PET štúdie

Čo je molekulárne zobrazovanie a prečo je dôležité pri vývoji liekov?

Štúdie biodistribúcie rádionuklidov NHP: Molekulárne zobrazovanie pre vývoj translačných liečiv

Referencie

Martin JT, Hartwell BL, Kumarapperuma SC, a kol. Kombinované PET a celo{1}}tkanivové zobrazovanie lymfatických{2}}cielených vakcín u primátov (okrem človeka).Biomateriály. 2021;275:120868. doi:10.1016/j.biomaterials.2021.120868.

Kontaktujte Prisys Biotech