Immuno-PET i NHP-modeller til antistofudvikling

Antistofbaserede-terapier inkluderer nu konventionelle monoklonale antistoffer (mAbs), bispecifikke antistoffer, antistof-lægemiddelkonjugater (ADC'er) og andre manipulerede biologiske stoffer. Efterhånden som molekylære formater bliver mere komplekse, er det blevet et tilbagevendende spørgsmål i præklinisk lægemiddeludvikling at vide, hvor et antistof bevæger sig efter administration, og om det når det tilsigtede biologiske mål.

Konventionelle farmakokinetiske (PK) undersøgelser måler antistofkoncentrationer i plasma eller serum. Disse målinger beskriver systemisk eksponering, clearance og-halveringstid, men de giver begrænset information om, hvordan et antistof fordeler sig på tværs af væv.

Immuno-positronemissionstomografi (Immuno-PET) adresserer en del af dette hul. Ved at radiomærke et antistof eller en antistof-afledt målretningsprobe kan PET visualisere og kvantificere dets fordeling over hele kroppen på tværs af flere tidspunkter. Når sporstoffet bevarer mål-bindingsegenskaber, kan billeddataene beskrive vævstilgængelighed, mål-associeret optagelse og forholdet mellem systemisk eksponering og vævsfordeling.

Hos ikke-menneskelige primater (NHP'er) er Immuno-PET velegnet-, fordimolekylær billeddannelsekan kombineres med plasma PK, anatomisk billeddannelse, vævsbiomarkører og farmakodynamiske endepunkter inden for en enkelt translationel undersøgelse.

Spørgsmålet er ikke kun, hvor antistoffet går hen, men om det når det tilsigtede væv, engagerer det relevante mål og producerer en fordeling i overensstemmelse med dets tilsigtede farmakologi.

Plasma PK er fortsat en kernekomponent i udviklingen af ​​biologiske lægemidler. Parametre såsom Cmax, AUC, clearance og-halveringstid beskriver systemisk eksponering og understøtter dosisvalg og eksponerings-responsmodellering.

Systemisk eksponering forudsiger dog ikke nødvendigvis vævseksponering.

Et antistof kan forblive i cirkulation i en længere periode, mens det udviser meget forskellige optagelsesprofiler på tværs af organer. Målekspression, vaskulær permeabilitet, vævsarkitektur, Fc-receptorinteraktioner, antigen-medieret internalisering og uspecifik optagelse kan hver især forme vævsfordelingen.

Dette skaber en sondring mellemsystemisk PKogvævsfarmakologi på-niveau.

For et antistof-terapeutisk middel forbliver flere spørgsmål ofte åbne efter konventionel PK-analyse:

• Når antistoffet målvævet?
• Er det molekylære mål tilgængeligt for antistoffet in vivo?
• Varierer målekspression mellem væv eller læsioner?
• Er optagelsen primært målrettet-eller uspecifik?
• Påvirker høj målekspression i normalt væv fordelingen?
• Hvordan ændrer vævsoptagelse sig over tid?

Terminalvævsprøvetagning besvarer nogle af disse, men normalt på nogle få udvalgte tidspunkter og i et begrænset sæt væv. Immuno-PET tilføjer et langsgående, ikke-invasivt perspektiv ved at spore, hvordan et radiomærket antistof eller målretningssonde fordeler sig over tid.

Gabet betyder mest for biologiske lægemidler med lange cirkulationstider og komplekse vævsfordelingsmønstre.

Immuno-PET kombinerer antistoffers molekylære genkendelsesegenskaber med positronemissionstomografiens følsomhed og kvantitative egenskaber.

I en typisk undersøgelse mærkes et monoklonalt antistof eller antistof-afledt probe med et positron-emitterende radionuklid. For intakte antistoffer, længere-levende radionuklider såsom zirconium-89 (⁸⁹Zr) bruges ofte, fordi deres fysiske halveringstid- matcher den relativt langsomme distribution og clearance-kinetik af IgG-molekyler.

^{89 Zr}har en fysisk halveringstid- på ca. 3,3 dage, hvilket understøtter billeddannelse over flere dage efter administration. Dette gør det nyttigt til undersøgelser af forsinket vævsfordeling, selvom det optimale radionuklid afhænger af det molekylære format, biologisk kinetik, mærkningskemi og undersøgelsens mål. Carmon og Azhdarinias anmeldelse fra 2018 bemærker det⁸⁹Zr er et hyppigt anvendt radionuklid til antistofbilleddannelse, fordi dets halveringstid- muliggør forsinket billeddannelse og vurdering af antistofbiodistribution over et udvidet vindue.

En typisk Immuno-PET-arbejdsgang omfatter:

Antistofvalg → Radioaktiv mærkning → Administration → Seriel PET-billeddannelse → Anatomisk sam-registrering → Kvantitativ analyse → Biodistribution og fortolkning af mål-engagement

Billedudlæsningen kan omfatte regional aktivitetskoncentration, SUV, væv-til-baggrundsforhold, tids-aktivitetskurver og andre kvantitative parametre. Mere avancerede analyser kan inkorporere kinetisk modellering eller sammenligninger med plasma PK og ex vivo vævsmålinger.

PET-signal er ikke det samme som koncentrationen af ​​intakt terapeutisk antistof i væv. Radioaktivt mærkemetabolisme, uspecifik optagelse, blod-poolaktivitet, sporstofstabilitet og eventuelle forskelle mellem billeddannelsessonden og det terapeutiske molekyle skal alle tages i betragtning.

En praktisk fordel ved Immuno-PET er, at det flytter analysen ud over det simplebiodistribution af hele-kroppen.

For målrettede antistoffer kan vævsoptagelse afspejle flere overlappende processer:

Systemisk cirkulation → Vævslevering → Måltilgængelighed → Antistofbinding → Internalisering eller retention → Clearance

Et højt PET-signal i et målvæv kan indikere gunstig levering, men det beviser ikke i sig selv farmakologisk målengagement.

For at styrke fortolkningen kan Immuno-PET-data kombineres med uafhængige målinger såsom receptorekspression, vævsbiomarkører, immunhistokemi, ex vivo biodistribution eller receptorbelægningsassays.

ADC-programmer er især afhængige af denne lagdeling af beviser. En ADC afhænger af systemisk eksponering, målantigentilgængelighed, antistofbinding, internalisering, intracellulær handel og efterfølgende frigivelse af nyttelast.

Carmon og Azhdarinias anmeldelse fra 2018 beskriver hvordan⁸⁹Zr-immuno-PET er blevet brugt til at evaluere hel-biodistribution, farmakokinetik og tumormålretning af antistoffer og ADC'er. Det øger også muligheden for at bruge molekylær billeddannelse til at karakterisere målheterogenitet og understøtte patientudvælgelsesstrategier-.

Immuno-PET ses bedst som enfunktionel billeddannelsestilgang, der sidder sammen med molekylære og histologiske målinger, ikke en selvstændig erstatning for dem.

Hvad Immuno-PET tilføjer afhænger af billedteknologien og den anvendte biologiske model.

NHP studier tilbyderen nyttig translationel indstilling til antistofbiodistributionfordi de understøtter seriel billeddannelse sammen med konventionel farmakologi, biomarkøranalyse og, når det er videnskabeligt begrundet, vævsprøvetagning.

NHP'er tillader også billeddannelsesprotokoller, der er tættere på skalaen og arbejdsgangen i kliniske PET-studier end de fleste mindre-dyremodeller. Større kropsstørrelse giver tilstrækkelig anatomisk adskillelse til billeddannelse på organ-niveau, og langsgående billeddannelse giver hvert dyr mulighed for at tjene som sin egen reference på tværs af flere tidspunkter.

Relevansen af ​​NHP-modellen skal stadig evalueres fra sag til sag.- Forskelle på tværs af-arter i målekspression, epitopgenkendelse, Fc-receptorinteraktioner og antistoffarmakologi kan påvirke, hvordan Immuno-PET-data fortolkes.

Af denne grund bør målkryds--reaktivitet og bindingskarakteristika bekræftes i den valgte NHP-art, før modellen til kvantitativ mål-specifik billeddannelse anvendes.

En biologisk relevant NHP-model er ikke blot en, hvor antistoffet kan påvises. Det er en, hvor den molekylære interaktion, der undersøges, er tilstrækkelig sammenlignelig med den tilsigtede kliniske mekanisme.

Seriel PET-billeddannelse kan kortlægge den relative fordeling af et radiomærket antistof på tværs af større organer og væv, hvilket komplementerer plasma PK og konventionelle ex vivo biodistributionsundersøgelser.

De resulterende data kan hjælpe med at skelne forventet fysiologisk fordeling fra usædvanlig ophobning og identificere væv, der berettiger yderligere undersøgelse.

For målspecifikke-antistoffer kan billeddannelse indikere, om målet er tilgængeligt in vivo.

Dette adskiller sig fra at vise målekspression i en vævsprøve. Immunhistokemi og lignende ex vivo assays bekræfter tilstedeværelsen, mens Immuno-PET tilføjer in vivo tilgængelighed og antistofakkumulering.

Målekspression kan variere mellem væv, læsioner eller sygdomsstadier.

Dette betyder mest i onkologi, hvor en enkelt biopsi ikke altid repræsenterer målekspression på tværs af læsioner. Hele-kropsbilleddannelse kan kortlægge målfordelingen på tværs af læsioner på måder, som en enkelt vævsprøve ikke kan.

Forskellige antistoffer rettet mod det samme mål kan have forskellige affiniteter, epitopgenkendelse, internaliseringskarakteristika eller vævsfordeling.

Immuno-PET kan inkorporeres i kandidat-udvælgelsesstrategier ved at sammenligne vævsoptagelse og mål-associeret fordeling, før et molekyle fremmes til mere ressourcekrævende-udviklingsstadier.

SammenkædningImmuno-PET til den bredere billeddannelses-PK/PD-rammehar betydning for translationel ræsonnement.

Som diskuteret i den relaterede artikel Imaging-Baseret PK/PD-vurdering hos ikke-humane primater, beskriver konventionel plasma PK systemisk eksponering, mens billeddannelse tilføjer rumlig og longitudinel information om vævsfordeling.

For antistofudvikling kan dette forhold udvides:

Plasma PK → Vævsbiodistribution → Target Accessibility → Target Engagement → Farmakodynamisk respons

Hvert trin besvarer et andet spørgsmål.Plasma PK beskriver, hvor meget antistof der er til stede i cirkulationen.Imaging PK viser, hvor det mærkede antistof er fordelt, og hvordan denne fordeling ændrer sig over tid.

Target-specifik Immuno-PET kan give bevis for mål-associeret optagelse, når sporstoffet og det eksperimentelle design understøtter en sådan fortolkning.

Farmakodynamiske målinger bestemmer derefter, om målinteraktion oversættes til et målbart biologisk respons.

Denne integrerede ramme er mest anvendelig for biologiske lægemidler, hvis terapeutiske aktivitet afhænger af vævsgennemtrængning eller tilgængelighed af molekylært mål.

Immuno-PET er en kraftfuld metode, men flere tekniske faktorer skal tages i betragtning, når man designer og fortolker undersøgelser.

Radioaktiv mærkning kan ændre et antistofs biologiske adfærd. Det mærkede sporstof skal karakteriseres for immunreaktivitet, affinitet, stabilitet og andre relevante egenskaber før brug.

For ADC-programmer er en yderligere overvejelse, at det billeddannende antistof og det terapeutiske ADC ikke nødvendigvis er identiske molekyler. Konjugering af en nyttelast kan ændre molekylære egenskaber, herunder farmakokinetik og stabilitet.

Som følge heraf bør biofordeling af et radiomærket nøgent antistof ikke automatisk antages at være identisk med biofordelingen af ​​den tilsvarende ADC.

Denne begrænsning er dokumenteret i Immuno-PET-litteraturen (f.eks. Carmon og Azhdarinia, 2018) og fortjener opmærksomhed, når billeddiagnostiske fund omsættes til terapeutiske konklusioner.

Høj målekspression i normalt væv kan i væsentlig grad påvirke antistoffordeling og -clearance.

Target-medieret lægemiddeldisposition (TMDD) beskriver dette mønster: vævs-specifik optagelse, der afviger fra uspecifik distribution. Billeddannelse kan vise mønsteret, men kvantitativ fortolkning kræver passende farmakologisk kontekst.

Fordi antistoffer cirkulerer i længere perioder, kan vaskulær aktivitet dominere PET-signalet ved tidlige billeddannelsestidspunkter.

Dette er en af ​​grundene til, at longitudinel billeddannelse og passende anatomisk segmentering er vigtige ved fortolkning af vævsoptagelse.

SUV og væv-til-baggrundsforhold er nyttige kvantitative mål, men de giver ikke nødvendigvis en fuldstændig beskrivelse af antistofkinetikken.

Afhængigt af forskningsspørgsmålet kan tids-aktivitetskurver, kinetisk modellering, plasmainputfunktioner og ex vivo-validering give yderligere oplysninger.

Den passende kvantitative metode bør vælges i henhold til, om det primære formål er biofordeling, vævskinetik, målbinding eller farmakodynamisk vurdering.

Immuno-PET tilføjer mere, når det fortolkes sammen med andre translationelle slutpunkter.

For eksempel:

PET-CTkan kombinere molekylært signal med anatomisk lokalisering.

MRkan tilføje blødt-væv og høj-anatomisk information, især forCNS undersøgelser.

Plasma PKgiver systemiske eksponeringsmålinger.

Biomarkører og patologitilbyde uafhængige beviser for biologisk aktivitet eller vævseffekter.

Funktionelle endepunkterangive, om molekylært målengagement udmønter sig i et målbart farmakologisk respons.

Prisys' translationelle forskningsinfrastruktur omfatter PET-CT, MRI, CT, DSA og andre kliniske-ækvivalente billeddannelsesmodaliteter, der understøtter multimodal billeddannelse inden for NHP-studier.

Den bredere platform understøtter ogsåNHP farmakologi, PK/PD-vurdering, biomarkørundersøgelser og mål-engagementundersøgelser, så molekylære billeddannelsesdata kan fortolkes inden for en bredere præklinisk forskningsramme.

Denne integrerede tilgang betyder mest, når udviklingsspørgsmålet strækker sig ud over simpel biodistribution:

Når antistoffet det tilsigtede væv, interagerer det med dets mål og producerer det forventede biologiske respons?

Immuno-PET kan inkorporeres i forskellige stadier af biologisk udvikling. Under tidlig kandidatudvælgelse kan den sammenligne antistoffer på vævsfordeling og mål-associeret optagelse.Under præklinisk farmakologi kan det supplere plasma PK og vævsanalyse for at undersøge eksponering på relevante steder.

For ADC-programmer kan den informere om måltilgængelighed og hele-kropsfordeling på måder, der supplerer effektivitets- og sikkerhedsundersøgelser.

For onkologiske programmer kan helkropsbilleddannelse karakterisere heterogent målekspression på tværs af læsioner og understøtte udviklingen af ​​billeddannende biomarkører.

Kliniske rapporter peger også på en rolle for Immuno-PET i patientudvælgelse og ledsagende-diagnostisk udvikling, selvom oversættelse fra et præklinisk billeddannende sporstof til en klinisk diagnostik kræver separat validering. ZEPHIR-undersøgelsen er et velkendt- eksempel:⁸⁹Zr-trastuzumab-billeddannelse blev undersøgt i relation til behandlingsrespons ved HER2-positiv brystkræft.

For prækliniske NHP-programmer er den umiddelbare værdi generelt en mere konkret forståelse af antistofbiodistribution, måltilgængelighed og eksponerings-responsforhold før klinisk oversættelse.

Værdien af ​​Immuno-PET i NHP-forskning er ikke kun evnen til at visualisere et antistof.

Dens videnskabelige værdi ligger i at forbinde systemisk eksponering med rumlig fordeling og tilgængelighed for molekylære mål.

Konventionel plasma PK er fortsat afgørende for at forstå systemisk eksponering. Ex vivo vævsanalyse giver detaljerede oplysninger på udvalgte anatomiske steder. Immuno-PET tilføjer en langsgående billeddiagnostisk-kropsdimension, der kan vise, hvor et radiomærket antistof akkumuleres, og hvordan denne fordeling ændres over tid.

Kombineret med mål-ekspressionsassays, vævsbiomarkører, patologi og farmakodynamiske endepunkter bidrager Immuno-PET til et mere integreret syn på antistoffarmakologi.

For NHP-undersøgelser af mAbs, bispecifikke antistoffer og ADC'er er en nyttig ramme derfor:

Eksponering → Biodistribution → Måltilgængelighed → Målengagement → Biologisk respons

Denne ramme forbinder molekylære billeddannelseskoncepter, der diskuteres på tværs af den bredere Prisys-serie, fra PET-biodistribution og billeddannelse-baseret PK/PD til kvantitativt målengagement og translationel molekylær billeddannelse.

Målet er ikke at erstatte konventionel PK eller vævsanalyse, men at tilføje rumlig og longitudinel information, som disse metoder ikke kan give alene.

Carmon KS, Azhdarinia A. Anvendelse af immuno-PET i antistof-lægemiddelkonjugatudvikling.Mol billeddannelse. 2018;17:1536012118801223. doi:10.1177/1536012118801223

Kontakt Prisys Biotech