Hele-Body Biodistribution Imaging i NHP'er|125I SPECT

At forstå, hvor et lægemiddel fordeler sig i kroppen, er en del af præklinisk lægemiddeludvikling. Plasmafarmakokinetik kan beskrive systemisk eksponering, men de siger intet alene om, hvordan en forbindelse spredes på tværs af væv, eller hvordan vævsassocieret eksponering ændres over tid.

Traditionelle vævsfordelingsundersøgelser besvarer dette spørgsmål ved terminal prøveudtagning og ex vivo analyse af høstede organer. Molekylær billeddannelse tilbyder en komplementær rute: inkorporer et passende radionuklid i testartiklen, visualiser og kvantificer derefter sporstof-associeret distribution in vivo, og gentag målingen i det samme dyr på flere tidspunkter.

En case fra Prisys Biotechnologies webinarMolekylær billeddannelse i NHP-modeller til translationel lægemiddeludviklingillustrerer fremgangsmåden med en intravenøst ​​administreret¹²⁵Jeg-mærkede testartikel i ikke-menneskelige primater (NHP'er). Undersøgelsen var designet til at følge hele-kropsfordelingen over tid og til at udlede målinger af organ-niveau fra billeddataene.

Casen viser, hvordan molekylær billeddannelse tilføjer en langsgående og rumlig dimension til konventionelt biodistributionsarbejde, samtidig med at muligheden for ex vivo bekræftelse er åben for undersøgelser, der har brug for det.

Lægemiddeleksponering er ikke ensartet i hele kroppen. Fordeling til individuelle organer og væv påvirker farmakologisk aktivitet, målengagement, eksponering uden for-målet og sikkerhed.

Det betyder mest for modaliteter, hvis biologiske aktivitet afhænger af vævslokalisering. Biologiske stoffer, peptider, antistoffer, antistofbaserede-terapier, celleterapier og radioaktivt mærkede forbindelser kræver ofte en forståelse af, hvordan det administrerede materiale bevæger sig fra kredsløbet til målvæv og ikke-målvæv.

Konventionel plasma PK beskriver systemisk eksponering gennem parametre som Cmax, AUC og clearance. Plasmakoncentration forudsiger dog ikke vævseksponering. To forbindelser med lignende plasma-PK-profiler kan fordele sig meget forskelligt.

Biodistributionsundersøgelser leverer det manglende lag ved at besvare et andet spørgsmål: hvor bliver det indgivne materiale hen, og hvordan ændres dets vævsassocierede-signal over tid?

En konventionel vævsfordelingsundersøgelse bruger foruddefinerede terminaltidspunkter. Dyr aflives ved hvert punkt, organer opsamles, og mængden af ​​testartikel eller radioaktivt mærket materiale kvantificeres ex vivo.

Metoden forbliver etableret og værdifuld. Det giver direkte målinger fra høstet væv, og det understøtter nedstrøms arbejde, som billeddannelse alene ikke kan give, herunder detaljeret biokemisk, histopatologisk eller cellulær karakterisering.

Dens begrænsning for langsgående arbejde er indbygget i designet. Hvert dyr bidrager generelt med vævsdata på et terminaltidspunkt, så et tidsforløb kræver forskellige dyr på forskellige prøveudtagningspunkter.

Molekylær billeddannelse ændrer eksperimentets tidsmæssige struktur. Med en passende radioaktivt mærket testartikel kan det samme emne afbildes gentagne gange, hvilket producerer en sekvens af observationer i stedet for uafhængige terminalmålinger.

Det inden for-emnedesign giver information om den rumlige fordeling af sporstoffet, organ-associeret akkumulering og signalændringer over tid. Prisys webinar-sagen illustrerer princippet med hel-kropsform¹²⁵Jeg billeddannelse i NHP'er, der beskriver seriel billeddannelse på tværs af flere tidspunkter, kvantificering på organ-niveau og et mikrodosisstudiedesign.

Arbejdsgangen har fire trin: valg af radionuklid, radiomærkning af testartiklen, in vivo billeddannelse og kvantitativ analyse af billeddataene.

Radionuklid-selektion følger af testartiklens molekylære karakteristika, den forventede biologiske kinetik og billeddannelsesmodaliteten. Den molekylære billeddannelsesplatform, der præsenteres i webinaret, understøtter både PET- og SPECT-radionuklider, bl.a.¹⁸F, ⁶⁸Ga,⁶⁴Cu,⁸⁹Zr,¹²⁴I, ¹¹C, ¹³¹I, ¹²⁵jeg, og^99mTc. Præsentationslister¹²⁵I med en fysisk-halveringstid på ca. 59,4 dage og nævner peptider, proteiner og antistoffer blandt de relevante mærkede forbindelser.

Til længere-levende radionuklider som f.eks¹²⁵I, SPECT/CT kan visualisere fordelingen af ​​radioaktivt mærket materiale over et udvidet observationsvindue. PET radionuklider som f.eks¹⁸F, ⁶⁸Ga,⁶⁴Cu, og⁸⁹Zr tilbyder forskellige kombinationer af-halveringstid, følsomhed og billeddannelsesegenskaber og kan passe til kortere eller mellemliggende biologiske tidsskalaer.

At producere et billede er ikke slutpunktet. Kvantitativ molekylær billeddannelse afhænger af kalibrering, akkvisitionsprotokoller, rekonstruktion, område-af-interesse eller organsegmentering og konvertering af målt aktivitet til en biologisk fortolkelig metrik.

En metrik, der anvendes i vid udstrækning i biodistributionsforskning, er procentvis injiceret dosis pr. gram væv (%ID/g). Det udtrykker vævs-associeret radioaktivitet i forhold til den administrerede aktivitet og normaliseres til vævsmasse. Hvor billeddata er korrekt kalibreret, og organvolumener eller -masser kan estimeres, giver %ID/g en kvantitativ ramme til sammenligning af sporstofassocieret fordeling på tværs af organer og tidspunkter.

Nøjagtigheden af ​​billed-afledt kvantificering afhænger af flere ting på én gang: radionuklidet, billeddannelsessystemet, optagelses- og rekonstruktionsparametrene, dæmpning og spredningskorrektion, organsegmentering, kalibreringsprocedurer og undersøgelsesbetingelserne. Målinger udledt af billeder bør derfor fortolkes inden for den enkelte undersøgelses valideringsramme.

Webinar tilfælde brugt en intravenøst ​​administreret¹²⁵Jeg-mærkede testartikel til at undersøgefordeling af hele-kropsvævi NHP'er.

I stedet for at indsamle væv på et enkelt terminaltidspunkt, blev billeddannelse udført på flere tidspunkter for at følge det radioaktivt mærkede materiale i længderetningen. Undersøgelsen frembragte rumlig information om hele-kropsfordelingen, samtidig med at det tillod gentagen observation af de samme dyr.

Billeddata blev brugt til at evaluere organ-associeret sporingssignal og til at beregne lægemiddelindhold på organ-niveau ud fra den målte optagelse. Casen illustrerer fordeling på tværs af større organer og viser, hvordan molekylær billeddannelse leverer både rumlig og tidsmæssig information, som konventionel terminal prøvetagning alene ikke nemt giver.

Bemærk, at dette blev præsenteret som et anvendelseseksempel på molekylær billeddannelse, ikke som en erstatning for konventionel vævsanalyse. Dens værdi ligger i at tilføje et langsgående in vivo-lag til biodistributionsdatasættet.

¹²⁵Jeg passer til biologiske spørgsmål, der strækker sig forbi et kort billedvindue. Dets relativt lange fysiske-halveringstid gør det muligt at følge radioaktivt mærket materiale over længere perioder; den passende billedbehandlingsplan afhænger stadig af testartiklens farmakokinetik og af mærkningsstrategien.

In vivo molekylær billeddannelse tilføjer mere end et billede af lægemiddeldistribution. Dens videnskabelige værdi ligger i at kombinere rumlig information med gentagne målinger.

For det første følger longitudinel billeddannelse ændringer i vævs-associeret signal inden for det samme emne, hvilket reducerer bidraget fra inter-dyrsvariabilitet, når tidsmæssige ændringer evalueres.

For det andet giver hel-kropsbilleddannelse rumlig kontekst. I stedet for at begrænse analysen til organer, der er udvalgt til terminal indsamling, dækker billeddannelsesfeltet et bredere billede af, hvor det radiomærkede materiale går hen.

For det tredje genererer kvantitativ billedanalyse organ-målinger, der komplementerer plasma-PK og konventionelle vævskoncentrationsdata. Dette hjælper, når efterforskere skal forbinde systemisk eksponering med vævs-associeret eksponering.

Endelig kan billeddannelse informere udformningen af ​​efterfølgende terminalundersøgelser. Longitudinel billeddannelse kan identificere organer eller tidspunkter, der berettiger mere detaljeret ex vivo karakterisering, så terminal prøvetagning kan bygges op omkring specifikke biologiske spørgsmål snarere end foruddefinerede antagelser.

Disse anvendelser matcher den bredere rolle af molekylær billeddannelse i præklinisk udvikling beskrevet i webinaret, hvor billeddannelse dækker biodistribution, farmakokinetik, målengagement, farmakodynamik, effektvurdering og translationel dosisevaluering.

Molekylær billeddannelse er ikke en universel erstatning for terminal biodistributionsanalyse.

Billed-afledte målinger repræsenterer aktivitet inden for et defineret billedvolumen, og de bærer billeddannelsessystemets rumlige opløsning og kvantitative begrænsninger. Billeddannelse har også begrænset evne til at skelne ekstracellulær, cellulær eller subcellulær lokalisering af det mærkede materiale.

Ex vivo-analyse giver direkte vævsmålinger og kan kombineres med histopatologi, autoradiografi, bioanalyse eller andre analyser på vævsniveau-. Disse metoder forbliver nødvendige, når der kræves endelig vævskoncentration eller mekanistisk karakterisering.

I praksis bruges de to sekventielt eller sammen. Longitudinel molekylær billeddannelse karakteriserer hele-kropsfordelingen og markerer de organer og tidspunkter, der betyder noget; en målrettet terminal kohorte leverer derefter direkte vævsmålinger og dybere mekanistisk karakterisering.

Et integreret design af denne art udtrækker mere information fra hvert dyr, samtidig med at de analytiske styrker af ex vivo-metoder bevares.

Radionuklidudvælgelse bør følge det biologiske spørgsmål, ikke billeddannelsesmodaliteten alene.

Kortlivede-PET-radionuklider som f.eks¹⁸F passer til hurtige farmakokinetiske eller receptor-bindingsprocesser. Længere-livede PET-radionuklider som f.eks⁸⁹Zr kan være nyttig til langsomt at distribuere biologiske terapeutika, mens SPECT radionuklider som f.eks¹²⁵Jeg giver udvidede observationsvinduer for passende mærkede forbindelser.

Platformen beskrevet i webinaret dækker hele PET- og SPECT-panelet ovenfor. Præsentationen understreger også, at isotopvalg hører hjemme i den samme diskussion som stoffets egenskaber og den påtænkte anvendelse.

For NHP-undersøgelser omfatter yderligere overvejelser mærkningsstabilitet, bevarelse af den biologiske aktivitet af modermolekylet, specifik aktivitet, radiokemisk renhed, forventet vævskinetik, strålingseksponering, billedfølsomhed og gennemførligheden af ​​gentagen anæstesi og billeddannelse.

Kvantitativ molekylær billeddannelse forbinder præklinisk eksponering med translationel{0}}beslutningstagning.

Webinaret præsenterer hele-kropsbiodistributionsbilleddannelse som en informationskilde til mål-vævseksponeringsvurdering, PK-modellering, allometriske overvejelser og først-i-humant dosisvalg.

Behandl disse applikationer som en del af et integreret translationelt datasæt, ikke som selvstændige determinanter for klinisk dosis. Billed-eksponeringsoplysninger er mest informative sammen med konventionel PK, farmakologi, målengagement, sikkerhed og andre ikke-kliniske beviser.

Den translationelle værdi kommer ned til at forbinde tre dimensioner af eksponering: systemisk eksponering målt i blod, rumlig eksponering observeret på tværs af væv og tidsmæssig ændring i vævs-associeret signal.

Prisys Biotechnologies inkorporerer enbiodistribution billedbehandlingstjenesteind i sin NHP translationelle forskningsplatform, hvor den understøtter studier i biodistribution, CNS-eksponering, målengagement, sygdomsprogression og farmakodynamisk vurdering.

Platformen kombinerer radiomærkningsegenskaber med store-dyrs PET/CT- og SPECT/CT-billeddannelse. Webinarmaterialet beskriverPET/SPECT sporstofproduktionog mærkning af små molekyler, peptider, proteiner, makromolekyler, nanomaterialer og antistoffer sammen med store-multimodale billeddannelsesmuligheder for dyr.

Inden for NHP-studier kan molekylær billeddannelse integreres med konventionel farmakologi og PK/PD-vurderinger, der tilføjer supplerende rumlig information uden at gøre enhver longitudinel observation afhængig af terminal vævsopsamling.

Den bredere Prisys billedbehandlingsplatform omfatter MRI, CT, DSA og andre kliniske-ækvivalente billeddannelsesmodaliteter, som understøtter longitudinelle vurderinger på tværs af flere terapeutiske områder.

Molekylær billeddannelse af hele-krops giver en kvantitativ, longitudinel aflæsning af lægemiddelbiodistribution hos ikke-menneskelige primater. De¹²⁵I tilfældet iPrisysUd over anatomiwebinarviser, hvordan seriel SPECT-billeddannelse følger radioaktivt mærket lægemiddelfordeling over hele kroppen og genererer information på -organniveau fra de samme dyr.

Det fjerner ikke behovet for konventionel ex vivo analyse. Det tilføjer et komplementært lag af rumlige og tidsmæssige data, der styrker, hvordan biodistributionsstudier fortolkes og designes.

Til translationel lægemiddeludvikling giver en kombination af longitudinel billeddannelse med systemisk PK, vævsanalyse og farmakodynamiske endepunkter et mere integreret billede af lægemiddeleksponering fra administration til målvæv.

Kontakt Prisys Biotech