Les terapèutiques basades en anticossos-ara inclouen anticossos monoclonals convencionals (mAb), anticossos biespecífics, anticossos-conjugats de fàrmacs (ADC) i altres productes biològics dissenyats. A mesura que els formats moleculars es fan més complexos, saber on viatja un anticòs després de l'administració i si arriba a l'objectiu biològic previst, s'ha convertit en una qüestió recurrent en el desenvolupament preclínic de fàrmacs.
Els estudis de farmacocinètica (PK) convencionals mesuren les concentracions d'anticossos en plasma o sèrum. Aquestes mesures descriuen l'exposició sistèmica, l'aclaració i la-vida mitjana, però proporcionen informació limitada sobre com es distribueix un anticòs pels teixits.
La tomografia per emissió de positrons immuno-(Immuno-PET) aborda part d'aquesta bretxa. Mitjançant el radioetiquetatge d'un anticossos o d'una sonda d'orientació derivada d'un anticossos-, la PET pot visualitzar i quantificar la seva distribució al cos en diversos moments. Quan el traçador conserva les propietats d'unió de l'objectiu-, les dades d'imatge poden descriure l'accessibilitat dels teixits, la captació-associada a l'objectiu i la relació entre l'exposició sistèmica i la distribució dels teixits.
En els primats no-humans (NHP), la immuno-PET és molt adequada- perquèimatge moleculares pot combinar amb PK plasmàtica, imatges anatòmiques, biomarcadors de teixits i punts finals farmacodinàmics dins d'un únic estudi translacional.
La qüestió no és només cap a on va l'anticossos, sinó si arriba al teixit previst, s'enganxa a l'objectiu rellevant i produeix una distribució coherent amb la seva farmacologia prevista.
Per què Plasma PK sol no descriu la biodistribució d'anticossos
La PK del plasma segueix sent un component bàsic del desenvolupament de productes biològics. Paràmetres com la Cmax, l'AUC, l'aclaració i la-vida mitjana descriuen l'exposició sistèmica i donen suport a la selecció de la dosi i al modelatge de la resposta a l'exposició-.
Tanmateix, l'exposició sistèmica no prediu necessàriament l'exposició dels teixits.
Un anticòs pot romandre en circulació durant un període prolongat mentre presenta perfils d'absorció molt diferents entre els òrgans. L'expressió diana, la permeabilitat vascular, l'arquitectura del teixit, les interaccions del receptor Fc, la internalització mediada per l'antigen-i la captació inespecífica poden donar forma a la distribució del teixit.
Això crea una distinció entrePK sistèmicifarmacologia a nivell-de teixits.
Per a una terapèutica d'anticossos, sovint queden obertes diverses preguntes després de l'anàlisi de PK convencional:
- L'anticossos arriba al teixit diana?
- La diana molecular és accessible a l'anticossos in vivo?
- L'expressió diana varia entre teixits o lesions?
- L'absorció és principalment objectiu-mediada o no específica?
- L'expressió diana alta en teixits normals afecta la distribució?
- Com canvia l'absorció dels teixits amb el temps?
El mostreig de teixit terminal respon a alguns d'aquests, però normalment en alguns moments seleccionats i en un conjunt limitat de teixits. Immuno-PET afegeix una perspectiva longitudinal i no-invasiva mitjançant el seguiment de com es distribueix un anticòs radiomarcat o una sonda d'orientació al llarg del temps.
La bretxa és més important per als biològics amb temps de circulació llargs i patrons complexos de distribució de teixits.
Què és Immuno-PET?
Immuno-PET combina les propietats de reconeixement molecular dels anticossos amb la sensibilitat i les capacitats quantitatives de la tomografia per emissió de positrons.
En un estudi típic, un anticòs monoclonal o una sonda derivada d'anticossos-s'etiqueta amb un radionúclid que emet positrons-. Per als anticossos intactes, radionúclids-de vida més llarga com el zirconi-89 (89Zr) s'utilitzen habitualment perquè la seva vida mitjana{0}}física coincideix amb la distribució relativament lenta i la cinètica d'eliminació de les molècules d'IgG.
89 Zrté una vida mitjana-física d'aproximadament 3,3 dies, que admet la imatge durant diversos dies després de l'administració. Això fa que sigui útil per a estudis de distribució de teixits retardats, tot i que el radionúclid òptim depèn del format molecular, la cinètica biològica, la química de l'etiquetatge i l'objectiu de l'estudi. La revisió de 2018 de Carmon i Azhdarinia ho assenyala89El Zr és un radionúclid que s'utilitza amb freqüència per a la imatge d'anticossos perquè la seva vida mitjana-permet obtenir imatges retardades i avaluar la biodistribució d'anticossos en una finestra ampliada.
Un flux de treball típic d'Immuno-PET inclou:
Selecció d'anticossos → Radioetiquetatge → Administració → Imatges PET en sèrie → Registre de co-anatòmica → Anàlisi quantitativa → Biodistribució i interpretació de la participació-objectiu
La lectura d'imatge pot incloure concentració d'activitat regional, SUV, relacions entre teixits-{-de fons, corbes d'activitat-de temps i altres paràmetres quantitatius. Les anàlisis més avançades poden incorporar modelatge cinètic o comparacions amb PK plasmàtica i mesures ex vivo de teixits.
El senyal PET no és el mateix que la concentració d'anticossos terapèutics intactes al teixit. S'han de tenir en compte el metabolisme del radiomarcador, la captació inespecífica, l'activitat-de la sang, l'estabilitat del traçador i qualsevol diferència entre la sonda d'imatge i la molècula terapèutica.
De la biodistribució a l'accessibilitat objectiu
Un avantatge pràctic d'Immuno-PET és que fa que l'anàlisi sigui més enllà de la simplebiodistribució-del cos sencer.
Per als anticossos dirigits, l'absorció del teixit pot reflectir diversos processos superposats:
Circulació sistèmica → Lliurament de teixits → Accessibilitat diana → Unió d'anticossos → Internalització o retenció → Eliminació
Un senyal de PET elevat en un teixit diana pot indicar un lliurament favorable, però no demostra per si mateix el compromís farmacològic de la diana.
Per reforçar la interpretació, les dades d'Immuno-PET es poden combinar amb mesures independents, com ara l'expressió del receptor, els biomarcadors de teixits, la immunohistoquímica, la biodistribució ex vivo o els assajos d'ocupació del receptor.
Els programes d'ADC es basen en aquesta capa d'evidència en particular. Un ADC depèn de l'exposició sistèmica, l'accessibilitat de l'antigen objectiu, la unió d'anticossos, la internalització, el tràfic intracel·lular i l'alliberament de càrrega útil posterior.
La revisió de 2018 de Carmon i Azhdarinia descriu com89La Zr-immuno-PET s'ha utilitzat per avaluar la-biodistribució del cos sencer, la farmacocinètica i l'orientació tumoral d'anticossos i ADC. També planteja la possibilitat d'utilitzar imatges moleculars per caracteritzar l'heterogeneïtat de l'objectiu i donar suport a les estratègies de selecció-del pacient.
Immuno-PET es veu millor com aenfocament d'imatge funcional que s'ajunta amb mesures moleculars i histològiques, no un substitut autònom d'ells.
Per què els models NHP afegeixen context translacional
El que afegeix Immuno-PET depèn de la tecnologia d'imatge i del model biològic utilitzat.
Oferta d'estudis NHPun entorn de traducció útil per a la biodistribució d'anticossosperquè admeten la imatge en sèrie juntament amb la farmacologia convencional, l'anàlisi de biomarcadors i, quan estigui justificat científicament, el mostreig de teixits.
Els NHP també permeten protocols d'imatge més propers a l'escala i al flux de treball dels estudis clínics de PET que la majoria de models animals més petits-. Una mida corporal més gran proporciona una separació anatòmica suficient per a la imatge a nivell d'òrgan-, i les imatges longitudinals permeten que cada animal serveixi com a referència pròpia en diversos punts de temps.
La rellevància del model NHP encara s'ha d'avaluar cas per cas{0}}-. Les diferències entre-espècies en l'expressió diana, el reconeixement d'epítops, les interaccions amb el receptor Fc i la farmacologia d'anticossos poden influir en la manera en què s'interpreten les dades d'immuno-PET.
Per aquest motiu, la reactivitat-creuada de l'objectiu i les característiques d'unió s'han de confirmar a l'espècie de NHP escollida abans d'utilitzar el model per a imatges específiques de l'objectiu quantitatiu-.
Un model de NHP biològicament rellevant no és simplement aquell en què es pugui detectar l'anticossos. És aquell en què la interacció molecular que s'està estudiant és prou comparable amb el mecanisme clínic previst.
Què pot afegir la immuno-PET al desenvolupament d'anticossos
Caracterització de la biodistribució-del cos sencer
Les imatges PET en sèrie poden mapar la distribució relativa d'un anticòs radiomarcat entre els principals òrgans i teixits, complementant la PK plasmàtica i els estudis de biodistribució ex vivo convencionals.
Les dades resultants poden ajudar a distingir la distribució fisiològica esperada de l'acumulació inusual i identificar teixits que justifiquen una investigació addicional.
Avaluació de l'accessibilitat de l'objectiu
Per als anticossos específics de l'objectiu-, la imatge pot indicar si l'objectiu és accessible in vivo.
Això difereix de mostrar l'expressió diana en una mostra de teixit. La immunohistoquímica i assaigs ex vivo similars confirmen la presència, mentre que la Immuno-PET afegeix accessibilitat in vivo i acumulació d'anticossos.
Investigació de l'heterogeneïtat de l'objectiu
L'expressió diana pot variar segons els teixits, lesions o estadis de la malaltia.
Això és més important en oncologia, on una sola biòpsia no sempre representa l'expressió diana a través de les lesions. Les imatges-de cos sencer poden mapar la distribució de la diana a través de les lesions d'una manera que no ho pot fer una mostra de teixit.
Suport a la selecció d'anticossos i ADC
Els diferents anticossos dirigits cap al mateix objectiu poden tenir afinitats diferents, reconeixement d'epítops, característiques d'interiorització o distribució de teixits.
La immuno-PET es pot incorporar a les-estratègies de selecció de candidats comparant l'absorció del teixit i la distribució associada-diana abans d'avançar una molècula en etapes de desenvolupament més intenses-de recursos.
Des del PK d'imatges fins a la implicació objectiu
EnllaçImmuno-PET al marc més ampli de PK/PD d'imatgeqüestions per al raonament translacional.
Tal com s'explica a l'article relacionat Avaluació de PK/PD basada en imatges-en primats no-humans, la PK plasmàtica convencional descriu l'exposició sistèmica, mentre que les imatges afegeixen informació espacial i longitudinal sobre la distribució dels teixits.
Per al desenvolupament d'anticossos, aquesta relació es pot ampliar:
Plasma PK → Biodistribució de teixits → Accessibilitat de la diana → Participació de la diana → Resposta farmacodinàmica
Cada pas respon a una pregunta diferent.Plasma PK descriu la quantitat d'anticossos present en circulació.La PK d'imatge mostra on es distribueix l'anticòs marcat i com canvia aquesta distribució amb el temps.
La PET-Immuno-específica de l'objectiu pot proporcionar proves de l'absorció associada a l'objectiu-quan el traçador i el disseny experimental admeten aquesta interpretació.
Aleshores, les mesures farmacodinàmiques determinen si la interacció diana es tradueix en una resposta biològica mesurable.
Aquest marc integrat és més útil per a productes biològics l'activitat terapèutica dels quals depèn de la penetració del teixit o l'accessibilitat de la diana molecular.
Consideracions metodològiques importants
Immuno-PET és una metodologia potent, però cal tenir en compte diversos factors tècnics a l'hora de dissenyar i interpretar estudis.
Comparabilitat de traçadors i molècules terapèutiques
El radiomarcatge pot alterar el comportament biològic d'un anticossos. El traçador etiquetat s'ha de caracteritzar per la seva immunoreactivitat, afinitat, estabilitat i altres propietats rellevants abans de l'ús.
Per als programes ADC, una consideració addicional és que l'anticossos d'imatge i l'ADC terapèutic no són necessàriament molècules idèntiques. La conjugació d'una càrrega útil pot alterar les propietats moleculars, incloses la farmacocinètica i l'estabilitat.
En conseqüència, no s'ha de suposar automàticament que la biodistribució d'un anticòs nu radiomarcat és idèntica a la biodistribució de l'ADC corresponent.
Aquesta limitació està documentada a la literatura sobre Immuno-PET (per exemple, Carmon i Azhdarinia, 2018) i mereix atenció quan les troballes d'imatge es tradueixen en conclusions terapèutiques.
Objectiu-Disposició de drogues mediada
L'expressió diana alta en teixits normals pot influir substancialment en la distribució i eliminació d'anticossos.
Disposició de fàrmacs mediat-target (TMDD) descriu aquest patró: absorció específica del teixit-que divergeix de la distribució inespecífica. La imatge pot mostrar el patró, però la interpretació quantitativa requereix un context farmacològic adequat.
Activitat de la piscina-de sang
Com que els anticossos circulen durant períodes prolongats, l'activitat vascular pot dominar el senyal de PET en els primers moments de la imatge.
Aquesta és una de les raons per les quals les imatges longitudinals i la segmentació anatòmica adequada són importants a l'hora d'interpretar la captació del teixit.
Imatge quantitativa
SUV i les relacions entre teixits--de fons són mesures quantitatives útils, però no necessàriament proporcionen una descripció completa de la cinètica d'anticossos.
Segons la pregunta de recerca, les corbes d'activitat-temps, el modelatge cinètic, les funcions d'entrada de plasma i la validació ex vivo poden proporcionar informació addicional.
S'ha de seleccionar el mètode quantitatiu adequat segons si l'objectiu principal és la biodistribució, la cinètica dels teixits, la unió a la diana o l'avaluació farmacodinàmica.
Integració de la Immuno-PET amb la investigació multimodal de NHP
Immuno-PET afegeix més quan s'interpreta juntament amb altres punts finals de traducció.
Per exemple:
PET-CTpot combinar senyal molecular amb localització anatòmica.
ressonància magnèticapot afegir teixits tous-i informació anatòmica d'alta-resolució, especialment perEstudis del SNC.
Plasma PKproporciona mesures d'exposició sistèmica.
Biomarcadors i patologiaofereixen proves independents de l'activitat biològica o dels efectes dels teixits.
Punts finals funcionalsindicar si el compromís molecular de la diana es tradueix en una resposta farmacològica mesurable.
La infraestructura de recerca translacional de Prisys inclou PET-TC, MRI, TC, DSA i altres modalitats d'imatge-clíniques equivalents, que admeten imatges multimodals dins dels estudis de NHP.
La plataforma més àmplia també admetFarmacologia NHP, avaluació de PK/PD, investigació de biomarcadors i estudis de participació d'objectius-, de manera que les dades d'imatge molecular es poden interpretar dins d'un marc de recerca preclínica més ampli.
Aquest enfocament integrat és més important quan la qüestió del desenvolupament va més enllà de la simple biodistribució:
L'anticòs arriba al teixit previst, interacciona amb el seu objectiu i produeix la resposta biològica esperada?
Aplicacions translacionals en el desenvolupament d'anticossos i ADC
Immuno-PET es pot incorporar a diferents etapes de desenvolupament de productes biològics. Durant la selecció primerenca de candidats, pot comparar anticossos en la distribució dels teixits i l'absorció associada{0}}d'orientació.Durant la farmacologia preclínica, pot complementar la PK plasmàtica i l'anàlisi de teixits per investigar l'exposició als llocs rellevants.
Per als programes ADC, pot informar l'accessibilitat de l'objectiu i la distribució-del cos sencer de manera que complementin els estudis d'eficàcia i seguretat.
Per als programes d'oncologia, la imatge-del cos sencer pot caracteritzar l'expressió diana heterogènia entre les lesions i donar suport al desenvolupament de biomarcadors d'imatge.
Els informes clínics també assenyalen un paper de la Immuno-PET en la selecció de pacients i en el desenvolupament-de diagnòstic acompanyant, tot i que la traducció d'un traçador d'imatge preclínica a un diagnòstic clínic requereix una validació independent. L'estudi ZEPHIR és un exemple-conegut:89Les imatges de Zr-trastuzumab es van investigar en relació amb la resposta al tractament en el càncer de mama HER2-positiu.
Per als programes de NHP preclínics, el valor immediat és generalment una comprensió més concreta de la biodistribució d'anticossos, l'accessibilitat de l'objectiu i les relacions de resposta{0}}exposició abans de la traducció clínica.
Conclusió
El valor de la Immuno-PET en la investigació de NHP no és només la capacitat de visualitzar un anticossos.
El seu valor científic rau a connectar l'exposició sistèmica amb la distribució espacial i l'accessibilitat de la diana molecular.
La PK plasmàtica convencional segueix sent essencial per entendre l'exposició sistèmica. L'anàlisi de teixits ex vivo proporciona informació detallada en llocs anatòmics seleccionats. Immuno-PET afegeix una dimensió d'imatge longitudinal-del cos sencer que pot mostrar on s'acumula un anticòs radiomarcat i com canvia aquesta distribució amb el temps.
Combinat amb assajos d'expressió diana-, biomarcadors de teixits, patologia i punts finals farmacodinàmics, Immuno-PET contribueix a una visió més integrada de la farmacologia d'anticossos.
Per als estudis de NHP d'mAb, anticossos biespecífics i ADC, un marc útil és, per tant:
Exposició → Biodistribució → Accessibilitat de l'objectiu → Participació de l'objectiu → Resposta biològica
Aquest marc connecta els conceptes d'imatge molecular que es discuteixen a la sèrie Prisys més àmplia, des de la biodistribució de PET i la PK/PD basada en imatges- fins a la implicació quantitativa d'objectius i la imatge molecular translacional.
L'objectiu no és substituir la PK convencional o l'anàlisi de teixits, sinó afegir informació espacial i longitudinal que aquests mètodes no poden proporcionar per si sols.
Carmon KS, Azhdarinia A. Aplicació de l'immuno-PET en el desenvolupament d'anticossos-conjugats de fàrmacs.Imatge Mol. 2018;17:1536012118801223. doi:10.1177/1536012118801223
Preguntes freqüents
P: Què és Immuno-PET?
R: Immuno-PET és un enfocament d'imatge molecular que utilitza anticossos radiomarcats o sondes derivades d'anticossos-per visualitzar i quantificar la seva distribució in vivo. Pot proporcionar informació sobre l'absorció de teixits, l'accessibilitat de l'objectiu i, amb un disseny d'estudi adequat, l'enllaç-associat.
P: Per què utilitzar Immuno-PET als models de NHP?
R: Els models NHP permeten integrar imatges moleculars en sèrie amb PK plasmàtica, imatges anatòmiques, biomarcadors i punts finals farmacològics en un model d'animals grans-fisiològicament rellevant. Això pot proporcionar informació complementària sobre l'exposició sistèmica i la distribució dels teixits.
P: Per què és89 Zrs'utilitza habitualment per als anticossos Immuno-PET?
A: 89 Zrté una semivida -física d'aproximadament 3,3 dies, que és compatible amb la distribució relativament lenta i la cinètica d'eliminació de molts anticossos intactes. Per tant, pot suportar imatges retardades durant diversos dies.
P: Immuno-PET mesura directament la concentració d'anticossos terapèutics?
A: No necessàriament. El PET mesura el senyal radioactiu del traçador etiquetat. La interpretació depèn de l'estabilitat del traçador, el metabolisme, l'activitat-de la sang, l'absorció inespecífica i la relació entre el traçador d'imatge i la molècula terapèutica.
P: Pot Immuno-PET demostrar la implicació objectiu?
R: Pot proporcionar proves de l'absorció associada a l'objectiu-quan el traçador té una especificitat d'objectiu adequada i l'estudi inclou controls adequats i anàlisi quantitativa. Tanmateix, les troballes de PET s'interpreten millor juntament amb l'expressió d'objectius independents, l'ocupació del receptor- o les mesures farmacodinàmiques.
