Comprendre on es distribueix una terapèutica al cos forma part del desenvolupament preclínic de fàrmacs. La farmacocinètica del plasma pot descriure l'exposició sistèmica, però no diuen res sobre com s'estén un compost pels teixits o com canvia l'exposició-associada als teixits amb el temps.
Els estudis tradicionals de distribució de teixits responen a aquesta pregunta mitjançant el mostreig terminal i l'anàlisi ex vivo dels òrgans recollits. La imatge molecular ofereix una ruta complementària: incorporar un radionúclid adequat a l'article de prova, després visualitzar i quantificar la distribució associada al traçador-in vivo i repetir la mesura en el mateix animal en diversos moments.
Un cas del seminari web de Prisys BiotechnologiesImatge molecular en models de NHP per al desenvolupament de fàrmacs translacionalsil·lustra l'enfocament amb un administrat per via intravenosa125He-etiquetat un article de prova en primats no-humans (NHP). L'estudi es va dissenyar per seguir la distribució-del cos sencer al llarg del temps i per obtenir mesures a nivell d'òrgan-a partir de les dades d'imatge.
El cas mostra com la imatge molecular afegeix una dimensió longitudinal i espacial al treball de biodistribució convencional, alhora que deixa oberta l'opció de confirmació ex vivo per als estudis que ho necessitin.
Biodistribució-del cos sencer als NHP: imatges quantitatives vs. tall-i-compte
Per què sacrificar animals per obtenir dades de drogues a nivell d'òrgans-quan pots imaginar-les - repetidament, en el mateix tema?
En aquest estudi de cas del seminari web de Prisys Biotech, el doctor Wei Liu contrasta l'enfocament tradicional de tall-i-recompte (anàlisi d'òrgans ex vivo terminal) amb imatges moleculars in vivo de la distribució de fàrmacs-del cos sencer en primats no-humans.
Aspectes destacats de l'estudi:
- Article de prova marcat amb iode-125 administrat per via intravenosa
- Distribució controlada en diversos moments del mateix animal
- Contingut de medicaments a nivell-òrgan quantificat com a %ID/g al cor, fetge, pulmó, ronyó i altres òrgans principals
- Disseny de traça-quantitat (microdosi) - altament específic i-acollidor per al benestar animal
Les imatges in vivo afegeixen allò que no poden tallar{0}}i-comptar: distribució espacial a tot el cos, avaluació longitudinal en diversos moments i lectures quantitatives - tot dins d'un mateix subjecte viu.
Cas de la plataforma Prisys Biotech Molecular Imaging.
Poseu-vos en contacte amb:bd@prisysbiotech.com.
Per què és important la distribució de teixits en el desenvolupament preclínic de fàrmacs
L'exposició als fàrmacs no és uniforme a tot el cos. La distribució en òrgans i teixits individuals afecta l'activitat farmacològica, la implicació de l'objectiu, l'exposició fora de l'objectiu i la seguretat.
Això és més important per a les modalitats l'activitat biològica de les quals depèn de la localització del teixit. Els productes biològics, pèptids, anticossos, terapèutiques basades en anticossos-, teràpies cel·lulars i compostos radiomarcats sovint requereixen una comprensió de com el material administrat passa de la circulació als teixits diana i no{2}}.
La PK plasmàtica convencional descriu l'exposició sistèmica mitjançant paràmetres com la Cmax, l'AUC i l'eliminació. La concentració de plasma, però, no prediu l'exposició dels teixits. Dos compostos amb perfils PK plasmàtics similars poden distribuir-se de manera molt diferent.
Els estudis de biodistribució proporcionen la capa que falta responent a una pregunta diferent: on va el material administrat i com canvia el seu senyal associat al teixit-al llarg del temps?
Des del mostreig de teixit terminal fins a la imatge molecular longitudinal
Un estudi de distribució de teixits convencional utilitza punts de temps terminals predefinits. Els animals són sacrificats en cada punt, es recullen òrgans i es quantifica ex vivo la quantitat d'article de prova o material radiomarcat.
El mètode continua establert i valuós. Ofereix mesures directes dels teixits collits i admet el treball aigües avall que la imatge per si sola no pot proporcionar, inclosa la caracterització bioquímica, histopatològica o cel·lular detallada.
La seva limitació per al treball longitudinal està integrada en el disseny. En general, cada animal aporta dades de teixit en un punt de temps terminal, de manera que un curs temporal requereix diferents animals en diferents punts de mostreig.
La imatge molecular canvia l'estructura temporal de l'experiment. Amb un article de prova radiomarcat adequadament, el mateix subjecte es pot fer imatges repetidament, produint una seqüència d'observacions en lloc de mesures terminals independents.
El disseny del-subjecte proporciona informació sobre la distribució espacial del traçador, l'acumulació associada a l'òrgan- i el canvi de senyal al llarg del temps. El cas del seminari web de Prisys il·lustra el principi amb -cos sencer125Imatge en NHP, que descriu imatges en sèrie en diversos punts de temps, quantificació a nivell d'òrgans{0}}i un disseny d'estudi de microdosi.
Com funciona la imatge de biodistribució radiomarcada
El flux de treball té quatre etapes: elecció d'un radionúclid, radioetiquetatge de l'article de prova, imatges in vivo i anàlisi quantitativa de les dades de la imatge.
La selecció de radionúclids es deu a les característiques moleculars de l'article de prova, la cinètica biològica esperada i la modalitat d'imatge. La plataforma d'imatge molecular presentada al seminari web admet radionúclids PET i SPECT, inclosos18F, 68Ga,64Cu,89Zr,124I, 11C, 131I, 125jo, i99mTc. Les llistes de presentació125I amb una vida mitjana-física d'aproximadament 59,4 dies i anomena pèptids, proteïnes i anticossos entre els compostos etiquetats aplicables.
Per a radionúclids-de vida més llarga com ara125I, SPECT/TC, puc visualitzar la distribució del material radiomarcat en una finestra d'observació ampliada. radionúclids PET com18F, 68Ga,64Cu, i89Zr ofereix diferents combinacions de característiques de vida mitjana-, sensibilitat i imatge, i pot adaptar-se a escales de temps biològiques més curtes o intermèdies.
La producció d'una imatge no és el punt final. La imatge molecular quantitativa depèn de la calibració, els protocols d'adquisició, la reconstrucció, la regió-d'-interès o la segmentació d'òrgans i la conversió de l'activitat mesurada en una mètrica interpretable biològicament.
Una mètrica que s'utilitza àmpliament en la investigació de la biodistribució és el percentatge de dosi injectada per gram de teixit (% ID/g). Expressa la radioactivitat-associada al teixit en relació amb l'activitat administrada i es normalitza a la massa del teixit. Quan les dades d'imatge estan calibrades adequadament i es poden estimar els volums o masses d'òrgans, %ID/g ofereix un marc quantitatiu per comparar la distribució associada al traçador-entre òrgans i punts temporals.
La precisió de la quantificació-derivada de la imatge depèn de diverses coses alhora: el radionúclid, el sistema d'imatge, els paràmetres d'adquisició i reconstrucció, l'atenuació i la correcció de dispersió, la segmentació d'òrgans, els procediments de calibratge i les condicions d'estudi. Per tant, les mesures derivades d'imatges s'han d'interpretar dins del marc de validació de l'estudi individual.
Cas pràctic:-Cos sencer125I Biodistribució en PSN
El cas del seminari web va utilitzar una administració intravenosa125He-etiquetat un article de prova per investigardistribució de teixit-del cos senceren els PSN.
En lloc de recollir teixits en un únic punt de temps terminal, es van realitzar imatges en diversos moments per seguir longitudinalment el material radiomarcat. L'estudi va produir informació espacial sobre la distribució-del cos sencer, alhora que va permetre l'observació repetida dels mateixos animals.
Les dades d'imatge es van utilitzar per avaluar el senyal de traçador associat a l'òrgan-i per calcular el contingut de fàrmac a nivell d'òrgan-a partir de la captació mesurada. El cas il·lustra la distribució entre els òrgans principals i mostra com la imatge molecular proporciona informació tant espacial com temporal que el mostreig terminal convencional no proporciona fàcilment.
Tingueu en compte que això es va presentar com un exemple d'aplicació d'imatge molecular, no com un reemplaçament de l'anàlisi de teixits convencional. El seu valor rau en afegir una capa longitudinal in vivo al conjunt de dades de biodistribució.
125S'adapta a les preguntes biològiques que s'estenen més enllà d'una breu finestra d'imatge. La seva vida mitjana física relativament llarga-permet seguir el material radiomarcat durant períodes prolongats; el calendari d'imatge adequat encara depèn de la farmacocinètica de l'article de prova i de l'estratègia d'etiquetatge.
Què afegeix la imatge molecular als estudis de biodistribució
La imatge molecular in vivo afegeix més que una imatge de la distribució de fàrmacs. El seu valor científic rau en combinar la informació espacial amb la mesura repetida.
En primer lloc, la imatge longitudinal segueix els canvis en el senyal associat al teixit-del mateix subjecte, cosa que redueix la contribució de la variabilitat inter-animals quan s'avaluen els canvis temporals.
En segon lloc, la imatge-del cos sencer proporciona context espacial. En lloc de restringir l'anàlisi als òrgans seleccionats per a la recollida terminal, el camp d'imatge cobreix una visió més àmplia d'on va el material radiomarcat.
En tercer lloc, l'anàlisi quantitativa d'imatges genera mesures a nivell d'òrgan{0}}que complementen les dades de concentració de PK plasmàtica i de teixit convencional. Això ajuda quan els investigadors necessiten connectar l'exposició sistèmica amb l'exposició-associada als teixits.
Finalment, la imatge pot informar el disseny d'estudis terminals posteriors. Les imatges longitudinals poden identificar òrgans o punts de temps que garanteixen una caracterització ex vivo més detallada, de manera que el mostreig terminal es pot construir al voltant de qüestions biològiques específiques en lloc de supòsits predefinits.
Aquests usos coincideixen amb el paper més ampli de la imatge molecular en el desenvolupament preclínic descrit al seminari web, on la imatge cobreix la biodistribució, la farmacocinètica, la implicació de l'objectiu, la farmacodinàmica, l'avaluació de l'eficàcia i l'avaluació de la dosi translacional.
La imatge i l'anàlisi Ex Vivo són complementàries
La imatge molecular no és un substitut universal de l'anàlisi de biodistribució terminal.
Les mesures-derivades d'imatge representen l'activitat dins d'un volum d'imatge definit i porten la resolució espacial i les limitacions quantitatives del sistema d'imatge. La imatge també té una capacitat limitada per distingir la localització extracel·lular, cel·lular o subcel·lular del material etiquetat.
L'anàlisi ex vivo proporciona mesures directes de teixits i es pot combinar amb histopatologia, autorradiografia, bioanàlisi o altres assajos a nivell-de teixits. Aquests mètodes segueixen sent necessaris quan es requereix una concentració definitiva del teixit o una caracterització mecànica.
A la pràctica, els dos s'utilitzen de manera seqüencial o conjuntament. Les imatges moleculars longitudinals caracteritzen la distribució-del cos sencer i marquen els òrgans i els punts temporals importants; A continuació, una cohort terminal dirigida proporciona mesures directes de teixits i una caracterització mecànica més profunda.
Un disseny integrat d'aquest tipus extreu més informació de cada animal alhora que preserva les fortaleses analítiques dels mètodes ex vivo.
Selecció d'un radionúclid per a estudis de biodistribució de NHP
La selecció de radionúclids hauria de seguir la qüestió biològica, no només la modalitat d'imatge.
Radionúclids PET{0}}de curta vida com ara18F s'adapta a processos farmacocinètics ràpids o d'unió{0}}de receptors. Radionúclids PET de vida més llarga-com ara89Zr pot ser útil per distribuir lentament terapèutica biològica, mentre que radionúclids SPECT com ara125Proporciono finestres d'observació ampliades per a compostos etiquetats adequadament.
La plataforma descrita al seminari web cobreix el tauler PET i SPECT complet esmentat anteriorment. La presentació també destaca que la selecció d'isòtops pertany a la mateixa discussió que les característiques del compost i l'aplicació prevista.
Per als estudis de NHP, consideracions addicionals inclouen l'estabilitat de l'etiquetatge, la preservació de l'activitat biològica de la molècula pare, l'activitat específica, la puresa radioquímica, la cinètica esperada dels teixits, l'exposició a la radiació, la sensibilitat de la imatge i la viabilitat d'anestèsia i imatges repetides.
Rellevància translacional de la imatge molecular-del cos sencer
La imatge molecular quantitativa connecta l'exposició preclínica amb la presa de decisions{0}}translacionals.
El seminari web presenta imatges de-biodistribució corporal sencer com a font d'informació per a l'avaluació de l'exposició del teixit-objectiu, modelització de PK, consideracions al·lomètriques i primer-en-la selecció de la dosi humana.
Tracteu aquestes aplicacions com a part d'un conjunt de dades translacional integrat, no com a determinants autònoms de la dosi clínica. La informació d'exposició derivada d'imatges-és més informativa juntament amb la farmacologia convencional, la farmacologia, la implicació de l'objectiu, la seguretat i altres evidències no clíniques.
El valor de translació es redueix a la connexió de tres dimensions de l'exposició: l'exposició sistèmica mesurada a la sang, l'exposició espacial observada a través dels teixits i el canvi temporal del senyal associat-del teixit.
Imatge molecular a Prisys Biotechnologies
Prisys Biotechnologies incorpora aServei d'imatge de biodistribucióa la seva plataforma d'investigació translacional de NHP, on dóna suport a estudis sobre biodistribució, exposició al SNC, compromís d'objectius, progressió de la malaltia i avaluació farmacodinàmica.
La plataforma combina capacitats de radioetiquetatge amb imatges d'-PET/TC d'animals grans i SPECT/TC. Els materials del seminari web descriuenProducció de traçadors PET/SPECTi l'etiquetatge de molècules petites, pèptids, proteïnes, macromolècules, nanomaterials i anticossos, juntament amb les capacitats d'imatges multimodals d'animals grans-.
Dins dels estudis de NHP, la imatge molecular es pot integrar amb la farmacologia convencional i les avaluacions de PK/PD, afegint informació espacial complementària sense fer que totes les observacions longitudinals depenguin de la recollida terminal de teixits.
La plataforma d'imatge Prisys més àmplia inclou ressonància magnètica, TC, DSA i altres modalitats d'imatge -clíniques equivalents, que admeten l'avaluació longitudinal en múltiples àrees terapèutiques.
Conclusió
La imatge molecular-del cos sencer ofereix una lectura quantitativa i longitudinal de la biodistribució de fàrmacs en primats no-humans. El125Jo cas a laPrisysMés enllà de l'anatomiaseminari webmostra com les imatges SPECT en sèrie segueixen la distribució de fàrmacs radiomarcats per tot el cos i generen informació a nivell d'òrgan{0}} dels mateixos animals.
No elimina la necessitat d'anàlisi ex vivo convencional. Afegeix una capa complementària de dades espacials i temporals que reforça la manera com s'interpreten i dissenyen els estudis de biodistribució.
Per al desenvolupament de fàrmacs translacionals, la combinació d'imatges longitudinals amb PK sistèmica, anàlisi de teixits i punts finals farmacodinàmics ofereix una visió més integrada de l'exposició al fàrmac des de l'administració fins al teixit objectiu.
