Immuno{0}}PET v modelech NHP pro vývoj protilátek

Terapeutika na bázi protilátek nyní zahrnují konvenční monoklonální protilátky (mAb), bispecifické protilátky, konjugáty protilátek -léčivé látky (ADC) a další uměle vytvořené biologické látky. Vzhledem k tomu, že se molekulární formáty stávají složitějšími, znalost, kam protilátka po podání putuje a zda dosáhne zamýšleného biologického cíle, se stala opakovanou otázkou v preklinickém vývoji léčiv.

Konvenční farmakokinetické (PK) studie měří koncentrace protilátek v plazmě nebo séru. Tato měření popisují systémovou expozici, clearance a poločas-vylučování, ale poskytují omezené informace o tom, jak se protilátka distribuuje mezi tkáněmi.

Immuno-pozitronová emisní tomografie (Immuno{1}}PET) řeší část této mezery. Radioaktivním značením protilátky nebo od protilátky odvozené-cílové sondy může PET vizualizovat a kvantifikovat její distribuci v těle v několika časových bodech. Když si indikátor zachovává cílové -vazbové vlastnosti, mohou zobrazovací data popisovat dostupnost tkáně, příjem související s cílovým-záznamem a vztah mezi systémovou expozicí a distribucí v tkáních.

U primátů (NHP) se Immuno-PET dobře- hodí, protožemolekulární zobrazovánílze kombinovat s plazmatickou PK, anatomickým zobrazením, tkáňovými biomarkery a farmakodynamickými cílovými parametry v rámci jedné translační studie.

Otázkou není jen to, kam protilátka jde, ale zda dosáhne zamýšlené tkáně, zasáhne relevantní cíl a vytvoří distribuci konzistentní s její zamýšlenou farmakologií.

Plazmatická PK zůstává klíčovou součástí vývoje biologických látek. Parametry jako Cmax, AUC, clearance a poločas-vylučování popisují systémovou expozici a podporují výběr dávky a modelování-odpovědi na expozici.

Systémová expozice však nemusí nutně předpovídat expozici tkání.

Protilátka může zůstat v oběhu po prodlouženou dobu, přičemž vykazuje velmi odlišné profily příjmu napříč orgány. Cílová exprese, vaskulární permeabilita, tkáňová architektura, interakce Fc receptoru, antigenem -zprostředkovaná internalizace a nespecifický příjem mohou ovlivnit distribuci tkání.

To vytváří rozdíl mezisystémová PKafarmakologie na-úrovni tkání.

Pro protilátkové terapeutikum zůstává po konvenční PK analýze často otevřeno několik otázek:

• Dostane se protilátka do cílové tkáně?
• Je molekulární cíl přístupný pro protilátku in vivo?
• Liší se cílová exprese mezi tkáněmi nebo lézemi?
• Je příjem primárně cílový-zprostředkovaný nebo nespecifický?
• Ovlivňuje vysoká cílová exprese v normálních tkáních distribuci?
• Jak se v průběhu času mění příjem tkání?

Terminální odběr vzorků tkáně odpovídá některým z nich, ale obvykle v několika vybraných časových bodech a v omezeném souboru tkání. Immuno-PET přidává longitudinální, neinvazivní{2}}perspektivu sledováním distribuce radioaktivně značené protilátky nebo cílené sondy v průběhu času.

Mezera nejvíce záleží na biologických léčivech s dlouhou dobou cirkulace a složitými vzory distribuce v tkáních.

Immuno{0}}PET kombinuje vlastnosti molekulárního rozpoznávání protilátek s citlivostí a kvantitativními schopnostmi pozitronové emisní tomografie.

V typické studii je monoklonální protilátka nebo sonda odvozená od protilátky -značena radionuklidem emitujícím pozitron-. U intaktních protilátek, déle-radionuklidů, jako je zirkonium-89 (⁸⁹Zr) se běžně používají, protože jejich fyzikální poločas-odpovídá relativně pomalé kinetice distribuce a clearance molekul IgG.

^89Zrmá fyzický poločas-životnosti přibližně 3,3 dne, což podporuje zobrazování během několika dní po podání. Díky tomu je užitečný pro studie opožděné distribuce ve tkáních, ačkoli optimální radionuklid závisí na molekulárním formátu, biologické kinetice, chemii značení a cíli studie. Recenze Carmon and Azhdarinia z roku 2018 to poznamenává⁸⁹Zr je často používaný radionuklid pro zobrazování protilátek, protože jeho poločas-životnosti umožňuje zpožděné zobrazování a hodnocení biologické distribuce protilátek v rozšířeném okně.

Typický pracovní postup Immuno{0}}PET zahrnuje:

Výběr protilátek → Radiolabeling → Administrace → Sériové PET zobrazování → Anatomická ko-registrace → Kvantitativní analýza → Biodistribuce a interpretace cílového-zásahu

Zobrazovací údaje mohou zahrnovat regionální koncentraci aktivity, SUV, poměry tkáně-k-pozadí, časové křivky{2}}aktivity a další kvantitativní parametry. Pokročilejší analýzy mohou zahrnovat kinetické modelování nebo srovnání s měřením PK v plazmě a ex vivo měření tkání.

PET signál není stejný jako koncentrace intaktní terapeutické protilátky v tkáni. Metabolismus radioaktivního značení, nespecifické vychytávání, aktivita krevního- poolu, stabilita indikátoru a jakékoli rozdíly mezi zobrazovací sondou a terapeutickou molekulou – to vše je třeba vzít v úvahu.

Praktickou výhodou Immuno-PET je, že analýzu posouvá dále než jednodušecelotělovou biologickou distribuci.

U cílených protilátek může příjem tkání odrážet několik překrývajících se procesů:

Systémový oběh → Dodání tkáně → Cílová dostupnost → Vazba protilátek → Internalizace nebo retence → Clearance

Vysoký PET signál v cílové tkáni může indikovat příznivé dodání, ale sám o sobě neprokazuje farmakologické zapojení cíle.

Pro posílení interpretace lze data Immuno{0}}PET kombinovat s nezávislými měřeními, jako je exprese receptorů, tkáňové biomarkery, imunohistochemie, ex vivo biodistribuce nebo testy obsazenosti receptorů.

Programy ADC spoléhají zejména na toto vrstvení důkazů. ADC závisí na systémové expozici, dostupnosti cílového antigenu, vazbě protilátky, internalizaci, intracelulárním transportu a následném uvolnění užitečné zátěže.

Recenze Carmon a Azhdarinia z roku 2018 popisuje jak⁸⁹Zr-imuno-PET se používá k hodnocení celotělové biodistribuce, farmakokinetiky a cílení protilátek a ADC na nádor. Nabízí také možnost použití molekulárního zobrazování k charakterizaci heterogenity cíle a podpoře strategií výběru pacientů-.

Immuno{0}}PET je nejlépe vidět jako afunkční zobrazovací přístup, který sedí vedle molekulárních a histologických měření, není jejich samostatnou náhradou.

To, co Immuno{0}}PET přidá, závisí na zobrazovací technologii a na použitém biologickém modelu.

Nabídka studia NHPužitečné translační nastavení pro biodistribuci protilátkyprotože podporují sériové zobrazování spolu s konvenční farmakologií, analýzou biomarkerů a, je-li to vědecky odůvodněno, odběrem vzorků tkáně.

NHP také umožňují zobrazovací protokoly blíže rozsahu a pracovnímu postupu klinických PET studií než většina menších- zvířecích modelů. Větší velikost těla poskytuje dostatečnou anatomickou separaci pro zobrazování na úrovni orgánu{2}} a podélné zobrazování umožňuje každému zvířeti sloužit jako jeho vlastní reference v několika časových bodech.

Relevanci modelu NHP je stále třeba posuzovat případ-od{1}}případu. Mezidruhové rozdíly v cílové expresi, rozpoznávání epitopů, interakce Fc receptoru a farmakologie protilátek mohou ovlivnit způsob, jakým jsou interpretována data Immuno{4}}PET.

Z tohoto důvodu by měly být u vybraných druhů NHP před použitím modelu pro kvantitativní zobrazování specifické pro cíl potvrzeny cílové zkřížené-reaktivity a vazebné charakteristiky.

Biologicky relevantní model NHP není pouze model, ve kterém lze detekovat protilátku. Je to taková, ve které je studovaná molekulární interakce dostatečně srovnatelná se zamýšleným klinickým mechanismem.

Sériové PET zobrazování může mapovat relativní distribuci radioaktivně značené protilátky mezi hlavními orgány a tkáněmi, doplňuje plazmatické PK a konvenční ex vivo biodistribuční studie.

Výsledná data mohou pomoci odlišit očekávanou fyziologickou distribuci od neobvyklé akumulace a identifikovat tkáně, které vyžadují další vyšetření.

U cílových-specifických protilátek může zobrazení indikovat, zda je cíl dostupný in vivo.

To se liší od zobrazení cílové exprese ve vzorku tkáně. Imunohistochemie a podobné ex vivo testy potvrzují přítomnost, zatímco Immuno-PET zvyšuje in vivo dostupnost a akumulaci protilátek.

Cílová exprese se může lišit mezi tkáněmi, lézemi nebo stádii onemocnění.

To je nejdůležitější v onkologii, kde jediná biopsie vždy nepředstavuje cílovou expresi napříč lézemi. Zobrazování celého-těla dokáže zmapovat cílové rozložení napříč lézemi tak, jak to jeden vzorek tkáně nedokáže.

Různé protilátky namířené proti stejnému cíli mohou mít různé afinity, rozpoznávání epitopů, internalizační charakteristiky nebo tkáňovou distribuci.

Immuno{0}}PET lze začlenit do strategií výběru kandidátů- porovnáním příjmu tkání a cílené{2}}distribuce před postoupením molekuly do vývojových fází-intenzivnějších na zdroje.

PropojeníImmuno{0}}PET na širší rámec zobrazování PK/PDdůležité pro translační uvažování.

Jak je uvedeno v souvisejícím článku -Posouzení PK/PD založené na zobrazování u primátů jiných než{1}}, konvenční PK v plazmě popisuje systémovou expozici, zatímco zobrazování přidává prostorové a podélné informace o distribuci v tkáních.

Pro vývoj protilátek lze tento vztah rozšířit:

Plazmatická PK → Biodistribuce tkání → Cílová dostupnost → Cílové zapojení → Farmakodynamická odezva

Každý krok odpovídá na jinou otázku.Plazmatická PK popisuje, kolik protilátky je přítomno v oběhu.Zobrazení PK ukazuje, kde je značená protilátka distribuována a jak se tato distribuce mění v průběhu času.

Target-specific Immuno-PET může poskytnout důkaz o vychytávání souvisejícím s cílem-, pokud sledovač a experimentální design takovou interpretaci podporují.

Farmakodynamická měření pak určují, zda se cílová interakce převádí do měřitelné biologické odpovědi.

Tento integrovaný rámec je nejužitečnější pro biologické látky, jejichž terapeutická aktivita závisí na penetraci tkání nebo dostupnosti molekulárního cíle.

Immuno{0}}PET je výkonná metodika, ale při navrhování a interpretaci studií je třeba vzít v úvahu několik technických faktorů.

Radioaktivní značení může změnit biologické chování protilátky. Značený indikátor by měl být před použitím charakterizován z hlediska imunoreaktivity, afinity, stability a dalších relevantních vlastností.

U programů ADC je dalším aspektem to, že zobrazovací protilátka a terapeutický ADC nemusí být nutně identické molekuly. Konjugace užitečného zatížení může změnit molekulární vlastnosti, včetně farmakokinetiky a stability.

V důsledku toho by biologická distribuce radioaktivně značené nahé protilátky neměla být automaticky považována za identickou s biologickou distribucí odpovídajícího ADC.

Toto omezení je zdokumentováno v literatuře Immuno{0}}PET (např. Carmon a Azhdarinia, 2018) a zaslouží si pozornost, když jsou výsledky zobrazovacích vyšetření převedeny do terapeutických závěrů.

Vysoká cílová exprese v normálních tkáních může podstatně ovlivnit distribuci a clearance protilátek.

Target-mediated drug disposition (TMDD) popisuje tento vzorec: tkáňově-specifické vychytávání, které se liší od nespecifické distribuce. Zobrazování může ukázat vzorec, ale kvantitativní interpretace vyžaduje vhodný farmakologický kontext.

Protože protilátky cirkulují po delší dobu, vaskulární aktivita může dominovat PET signálu v časných časových bodech zobrazování.

To je jeden z důvodů, proč je při interpretaci příjmu tkání důležité podélné zobrazování a vhodná anatomická segmentace.

SUV a poměry tkáně-k-pozadí jsou užitečná kvantitativní měřítka, ale neposkytují nezbytně úplný popis kinetiky protilátek.

V závislosti na výzkumné otázce mohou další informace poskytnout křivky aktivity- času, kinetické modelování, funkce vstupu plazmy a ex vivo validace.

Vhodná kvantitativní metoda by měla být zvolena podle toho, zda je primárním cílem biodistribuce, tkáňová kinetika, vazba k cíli nebo farmakodynamické hodnocení.

Immuno{0}}PET přidává více, když je interpretován společně s dalšími koncovými body překladu.

Například:

PET-CTmůže kombinovat molekulární signál s anatomickou lokalizací.

MRImůže přidat měkké-tkáně a anatomické informace{1}}ve vysokém rozlišení, zejména proStudie CNS.

Plazma PKposkytuje měření systémové expozice.

Biomarkery a patologienabízejí nezávislý důkaz biologické aktivity nebo účinků na tkáně.

Funkční koncové bodyindikují, zda se zapojení molekulárního cíle promítá do měřitelné farmakologické odpovědi.

Infrastruktura translačního výzkumu společnosti Prisys zahrnuje PET-CT, MRI, CT, DSA a další klinicky -ekvivalentní zobrazovací modality, které podporují multimodální zobrazování v rámci studií NHP.

Širší platforma také podporujeFarmakologie NHP, hodnocení PK/PD, zkoumání biomarkerů a studie cíleného{0}}zásahu, takže údaje z molekulárního zobrazování lze interpretovat v rámci širšího rámce preklinického výzkumu.

Tento integrovaný přístup je nejdůležitější, když otázka vývoje přesahuje jednoduchou biodistribuci:

Dosáhne protilátka zamýšlené tkáně, interaguje s jejím cílem a vyvolá očekávanou biologickou odpověď?

Immuno{0}}PET lze začlenit do různých fází vývoje biologických látek. Během časného výběru kandidátů může porovnat protilátky na distribuci v tkáních a na cílovém -souvisejícím vychytávání.Během preklinické farmakologie může doplňovat plazmatickou farmakokinetiku a analýzu tkání, aby se zjistila expozice na příslušných místech.

U programů ADC může informovat cílovou dostupnost a distribuci celého-těla způsoby, které doplňují studie účinnosti a bezpečnosti.

U onkologických programů může celotělové{0}zobrazování charakterizovat heterogenní cílovou expresi napříč lézemi a podporovat vývoj zobrazovacích biomarkerů.

Klinické zprávy také poukazují na roli Immuno{0}}PET při výběru pacientů a vývoji doprovodné-diagnostiky, ačkoli převod z předklinického zobrazovacího indikátoru na klinickou diagnostiku vyžaduje samostatné ověření. Studie ZEPHIR je dobře-známým příkladem:⁸⁹Zobrazování pomocí Zr-trastuzumabu bylo zkoumáno ve vztahu k léčebné odpovědi u HER2-pozitivního karcinomu prsu.

U preklinických programů NHP je okamžitou hodnotou obecně konkrétnější pochopení biodistribuce protilátek, dostupnosti cíle a vztahů expozice-reakce před klinickým překladem.

Hodnota Immuno{0}}PET ve výzkumu NHP nespočívá pouze ve schopnosti vizualizovat protilátku.

Jeho vědecká hodnota spočívá v propojení systémové expozice s prostorovou distribucí a dostupností molekulárního cíle.

Konvenční plazmatická PK zůstává zásadní pro pochopení systémové expozice. Ex vivo analýza tkání poskytuje podrobné informace na vybraných anatomických místech. Immuno-PET přidává podélný rozměr zobrazení celého-těla, který může ukázat, kde se radioaktivně značená protilátka hromadí a jak se tato distribuce mění v průběhu času.

V kombinaci s cílovými-testy exprese, tkáňovými biomarkery, patologií a farmakodynamickými koncovými body přispívá Immuno{1}}PET k integrovanějšímu pohledu na farmakologii protilátek.

Pro NHP studie mAb, bispecifických protilátek a ADC je proto užitečný rámec:

Expozice → Biodistribuce → Přístupnost cíle → Cílová angažovanost → Biologická odezva

Tento rámec propojuje koncepty molekulárního zobrazování diskutované v rámci širší řady Prisys, od biodistribuce PET a zobrazování -založené PK/PD až po kvantitativní zapojení cíle a translační molekulární zobrazování.

Cílem není nahradit konvenční PK nebo tkáňovou analýzu, ale přidat prostorové a longitudinální informace, které tyto metody nemohou poskytnout samy o sobě.

Carmon KS, Azhdarinia A. Application of Immuno-PET in Antibody-Drug Conjugate Development.Mol Imaging. 2018;17:1536012118801223. doi:10.1177/1536012118801223

Kontaktujte Prisys Biotech