Imuno-PET în modelele NHP pentru dezvoltarea anticorpilor

Terapiile bazate pe anticorpi-includ acum anticorpi monoclonali convenționali (mAb), anticorpi bispecifici, anticorpi-conjugați de medicamente (ADC) și alte substanțe biologice modificate. Pe măsură ce formatele moleculare devin tot mai complexe, știind unde se deplasează un anticorp după administrare și dacă atinge ținta biologică intenționată, a devenit o întrebare recurentă în dezvoltarea preclinice a medicamentelor.

Studiile farmacocinetice convenționale (PK) măsoară concentrațiile de anticorpi în plasmă sau ser. Aceste măsurători descriu expunerea sistemică, clearance-ul și timpul de înjumătățire-, dar oferă informații limitate despre modul în care un anticorp se distribuie în țesuturi.

Tomografia cu imuno-emisie de pozitroni (Imuno-PET) abordează o parte a acestei lacune. Prin radiomarcarea unui anticorp sau a unei sonde de țintire-derivată de anticorpi, PET-ul poate vizualiza și cuantifica distribuția sa în organism în mai multe momente de timp. Când trasorul păstrează proprietățile de legare la-țintă, datele imagistice pot descrie accesibilitatea țesuturilor, absorbția asociată-țintei și relația dintre expunerea sistemică și distribuția tisulară.

La primatele non-umane (NHP), Immuno-PET este bine-potrivit deoareceimagistica molecularapoate fi combinat cu PK plasmatic, imagistica anatomică, biomarkeri tisulari și obiective farmacodinamice într-un singur studiu translațional.

Întrebarea este nu numai unde ajunge anticorpul, ci dacă acesta ajunge la țesutul dorit, angajează ținta relevantă și produce o distribuție în concordanță cu farmacologia intenționată.

PK plasmatică rămâne o componentă de bază a dezvoltării produselor biologice. Parametri precum Cmax, ASC, clearance-ul și timpul de înjumătățire-descriu expunerea sistemică și susțin selectarea dozei și modelarea răspunsului la expunere-.

Cu toate acestea, expunerea sistemică nu prezice neapărat expunerea țesuturilor.

Un anticorp poate rămâne în circulație pentru o perioadă lungă de timp, prezentând profiluri de absorbție foarte diferite între organe. Expresia țintă, permeabilitatea vasculară, arhitectura țesutului, interacțiunile receptorului Fc, internalizarea mediată de antigen-și absorbția nespecifică pot modela fiecare distribuție a țesuturilor.

Acest lucru creează o distincție întrePK sistemicăşifarmacologie{0}}la nivel de țesut.

Pentru o terapie cu anticorpi, mai multe întrebări rămân adesea deschise după analiza PK convențională:

• Anticorpul ajunge la țesutul țintă?
• Este ținta moleculară accesibilă anticorpului in vivo?
• Expresia țintă variază între țesuturi sau leziuni?
• Adoptarea este vizată în principal-mediată sau nespecifică?
• Expresia țintă ridicată în țesuturile normale afectează distribuția?
• Cum se modifică absorbția tisulară în timp?

Prelevarea de țesuturi terminale răspunde la unele dintre acestea, dar de obicei la câteva momente de timp selectate și într-un set limitat de țesuturi. Immuno-PET adaugă o perspectivă longitudinală, non-invazivă, urmărind modul în care un anticorp radiomarcat sau o sondă de țintire se distribuie în timp.

Diferența contează cel mai mult pentru substanțele biologice cu timpi lungi de circulație și modele complexe de distribuție tisulară.

Immuno-PET combină proprietățile de recunoaștere moleculară ale anticorpilor cu sensibilitatea și capacitățile cantitative ale tomografiei cu emisie de pozitroni.

Într-un studiu tipic, un anticorp monoclonal sau o sondă derivată-de anticorpi este marcată cu un radionuclid care emite pozitroni-. Pentru anticorpii intacți, radionuclizi cu viață mai lungă-cum ar fi zirconiul-89 (⁸⁹Zr) sunt utilizate în mod obișnuit deoarece viața lor fizică de înjumătățire{0}}se potrivește cu cinetica de distribuție și clearance relativ lentă a moleculelor de IgG.

^89Zrare un timp de înjumătățire-fizic de aproximativ 3,3 zile, susținând imagistica timp de câteva zile după administrare. Acest lucru îl face util pentru studiile de distribuție tisulară întârziată, deși radionuclidul optim depinde de formatul molecular, cinetica biologică, chimia de etichetare și obiectivul studiului. Revizuirea lui Carmon și Azhdarinia din 2018 notează că⁸⁹Zr este un radionuclid utilizat frecvent pentru imagistica cu anticorpi, deoarece timpul de înjumătățire-săi permite imagistica întârziată și evaluarea biodistribuției anticorpilor pe o fereastră extinsă.

Un flux de lucru tipic Immuno-PET include:

Selectarea anticorpilor → Radiomarcare → Administrare → Imagistica PET în serie → Co-înregistrare anatomică → Analiză cantitativă → Biodistribuție și interpretare-implicării țintei

Citirea imaginilor poate include concentrația de activitate regională, SUV, rapoarte țesut-la-fond, curbe de activitate-timp și alți parametri cantitativi. Analizele mai avansate pot încorpora modelarea cinetică sau comparații cu PK din plasmă și măsurători ale țesuturilor ex vivo.

Semnalul PET nu este același cu concentrația de anticorp terapeutic intact în țesut. Metabolismul marcajului radioactiv, absorbția nespecifică, activitatea-sângelui, stabilitatea trasorului și orice diferență între sonda de imagistică și molecula terapeutică trebuie să fie luate în considerare.

Un avantaj practic al Immuno-PET este că mută analiza dincolo de simplăbiodistribuția întregului{0}corp.

Pentru anticorpii vizați, absorbția tisulară poate reflecta mai multe procese care se suprapun:

Circulația sistemică → Livrarea țesuturilor → Accesibilitatea țintei → Legarea anticorpilor → Internalizare sau retenție → Clearance

Un semnal PET ridicat într-un țesut țintă poate indica o livrare favorabilă, dar nu dovedește prin el însuși implicarea farmacologică a țintei.

Pentru a consolida interpretarea, datele Immuno-PET pot fi combinate cu măsurători independente, cum ar fi expresia receptorului, biomarkerii tisulari, imunohistochimia, biodistribuția ex vivo sau testele de ocupare a receptorului.

Programele ADC se bazează în special pe această stratificare de dovezi. Un ADC depinde de expunerea sistemică, accesibilitatea antigenului țintă, legarea anticorpilor, internalizare, trafic intracelular și eliberarea ulterioară a sarcinii utile.

Revizuirea lui Carmon și Azhdarinia din 2018 descrie cum⁸⁹Zr-imuno-PET a fost utilizat pentru a evalua biodistribuția întregului-corp, farmacocinetica și țintirea tumorii a anticorpilor și ADC. De asemenea, ridică posibilitatea utilizării imaginilor moleculare pentru a caracteriza eterogenitatea țintei și pentru a sprijini strategiile de-selectare a pacienților.

Immuno-PET este cel mai bine privit ca aabordare imagistică funcțională care se află alături de măsurători moleculare și histologice, nu un înlocuitor independent pentru ele.

Ce adaugă Immuno-PET depinde de tehnologia imagistică și de modelul biologic utilizat.

oferte de studii NHPun cadru translațional util pentru biodistribuția anticorpilordeoarece susțin imagistica în serie împreună cu farmacologia convențională, analiza biomarkerilor și, atunci când este justificată științific, prelevarea de țesut.

NHP-urile permit, de asemenea, protocoale de imagistică mai apropiate de scara și fluxul de lucru al studiilor clinice PET decât majoritatea modelelor de animale mai mici-. Dimensiunea mai mare a corpului asigură o separare anatomică suficientă pentru imagistica la nivel de organ-, iar imagistica longitudinală permite fiecărui animal să servească drept referință proprie în mai multe momente.

Relevanța modelului NHP trebuie încă evaluată de la caz la caz. Diferențele între specii în expresia țintei, recunoașterea epitopului, interacțiunile cu receptorul Fc și farmacologia anticorpilor pot influența modul în care sunt interpretate datele imuno-PET.

Din acest motiv, reactivitatea încrucișată a țintei și caracteristicile de legare ar trebui confirmate la speciile NHP alese înainte de a utiliza modelul pentru imagistica cantitativă specifică-țintei.

Un model NHP relevant din punct de vedere biologic nu este doar unul în care anticorpul poate fi detectat. Este unul în care interacțiunea moleculară studiată este suficient de comparabilă cu mecanismul clinic prevăzut.

Imagistica PET în serie poate mapa distribuția relativă a unui anticorp radiomarcat în organele și țesuturile majore, completând PK plasmatică și studiile convenționale de biodistribuție ex vivo.

Datele rezultate pot ajuta la distingerea distribuției fiziologice așteptate de acumularea neobișnuită și la identificarea țesuturilor care necesită investigații suplimentare.

Pentru anticorpii specifici-țintă, imagistica poate indica dacă ținta este accesibilă in vivo.

Acest lucru diferă de afișarea expresiei țintei într-o probă de țesut. Imunohistochimia și testele similare ex vivo confirmă prezența, în timp ce Immuno-PET adaugă accesibilitate in vivo și acumulare de anticorpi.

Expresia țintă poate varia între țesuturi, leziuni sau stadii ale bolii.

Acest lucru contează cel mai mult în oncologie, unde o singură biopsie nu reprezintă întotdeauna expresia țintă în leziuni. Imagistica întregului{{1}corp poate mapa distribuția țintei între leziuni în moduri pe care nu le poate face o singură probă de țesut.

Diferiți anticorpi direcționați către aceeași țintă pot avea afinități diferite, recunoaștere a epitopului, caracteristici de internalizare sau distribuție tisulară.

Imuno-PET poate fi încorporat în strategiile-de selecție candidate prin compararea absorbției tisulare și a distribuției asociate-țintei înainte de a avansa o moleculă în faze de dezvoltare mai intense-de resurse.

LegăturaImmuno-PET la cadrul mai larg de imagistică PK/PDcontează pentru raționamentul translațional.

După cum s-a discutat în articolul asociat Evaluarea PK/PD bazată pe imagistică la primatele non-umane, PK plasmă convențională descrie expunerea sistemică, în timp ce imagistica adaugă informații spațiale și longitudinale despre distribuția țesuturilor.

Pentru dezvoltarea anticorpilor, această relație poate fi extinsă:

Plasma PK → Biodistribuție tisulară → Accesibilitatea țintei → Implicarea țintei → Răspuns farmacodinamic

Fiecare pas răspunde la o întrebare diferită.Plasma PK descrie cât de mult anticorp este prezent în circulație.Imagistica PK arată unde este distribuit anticorpul marcat și cum se modifică această distribuție în timp.

Immuno-PET specific-țintă poate oferi dovezi ale absorbției-țintei asociate atunci când trasorul și designul experimental susțin o astfel de interpretare.

Măsurătorile farmacodinamice determină apoi dacă interacțiunea țintă se traduce într-un răspuns biologic măsurabil.

Acest cadru integrat este cel mai util pentru medicamentele biologice a căror activitate terapeutică depinde de penetrarea tisulară sau accesibilitatea țintei moleculare.

Immuno-PET este o metodologie puternică, dar trebuie luați în considerare câțiva factori tehnici atunci când se proiectează și se interpretează studiile.

Radiomarcarea poate modifica comportamentul biologic al unui anticorp. Marcatorul marcat trebuie caracterizat pentru imunoreactivitate, afinitate, stabilitate și alte proprietăți relevante înainte de utilizare.

Pentru programele ADC, o considerație suplimentară este că anticorpul de imagistică și ADC terapeutic nu sunt neapărat molecule identice. Conjugarea unei sarcini utile poate modifica proprietățile moleculare, inclusiv farmacocinetica și stabilitatea.

În consecință, biodistribuția unui anticorp gol radiomarcat nu ar trebui presupusă automat a fi identică cu biodistribuția ADC-ului corespunzător.

Această limitare este documentată în literatura de specialitate Immuno-PET (de exemplu, Carmon și Azhdarinia, 2018) și merită atenție atunci când rezultatele imagistice sunt traduse în concluzii terapeutice.

Expresia țintă ridicată în țesuturile normale poate influența în mod substanțial distribuția și clearance-ul anticorpilor.

Dispunerea medicamentului mediat-țintă (TMDD) descrie acest model: absorbția specifică-țesutului care diferă de distribuția nespecifică. Imagistica poate arăta modelul, dar interpretarea cantitativă necesită un context farmacologic adecvat.

Deoarece anticorpii circulă pentru perioade prelungite, activitatea vasculară poate domina semnalul PET la momentele timpurii de imagistică.

Acesta este unul dintre motivele pentru care imagistica longitudinală și segmentarea anatomică adecvată sunt importante atunci când se interpretează absorbția tisulară.

SUV-ul și raporturile țesut-la-fond sunt măsuri cantitative utile, dar nu oferă neapărat o descriere completă a cineticii anticorpilor.

În funcție de întrebarea de cercetare, curbele de timp-activitate, modelarea cinetică, funcțiile de intrare cu plasmă și validarea ex vivo pot oferi informații suplimentare.

Metoda cantitativă adecvată trebuie selectată în funcție de faptul că obiectivul principal este biodistribuția, cinetica tisulară, legarea țintei sau evaluarea farmacodinamică.

Immuno-PET adaugă mai mult atunci când este interpretat împreună cu alte puncte finale de translație.

De exemplu:

PET-CTpoate combina semnalul molecular cu localizarea anatomică.

RMNpoate adăuga țesut-moale și informații anatomice de-înaltă rezoluție, în special pentrustudii SNC.

PK cu plasmăoferă măsurători sistemice ale expunerii.

Biomarkeri și patologieoferă dovezi independente ale activității biologice sau ale efectelor tisulare.

Puncte finale funcționaleindicați dacă implicarea țintei moleculare se traduce într-un răspuns farmacologic măsurabil.

Infrastructura de cercetare translațională a Prisys include PET-CT, RMN, CT, DSA și alte modalități de imagistică clinic-echivalente, care sprijină imagistica multimodală în cadrul studiilor NHP.

Platforma mai largă acceptă, de asemeneaFarmacologia NHP, evaluarea PK/PD, investigarea biomarkerilor și studiile de implicare{0}}țintă, astfel încât datele de imagistică moleculară să poată fi interpretate într-un cadru de cercetare preclinic mai larg.

Această abordare integrată contează cel mai mult atunci când problema dezvoltării se extinde dincolo de simpla biodistribuție:

Anticorpul ajunge la țesutul dorit, interacționează cu ținta sa și produce răspunsul biologic așteptat?

Imuno-PET poate fi încorporat în diferite stadii de dezvoltare a substanțelor biologice. În timpul selecției timpurii a candidaților, poate compara anticorpii privind distribuția tisulară și absorbția asociată{0}}țintă.În timpul farmacologiei preclinice, poate completa PK plasmatică și analiza tisulară pentru a investiga expunerea la locurile relevante.

Pentru programele ADC, acesta poate informa accesibilitatea țintă și distribuția întregului-corp în moduri care completează studiile de eficacitate și siguranță.

Pentru programele de oncologie, imagistica întregului-corp poate caracteriza expresia țintă eterogenă între leziuni și poate sprijini dezvoltarea biomarkerilor imagistici.

Rapoartele clinice indică, de asemenea, un rol pentru Immuno-PET în selecția pacienților și în dezvoltarea-diagnosticului însoțitor, deși traducerea de la un trasor imagistic preclinic la un diagnostic clinic necesită validare separată. Studiul ZEPHIR este un exemplu bine-cunoscut:⁸⁹Imagistica cu Zr-trastuzumab a fost investigată în legătură cu răspunsul la tratament în cancerul de sân HER2-pozitiv.

Pentru programele preclinice NHP, valoarea imediată este, în general, o înțelegere mai concretă a biodistribuției anticorpilor, a accesibilității țintei și a relațiilor de răspuns-expunere înainte de traducerea clinică.

Valoarea Immuno-PET în cercetarea NHP nu este doar capacitatea de a vizualiza un anticorp.

Valoarea sa științifică constă în conectarea expunerii sistemice cu distribuția spațială și accesibilitatea țintei moleculare.

PK plasmă convențională rămâne esențială pentru înțelegerea expunerii sistemice. Analiza țesuturilor ex vivo oferă informații detaliate la locurile anatomice selectate. Immuno-PET adaugă o dimensiune longitudinală a imaginii-corpului întreg, care poate arăta unde se acumulează un anticorp radiomarcat și cum se modifică această distribuție în timp.

Combinat cu testele de-expresie țintă, biomarkeri tisulari, patologie și obiective farmacodinamice, Immuno-PET contribuie la o viziune mai integrată a farmacologiei anticorpilor.

Pentru studiile NHP ale mAb, anticorpilor bispecifici și ADC, un cadru util este, prin urmare:

Expunere → Biodistribuție → Accesibilitate țintă → Implicare țintă → Răspuns biologic

Acest cadru conectează conceptele de imagistică moleculară discutate în seria Prisys mai largă, de la biodistribuția PET și PK/PD bazate pe imagini-la implicarea cantitativă a țintei și imagistica moleculară translațională.

Obiectivul nu este de a înlocui PK convențional sau analiza țesuturilor, ci de a adăuga informații spațiale și longitudinale pe care acele metode nu le pot oferi singure.

Carmon KS, Azhdarinia A. Aplicarea imuno-PET în dezvoltarea de anticorpi-conjugate de medicamente.Mol Imaging. 2018;17:1536012118801223. doi:10.1177/1536012118801223

Contactați Prisys Biotech