Imūn-PET NHP modeļos antivielu izstrādei

Terapeitiskie līdzekļi, kuru pamatā ir -antivielas, tagad ietver parastās monoklonālās antivielas (mAb), bispecifiskās antivielas, antivielu-zāļu konjugātus (ADC) un citas inženierijas ceļā iegūtas bioloģiskas vielas. Tā kā molekulārie formāti kļūst sarežģītāki, preklīniskajā zāļu izstrādē atkārtots jautājums ir zinot, kur antiviela pārvietojas pēc ievadīšanas un vai tā sasniedz paredzēto bioloģisko mērķi.

Tradicionālie farmakokinētikas (PK) pētījumi mēra antivielu koncentrāciju plazmā vai serumā. Šie mērījumi apraksta sistēmisko iedarbību, klīrensu un pusperiodu, taču tie sniedz ierobežotu informāciju par to, kā antiviela izplatās audos.

Imūn{0}}pozitronu emisijas tomogrāfija (Immuno-PET) novērš daļu no šīs nepilnības. Radioaktīvi iezīmējot antivielu vai no antivielām atvasinātu mērķauditorijas atlases zondi, PET var vizualizēt un kvantitatīvi noteikt tās izplatību organismā vairākos laika punktos. Ja marķieris saglabā mērķa{5}}saistīšanas īpašības, attēlveidošanas dati var raksturot audu pieejamību, ar mērķi{6}}saistīto uzņemšanu un saistību starp sistēmisko iedarbību un audu sadalījumu.

Primātiem, kas nav cilvēkveidīgie primāti (NHP), Immuno-PET ir labi-piemērots, jomolekulārā attēlveidošanavar kombinēt ar plazmas PK, anatomisko attēlveidošanu, audu biomarķieriem un farmakodinamiskajiem galapunktiem vienā translācijas pētījumā.

Jautājums ir ne tikai par to, kur nonāk antiviela, bet arī par to, vai tā sasniedz paredzētos audus, piesaista attiecīgo mērķi un rada sadalījumu, kas atbilst tās paredzētajai farmakoloģijai.

Plazmas PK joprojām ir galvenā bioloģisko zāļu izstrādes sastāvdaļa. Tādi parametri kā Cmax, AUC, klīrenss un pusperiods apraksta sistēmisku iedarbību un atbalsta devas izvēli un iedarbības -atbildes modelēšanu.

Tomēr sistēmiskā iedarbība ne vienmēr paredz audu iedarbību.

Antiviela var palikt apritē ilgāku laiku, vienlaikus uzrādot ļoti atšķirīgus uzņemšanas profilus dažādos orgānos. Mērķa ekspresija, asinsvadu caurlaidība, audu arhitektūra, Fc receptoru mijiedarbība, antigēna -mediētā internalizācija un nespecifiskā uzņemšana var ietekmēt audu sadalījumu.

Tas rada atšķirību starpsistēmiskā PKunaudu{0}}līmeņa farmakoloģija.

Attiecībā uz antivielu terapiju pēc tradicionālās PK analīzes bieži paliek atklāti vairāki jautājumi:

• Vai antiviela sasniedz mērķa audus?
• Vai molekulārais mērķis ir pieejams antivielai in vivo?
• Vai mērķa izpausme atšķiras dažādos audos vai bojājumos?
• Vai uzņemšana galvenokārt ir paredzēta{0}}starpniecei vai nespecifiska?
• Vai augsta mērķa ekspresija normālos audos ietekmē izplatību?
• Kā laika gaitā mainās audu uzņemšana?

Gala audu paraugu ņemšana sniedz atbildes uz dažiem no tiem, bet parasti dažos atlasītos laika punktos un ierobežotā audu komplektā. Imūn-PET pievieno garenvirziena, ne{2}}invazīvu perspektīvu, izsekojot radioaktīvi iezīmētas antivielas vai mērķa zondes izplatību laika gaitā.

Plaisa ir vissvarīgākā bioloģiskajām zālēm ar ilgu cirkulācijas laiku un sarežģītiem audu izplatības modeļiem.

Imūn{0}}PET apvieno antivielu molekulārās atpazīšanas īpašības ar pozitronu emisijas tomogrāfijas jutīgumu un kvantitatīvām iespējām.

Parastā pētījumā monoklonāla antiviela vai no antivielām iegūta zonde tiek marķēta ar pozitronu izstarojošu radionuklīdu. Neskartām antivielām ilgāk -dzīvo radionuklīdi, piemēram, cirkonijs-89 (⁸⁹Zr) parasti izmanto, jo to fiziskais pussabrukšanas{0}}periods atbilst salīdzinoši lēnajai IgG molekulu izkliedes un klīrensa kinētikai.

^89 Zrfiziskais pussabrukšanas{0}}periods ir aptuveni 3,3 dienas, kas nodrošina attēlveidošanu vairākas dienas pēc ievadīšanas. Tas padara to noderīgu aizkavētas audu izplatības pētījumos, lai gan optimālais radionuklīds ir atkarīgs no molekulārā formāta, bioloģiskās kinētikas, marķēšanas ķīmijas un pētījuma mērķa. Carmon un Azhdarinia 2018. gada pārskatā atzīmēts, ka⁸⁹Zr ir bieži izmantots radionuklīds antivielu attēlveidošanai, jo tā pussabrukšanas{0}}periods ļauj aizkavēt attēlveidošanu un novērtēt antivielu bioloģisko sadalījumu ilgākā logā.

Tipiskā Immuno{0}}PET darbplūsma ietver:

Antivielu atlase → Radioaktīvo marķēšana → Administrēšana → Sērijveida PET attēlveidošana → Anatomiskā kop{0}}reģistrācija → Kvantitatīvā analīze → Bioloģiskā izplatība un mērķa{1}}iesaistīšanās interpretācija

Attēlveidošanas rādījums var ietvert reģionālās aktivitātes koncentrāciju, SUV, audu{0}}pret-fona attiecības, laika-aktivitātes līknes un citus kvantitatīvus parametrus. Uzlabotākās analīzēs var iekļaut kinētisko modelēšanu vai salīdzinājumus ar plazmas PK un ex vivo audu mērījumiem.

PET signāls nav tas pats, kas neskartas terapeitiskās antivielas koncentrācija audos. Jāņem vērā radioaktīvo iezīmējumu metabolisms, nespecifiskā uzņemšana, asins-aktivitāte, marķiera stabilitāte un visas atšķirības starp attēlveidošanas zondi un terapeitisko molekulu.

Immuno{0}}PET praktiskā priekšrocība ir tā, ka tas padara analīzi par vienkāršuvisa{0}}ķermeņa bioloģiskais sadalījums.

Mērķtiecīgām antivielām audu uzņemšana var atspoguļot vairākus procesus, kas pārklājas:

Sistēmiskā cirkulācija → Audu piegāde → Mērķa pieejamība → Antivielu saistīšanās → Internalizācija vai aizturēšana → Klīrenss

Augsts PET signāls mērķa audos var norādīt uz labvēlīgu piegādi, bet tas pats par sevi nepierāda farmakoloģisko mērķa iesaistīšanos.

Lai uzlabotu interpretāciju, Immuno{0}}PET datus var apvienot ar neatkarīgiem mērījumiem, piemēram, receptoru ekspresiju, audu biomarķieriem, imūnhistoķīmiju, ex vivo bioloģisko sadalījumu vai receptoru aizņemtības testiem.

ADC programmas jo īpaši paļaujas uz šo pierādījumu slāņošanos. ADC ir atkarīgs no sistēmiskās iedarbības, mērķa antigēna pieejamības, antivielu saistīšanās, internalizācijas, intracelulārās tirdzniecības un turpmākās lietderīgās slodzes atbrīvošanas.

Carmon un Azhdarinia 2018. gada pārskatā ir aprakstīts, kā⁸⁹Zr-imūno-PET tika izmantots, lai novērtētu visa-ķermeņa bioloģisko sadalījumu, farmakokinētiku un antivielu un ADC mērķēšanu uz audzēju. Tas arī palielina iespēju izmantot molekulāro attēlveidošanu, lai raksturotu mērķa neviendabīgumu un atbalstītu pacientu atlases stratēģijas.

Immuno-PET vislabāk var uzskatīt par afunkcionālā attēlveidošanas pieeja, kas atrodas līdzās molekulārajiem un histoloģiskiem mērījumiem, nevis atsevišķs to aizstājējs.

Tas, ko Immuno{0}}PET pievieno, ir atkarīgs no attēlveidošanas tehnoloģijas un izmantotā bioloģiskā modeļa.

NHP pētījumu piedāvājumsnoderīgs translācijas iestatījums antivielu bioloģiskajai sadaleijo tie atbalsta sērijveida attēlveidošanu kopā ar parasto farmakoloģiju, biomarķieru analīzi un, ja tas ir zinātniski pamatots, audu paraugu ņemšanu.

NHP arī ļauj izmantot attēlveidošanas protokolus tuvāk klīnisko PET pētījumu mērogam un darbplūsmai nekā vairums mazāko{0}}dzīvnieku modeļu. Lielāks ķermeņa izmērs nodrošina pietiekamu anatomisku atdalīšanu orgānu-līmeņa attēlveidošanai, un gareniskā attēlveidošana ļauj katram dzīvniekam kalpot par savu atskaites punktu vairākos laika punktos.

NHP modeļa atbilstība joprojām ir jānovērtē katrā gadījumā-atsevišķi-. Dažādu sugu atšķirības mērķa ekspresijā, epitopu atpazīšanā, Fc receptoru mijiedarbībā un antivielu farmakoloģijā var ietekmēt imūno-PET datu interpretāciju.

Šī iemesla dēļ pirms modeļa izmantošanas kvantitatīvā mērķa-specifiskai attēlveidošanai ir jāapstiprina mērķa krusteniskās -reaktivitātes un saistīšanās īpašības izvēlētajām NHP sugām.

Bioloģiski nozīmīgs NHP modelis nav tikai tāds, kurā var noteikt antivielu. Tas ir tāds, kurā pētāmā molekulārā mijiedarbība ir pietiekami salīdzināma ar paredzēto klīnisko mehānismu.

Sērijveida PET attēlveidošana var kartēt radioaktīvi iezīmētas antivielas relatīvo izplatību galvenajos orgānos un audos, papildinot plazmas PK un parastos ex vivo bioloģiskās izkliedes pētījumus.

Iegūtie dati var palīdzēt atšķirt paredzamo fizioloģisko sadalījumu no neparastas uzkrāšanās un identificēt audus, kuriem nepieciešama papildu izmeklēšana.

Mērķa -specifiskām antivielām attēlveidošana var norādīt, vai mērķis ir pieejams in vivo.

Tas atšķiras no mērķa ekspresijas parādīšanas audu paraugā. Imūnhistoķīmija un līdzīgi ex vivo testi apstiprina klātbūtni, savukārt Immuno{1}}PET palielina pieejamību in vivo un antivielu uzkrāšanos.

Mērķa izpausme var atšķirties atkarībā no audiem, bojājumiem vai slimības stadijām.

Tas ir vissvarīgākais onkoloģijā, kur viena biopsija ne vienmēr atspoguļo mērķa izpausmi visos bojājumos. Visa ķermeņa-attēlveidošana var kartēt mērķa sadalījumu pa bojājumiem tā, kā to nevar veikt ar vienu audu paraugu.

Dažādām antivielām, kas vērstas pret vienu un to pašu mērķi, var būt atšķirīga afinitāte, epitopu atpazīšana, internalizācijas īpašības vai audu sadalījums.

Imūno-PET var iekļaut kandidātu-atlases stratēģijās, salīdzinot audu uzņemšanu un ar mērķi{2}}saistīto sadalījumu, pirms molekula tiek virzīta uz daudz resursu-ietilpīgāku izstrādes posmu.

SaistīšanaImūn-PET plašākai attēlveidošanas PK/PD sistēmainozīme tulkošanas spriešanai.

Kā aprakstīts saistītajā rakstā Attēlveidošanas -PK/PD novērtējums primātiem, kas nav cilvēkprimāti, parastā plazmas PK apraksta sistēmisku iedarbību, savukārt attēlveidošana pievieno telpisku un garengriezuma informāciju par audu sadalījumu.

Antivielu attīstībai šīs attiecības var paplašināt:

Plazmas PK → Audu bioloģiskā sadale → Mērķa pieejamība → Mērķa iesaistīšanās → Farmakodinamiskā reakcija

Katrs solis atbild uz citu jautājumu.Plazmas PK apraksta, cik daudz antivielu atrodas cirkulācijā.Attēlveidošanas PK parāda, kur iezīmētās antivielas tiek izplatītas un kā šis sadalījums laika gaitā mainās.

Mērķa-specifisks imūn-PET var sniegt pierādījumus par ar mērķi-saistītu uzņemšanu, ja marķieris un eksperimentālais dizains atbalsta šādu interpretāciju.

Pēc tam farmakodinamiskie mērījumi nosaka, vai mērķa mijiedarbība izpaužas kā izmērāma bioloģiska reakcija.

Šī integrētā sistēma ir visnoderīgākā bioloģiskām zālēm, kuru terapeitiskā aktivitāte ir atkarīga no audu iespiešanās vai molekulārā mērķa pieejamības.

Immuno{0}}PET ir spēcīga metodoloģija, taču, plānojot un interpretējot pētījumus, jāņem vērā vairāki tehniski faktori.

Radioaktīvā iezīmēšana var mainīt antivielu bioloģisko uzvedību. Pirms lietošanas marķētā marķiera imunoreaktivitāte, afinitāte, stabilitāte un citas būtiskas īpašības jāraksturo.

Attiecībā uz ADC programmām papildu apsvērums ir tas, ka attēlveidošanas antiviela un terapeitiskā ADC ne vienmēr ir identiskas molekulas. Lietderīgās kravas konjugācija var mainīt molekulārās īpašības, tostarp farmakokinētiku un stabilitāti.

Līdz ar to nevajadzētu automātiski uzskatīt, ka radioaktīvi iezīmētas neapbruņotas antivielas bioloģiskais sadalījums ir identisks attiecīgā ADC bioloģiskajam sadalījumam.

Šis ierobežojums ir dokumentēts Immuno{0}}PET literatūrā (piemēram, Carmon un Azhdarinia, 2018), un tas ir pelnījis uzmanību, kad attēlveidošanas atklājumi tiek pārvērsti terapeitiskos secinājumos.

Augsta mērķa ekspresija normālos audos var būtiski ietekmēt antivielu izplatību un klīrensu.

Mērķa-mediētā narkotiku izplatība (TMDD) apraksta šo modeli: audu-specifiska uzņemšana, kas atšķiras no nespecifiskā izplatības. Attēlveidošana var parādīt modeli, bet kvantitatīvā interpretācija prasa atbilstošu farmakoloģisku kontekstu.

Tā kā antivielas cirkulē ilgstoši, asinsvadu aktivitāte var dominēt PET signālā agrīnos attēlveidošanas laika punktos.

Tas ir viens no iemesliem, kāpēc, interpretējot audu uzņemšanu, ir svarīga gareniskā attēlveidošana un atbilstoša anatomiskā segmentācija.

SUV un audu{0}}līdz{1}}fona attiecība ir noderīgi kvantitatīvie rādītāji, taču tie ne vienmēr sniedz pilnīgu antivielu kinētikas aprakstu.

Atkarībā no pētījuma jautājuma laika{0}}aktivitātes līknes, kinētiskā modelēšana, plazmas ievades funkcijas un ex vivo validācija var sniegt papildu informāciju.

Atbilstošā kvantitatīvā metode jāizvēlas atkarībā no tā, vai primārais mērķis ir bioloģiskā sadale, audu kinētika, saistīšanās ar mērķi vai farmakodinamiskais novērtējums.

Immuno{0}}PET pievieno vairāk, ja to interpretē kopā ar citiem translācijas galapunktiem.

Piemēram:

PET-CTvar apvienot molekulāro signālu ar anatomisko lokalizāciju.

MRIvar pievienot mīksto{0}}audu un augstas{1}}izšķirtspējas anatomisko informāciju, jo īpašiCNS pētījumi.

Plazmas PKnodrošina sistēmiskas iedarbības mērījumus.

Biomarķieri un patoloģijapiedāvā neatkarīgus pierādījumus par bioloģisko aktivitāti vai ietekmi uz audiem.

Funkcionālie galapunktinorāda, vai molekulārā mērķa iesaistīšanās nozīmē izmērāmu farmakoloģisku reakciju.

Prisys translatīvās pētniecības infrastruktūra ietver PET{0}}CT, MRI, CT, DSA un citas klīniski-līdzvērtīgas attēlveidošanas metodes, kas atbalsta multimodālu attēlveidošanu NHP pētījumos.

Atbalsta arī plašāka platformaNHP farmakoloģija, FK/PD novērtējums, biomarķieru izmeklēšana un mērķa{0}}iesaistīšanās pētījumi, tāpēc molekulārās attēlveidošanas datus var interpretēt plašākā pirmsklīniskā pētījuma ietvaros.

Šai integrētajai pieejai ir vislielākā nozīme, ja izstrādes jautājums pārsniedz vienkāršu bioloģisko izplatību:

Vai antiviela sasniedz paredzētos audus, mijiedarbojas ar savu mērķi un rada paredzamo bioloģisko reakciju?

Imūn{0}}PET var iekļaut dažādos bioloģisko zāļu attīstības posmos. Agrīnās kandidātu atlases laikā tas var salīdzināt antivielas attiecībā uz izplatīšanos audos un ar to saistīto-uzņemšanu.Preklīniskās farmakoloģijas laikā tas var papildināt plazmas PK un audu analīzi, lai izpētītu iedarbību attiecīgajās vietās.

ADC programmām tas var sniegt informāciju par mērķa pieejamību un-ķermeņa sadalījumu tādā veidā, kas papildina efektivitātes un drošības pētījumus.

Onkoloģijas programmās visa ķermeņa attēlveidošana var raksturot neviendabīgu mērķa ekspresiju bojājumos un atbalstīt attēlveidošanas biomarķieru izstrādi.

Klīniskie ziņojumi norāda arī uz Immuno{0}}PET lomu pacientu atlasē un pavadoņu-diagnostikas izstrādē, lai gan, lai pārveidošana no preklīniskās attēlveidošanas marķiera uz klīnisku diagnostiku ir nepieciešama atsevišķa validācija. ZEPHIR pētījums ir labi zināms-piemērs:⁸⁹Zr-trastuzumaba attēlveidošana tika pētīta saistībā ar atbildes reakciju uz ārstēšanu HER2 pozitīva krūts vēža gadījumā.

Preklīniskajām NHP programmām tiešā vērtība parasti ir konkrētāka izpratne par antivielu bioloģisko sadalījumu, mērķa pieejamību un iedarbības{0}}atbildes attiecībām pirms klīniskās tulkošanas.

Immuno{0}}PET vērtība NHP pētījumos nav tikai spēja vizualizēt antivielu.

Tās zinātniskā vērtība slēpjas sistēmiskās iedarbības savienošanā ar telpisko sadalījumu un molekulāro mērķu pieejamību.

Parastā plazmas PK joprojām ir būtiska, lai izprastu sistēmisko iedarbību. Ex vivo audu analīze sniedz detalizētu informāciju izvēlētajās anatomiskajās vietās. Immuno-PET pievieno garenvirziena, visa ķermeņa-attēlveidošanas dimensiju, kas var parādīt, kur uzkrājas radioaktīvi iezīmētās antivielas un kā šis sadalījums laika gaitā mainās.

Apvienojumā ar mērķa-ekspresijas testiem, audu biomarķieriem, patoloģiju un farmakodinamiskiem galapunktiem Immuno-PET palīdz iegūt integrētāku skatījumu uz antivielu farmakoloģiju.

Tāpēc NHP pētījumiem par mAb, bispecifiskām antivielām un ADC noderīgs ietvars ir:

Ekspozīcija → Bioloģiskā izplatība → Mērķa pieejamība → Mērķa iesaistīšanās → Bioloģiskā reakcija

Šis ietvars savieno molekulārās attēlveidošanas koncepcijas, kas apspriestas plašākā Prisys sērijā, sākot no PET bioloģiskās sadales un attēlveidošanas -balstītas PK/PD līdz kvantitatīvai mērķa piesaistei un translācijas molekulārajai attēlveidošanai.

Mērķis nav aizstāt parasto PK vai audu analīzi, bet gan pievienot telpisku un garengriezuma informāciju, ko šīs metodes nevar nodrošināt vienas pašas.

Carmon KS, Azhdarinia A. Imūn-PET pielietojums antivielu-zāļu konjugātu izstrādē.Mol attēlveidošana. 2018;17:1536012118801223. doi: 10.1177/1536012118801223

Sazinieties ar Prisys Biotech