Tau pozitronu emisijas tomogrāfija (PET) nodrošina in vivo marķiera saistīšanās mērījumu, kas saistīts ar tau patoloģiju. Preklīniskajos pētījumos tā vērtība ir atkarīga vairāk nekā no tā, vai PET signāls ir redzams. Pētniekiem ir jāzina, kur parādās signāls, kā tas laika gaitā mainās, kā konkrēti marķieris ziņo par tau un kā attēlveidošanas atklājumi ir saistīti ar audu līmeņa patoloģiju.
Uz šiem jautājumiem ir grūti atbildēt tikai no terminālās histoloģijas. Histoloģija detalizēti identificē šūnu un reģionālo patoloģiju, taču tā nodrošina momentuzņēmumu smadzeņu savākšanas laikā. Atkārtota PET attēlveidošana seko vienam un tam pašam dzīvniekam vairākos laika punktos un palīdz vēlākus audu atradumus ievietot laika kontekstā.
Prisys Biotech tīmekļsemināra laikā par molekulāro attēlveidošanu primātu, kas nav cilvēkveidīgie primāti (NHP) pētījumos, Dr Wei Liu iepazīstināja ar tau gareniskās attēlveidošanas piemēru rēzus makaka modelī. Prezentācijā tika aprakstīta ar adeno saistīta vīrusu vektora, kas ekspresē dubultmutantu cilvēka tau (AAV-2xTau), intrakortikāla ievadīšana, kam sekoja sērijveida PET attēlveidošana ar [18F]APN-1607 pēc 3 un 6 mēnešiem. Šajā rakstā ir izklāstīts šī dizaina pamatojums un ierobežojumi, kas jāievēro, kā tiek nolasīti attēlveidošanas rezultāti.
Kāpēc laika gaitā sekot tau patoloģijai?
Tau ir ar mikrotubuliem saistīts proteīns. Alcheimera slimības (AD) un citu tauopātiju gadījumā patoloģiska tau uzkrājas neironos un veido neirofibrilārus ieslēgumus. Tau patoloģijas izplatība un progresēšana smadzeņu reģionos un slimības stadijās atšķiras. Biomarķieris, ko var izmērīt atkārtoti in vivo, var palīdzēt raksturot, kad un kur parādās ar tau saistītās izmaiņas.
PET izmanto radioaktīvi iezīmētu ligandu, kas šķērso hematoencefālisko barjeru un saistās ar molekulāro mērķi vai patoloģisku agregātu. Pēc ievadīšanas skeneris nosaka radiotracera izplatību laika gaitā. Atkarībā no marķiera un iegūšanas dizaina kvantitatīvās vai puskvantitatīvās analīzes salīdzina uzņemšanu smadzeņu reģionos un apmeklējumu laikā.
PET tieši neuzskaita tau molekulas. Izmērītais signāls atspoguļo marķiera piegādi, saistīšanu, nespecifisku uzņemšanu, klīrensu, skenera veiktspēju, attēla rekonstrukciju un analīzes metodi. Reģionālā signāla izmaiņas atbalsta izmainītas marķiera saistīšanās interpretāciju, taču tas nav tiešs kopējā tau slodzes rādītājs bez atbilstošas apstiprināšanas.
Kāpēc gareniskais NHP dizains?
Garenvirziena dizainā tiek izmantoti atkārtoti mērījumi vienā un tajā pašā priekšmetā. Tas atdala ar laiku saistītas izmaiņas no atšķirībām starp dzīvniekiem, jo īpaši, ja skenēšana tiek veikta pirms un pēc manipulācijas. Inducētā modelī attēlveidošana arī pārbauda, vai paredzamajā anatomiskajā zonā parādās molekulārais signāls un vai tā sadalījums mainās novērošanas laikā.
NHP piedāvā lielākas smadzenes un vairāk cilvēkiem līdzīgu rupju neiroanatomiju nekā grauzējiem, un to smadzenes ir saderīgas ar attēlveidošanas sistēmām un iegūšanas metodēm, kurām ir klīniski līdzinieki. Tam ir nozīme, ja pētījuma jautājums attiecas uz reģionālo PET signālu, attēla kvantitatīvo noteikšanu vai saistību starp eksperimentālu manipulāciju un visu smadzeņu sadalījumu. Šīs funkcijas nepadara NHP modeli līdzvērtīgu cilvēka AD. Atlasiet modeli, lai risinātu konkrētu tulkošanas jautājumu, un nosveriet tā ierobežojumus, kā arī anatomisko un attēlveidošanas atbilstību.
Gadījuma izpēte: AAV-2xTau un sērijas [18F]APN-1607 PET
Garenvirziena Tau PET NHP Alcheimera modelī: [18F]APN-1607 Attēls 3 un 6 mēnešos
Sekojiet tau patoloģijai, kad tā progresē - tajā pašā dzīvniekā, vairāku mēnešu garumā.
Šajā gadījuma pētījumā no Prisys ir parādīta tau gareniskā attēlveidošana Alcheimera slimības rēzus pērtiķu modelī, izmantojot [18F]APN-1607, nākamās paaudzes tau marķieri.
Kāpēc [18F]APN-1607 un kā tika izveidots pētījums:
- Atpazīst gan 3R, gan 4R tau izoformas ar minimālu MAO-B saistīšanos
- Fluora-18 marķēšana novērš oglekļa-11 īsā pussabrukšanas perioda ierobežojumu
- AAV ekspresēts dubultmutants tau, kas inducēts kreisajā entorinālajā garozā
- Sērijveida PET attēlveidošana 3 un 6 mēnešus pēc indukcijas ar spēcīgu kontrastu pret troksni
Gareniskā attēlveidošana subjekta iekšienē samazina mainīgumu starp subjektiem un ļauj katram dzīvniekam kalpot par savu pamatlīniju — tā ir būtiski atšķirīga pierādījumu kvalitāte nekā gala šķērsgriezuma nolasījumi.
Runātājs: Prisys Biotech.Korpuss no Prisys Biotech Molecular Imaging platformas.
Lūdzu, sazinieties:bd@prisysbiotech.com.
Tīmekļsemināra prezentācijā tika aprakstīts rēzus makaka modelis, kurā kreisajā entorinālajā garozā tika ievadīts AAV vektors, kas ekspresē cilvēka tau dubultu mutāciju. PET attēlveidošana ar [18F]APN-1607 tika veikta 3. un 6. mēnešos, un pētījuma plānā tika identificēti AAV kontroles dzīvnieki. Prezentācijā tika parādīta secība kā sākotnējais stāvoklis, 3 mēneši un 6 mēneši un aprakstīta dinamiska PET iegūšana 120 minūšu laikā.
Paziņotais dizains ļauj pētījuma grupai laika gaitā pārbaudīt reģionālo marķiera signālu saistībā ar mērķa smadzeņu reģionu, salīdzināt AAV-2xTau grupu ar kontroles dzīvniekiem un saistīt attēlveidošanas novērojumus ar modeļa progresēšanu. Tīmekļsemināra slaids apraksta garenisko PET kā subjekta skatījumu uz ar slimībām saistītām molekulārām izmaiņām.
Prezentācijā [18F]APN-1607 ir identificēts kā fluorēts tau PET marķieris, kas iegūts no 11C-PBB3. Tajā aprakstīts, ka marķieris atpazīst 3R un 4R tau izoformas ar minimālu monoamīnoksidāzes B (MAO-B) saistīšanos. Šīs ir prezentācijā norādītās marķiera īpašības; marķiera veiktspēja ir atkarīga no eksperimentālā konteksta, un tā ir jāpārbauda atbilstoši attiecīgajiem validācijas datiem.
Šim rakstam pieejamajos tīmekļa semināra materiālos nav redzamas skaitliskās uzņemšanas vērtības, dzīvnieku skaits, statistiskās analīzes vai kvantitatīvie garenvirziena efekta lielumi. Tāpēc šis gadījums tiek parādīts kā pētījuma izstrādes piemērs, nevis kā pierādījums kvantitatīvi noteiktai ārstēšanas ietekmei vai apstiprinātai klīniskās slimības progresēšanas prognozei.
Kādas sērijas tau PET var veicināt
Tīmekļseminārā aprakstītajā attēlveidošanas grafikā ir apskatīti vairāki saistīti jautājumi. Vai ar marķieri saistīts signāls parādās reģionā, uz kuru attiecas AAV-2xTau? Vai tā sadalījums atšķiras no AAV kontroles nosacījuma? Vai reģionālais signāls joprojām ir nosakāms vēlākā pārbaudē? Kā PET modelis atšķiras ar citiem pētījumā iegūtajiem mērījumiem?
Atkārtota PET skenēšana arī palīdz raksturot novērojumu laiku. Sākotnējā skenēšana nodrošina atsauci turpmākajiem mērījumiem; pēc tam 3 un 6 mēnešu skenējumi tiek salīdzināti tajā pašā eksperimentālajā sistēmā. Šādi salīdzinājumi ir visinformatīvākie, ja apmeklējumu laikā tiek standartizēta iegūšana, rekonstrukcija, anestēzija, marķiera ievadīšana, uzņemšanas intervāls un kvantitatīvā analīze.
PET pieder līdzās citiem galapunktiem. Atkarībā no pētījuma mērķiem tie var ietvert strukturālo MRI, šķidruma biomarķierus, uzvedības vai funkcionālos pasākumus un terminālo audu analīzi. Histoloģija un mikroskopija novērtē šūnu patoloģiju un palīdz noteikt, vai reģionālie PET atradumi atbilst ar tau saistītām audu izmaiņām. Saikne starp attēlveidošanu un audu atradumiem ir jānovērtē, nevis jāpieņem.
Interpretē [18F]APN-1607 PET signālu
Tau PET ligands nav pilnīgi specifisks tikai tāpēc, ka tas ir paredzēts tau saistīšanai. Potenciālie signāla avoti ietver saistīšanos ārpus mērķa, nespecifisku aizturi, atšķirības asins plūsmā vai marķiera ievadīšanā un daļēja tilpuma efektus, ko izraisa PET ierobežotā telpiskā izšķirtspēja. Šie faktori ir svarīgi NHP pētījumos, kur mazi anatomiskie reģioni atrodas tuvu efektīvai attēlveidošanas sistēmas izšķirtspējai.
Reģionālā analīze ir atkarīga no precīzas anatomiskās definīcijas. MRI atbalsta PET reģistrāciju un smadzeņu sadalīšanu, bet segmentācijas izvēle, reģistrācijas kļūda, kustība un atsauces reģiona izvēle ietekmē iegūtos pasākumus. Dinamiskā iegūšana satur informāciju par marķiera kinētiku, lai gan atbilstošais kinētiskais modelis ir atkarīgs no liganda un pieejamajiem ievades funkcijas vai atsauces reģiona datiem.
Tāpēc PET signāls jāapraksta, izmantojot faktiski analizēto metriku, piemēram, standartizēto uzņemšanas vērtību (SUV), standartizēto uzņemšanas vērtību attiecību (SUVR), saistīšanās potenciālu vai modeļa atvasinātu parametru. Tīmekļsemināra materiālos ir norādīta 120 minūšu dinamiskā iegūšana, bet nav sniegts kvantitatīvs galapunkts vai analīzes metode šim gadījumam. Šī informācija pirms publicēšanas vai kvantitatīvu secinājumu izdarīšanas jāapstiprina no pētījuma ieraksta.
Ko attēlo AAV tau modelis un ko nē
AAV-mediētā cilvēka tau mutanta ekspresija piedāvā kontrolētu veidu, kā plānotā intervālā pētīt ar tau saistītās izmaiņas noteiktā smadzeņu reģionā. Fokālā injekcija padara reģionālo attēlveidošanu un audu analīzi praktisku, savukārt sērijveida mērījumi tiek veikti pēc tā paša eksperimentālā modeļa pirms termināla savākšanas.
Modelis nav pilnīga Alcheimera slimības pavairošana. AD ietver amiloīda-beta patoloģiju, tau patoloģiju, neironu un sinaptiskās izmaiņas, neiroiekaisumus un plašākas tīkla līmeņa sekas, kas attīstās daudzu gadu laikā. Fokālais AAV vadīts ekspresijas modelis izolē izvēlētos tau bioloģijas aspektus; tas neatveido visus sporādiskas AD sākuma cēloņus, telpisko progresēšanu vai klīnisko gaitu. Konkrētā AAV konstrukcija, promotors, ekspresijas līmenis, injekcijas koordinātas, kontroles vektors un novērošanas ilgums ietekmē to, uz kuru bioloģisko jautājumu modelis var atbildēt.
Šī atšķirība ir svarīga tulkošanai. PET signāla izmaiņas inducētā modelī var atbalstīt attēlveidošanas izmantošanu, lai izsekotu noteiktam eksperimentālajam procesam. Tas pats par sevi nenorāda, ka marķieris prognozēs slimības progresēšanu cilvēkiem vai ka izraisītā patoloģija reaģē uz terapiju tāpat kā cilvēka AD.
Apvienojot PET ar MRI un audu galapunktiem
PET un MRI atbild uz dažādiem jautājumiem. PET nodrošina ar marķieri saistītu molekulāro informāciju; MRI sniedz anatomiskas detaļas un palīdz noteikt interesējošos reģionus. Modeļu apvienošana uzlabo lokalizāciju un atbalsta reģionālo analīzi, jo īpaši garengriezuma pētījumos, kur tiek salīdzinātas smalkas izmaiņas apmeklējumu laikā.
Termināla audu analīze joprojām ir svarīga, ja pētījumam nepieciešama šūnu lokalizācija, bioķīmiskais raksturojums vai patoloģijas apstiprināšana. Praktiskajā dizainā tiek izmantots gareniskais PET, lai noteiktu, kad un kur notiek signāla izmaiņas, un pēc tam izvēlētajos galapunktos izmanto histoloģiju vai molekulāros testus, lai pārbaudītu bioloģisko interpretāciju. Šī pieeja nepadara PET par patoloģijas aizstājēju; tas saista in vivo laika gaitu ar audu līmeņa pierādījumiem.
Šīs kombinētās interpretācijas stiprums ir atkarīgs no attēlveidošanas un audu protokolu saskaņošanas. Pētniekiem kopā jāplāno PET iegūšanas grafiks, MRI reģistrācija, reģiona definīcijas, marķiera kvalitātes kontrole, audu savākšanas laika punkti un patoloģijas pārbaudes. Ja šie elementi tiek atlasīti neatkarīgi, kļūst grūti noteikt, vai attēlveidošanas atšķirība atspoguļo bioloģiju, mērījumu atšķirības vai neatbilstību paraugu ņemšanā.
Tulkošanas nozīme programmām, kuru mērķauditorija ir tau
Gareniskais tau PET var būt noderīgs preklīniskajos pētījumos, kas novērtē ar slimību saistītās molekulārās izmaiņas, salīdzina eksperimentālās iejaukšanās vai novērtē, vai modelis atbalsta atkārtotus biomarķieru mērījumus. Terapeitiskajā programmā attēlveidošana ir saistīta ar mērķa iesaisti, farmakodinamiskiem marķieriem, uzvedības vai funkcionāliem rezultātiem un drošības datiem.
NHP iestatījums ir īpaši svarīgs, ja pētījumam nepieciešama plašāka smadzeņu reģionālā analīze vai kad aklīniskā attēlveidošanaprotokols ir pielāgots neklīniskai lietošanai. Saglabājas sugu atšķirības tau bioloģijā, marķiera saistīšanā, vielmaiņā un smadzeņu anatomijā. Viens un tas pats marķieris modeļa apstākļos un pacientu grupās var darboties atšķirīgi. Tāpēc tulkošanai ir nepieciešami pierādījumi, ka attēlveidošanas galapunkts ir tehniski reproducējams un bioloģiski nozīmīgs paredzētajam klīniskajam jautājumam.
Apstrādājiet tau PET kā vienu no biomarķieru stratēģijas elementiem agrīnā klīniskajā attīstībā. Interpretācijā jāņem vērā marķiera saistīšanās profils, slimības stadija, analizētie smadzeņu reģioni un attiecības starp attēlveidošanu un citiem biomarķieriem. NHP pētījums informē par iespējamību un eksperimentālo dizainu, taču tas pats par sevi nevar noteikt klīnisko lietderību.
Molekulārā attēlveidošana NHP CNS pētījumos uzņēmumā Prisys Biotech
Prisys Biotech tīmekļa seminārā tika prezentēts tau PET kā viens no tā lietojumiemNHP molekulārā attēlveidošanastrādāt. Piemērā tika apvienots rēzus tau modelis ar sērijas PET un kontroles nosacījumu, parādot, kā attēlveidošana iekļaujas gareniskā CNS pētījumā. Ar pētījumu saistīti lēmumi, tostarp marķiera izvēle, skenēšanas laiks, attēla kvantitatīvā noteikšana, MRI līdzreģistrācija un audu apstiprinājums, ir jāievēro bioloģiskajā jautājumā un apstiprinātajā protokolā.
Tīmekļseminārs aptvēra arī citus molekulārās attēlveidošanas lietojumus NHP, tostarpdopamīna sistēmas attēlveidošana, intranazālā CNS piegāde unvisa ķermeņa bioloģiskais sadalījums, unAc-225 cilvēka devas projekcija no NHP attēlveidošanas. Šajos piemēros tiek izmantoti dažādi marķieri un tie atbild uz atšķirīgiem jautājumiem; to dizainu nevajadzētu uzskatīt par savstarpēji aizstājamiem.
Secinājums
Sērijas tau PET nodrošina atkārtotu ar marķieri saistītā signāla skatu in vivo NHP modelī. Tīmekļsemināra piemērā rēzus makaki saņēma AAV-2xTau kreisajā entorinālajā garozā, un [18F]APN-1607 PET tika aprakstīts 3 un 6 mēnešu novērošanā, projektā iekļaujot AAV kontroles dzīvniekus.
Lieta parāda, kā gareniskā attēlveidošana ir iekļauta tau modelī, taču pieejamajā prezentācijā nav sniegti skaitliskie uzņemšanas dati vai pilnas attēla analīzes metodes. Tāpēc PET signāls jāinterpretē marķiera specifikas, kvantitatīvās noteikšanas, uz MRI balstītas lokalizācijas, kontroles datu un audu validācijas kontekstā. AAV virzīta tau ekspresija arī modelē atsevišķus tau bioloģijas aspektus, nevis pilnu cilvēka Alcheimera slimības gaitu.
Bekmens D, Dinizs GB, Ots S u.c. Tau patoloģijas un neiroiekaisuma progresēšana laikā Alcheimera slimības rēzus pērtiķu modelī.Alcheimera slimība un demence. 2024;20(8):5198-5219. doi: 10.1002/alz.13868.
Bieži uzdotie jautājumi
J: Ko tau PET mēra NHP pētījumā?
A: Tau PET mēra radioaktīvi iezīmēta liganda izplatību, kas saistīta ar tau saistīšanos saskaņā ar noteiktu attēlveidošanas protokolu. Tas tieši neuzskaita tau molekulas un neaizstāj histoloģiskos mērījumus. Signāla interpretācija ir atkarīga no marķiera īpašībām, iegūšanas, attēla apstrādes un iespējamās ārpusmērķa saistīšanas.
J: Kāds bija tīmekļsemināra garengriezuma grafiks?
A: Prezentācijā tika parādīta sākuma līnija līdz sekošanai un aprakstīta PET attēlveidošana 3 un 6 mēnešus pēc AAV-2xTau piegādes. Tas identificēja 120 minūšu dinamisku iegūšanu. Šajā rakstā izmantotajos prezentācijas materiālos nebija norādīts dzīvnieku skaits, kvantitatīvie beigu punkti un skaitliskie rezultāti.
J: Kāda ir AAV-2xTau loma modelī?
A: AAV-2xTau vebinārā ir aprakstīts kā vektors, kas ekspresē cilvēka tau dubultu mutāciju, ko ievada rēzus makaku kreisajā entorinālajā garozā. Tādējādi tiek izveidots kontrolēts eksperimentāls modelis atlasītām ar tau saistītām izmaiņām. Tas nav pilnīgs visu Alcheimera slimības patoloģisko un klīnisko pazīmju modelis.
J: Kāpēc apvienot PET ar MRI vai histoloģiju?
A: MRI atbalsta anatomisko lokalizāciju un reģionālo analīzi. Histoloģija nodrošina šūnu un audu līmeņa apstiprinājumu, ka PET nevar atrisināt. Kopā šīs metodes palīdz saistīt garenisko attēlveidošanas signālu ar smadzeņu anatomiju un patoloģiju.
J: Vai šis modelis var paredzēt tau progresēšanu pacientiem?
A: Ne pats par sevi. Modelis atbalsta eksperimentālās tau attēlveidošanas un atlasītās ar tau saistītās bioloģijas novērtēšanu. Cilvēka prognozēšanai nepieciešama atsevišķa marķiera veiktspējas, biomarķieru atbilstības un attiecības starp attēlveidošanas izmaiņām un klīniskajiem rezultātiem apstiprināšana.
