Imaging-della biodistribuzione del corpo intero nei NHP|125I SPECT

Comprendere dove si distribuisce una sostanza terapeutica nell’organismo fa parte dello sviluppo preclinico del farmaco. La farmacocinetica del plasma può descrivere l'esposizione sistemica, ma non dice nulla da sola su come un composto si diffonde nei tessuti o su come l'esposizione associata ai tessuti-cambia nel tempo.

Gli studi tradizionali sulla distribuzione dei tessuti rispondono a questa domanda mediante il campionamento terminale e l'analisi ex vivo degli organi prelevati. L'imaging molecolare offre un percorso complementare: incorporare un radionuclide adatto nell'articolo da testare, quindi visualizzare e quantificare la distribuzione associata al tracciante-in vivo e ripetere la misurazione nello stesso animale in più punti temporali.

Un caso dal webinar di Prisys BiotechnologiesImaging molecolare nei modelli NHP per lo sviluppo di farmaci traslazionaliillustra l'approccio con una somministrazione per via endovenosa¹²⁵Ho-etichettato l'articolo di prova nei-primati non umani (NHP). Lo studio è stato progettato per seguire la distribuzione dell'intero-corpo nel tempo e per ricavare misurazioni a livello di organo-dai dati di imaging.

Il caso mostra come l’imaging molecolare aggiunga una dimensione longitudinale e spaziale al lavoro convenzionale sulla biodistribuzione, lasciando aperta l’opzione della conferma ex vivo per gli studi che ne hanno bisogno.

L’esposizione al farmaco non è uniforme in tutto il corpo. La distribuzione nei singoli organi e tessuti influisce sull'attività farmacologica, sul coinvolgimento del target, sull'esposizione fuori-target e sulla sicurezza.

Ciò è più importante per le modalità la cui attività biologica dipende dalla localizzazione dei tessuti. I prodotti biologici, i peptidi, gli anticorpi, le terapie basate su anticorpi-, le terapie cellulari e i composti radiomarcati spesso richiedono la comprensione di come il materiale somministrato si sposta dalla circolazione ai tessuti bersaglio e non{2}}bersaglio.

La PK plasmatica convenzionale descrive l'esposizione sistemica attraverso parametri quali Cmax, AUC e clearance. La concentrazione plasmatica, tuttavia, non predice l’esposizione dei tessuti. Due composti con profili PK plasmatici simili possono distribuirsi in modo molto diverso.

Gli studi sulla biodistribuzione forniscono lo strato mancante rispondendo a una domanda diversa: dove va il materiale somministrato e come cambia nel tempo il segnale associato ai tessuti-?

Uno studio convenzionale sulla distribuzione dei tessuti utilizza punti temporali terminali predefiniti. Gli animali vengono soppressi in ogni punto, gli organi vengono raccolti e la quantità di articolo di prova o materiale radiomarcato viene quantificata ex vivo.

Il metodo rimane consolidato e prezioso. Fornisce misurazioni dirette dai tessuti raccolti e supporta il lavoro a valle che l'imaging da solo non può fornire, inclusa la caratterizzazione biochimica, istopatologica o cellulare dettagliata.

La sua limitazione per il lavoro longitudinale è incorporata nel progetto. Ciascun animale generalmente fornisce dati sui tessuti in un punto temporale terminale, quindi un corso temporale richiede animali diversi in punti di campionamento diversi.

L'imaging molecolare modifica la struttura temporale dell'esperimento. Con un articolo di prova opportunamente radiomarcato, lo stesso soggetto può essere ripreso ripetutamente, producendo una sequenza di osservazioni al posto di misurazioni terminali indipendenti.

Questo disegno all'interno del-soggetto fornisce informazioni sulla distribuzione spaziale del tracciante, sull'accumulo-associato all'organo e sul cambiamento del segnale nel tempo. Il caso del webinar Prisys illustra il principio con tutto il corpo-¹²⁵I imaging negli NHP, che descrive l'imaging seriale in più punti temporali, la quantificazione a livello di organo- e il disegno di uno studio a microdose.

Il flusso di lavoro prevede quattro fasi: scelta di un radionuclide, radiomarcatura dell'articolo da testare, imaging in vivo e analisi quantitativa dei dati dell'immagine.

La selezione del radionuclide deriva dalle caratteristiche molecolari dell'articolo in esame, dalla cinetica biologica prevista e dalla modalità di imaging. La piattaforma di imaging molecolare presentata nel webinar supporta sia i radionuclidi PET che SPECT, inclusi¹⁸F, ⁶⁸Ga,⁶⁴Cu,⁸⁹Zr,¹²⁴I, ¹¹C, ¹³¹I, ¹²⁵Io, e^99mTc. Gli elenchi di presentazione¹²⁵I con un'emivita fisica-di circa 59,4 giorni e nomina peptidi, proteine ​​e anticorpi tra i composti etichettati applicabili.

Per radionuclidi-con vita più lunga come¹²⁵I, SPECT/CT possono visualizzare la distribuzione del materiale radiomarcato su una finestra di osservazione estesa. Radionuclidi PET come¹⁸F, ⁶⁸Ga,⁶⁴Cu, e⁸⁹Zr offre diverse combinazioni di emivita-, sensibilità e caratteristiche di imaging e può adattarsi a scale temporali biologiche più brevi o intermedie.

Produrre un'immagine non è l'endpoint. L'imaging molecolare quantitativo dipende dalla calibrazione, dai protocolli di acquisizione, dalla ricostruzione, dalla regione-di-interesse o dalla segmentazione dell'organo e dalla conversione dell'attività misurata in una metrica interpretabile biologicamente.

Un parametro ampiamente utilizzato nella ricerca sulla biodistribuzione è la percentuale di dose iniettata per grammo di tessuto (%ID/g). Esprime la radioattività associata al tessuto-rispetto all'attività somministrata e si normalizza nella massa del tessuto. Laddove i dati di imaging sono opportunamente calibrati e i volumi o le masse degli organi possono essere stimati, %ID/g fornisce un quadro quantitativo per confrontare la distribuzione associata al tracciante-tra gli organi e i punti temporali.

L'accuratezza della quantificazione derivata dall'immagine- dipende da diversi fattori contemporaneamente: il radionuclide, il sistema di imaging, i parametri di acquisizione e ricostruzione, l'attenuazione e la correzione della dispersione, la segmentazione degli organi, le procedure di calibrazione e le condizioni di studio. Le misurazioni derivate dalle immagini dovrebbero quindi essere interpretate nel quadro di validazione del singolo studio.

Il caso del webinar ha utilizzato una somministrazione per via endovenosa¹²⁵Ho-etichettato l'articolo di prova per indagaredistribuzione dei tessuti dell'intero-corponei NHP.

Invece di raccogliere i tessuti in un unico punto temporale terminale, l'imaging è stato eseguito in più punti temporali per seguire longitudinalmente il materiale radiomarcato. Lo studio ha prodotto informazioni spaziali sulla distribuzione dell'intero-corpo consentendo al contempo l'osservazione ripetuta degli stessi animali.

I dati di imaging sono stati utilizzati per valutare il segnale del tracciante associato all'organo-e per calcolare il contenuto del farmaco a livello di organo-dall'assorbimento misurato. Il caso illustra la distribuzione tra gli organi principali e mostra come l'imaging molecolare fornisca informazioni sia spaziali che temporali che il campionamento terminale convenzionale da solo non fornisce facilmente.

Si noti che questo è stato presentato come un esempio di applicazione dell'imaging molecolare, non come un sostituto dell'analisi convenzionale dei tessuti. Il suo valore risiede nell'aggiunta di uno strato longitudinale in vivo al set di dati sulla biodistribuzione.

¹²⁵Adatto a domande biologiche che si estendono oltre una breve finestra di imaging. La sua emivita fisica relativamente lunga-consente di seguire il materiale radiomarcato per periodi prolungati; il programma di imaging appropriato dipende ancora dalla farmacocinetica dell'articolo in esame e dalla strategia di etichettatura.

L'imaging molecolare in vivo aggiunge più di un semplice quadro della distribuzione del farmaco. Il suo valore scientifico risiede nel combinare le informazioni spaziali con misurazioni ripetute.

Innanzitutto, l'imaging longitudinale segue i cambiamenti nel segnale associato ai tessuti-all'interno dello stesso soggetto, il che riduce il contributo della variabilità inter-animale quando vengono valutati i cambiamenti temporali.

In secondo luogo, l'imaging-del corpo intero fornisce il contesto spaziale. Invece di limitare l’analisi agli organi selezionati per la raccolta terminale, il campo dell’imaging copre una visione più ampia di dove va a finire il materiale radiomarcato.

In terzo luogo, l'analisi quantitativa delle immagini genera misurazioni a livello di organo- che integrano i dati di PK plasmatica e di concentrazione tissutale convenzionale. Ciò è utile quando gli investigatori devono collegare l'esposizione sistemica all'esposizione associata ai tessuti-.

Infine, l’imaging può informare la progettazione di successivi studi terminali. L'imaging longitudinale può identificare organi o punti temporali che garantiscono una caratterizzazione ex vivo più dettagliata, in modo che il campionamento terminale possa essere costruito attorno a questioni biologiche specifiche piuttosto che a presupposti predefiniti.

Questi usi corrispondono al ruolo più ampio dell’imaging molecolare nello sviluppo preclinico descritto nel webinar, in cui l’imaging copre la biodistribuzione, la farmacocinetica, il coinvolgimento del target, la farmacodinamica, la valutazione dell’efficacia e la valutazione della dose traslazionale.

L'imaging molecolare non è un sostituto universale dell'analisi della biodistribuzione terminale.

Le misurazioni-derivate dalle immagini rappresentano l'attività all'interno di un volume di imaging definito e portano con sé la risoluzione spaziale e le limitazioni quantitative del sistema di imaging. L'imaging ha anche una capacità limitata di distinguere la localizzazione extracellulare, cellulare o subcellulare del materiale marcato.

L'analisi ex vivo fornisce misurazioni dirette dei tessuti e può essere combinata con istopatologia, autoradiografia, bioanalisi o altri test a livello di tessuto-. Questi metodi rimangono necessari quando è richiesta la concentrazione tissutale definitiva o la caratterizzazione meccanicistica.

In pratica i due vengono utilizzati in sequenza o insieme. L'imaging molecolare longitudinale caratterizza la distribuzione dell'intero corpo-e contrassegna gli organi e i punti temporali che contano; una coorte terminale mirata fornisce quindi misurazioni dirette dei tessuti e una caratterizzazione meccanicistica più profonda.

Una progettazione integrata di questo tipo estrae più informazioni da ciascun animale preservando la forza analitica dei metodi ex vivo.

La selezione dei radionuclidi dovrebbe seguire la questione biologica, non solo la modalità di imaging.

Radionuclidi PET di breve-vita come¹⁸F si adattano a processi farmacocinetici o di legame dei recettori-rapidi. Radionuclidi PET-con vita più lunga come⁸⁹Lo Zr può essere utile per distribuire lentamente le terapie biologiche, mentre i radionuclidi SPECT come¹²⁵Fornisco finestre di osservazione estese per composti opportunamente etichettati.

La piattaforma descritta nel webinar copre l'intero panel PET e SPECT sopra elencato. La presentazione sottolinea inoltre che la selezione degli isotopi rientra nella stessa discussione delle caratteristiche del composto e dell'applicazione prevista.

Per gli studi NHP, ulteriori considerazioni includono la stabilità dell'etichettatura, la conservazione dell'attività biologica della molecola madre, l'attività specifica, la purezza radiochimica, la cinetica tissutale prevista, l'esposizione alle radiazioni, la sensibilità dell'imaging e la fattibilità di anestesia e imaging ripetuti.

L'imaging molecolare quantitativo collega l'esposizione preclinica al processo decisionale-traslazionale.

Il webinar presenta l'imaging della biodistribuzione dell'intero corpo come fonte di informazioni per la valutazione dell'esposizione ai tessuti bersaglio, la modellazione farmacocinetica, le considerazioni allometriche e la prima scelta della dose umana.

Trattare queste applicazioni come parte di un set di dati traslazionale integrato, non come determinanti autonomi della dose clinica. Le informazioni sull'esposizione derivate dalle immagini-sono più informative insieme alla farmacocinetica convenzionale, alla farmacologia, al coinvolgimento del target, alla sicurezza e ad altre prove non cliniche.

Il valore traslazionale si riduce al collegamento di tre dimensioni dell'esposizione: esposizione sistemica misurata nel sangue, esposizione spaziale osservata nei tessuti e cambiamento temporale nel segnale associato ai tessuti-.

Prisys Biotechnologies incorpora aservizio di imaging della biodistribuzionenella sua piattaforma di ricerca traslazionale NHP, dove supporta studi sulla biodistribuzione, l’esposizione al sistema nervoso centrale, il coinvolgimento del target, la progressione della malattia e la valutazione farmacodinamica.

La piattaforma combina funzionalità di radiomarcatura con l'imaging PET/CT e SPECT/CT di animali di grandi dimensioni-. I materiali del webinar descrivonoProduzione di traccianti PET/SPECTe l'etichettatura di piccole molecole, peptidi, proteine, macromolecole, nanomateriali e anticorpi, oltre a funzionalità di imaging multimodale-di animali di grandi dimensioni.

Nell'ambito degli studi NHP, l'imaging molecolare può essere integrato con la farmacologia convenzionale e le valutazioni PK/PD, aggiungendo informazioni spaziali complementari senza che ogni osservazione longitudinale dipenda dalla raccolta dei tessuti terminali.

La più ampia piattaforma di imaging Prisys include MRI, TC, DSA e altre modalità di imaging clinico-equivalenti, che supportano la valutazione longitudinale in più aree terapeutiche.

L'imaging molecolare-del corpo intero fornisce una lettura quantitativa e longitudinale della biodistribuzione dei farmaci nei primati non-umani. IL¹²⁵Caso in cuiPrisysOltre l'anatomiaseminario Webmostra come l'imaging SPECT seriale segue la distribuzione del farmaco radiomarcato in tutto il corpo e genera informazioni a livello di organo-dagli stessi animali.

Ciò non elimina la necessità di analisi ex vivo convenzionali. Aggiunge uno strato complementare di dati spaziali e temporali che rafforza il modo in cui gli studi sulla biodistribuzione vengono interpretati e progettati.

Per lo sviluppo traslazionale di farmaci, la combinazione di imaging longitudinale con PK sistemica, analisi tissutale ed endpoint farmacodinamici offre una visione più integrata dell'esposizione al farmaco dalla somministrazione al tessuto bersaglio.

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