Імуно-ПЕТ у моделях NHP для розвитку антитіл

Терапія-на основі антитіл тепер включає звичайні моноклональні антитіла (mAbs), біспецифічні антитіла, кон’югати-антитіл (ADC) та інші розроблені біологічні препарати. Оскільки молекулярні формати стають все більш складними, знання про те, куди антитіло рухається після введення та чи досягає воно наміченої біологічної мішені, стало постійним питанням у доклінічній розробці ліків.

Звичайні фармакокінетичні (PK) дослідження вимірюють концентрацію антитіл у плазмі або сироватці. Ці вимірювання описують системний вплив, кліренс і-період напіввиведення, але вони дають обмежену інформацію про те, як антитіло розподіляється між тканинами.

Імуно-позитронно-емісійна томографія (Immuno-ПЕТ) частково усуває цю прогалину. Шляхом радіомічення антитіла або націлюючого зонда, отриманого-з антитіла, ПЕТ може візуалізувати та кількісно визначити його розподіл по тілу в різні моменти часу. Коли індикатор зберігає властивості зв’язування з мішенню, дані зображення можуть описувати доступність тканини, поглинання, пов’язане з мішенню, і зв’язок між системним впливом і розподілом у тканинах.

Для не-приматів (NHP) Immuno-ПЕТ добре-підходить, оскількимолекулярне зображенняможна поєднувати з ФК плазми, анатомічним зображенням, тканинними біомаркерами та фармакодинамічними кінцевими точками в рамках одного трансляційного дослідження.

Питання полягає не лише в тому, куди прямує антитіло, а й у тому, чи досягає воно цільової тканини, зачіпає відповідну мішень і забезпечує розподіл, який відповідає призначеній фармакології.

ФК плазми залишається ключовим компонентом розробки біологічних препаратів. Такі параметри, як Cmax, AUC, кліренс і-період напіввиведення, описують системний вплив і підтримують вибір дози та моделювання-відповіді на вплив.

Однак системний вплив не обов’язково передбачає вплив на тканини.

Антитіло може залишатися в циркуляції протягом тривалого періоду, демонструючи дуже різні профілі поглинання різними органами. Цільова експресія, судинна проникність, архітектура тканини, взаємодія Fc-рецепторів, антиген-опосередкована інтерналізація та неспецифічне поглинання можуть формувати розподіл тканин.

Це створює різницю міжсистемний ПКіфармакологія на-тканинному рівні.

Що стосується терапії антитілами, кілька питань часто залишаються відкритими після звичайного ФК аналізу:

• Чи досягає антитіло цільової тканини?
• Чи доступна молекулярна мішень для антитіла in vivo?
• Чи змінюється цільова експресія в різних тканинах або ураженнях?
• Поглинання переважно цільове-опосередковане чи неспецифічне?
• Чи впливає висока цільова експресія в нормальних тканинах на розподіл?
• Як змінюється поглинання тканиною з часом?

Відбір зразків термінальної тканини відповідає на деякі з них, але зазвичай у кілька вибраних моментів часу та в обмеженому наборі тканин. Immuno-PET додає повздовжню, не-інвазивну перспективу, відстежуючи, як радіоактивно мічене антитіло або націлюючий зонд розподіляються з часом.

Розрив має найбільше значення для біопрепаратів із тривалим часом циркуляції та складними моделями розподілу в тканинах.

Immuno{0}}PET поєднує властивості молекулярного розпізнавання антитіл із чутливістю та кількісними можливостями позитронно-емісійної томографії.

У типовому дослідженні моноклональне антитіло або зонд із-антитіла мітять позитрон-радіонуклідом. Для інтактних антитіл, довготривалі-радіонукліди, такі як цирконій-89 (⁸⁹Zr).

^89Zrмає фізичний-період напіврозпаду приблизно 3,3 дня, що підтримує візуалізацію протягом кількох днів після введення. Це робить його корисним для досліджень відстроченого розподілу в тканинах, хоча оптимальний радіонуклід залежить від молекулярного формату, біологічної кінетики, хімії маркування та мети дослідження. Про це йдеться в огляді Кармона та Аждаринії за 2018 рік⁸⁹Zr є радіонуклідом, який часто використовують для візуалізації антитіл, оскільки його-період напіврозпаду дозволяє відстрочене зображення та оцінку біорозподілу антитіл у розширеному вікні.

Типовий робочий процес Immuno-PET включає:

Вибір антитіл → Радіоактивне мічення → Введення → Послідовне ПЕТ-зображення → Анатомічна спільна-реєстрація → Кількісний аналіз → Біологічний розподіл та інтерпретація-залучення мішені

Зображення може включати регіональну концентрацію активності, SUV, співвідношення тканин-до-фону, часові-криві активності та інші кількісні параметри. Додаткові аналізи можуть включати кінетичне моделювання або порівняння з ФК плазми та вимірювання тканин ex vivo.

Сигнал ПЕТ – це не те саме, що концентрація інтактного терапевтичного антитіла в тканині. Необхідно враховувати метаболізм радіоактивних міток, неспецифічне поглинання, активність -кров’яного пулу, стабільність індикатора та будь-які відмінності між зондом візуалізації та терапевтичною молекулою.

Практична перевага Immuno-PET полягає в тому, що він робить аналіз не простобіорозподіл-у всьому тілі.

Для націлених антитіл поглинання тканиною може відображати кілька процесів, що перекриваються:

Системний кровообіг → Доставка тканин → Доступ до мішені → Зв'язування антитіл → Інтерналізація або утримання → Очищення

Високий рівень ПЕТ-сигналу в цільовій тканині може вказувати на сприятливу доставку, але сам по собі він не доводить фармакологічне залучення мішені.

Щоб покращити інтерпретацію, дані Immuno-PET можна об’єднати з незалежними вимірюваннями, такими як експресія рецепторів, тканинні біомаркери, імуногістохімія, біорозподіл ex vivo або тести зайнятості рецепторів.

Програми ADC покладаються саме на цей шар доказів. ADC залежить від системного впливу, доступності цільового антигену, зв’язування антитіл, інтерналізації, внутрішньоклітинного обміну та подальшого вивільнення корисного навантаження.

У огляді Кармона та Аждаринії за 2018 рік описано, як⁸⁹Zr-immuno-PET використовувався для оцінки біорозподілу-в організмі, фармакокінетики та націлювання антитіл і ADC на пухлину. Це також підвищує можливість використання молекулярної візуалізації для характеристики гетерогенності мішені та підтримки стратегій-відбору пацієнтів.

Імуно-ПЕТ найкраще розглядати якфункціональний підхід до візуалізації, який поєднується з молекулярними та гістологічними вимірюваннями, а не окрема заміна для них.

Що додає Immuno-PET, залежить від технології візуалізації та біологічної моделі, що використовується.

Пропозиція досліджень NHPкорисний параметр трансляції для біорозподілу антитілоскільки вони підтримують серійну візуалізацію разом із традиційною фармакологією, аналізом біомаркерів і, якщо це науково обґрунтовано, взяттям зразків тканин.

NHP також дозволяють використовувати протоколи візуалізації, ближчі до масштабу та робочого процесу клінічних досліджень ПЕТ, ніж більшість менших{0}}моделей на тваринах. Більший розмір тіла забезпечує достатнє анатомічне розділення для-зображення на рівні органів, а поздовжнє зображення дозволяє кожній тварині служити власним орієнтиром у кількох точках часу.

Релевантність моделі NHP все ще потрібно оцінювати окремо-за-випадком. Між-видові відмінності в цільовій експресії, розпізнаванні епітопів, взаємодії Fc-рецепторів і фармакології антитіл можуть впливати на те, як інтерпретуються дані Immuno-ПЕТ.

З цієї причини цільова перехресна -реактивність і характеристики зв’язування мають бути підтверджені у вибраних видів NHP перед використанням моделі для кількісного цільового-специфічного зображення.

Біологічно релевантна модель NHP — це не просто модель, у якій можна виявити антитіло. Це така, у якій молекулярна взаємодія, що вивчається, достатньо порівнянна з передбачуваним клінічним механізмом.

Послідовна ПЕТ-візуалізація може відобразити відносний розподіл радіоактивно міченого антитіла в основних органах і тканинах, доповнюючи ФК у плазмі та звичайні дослідження біорозподілу ex vivo.

Отримані дані можуть допомогти відрізнити очікуваний фізіологічний розподіл від незвичайного накопичення та визначити тканини, які потребують додаткового дослідження.

Для ціль{0}}специфічних антитіл візуалізація може показати, чи доступна мішень in vivo.

Це відрізняється від демонстрації цільової експресії у зразку тканини. Імуногістохімія та аналогічні аналізи ex vivo підтверджують наявність, тоді як Immuno-PET додає in vivo доступність і накопичення антитіл.

Цільова експресія може відрізнятися залежно від тканин, уражень або стадій захворювання.

Це найбільш важливо в онкології, де одна біопсія не завжди відображає цільову експресію через ураження. Зображення всього-тіла може відобразити цільовий розподіл між ураженнями так, як не може окремий зразок тканини.

Різні антитіла, спрямовані до однієї мішені, можуть мати різну афінність, розпізнавання епітопів, характеристики інтерналізації або розподіл у тканинах.

Immuno-PET можна включити до стратегій-відбору кандидатів шляхом порівняння поглинання тканиною та-пов’язаного з цільовим розподілу перед тим, як перевести молекулу на більш-ресурсоємні етапи розробки.

ПосиланняImmuno{0}}PET до ширшої системи ФК/ФД візуалізаціїмає значення для перекладацького міркування.

Як обговорювалося у відповідній статті Оцінка-ФК/ФД на основі зображень у не-приматів людини, звичайна ФК у плазмі описує системний вплив, тоді як візуалізація додає просторову та поздовжню інформацію про розподіл тканин.

Для розвитку антитіл цей зв’язок можна розширити:

ФК плазми → Біорозподіл у тканинах → Доступність мішені → Залучення мішені → Фармакодинамічна відповідь

Кожен крок відповідає на окреме запитання.PK плазми описує, скільки антитіл присутнє в кровообігу.ФК візуалізації показує, де розподіляється мічене антитіло та як цей розподіл змінюється з часом.

Immuno-PET зі специфічною мішенню- може надати докази поглинання,-пов’язаного з мішенню, якщо індикатор і експериментальний дизайн підтверджують таку інтерпретацію.

Фармакодинамічні вимірювання потім визначають, чи взаємодія з мішенню перетворюється на вимірювану біологічну відповідь.

Ця інтегрована структура найбільш корисна для біологічних препаратів, чия терапевтична активність залежить від проникнення в тканину або доступності молекулярної мішені.

Immuno-ПЕТ є потужною методологією, але під час розробки та інтерпретації досліджень необхідно враховувати кілька технічних факторів.

Радіоактивне мічення може змінити біологічну поведінку антитіл. Мічений індикатор перед використанням слід охарактеризувати щодо імунореактивності, афінності, стабільності та інших відповідних властивостей.

Для програм ADC додатковим зауваженням є те, що антитіло для візуалізації та терапевтичний ADC не обов’язково є ідентичними молекулами. Кон'югація корисного навантаження може змінити молекулярні властивості, включаючи фармакокінетику та стабільність.

Отже, біорозподіл радіоактивно міченого оголеного антитіла не слід автоматично вважати ідентичним біорозподілу відповідного ADC.

Це обмеження задокументовано в літературі з Immuno-ПЕТ (наприклад, Carmon and Azhdarinia, 2018) і заслуговує на увагу, коли результати візуалізації перетворюються на терапевтичні висновки.

Висока цільова експресія в нормальних тканинах може суттєво впливати на розподіл і кліренс антитіл.

Цільова-опосередкована диспозиція препарату (TMDD) описує цю закономірність: тканинне-специфічне поглинання, яке відрізняється від неспецифічного розподілу. Візуалізація може показати закономірність, але кількісна інтерпретація вимагає відповідного фармакологічного контексту.

Оскільки антитіла циркулюють протягом тривалих періодів, судинна активність може домінувати над сигналом ПЕТ на ранніх етапах візуалізації.

Це одна з причин, чому поздовжнє зображення та відповідна анатомічна сегментація важливі при інтерпретації поглинання тканиною.

Співвідношення SUV і тканин-до-фону є корисними кількісними показниками, але вони не обов’язково забезпечують повний опис кінетики антитіл.

Залежно від питання дослідження додаткову інформацію можуть надати криві-активності в часі, кінетичне моделювання, функції введення плазми та перевірка ex vivo.

Відповідний кількісний метод слід обирати відповідно до того, чи є основною метою біорозподіл, тканинна кінетика, цільове зв’язування або фармакодинамічна оцінка.

Immuno-PET додає більше, коли інтерпретується разом з іншими кінцевими точками трансляції.

Наприклад:

ПЕТ{0}}КТможе поєднувати молекулярний сигнал з анатомічною локалізацією.

МРТможна додати анатомічну інформацію про м’які-тканини та-високу роздільну здатність, зокрема длядослідження ЦНС.

Плазмовий ПКзабезпечує вимірювання системного впливу.

Біомаркери та патологіяпропонують незалежні докази біологічної активності або впливу на тканини.

Функціональні кінцеві точкивказують, чи молекулярне залучення мішені перетворюється на вимірювану фармакологічну відповідь.

Трансляційна дослідницька інфраструктура Prisys включає ПЕТ-КТ, МРТ, КТ, DSA та інші клінічні-еквівалентні методи візуалізації, що підтримує мультимодальну візуалізацію в рамках досліджень NHP.

Також підтримується ширша платформаNHP фармакологія, ФК/ФД оцінка, дослідження біомаркерів і дослідження-цільового залучення, щоб дані молекулярної візуалізації можна було інтерпретувати в рамках ширшої доклінічної дослідницької системи.

Цей комплексний підхід має найбільше значення, коли питання розвитку виходить за межі простого біорозподілу:

Чи досягає антитіло цільової тканини, взаємодіє зі своєю мішенню та викликає очікувану біологічну відповідь?

Immuno-PET можна використовувати на різних етапах розробки біопрепаратів. Під час раннього відбору кандидатів він може порівнювати антитіла щодо розподілу в тканинах і цільового -поглинання.Під час доклінічної фармакології він може доповнювати ФК плазми та аналіз тканин для дослідження впливу у відповідних місцях.

Для програм ADC він може інформувати цільову доступність і-розподіл по всьому тілу таким чином, що доповнює дослідження ефективності та безпеки.

Для онкологічних програм візуалізація всього-тіла може охарактеризувати гетерогенну експресію мішені в ушкодженнях і підтримувати розробку біомаркерів візуалізації.

Клінічні звіти також вказують на роль Immuno-ПЕТ у відборі пацієнтів і супутній-діагностичній розробці, хоча для переходу від доклінічного методу візуалізації до клінічної діагностики потрібна окрема перевірка. Дослідження ZEPHIR є добре-відомим прикладом:⁸⁹Візуалізацію Zr-трастузумабом досліджували щодо відповіді на лікування HER2-позитивного раку молочної залози.

Для доклінічних програм NHP безпосередньою цінністю, як правило, є більш конкретне розуміння біорозподілу антитіл, доступності мішені та зв’язків експозиції-відповіді до клінічної трансляції.

Цінність Immuno-PET у дослідженнях NHP полягає не лише в здатності візуалізувати антитіло.

Його наукова цінність полягає в зв'язку системного впливу з просторовим розподілом і доступністю молекулярної мішені.

Звичайна ФК плазми залишається важливою для розуміння системного впливу. Аналіз тканин ex vivo надає детальну інформацію про вибрані анатомічні ділянки. Immuno-PET додає повздовжнє зображення всього-тіла, яке може показати, де накопичується радіомічене антитіло та як цей розподіл змінюється з часом.

У поєднанні з аналізами цільової-експресії, тканинними біомаркерами, патологією та фармакодинамічними кінцевими точками Immuno-ПЕТ сприяє більш інтегрованому погляду на фармакологію антитіл.

Таким чином, для досліджень NHP моноклональних антитіл, біспецифічних антитіл і ADC корисною структурою є:

Вплив → Біологічне розповсюдження → Доступність цілі → Залучення цілі → Біологічна відповідь

Ця структура об’єднує концепції молекулярної візуалізації, які обговорюються в ширшій серії Prisys, від біорозподілу ПЕТ і ФК/ФД{0}}на основі зображень до кількісного залучення мішені та трансляційного молекулярного зображення.

Мета полягає не в тому, щоб замінити звичайний ФК або аналіз тканин, а в тому, щоб додати просторову та поздовжню інформацію, яку ці методи не можуть надати одні.

Кармон К. С., Аждарінія А. Застосування імуно-ПЕТ у розробці кон’югатів-антитіл.Mol Imaging. 2018;17:1536012118801223. doi:10.1177/1536012118801223

Зверніться до Prisys Biotech