Beeldvorming van de biodistributie van het hele-lichaam in NHP's|125I SPECT

Begrijpen waar een geneesmiddel zich in het lichaam verspreidt, maakt deel uit van de preklinische ontwikkeling van geneesmiddelen. De plasmafarmacokinetiek kan de systemische blootstelling beschrijven, maar zegt op zichzelf niets over de manier waarop een stof zich over weefsels verspreidt, of hoe de weefsel-geassocieerde blootstelling in de loop van de tijd verandert.

Traditionele weefseldistributiestudies beantwoorden die vraag door terminale bemonstering en ex vivo analyse van geoogste organen. Moleculaire beeldvorming biedt een aanvullende route: neem een ​​geschikte radionuclide op in het testartikel, visualiseer en kwantificeer vervolgens de tracer--geassocieerde distributie in vivo, en herhaal de meting bij hetzelfde dier op meerdere tijdstippen.

Een case uit het Prisys Biotechnologies-webinarMoleculaire beeldvorming in NHP-modellen voor translationele geneesmiddelenontwikkelingillustreert de aanpak met een intraveneus toegediende¹²⁵Ik-labelde testartikelen bij niet-menselijke primaten (NHP's). Het onderzoek was bedoeld om de gehele-lichaamsdistributie in de loop van de tijd te volgen en om metingen op orgaanniveau- af te leiden uit de beeldgegevens.

De casus laat zien hoe moleculaire beeldvorming een longitudinale en ruimtelijke dimensie toevoegt aan conventioneel biodistributiewerk, terwijl de optie van ex vivo bevestiging open blijft voor studies die dit nodig hebben.

De blootstelling aan geneesmiddelen is niet overal in het lichaam uniform. De verspreiding over individuele organen en weefsels heeft invloed op de farmacologische activiteit, de betrokkenheid bij het doel, de blootstelling buiten- het doel en de veiligheid.

Dat is het belangrijkst voor modaliteiten waarvan de biologische activiteit afhankelijk is van weefsellokalisatie. Biologische geneesmiddelen, peptiden, antilichamen, therapieën op basis van antilichamen-, celtherapieën en radioactief gemerkte verbindingen vereisen vaak inzicht in de manier waarop het toegediende materiaal zich vanuit de circulatie verplaatst naar doel- en niet-doelweefsels.

Conventionele plasma PK beschrijft de systemische blootstelling via parameters zoals Cmax, AUC en klaring. De plasmaconcentratie voorspelt echter niet de weefselblootstelling. Twee verbindingen met vergelijkbare plasma-PK-profielen kunnen heel verschillend worden verdeeld.

Onderzoek naar biodistributie levert de ontbrekende laag op door een andere vraag te beantwoorden: waar gaat het toegediende materiaal naartoe, en hoe verandert het weefsel-geassocieerde signaal in de loop van de tijd?

Een conventioneel weefseldistributieonderzoek maakt gebruik van vooraf gedefinieerde eindtijdpunten. Dieren worden op elk punt geëuthanaseerd, organen worden verzameld en de hoeveelheid testartikel of radioactief gemerkt materiaal wordt ex vivo gekwantificeerd.

De methode blijft gevestigd en waardevol. Het geeft directe metingen van geoogste weefsels en ondersteunt vervolgwerk dat beeldvorming alleen niet kan opleveren, inclusief gedetailleerde biochemische, histopathologische of cellulaire karakterisering.

De beperking voor longitudinaal werk is in het ontwerp ingebouwd. Elk dier levert doorgaans weefselgegevens op één eindtijdstip, dus voor een tijdsverloop zijn verschillende dieren op verschillende bemonsteringspunten nodig.

Moleculaire beeldvorming verandert de temporele structuur van het experiment. Met een op de juiste manier radioactief gelabeld testartikel kan hetzelfde onderwerp herhaaldelijk in beeld worden gebracht, waardoor een reeks waarnemingen ontstaat in plaats van onafhankelijke eindmetingen.

Dat binnen-het onderwerpontwerp informatie oplevert over de ruimtelijke verdeling van de tracer, de-orgaan-geassocieerde accumulatie en signaalverandering in de loop van de tijd. De Prisys-webinarcasus illustreert het principe met het hele-lichaam¹²⁵Ik maak beeldvorming in NHP's, waarbij ik seriële beeldvorming op meerdere tijdstippen, kwantificering op orgaan-niveau en een microdosisonderzoekontwerp beschrijf.

De workflow bestaat uit vier fasen: het kiezen van een radionuclide, het radiolabelen van het testartikel, in vivo beeldvorming en kwantitatieve analyse van de beeldgegevens.

De selectie van radionucliden volgt uit de moleculaire kenmerken van het testartikel, de verwachte biologische kinetiek en de beeldvormingsmodaliteit. Het moleculaire beeldvormingsplatform dat in het webinar wordt gepresenteerd, ondersteunt zowel PET- als SPECT-radionucliden¹⁸F, ⁶⁸Ga,⁶⁴Cu,⁸⁹Zr,¹²⁴I, ¹¹C, ¹³¹I, ¹²⁵Ik, en^99mTc. De presentatielijsten¹²⁵I met een fysieke halfwaardetijd- van ongeveer 59,4 dagen en noemt peptiden, eiwitten en antilichamen onder de toepasselijke gelabelde verbindingen.

Voor langer-levende radionucliden zoals¹²⁵I, SPECT/CT kan de verdeling van radioactief gelabeld materiaal over een uitgebreid observatievenster visualiseren. PET-radionucliden zoals¹⁸F, ⁶⁸Ga,⁶⁴Cu, en⁸⁹Zr biedt verschillende combinaties van halfwaardetijd, gevoeligheid en beeldvormingskenmerken, en kan geschikt zijn voor kortere of middellange biologische tijdschalen.

Het produceren van een afbeelding is niet het eindpunt. Kwantitatieve moleculaire beeldvorming is afhankelijk van kalibratie, acquisitieprotocollen, reconstructie, regio-van-interesse of orgaansegmentatie, en conversie van gemeten activiteit in een biologisch interpreteerbare metriek.

Een maatstaf die veel wordt gebruikt in onderzoek naar biodistributie is het percentage geïnjecteerde dosis per gram weefsel (%ID/g). Het brengt weefsel-geassocieerde radioactiviteit tot expressie in verhouding tot de toegediende activiteit en normaliseert naar weefselmassa. Waar beeldgegevens op de juiste manier zijn gekalibreerd en orgaanvolumes of -massa's kunnen worden geschat, biedt %ID/g een kwantitatief raamwerk voor het vergelijken van de tracer-geassocieerde distributie over organen en tijdstippen.

De nauwkeurigheid van de beeld-afgeleide kwantificering hangt van verschillende dingen tegelijk af: de radionuclide, het beeldvormingssysteem, de acquisitie- en reconstructieparameters, verzwakking en verstrooiingscorrectie, orgaansegmentatie, kalibratieprocedures en de studieomstandigheden. Metingen afgeleid van afbeeldingen moeten daarom worden geïnterpreteerd binnen het validatiekader van het individuele onderzoek.

In de webinarcasus werd intraveneus toegediend¹²⁵Ik-heb het testartikel gelabeld om te onderzoekenverdeling van het gehele-lichaamsweefselbij NHP’s.

In plaats van weefsels op één enkel eindpunt te verzamelen, werd beeldvorming op meerdere tijdstippen uitgevoerd om het radioactief gemerkte materiaal longitudinaal te volgen. Het onderzoek leverde ruimtelijke informatie op over de verdeling van het hele-lichaam, terwijl herhaalde observatie van dezelfde dieren mogelijk was.

Beeldvormingsgegevens werden gebruikt om het orgaan-geassocieerde tracersignaal te evalueren en om de geneesmiddelinhoud op orgaan-niveau te berekenen op basis van de gemeten opname. De casus illustreert de distributie over belangrijke organen en laat zien hoe moleculaire beeldvorming zowel ruimtelijke als temporele informatie oplevert die conventionele terminale sampling alleen niet gemakkelijk kan verschaffen.

Merk op dat dit werd gepresenteerd als een toepassingsvoorbeeld van moleculaire beeldvorming, en niet als vervanging voor conventionele weefselanalyse. De waarde ervan ligt in het toevoegen van een longitudinale in vivo laag aan de biodistributiedataset.

¹²⁵Ik pak biologische vragen aan die verder reiken dan een kort beeldvenster. Dankzij de relatief lange fysieke halfwaardetijd-kan radioactief gelabeld materiaal gedurende langere perioden worden gevolgd; het juiste beeldvormingsschema hangt nog steeds af van de farmacokinetiek van het testartikel en van de etiketteringsstrategie.

In vivo moleculaire beeldvorming voegt meer toe dan een beeld van de distributie van geneesmiddelen. De wetenschappelijke waarde ervan ligt in het combineren van ruimtelijke informatie met herhaalde metingen.

Ten eerste volgt longitudinale beeldvorming veranderingen in weefsel{0}}geassocieerd signaal binnen hetzelfde onderwerp, waardoor de bijdrage van inter-dierlijke variabiliteit wordt verminderd wanneer temporele veranderingen worden geëvalueerd.

Ten tweede biedt beeldvorming van het hele-lichaam een ​​ruimtelijke context. In plaats van de analyse te beperken tot organen die zijn geselecteerd voor terminale verzameling, dekt het beeldvormingsveld een breder beeld van waar het radioactief gemerkte materiaal naartoe gaat.

Ten derde genereert kwantitatieve beeldanalyse metingen op orgaanniveau- die een aanvulling vormen op plasma PK en conventionele weefselconcentratiegegevens. Dit helpt wanneer onderzoekers systemische blootstelling moeten koppelen aan weefsel-geassocieerde blootstelling.

Ten slotte kan beeldvorming het ontwerp van daaropvolgende terminale onderzoeken informeren. Longitudinale beeldvorming kan organen of tijdstippen identificeren die een meer gedetailleerde ex vivo karakterisering rechtvaardigen, zodat terminale bemonstering kan worden opgebouwd rond specifieke biologische vragen in plaats van vooraf gedefinieerde aannames.

Deze toepassingen komen overeen met de bredere rol van moleculaire beeldvorming in de preklinische ontwikkeling die in het webinar wordt beschreven, waarbij beeldvorming betrekking heeft op biodistributie, farmacokinetiek, targetbetrokkenheid, farmacodynamiek, beoordeling van de werkzaamheid en translationele dosisevaluatie.

Moleculaire beeldvorming is geen universele vervanging voor terminale biodistributieanalyse.

Van afbeeldingen-afgeleide metingen vertegenwoordigen activiteit binnen een gedefinieerd beeldvormingsvolume, en ze dragen de ruimtelijke resolutie en kwantitatieve beperkingen van het beeldvormingssysteem met zich mee. Beeldvorming heeft ook een beperkt vermogen om extracellulaire, cellulaire of subcellulaire lokalisatie van het gelabelde materiaal te onderscheiden.

Ex vivo-analyse biedt directe weefselmetingen en kan worden gecombineerd met histopathologie, autoradiografie, bioanalyse of andere testen op weefsel-niveau. Deze methoden blijven noodzakelijk wanneer definitieve weefselconcentratie of mechanistische karakterisering vereist is.

In de praktijk worden de twee na elkaar of samen gebruikt. Longitudinale moleculaire beeldvorming karakteriseert de verspreiding van het hele-lichaam en markeert de organen en tijdstippen die er toe doen; een gericht terminaal cohort levert vervolgens directe weefselmetingen en diepere mechanistische karakterisering.

Een dergelijk geïntegreerd ontwerp haalt meer informatie uit elk dier, terwijl de analytische kracht van ex vivo-methoden behouden blijft.

De selectie van radionucliden moet de biologische kwestie volgen, en niet alleen de beeldvormingsmodaliteit.

Kort-levende PET-radionucliden zoals¹⁸Geschikt voor snelle farmacokinetische of receptor-bindende processen. Langer-levende PET-radionucliden zoals⁸⁹Zr kan nuttig zijn voor het langzaam verspreiden van biologische therapieën, terwijl SPECT-radionucliden zoals¹²⁵Ik bied uitgebreide observatievensters voor op de juiste manier gelabelde verbindingen.

Het platform dat in het webinar wordt beschreven, omvat het volledige hierboven genoemde PET- en SPECT-panel. De presentatie benadrukt ook dat isotopenselectie in dezelfde discussie thuishoort als de kenmerken van de verbinding en de beoogde toepassing.

Voor NHP-onderzoeken omvatten aanvullende overwegingen de stabiliteit van de etikettering, het behoud van de biologische activiteit van het moedermolecuul, de specifieke activiteit, radiochemische zuiverheid, de verwachte weefselkinetiek, blootstelling aan straling, beeldgevoeligheid en de haalbaarheid van herhaalde anesthesie en beeldvorming.

Kwantitatieve moleculaire beeldvorming verbindt preklinische blootstelling met translationele besluitvorming-.

Het webinar presenteert beeldvorming van de biodistributie van het hele-lichaam als een bron van informatie voor de beoordeling van de- blootstelling aan doelweefsel, PK-modellering, allometrische overwegingen en de eerste-in-dosisselectie voor de mens.

Behandel deze toepassingen als onderdeel van een geïntegreerde translationele dataset, niet als op zichzelf staande determinanten van de klinische dosis. Afbeeldings-afgeleide blootstellingsinformatie is het meest informatief naast conventioneel PK, farmacologie, doelgroepbetrokkenheid, veiligheid en ander niet-klinisch bewijs.

De translationele waarde komt neer op het verbinden van drie dimensies van blootstelling: systemische blootstelling gemeten in bloed, ruimtelijke blootstelling waargenomen in weefsels, en temporele verandering in weefsel{0}}geassocieerd signaal.

Prisys Biotechnologies omvat eenbeeldvormingsdienst voor biodistributiein zijn NHP translationeel onderzoeksplatform, waar het studies ondersteunt op het gebied van biodistributie, blootstelling aan het CZS, doelwitbetrokkenheid, ziekteprogressie en farmacodynamische beoordeling.

Het platform combineert mogelijkheden voor radiolabeling met grote-PET/CT- en SPECT/CT-beeldvorming bij dieren. Het webinarmateriaal beschrijftProductie van PET/SPECT-tracersen labeling voor kleine moleculen, peptiden, eiwitten, macromoleculen, nanomaterialen en antilichamen, naast grote-multimodale beeldvormingsmogelijkheden bij dieren.

Binnen NHP-onderzoeken kan moleculaire beeldvorming worden geïntegreerd met conventionele farmacologie en PK/PD-beoordelingen, waardoor aanvullende ruimtelijke informatie wordt toegevoegd zonder dat elke longitudinale observatie afhankelijk is van terminale weefselverzameling.

Het bredere Prisys-beeldvormingsplatform omvat MRI, CT, DSA en andere klinische-equivalente beeldvormingsmodaliteiten, die longitudinale beoordeling op meerdere therapeutische gebieden ondersteunen.

Moleculaire beeldvorming van het hele-lichaam geeft een kwantitatief, longitudinaal inzicht in de biodistributie van geneesmiddelen bij niet-menselijke primaten. De¹²⁵Ik geval in dePrisysVoorbij anatomiewebinarlaat zien hoe seriële SPECT-beeldvorming de distributie van radioactief gelabelde medicijnen door het lichaam volgt en informatie op orgaan-niveau genereert van dezelfde dieren.

Het neemt de noodzaak van conventionele ex vivo analyse niet weg. Het voegt een complementaire laag van ruimtelijke en temporele gegevens toe die de manier versterkt waarop onderzoeken naar biodistributie worden geïnterpreteerd en ontworpen.

Voor translationele geneesmiddelenontwikkeling geeft het combineren van longitudinale beeldvorming met systemische PK, weefselanalyse en farmacodynamische eindpunten een meer geïntegreerd beeld van de blootstelling aan geneesmiddelen vanaf toediening tot doelweefsel.

Neem contact op met Prisys Biotech