Immuno-PET dans les modèles PSN pour le développement d'anticorps

Les thérapies à base d'anticorps-incluent désormais les anticorps monoclonaux (mAb) conventionnels, les anticorps bispécifiques, les conjugués d'anticorps-médicaments (ADC) et d'autres produits biologiques modifiés. À mesure que les formats moléculaires deviennent de plus en plus complexes, savoir où se déplace un anticorps après son administration et s’il atteint la cible biologique prévue est devenu une question récurrente dans le développement préclinique de médicaments.

Les études pharmacocinétiques (PK) conventionnelles mesurent les concentrations d'anticorps dans le plasma ou le sérum. Ces mesures décrivent l'exposition systémique, la clairance et la demi-vie-, mais elles donnent des informations limitées sur la façon dont un anticorps se répartit dans les tissus.

L'immuno-tomographie par émission de positons (Immuno-PET) comble en partie cette lacune. En radiomarquant un anticorps ou une sonde de ciblage dérivée d'un anticorps, la TEP peut visualiser et quantifier sa distribution dans le corps à plusieurs moments. Lorsque le traceur conserve les propriétés de liaison à la cible-, les données d'imagerie peuvent décrire l'accessibilité des tissus, l'absorption associée à la cible-et la relation entre l'exposition systémique et la distribution tissulaire.

Chez les-primates non humains (NHP), l'Immuno-PET est bien-adapté carimagerie moléculairepeut être combiné avec la pharmacocinétique plasmatique, l'imagerie anatomique, les biomarqueurs tissulaires et les paramètres pharmacodynamiques au sein d'une seule étude translationnelle.

La question n’est pas seulement de savoir où va l’anticorps, mais aussi de savoir s’il atteint le tissu visé, s’attaque à la cible concernée et produit une distribution conforme à sa pharmacologie prévue.

La pharmacocinétique du plasma reste un élément essentiel du développement de produits biologiques. Des paramètres tels que la Cmax, l'ASC, la clairance et la demi-vie-décrit l'exposition systémique et prennent en charge la sélection de la dose et la modélisation de la réponse à l'exposition-.

Cependant, l’exposition systémique ne prédit pas nécessairement l’exposition tissulaire.

Un anticorps peut rester en circulation pendant une période prolongée tout en présentant des profils d’absorption très différents selon les organes. L'expression de la cible, la perméabilité vasculaire, l'architecture tissulaire, les interactions avec les récepteurs Fc, l'internalisation médiée par l'antigène- et l'absorption non spécifique peuvent chacune façonner la distribution tissulaire.

Cela crée une distinction entrepharmacocinétique systémiqueetpharmacologie au niveau des tissus-.

Pour une thérapie par anticorps, plusieurs questions restent souvent ouvertes après une analyse pharmacocinétique conventionnelle :

• L’anticorps atteint-il le tissu cible ?
• La cible moléculaire est-elle accessible à l’anticorps in vivo ?
• L’expression de la cible varie-t-elle selon les tissus ou les lésions ?
• L'adoption est-elle principalement médiée par une cible-ou non spécifique ?
• Une expression cible élevée dans les tissus normaux affecte-t-elle la distribution ?
• Comment l’absorption tissulaire évolue-t-elle au fil du temps ?

L'échantillonnage de tissus terminaux répond à certaines de ces questions, mais généralement à quelques moments précis et dans un ensemble limité de tissus. L'immuno-PET ajoute une perspective longitudinale et non-invasive en suivant la façon dont un anticorps radiomarqué ou une sonde de ciblage se distribue au fil du temps.

Cet écart est particulièrement important pour les produits biologiques présentant des temps de circulation longs et des schémas de distribution tissulaire complexes.

L'immuno-PET combine les propriétés de reconnaissance moléculaire des anticorps avec la sensibilité et les capacités quantitatives de la tomographie par émission de positons.

Dans une étude typique, un anticorps monoclonal ou une sonde dérivée d'un anticorps-est marqué avec un radionucléide émetteur de positons-. Pour les anticorps intacts,-des radionucléides à vie plus longue tels que le zirconium-89 (⁸⁹Zr) sont couramment utilisés car leur demi-vie physique-correspond à la distribution et à la cinétique de clairance relativement lentes des molécules d'IgG.

^89Zra une demi-vie physique-d'environ 3,3 jours, ce qui permet une imagerie sur plusieurs jours après l'administration. Cela le rend utile pour les études de distribution tissulaire retardée, bien que le radionucléide optimal dépende du format moléculaire, de la cinétique biologique, de la chimie du marquage et de l'objectif de l'étude. L'examen de Carmon et Azhdarinia en 2018 note que⁸⁹Le Zr est un radionucléide fréquemment utilisé pour l'imagerie des anticorps, car sa demi-vie-permet une imagerie retardée et une évaluation de la biodistribution des anticorps sur une fenêtre étendue.

Un workflow Immuno-PET typique comprend :

Sélection d'anticorps → Radiomarquage → Administration → Imagerie TEP en série → Co-enregistrement anatomique → Analyse quantitative → Biodistribution et interprétation de l'engagement de la cible-

La lecture d'imagerie peut inclure la concentration d'activité régionale, le SUV, les rapports tissu-sur-fond, les courbes d'activité temporelle- et d'autres paramètres quantitatifs. Des analyses plus avancées peuvent intégrer une modélisation cinétique ou des comparaisons avec des mesures de pharmacocinétique du plasma et de tissus ex vivo.

Le signal TEP n’est pas le même que la concentration d’anticorps thérapeutiques intacts dans les tissus. Le métabolisme des radiomarqueurs, l'absorption non spécifique, l'activité du pool sanguin-, la stabilité du traceur et toute différence entre la sonde d'imagerie et la molécule thérapeutique doivent tous être pris en compte.

Un avantage pratique de l'Immuno-PET est qu'il va au-delà de la simple analysebiodistribution-du corps entier.

Pour les anticorps ciblés, l’absorption tissulaire peut refléter plusieurs processus qui se chevauchent :

Circulation systémique → Administration de tissus → Accessibilité cible → Liaison des anticorps → Internalisation ou rétention → Clairance

Un signal TEP élevé dans un tissu cible peut indiquer une délivrance favorable, mais il ne prouve pas en soi l’engagement pharmacologique d’une cible.

Pour renforcer l'interprétation, les données Immuno-PET peuvent être combinées avec des mesures indépendantes telles que l'expression des récepteurs, les biomarqueurs tissulaires, l'immunohistochimie, la biodistribution ex vivo ou les tests d'occupation des récepteurs.

Les programmes ADC s’appuient en particulier sur cette stratification de preuves. Un ADC dépend de l’exposition systémique, de l’accessibilité de l’antigène cible, de la liaison des anticorps, de l’internalisation, du trafic intracellulaire et de la libération ultérieure de la charge utile.

L'examen de Carmon et Azhdarinia en 2018 décrit comment⁸⁹Le Zr-immuno-PET a été utilisé pour évaluer la biodistribution-du corps entier, la pharmacocinétique et le ciblage tumoral des anticorps et des ADC. Cela soulève également la possibilité d'utiliser l'imagerie moléculaire pour caractériser l'hétérogénéité des cibles et soutenir les stratégies de sélection des patients-.

Immuno-PET est mieux considéré comme unapproche d’imagerie fonctionnelle qui s’associe aux mesures moléculaires et histologiques, pas un remplacement autonome pour eux.

Ce qu'Immuno-PET ajoute dépend de la technologie d'imagerie et du modèle biologique utilisé.

Offre d'études PSNun cadre translationnel utile pour la biodistribution des anticorpsparce qu'ils prennent en charge l'imagerie en série ainsi que la pharmacologie conventionnelle, l'analyse des biomarqueurs et, lorsque cela est scientifiquement justifié, l'échantillonnage de tissus.

Les PSN permettent également des protocoles d'imagerie plus proches de l'échelle et du flux de travail des études cliniques de TEP que la plupart des modèles animaux-plus petits. Une taille corporelle plus grande offre une séparation anatomique suffisante pour l'imagerie au niveau des organes -, et l'imagerie longitudinale permet à chaque animal de servir de sa propre référence à plusieurs moments dans le temps.

La pertinence du modèle NHP doit encore être évaluée au cas-par-cas. Les différences entre les espèces-dans l'expression de la cible, la reconnaissance des épitopes, les interactions avec les récepteurs Fc et la pharmacologie des anticorps peuvent influencer la façon dont les données Immuno-PET sont interprétées.

Pour cette raison, la réactivité croisée-et les caractéristiques de liaison de la cible doivent être confirmées chez l'espèce NHP choisie avant d'utiliser le modèle pour l'imagerie quantitative spécifique à la cible-.

Un modèle de PSN biologiquement pertinent n’est pas simplement un modèle dans lequel l’anticorps peut être détecté. Il s’agit d’une interaction dans laquelle l’interaction moléculaire étudiée est suffisamment comparable au mécanisme clinique envisagé.

L’imagerie TEP en série peut cartographier la distribution relative d’un anticorps radiomarqué dans les principaux organes et tissus, complétant ainsi la pharmacocinétique du plasma et les études conventionnelles de biodistribution ex vivo.

Les données résultantes peuvent aider à distinguer la distribution physiologique attendue d’une accumulation inhabituelle et à identifier les tissus qui justifient une enquête plus approfondie.

Pour les anticorps spécifiques à une cible-, l'imagerie peut indiquer si la cible est accessible in vivo.

Cela diffère de l’affichage de l’expression cible dans un échantillon de tissu. L'immunohistochimie et des tests ex vivo similaires confirment la présence, tandis que l'immuno-PET ajoute une accessibilité in vivo et une accumulation d'anticorps.

L'expression cible peut varier selon les tissus, les lésions ou les stades de la maladie.

Ceci est particulièrement important en oncologie, où une seule biopsie ne représente pas toujours l’expression cible à travers les lésions. L'imagerie du corps entier-peut cartographier la distribution des cibles à travers les lésions d'une manière qui ne serait pas possible avec un seul échantillon de tissu.

Différents anticorps dirigés vers la même cible peuvent avoir des affinités, une reconnaissance d'épitope, des caractéristiques d'internalisation ou une distribution tissulaire différentes.

L'immuno-PET peut être intégré aux stratégies de sélection-de candidats en comparant l'absorption tissulaire et la distribution associée à la cible-avant de faire progresser une molécule vers des étapes de développement-plus gourmandes en ressources.

EnchaînementImmuno-PET au cadre plus large de l'imagerie PK/PDimporte pour le raisonnement translationnel.

Comme indiqué dans l'article connexe-Évaluation PK/PD basée sur l'imagerie chez les primates non-humains, la pharmacocinétique plasmatique conventionnelle décrit l'exposition systémique, tandis que l'imagerie ajoute des informations spatiales et longitudinales sur la distribution tissulaire.

Pour le développement d’anticorps, cette relation peut être étendue :

Pharmacocinétique du plasma → Biodistribution tissulaire → Accessibilité de la cible → Engagement de la cible → Réponse pharmacodynamique

Chaque étape répond à une question différente.La pharmacocinétique du plasma décrit la quantité d'anticorps présente en circulation.L'imagerie PK montre où l'anticorps marqué est distribué et comment cette distribution évolue au fil du temps.

L'immuno-PET-spécifique à la cible-peut fournir des preuves de l'absorption associée à la cible-lorsque le traceur et la conception expérimentale soutiennent une telle interprétation.

Les mesures pharmacodynamiques déterminent ensuite si l'interaction cible se traduit par une réponse biologique mesurable.

Ce cadre intégré est particulièrement utile pour les produits biologiques dont l'activité thérapeutique dépend de la pénétration tissulaire ou de l'accessibilité des cibles moléculaires.

L'immuno-PET est une méthodologie puissante, mais plusieurs facteurs techniques doivent être pris en compte lors de la conception et de l'interprétation des études.

Le radiomarquage peut modifier le comportement biologique d'un anticorps. Le traceur marqué doit être caractérisé pour son immunoréactivité, son affinité, sa stabilité et d'autres propriétés pertinentes avant utilisation.

Pour les programmes ADC, une considération supplémentaire est que l’anticorps d’imagerie et l’ADC thérapeutique ne sont pas nécessairement des molécules identiques. La conjugaison d'une charge utile peut modifier les propriétés moléculaires, notamment la pharmacocinétique et la stabilité.

Par conséquent, la biodistribution d’un anticorps nu radiomarqué ne doit pas automatiquement être considérée comme identique à la biodistribution de l’ADC correspondant.

Cette limitation est documentée dans la littérature Immuno-PET (par exemple, Carmon et Azhdarinia, 2018) et mérite attention lorsque les résultats de l'imagerie sont traduits en conclusions thérapeutiques.

Une expression cible élevée dans les tissus normaux peut influencer considérablement la distribution et la clairance des anticorps.

L'élimination des médicaments médiée par la cible (TMDD) décrit ce modèle : une absorption spécifique aux tissus-qui s'écarte de la distribution non spécifique. L'imagerie peut montrer cette tendance, mais l'interprétation quantitative nécessite un contexte pharmacologique approprié.

Étant donné que les anticorps circulent pendant des périodes prolongées, l’activité vasculaire peut dominer le signal TEP aux premiers instants de l’imagerie.

C’est l’une des raisons pour lesquelles l’imagerie longitudinale et une segmentation anatomique appropriée sont importantes lors de l’interprétation de l’absorption tissulaire.

Les ratios SUV et tissu-sur-fond sont des mesures quantitatives utiles, mais ils ne fournissent pas nécessairement une description complète de la cinétique des anticorps.

En fonction de la question de recherche, les courbes temps-activité, la modélisation cinétique, les fonctions d'entrée plasma et la validation ex vivo peuvent fournir des informations supplémentaires.

La méthode quantitative appropriée doit être sélectionnée selon que l'objectif principal est la biodistribution, la cinétique tissulaire, la liaison cible ou l'évaluation pharmacodynamique.

Immuno-PET ajoute davantage lorsqu'il est interprété avec d'autres points finaux de traduction.

Par exemple:

TEP-CTpeut combiner le signal moléculaire avec la localisation anatomique.

IRMpeut ajouter des informations sur les-tissus mous et l'anatomie à haute-résolution, en particulier pourétudes sur le SNC.

Pharmacocinétique du plasmafournit des mesures d’exposition systémique.

Biomarqueurs et pathologieoffrent des preuves indépendantes de l’activité biologique ou des effets sur les tissus.

Points finaux fonctionnelsindiquer si l’engagement d’une cible moléculaire se traduit par une réponse pharmacologique mesurable.

L'infrastructure de recherche translationnelle de Prisys comprend la TEP-CT, l'IRM, la tomodensitométrie, la DSA et d'autres modalités d'imagerie clinique-équivalentes, prenant en charge l'imagerie multimodale dans les études NHP.

La plateforme plus large prend également en chargePharmacologie des PSN, l'évaluation PK/PD, l'investigation de biomarqueurs et les études d'engagement-cibles, afin que les données d'imagerie moléculaire puissent être interprétées dans un cadre de recherche préclinique plus large.

Cette approche intégrée est particulièrement importante lorsque la question du développement dépasse la simple biodistribution :

L’anticorps atteint-il le tissu visé, interagit-il avec sa cible et produit-il la réponse biologique attendue ?

L'immuno-PET peut être intégré à différentes étapes du développement de produits biologiques. Lors de la sélection précoce des candidats, il peut comparer les anticorps sur la distribution tissulaire et l'absorption associée à la cible-.Au cours de la pharmacologie préclinique, il peut compléter la pharmacocinétique du plasma et l'analyse des tissus pour étudier l'exposition sur des sites pertinents.

Pour les programmes ADC, il peut éclairer l'accessibilité des cibles et la distribution-sur l'ensemble du corps de manière à compléter les études d'efficacité et de sécurité.

Pour les programmes d'oncologie, l'imagerie du corps entier-peut caractériser l'expression de cibles hétérogènes à travers les lésions et soutenir le développement de biomarqueurs d'imagerie.

Les rapports cliniques soulignent également le rôle de l'Immuno-PET dans la sélection des patients et le développement du diagnostic compagnon-, bien que la traduction d'un traceur d'imagerie préclinique en un diagnostic clinique nécessite une validation distincte. L'étude ZEPHIR en est un exemple bien-connu :⁸⁹L'imagerie au Zr-trastuzumab a été étudiée en relation avec la réponse au traitement dans le cancer du sein HER2-positif.

Pour les programmes précliniques de PSN, la valeur immédiate est généralement une compréhension plus concrète de la biodistribution des anticorps, de l'accessibilité des cibles et des relations exposition-réponse avant la traduction clinique.

La valeur de l'immuno-PET dans la recherche sur les PSN ne réside pas seulement dans la capacité de visualiser un anticorps.

Sa valeur scientifique réside dans le lien entre l’exposition systémique, la distribution spatiale et l’accessibilité des cibles moléculaires.

La pharmacocinétique conventionnelle du plasma reste essentielle pour comprendre l’exposition systémique. L'analyse tissulaire ex vivo fournit des informations détaillées sur des sites anatomiques sélectionnés. L'immuno-PET ajoute une dimension d'imagerie longitudinale-du corps entier qui peut montrer où un anticorps radiomarqué s'accumule et comment cette distribution évolue au fil du temps.

Combiné avec des tests d'expression cible-, des biomarqueurs tissulaires, des pathologies et des paramètres pharmacodynamiques, Immuno-PET contribue à une vision plus intégrée de la pharmacologie des anticorps.

Pour les études NHP sur les mAb, les anticorps bispécifiques et les ADC, un cadre utile est donc :

Exposition → Biodistribution → Accessibilité cible → Engagement cible → Réponse biologique

Ce cadre relie les concepts d'imagerie moléculaire abordés dans la série Prisys plus large, de la biodistribution TEP et de l'imagerie-PK/PD basée sur l'engagement quantitatif de cibles et l'imagerie moléculaire translationnelle.

L’objectif n’est pas de remplacer l’analyse pharmacocinétique ou tissulaire conventionnelle, mais d’ajouter des informations spatiales et longitudinales que ces méthodes ne peuvent pas fournir à elles seules.

Carmon KS, Azhdarinia A. Application de l'immuno-PET dans le développement de conjugués médicamenteux d'anticorps-.Imagerie Mol. 2018;17 : 1536012118801223. est ce que je:10.1177/1536012118801223

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