La tomographie par émission de positons (TEP) mesure l'endroit où un médicament radiomarqué, un produit biologique, une nanoparticule ou une thérapie cellulaire pénètre dans un corps vivant. Dans les études sur les primates non humains (NHP), son principal avantage est de répondre à des questions que la dissection terminale ne peut pas répondre : non seulement si un candidat atteint sa cible, mais aussi où il se déplace, à quelle distance il se propage du site d'injection et comment ce schéma évolue au fil du temps.
Ces questions sont particulièrement importantes pour les vaccins et les thérapies à base de nanoparticules, où le cheminement à travers les ganglions lymphatiques détermine souvent la quantité d'antigène atteignant les ganglions drainants et, par conséquent, la force de la réponse immunitaire.
Un article de 2021 enBiomatériauxa montré à quoi cela ressemble dans la pratique. Martin et ses collègues ont suivi un vaccin à base de nanoparticules chez des macaques rhésus grâce à la TEP et à l'imagerie par fluorescence au niveau des tissus, en travaillant de l'animal entier jusqu'aux follicules individuels. Après une injection dans la cuisse, un signal vaccinal est apparu dans les ganglions lymphatiques inguinaux et iliaques, certains jusqu'à 17 cm du site d'injection. Au niveau tissulaire, l'antigène de l'enveloppe du VIH présenté par les nanoparticules - s'était rassemblé autour des réseaux de cellules dendritiques folliculaires (FDC) à l'intérieur des follicules des cellules B -.
Ce qu'il faut retenir pour les développeurs de médicaments : l'imagerie vous permet de relier ce qui se passe au site d'injection à l'endroit où le matériau aboutit, sans avoir à tuer l'animal à chaque instant pour le savoir.
Qu'est-ce que le PET ajoute aux études de biodistribution ?
Le travail de biodistribution a toujours consisté à tuer des animaux à des moments précis, puis à mesurer les tissus : comptage gamma, autoradiographie, histologie ou lecture bioanalytique. Chaque point temporel est un animal différent, vous n'obtenez donc qu'un instantané.
PET supprime cette contrainte. Vous pouvez imager le même animal à plusieurs reprises et observer le mouvement du radiomarqueur.
Dans le travail préclinique, cette capacité unique soulève plusieurs questions à la fois : où va le matériau, à quelle vitesse il s'efface, s'il atteint la cible et si la distribution correspond au mécanisme proposé. Pour les études NHP en particulier, le contraste avec le travail conventionnel sur les tissus ressemble à ceci :
| Approche | Informations principales | Caractéristique majeure |
|---|---|---|
| Imagerie TEP | Biodistribution du corps entier et régionale | Longitudinal, non-invasif |
| Analyse tissulaire ex vivo | Concentration tissulaire et composition moléculaire | Terminal, quantitatif |
| Histologie / immunohistochimie | Localisation tissulaire et cellulaire | Haute résolution spatiale |
| Imagerie fluorescente | Distribution au niveau des tissus- | Haute résolution spatiale, généralement ex vivo |
| IRM/TDM | Anatomie et contexte structurel | Haute résolution anatomique |
La TEP ne remplace pas-l'analyse des tissus. Sa valeur apparaît lorsque vous associez l'image moléculaire du corps entier-avec des paramètres au niveau de l'anatomie et des tissus-.
Une étude sur les macaques rhésus des vaccins à ciblage lymphatique-
Le groupe de Martin a construit un vaccin sous-unitaire destiné à circuler dans les lymphatiques : un trimère d'enveloppe du VIH monté sur une nanoparticule (trimère -NP), associé à un adjuvant CpG conjugué à un lipide-(amph-CpG). Ils ont utilisé la TEP avec l'imagerie par fluorescence tissulaire pour relier l'ensemble de l'image de l'animal à ce qui s'est passé à l'intérieur des nœuds individuels.
Après l'injection dans la cuisse, la TEP capte le vaccin principalement dans les ganglions inguinaux et iliaques. Le signal atteint les ganglions iliaques situés à 17 cm du site d'injection.
Cette distance compte. Cela montre que vous ne pouvez pas supposer que le drainage intramusculaire s’arrête au nœud le plus proche. Chez un gros animal, le traceur traverse des stations lymphatiques anatomiquement distinctes qu’un échantillon local standard manquerait. La TEP NHP gagne ici sa place dans le travail sur les vaccins : elle montre l'étendue réelle de la propagation lymphatique chez l'animal vivant, au lieu des ganglions que quelqu'un a décidé de collecter à l'avance.
De la biodistribution-du corps entier à la microanatomie des ganglions lymphatiques
C’est dans l’association de la TEP et de l’imagerie tissulaire que cette étude devient intéressante.La TEP définit le macro-modèle : les ganglions inguinaux et iliaques sont les principaux sites de capture. L’imagerie par fluorescence a ensuite montré comment les composants du vaccin se trouvaient à l’intérieur de ces nœuds. Le trimère affiché en nanoparticules-s'était rassemblé autour des bords des réseaux FDC dans les follicules des cellules B-. Cet emplacement a un sens biologique : les FDC sont la structure du follicule lymphoïde et la structure qui retient l’antigène dans le centre germinal.
Mais l'imagerie ne prouve pas la cause. L'étude a montré que l'antigène se trouve à côté des réseaux FDC ; cela n'a pas montré, à partir de la TEP seule, que cette disposition produisait une meilleure immunité des cellules B-. L'imagerie vous indique où se trouve le matériau. Que cet emplacement détermine la réponse immunitaire est une question distincte, et vous avez besoin de résultats immunologiques pour y répondre.
Le workflow s'enchaîne comme ceci :
TEP → distribution régionale → imagerie tissulaire → localisation cellulaire → résultat immunitaire ou pharmacodynamique
Chaque étape ajoute ce que la précédente ne peut pas voir seule.
Pourquoi les résultats de 17 cm sont importants pour la recherche sur la biodistribution des PSN
Le chiffre de 17 cm est le nombre dont tout le monde se souvient dans cet article, mais il n’a une signification que dans son contexte.
Le résultat provient d'un vaccin contre le VIH, administré dans un site, chez des macaques rhésus. Il ne s’agit pas d’une règle concernant la façon dont les vaccins s’écoulent, et vous ne devriez pas considérer 17 cm comme une distance anatomique fixe qui s’applique à toutes les études sur les PSN. Ce que cela montre, c’est que la captation lymphatique à distance peut être importante et que la TEP peut la mesurer.
Pour quiconque développe un vaccin, une nanoparticule ou une immunothérapie qui voyage à travers la lymphe, cette découverte soulève une série de questions pratiques : où se trouve le matériau après l'injection, quels ganglions voient le plus, la formulation modifie-t-elle le schéma et cette exposition correspond-elle à l'effet immunitaire ou pharmacodynamique que vous souhaitez réellement ? PET répond aux premiers. Les analyses tissulaires et immunitaires doivent boucler la boucle sur le reste.
Le PET est un outil de biodistribution, pas un test d'efficacité autonome
Un signal TEP n’est pas la même chose qu’une activité. La caméra voit le radionucléide, où qu'il soit passé : un médicament intact, un métabolite, un fragment dégradé ou tout autre objet portant encore l'étiquette. Celui que vous regardez dépend de la façon dont vous l’avez étiqueté.
Une étude sur la biodistribution du PET a donc besoin de compagnie. Un programme de vaccins ou de nanoparticules l'exécute généralement parallèlement à un prélèvement sanguin pour la pharmacocinétique systémique, un prélèvement ganglionnaire pour l'exposition des tissus, une cytométrie en flux pour le profilage des cellules immunitaires, une immunohistochimie pour la localisation et des tests fonctionnels pour la lecture pharmacodynamique. Cela est particulièrement important pour les produits biologiques et les nanoparticules, où le traceur et la matière active ne restent pas toujours attachés.
Choisir un radionucléide TEP pour les études de biodistribution des PSN
Choisissez le radionucléide en fonction de la durée pendant laquelle la molécule marquée reste et de la façon dont elle se déplace.
Les communs,18F, 68Ga, 64Cu, 89Zr, et124I, couvrent un large éventail de demi-vies physiques-.18Fse désintègre en 110 minutes environ,64Cuen 12,7 heures environ,89Zrdans environ 3,27 jours. Les petites molécules à déplacement rapide-conviennent aux isotopes à courte durée de vie- ; les anticorps, les nanoparticules et autres produits biologiques lents ont besoin de produits à longue durée de vie-comme89Zrpour rester visible sur la fenêtre qui vous tient à cœur.
L’étiquetage doit également laisser la molécule elle-même intacte. Changez sa taille, sa charge, sa lipophilie, sa liaison ou sa stabilité et vous pourrez changer où il va. Considérez le radiomarquage comme un plan d’étude et non comme une case à cocher avant l’analyse.
Pourquoi utiliser des primates non humains pour l'imagerie moléculaire ?
Les PSN se situent entre les rongeurs et la clinique. Ils sont suffisamment gros pour numériser sur les mêmes machines et protocoles utilisés chez les humains, et leur anatomie est plus proche de la nôtre que celle d'une souris.
Plateforme de services d'imagerie de biodistribution de Prisysexécute des IRM, des CT, des TEP{{1}CT et des DSA équivalents cliniques-, mis en place pour des mesures répétées de la progression de la maladie, de la distribution des médicaments, de l'efficacité et des biomarqueurs. Pourimagerie moléculaire, le résultat est de pouvoir comparer la TEP à l'anatomie : la TEP/CT aligne le signal avec la structure et l'IRM ajoute des détails sur les-tissus mous. L’intérêt de l’imagerie PSN n’est pas la TEP en soi. Il s'agit de relier cette image à la pharmacologie, à la bioanalyse, à la pathologie et au modèle de maladie.
Intégration de l'imagerie TEP dans le développement de médicaments PSN
Une bonne étude TEP PSN commence par une question et non par « obtenons une image de la biodistribution ».
Pour un vaccin ou une nanoparticule, le flux de travail consiste généralement à : étiqueter et contrôler le matériel, effectuer une analyse de base si nécessaire, administrer, puis acquérir une TEP/CT en série, dessiner des régions d'intérêt et enfin lier les chiffres aux données sanguines, tissulaires et pharmacodynamiques. L'ensemble de données vous indique si le candidat a atteint le compartiment auquel il était destiné et comment l'exposition a changé au fil du temps.
L’imagerie pèse tout au long du programme préclinique : distribution, pharmacocinétique, engagement cible, PD, efficacité, biomarqueurs. Dans les PSN, la frontière est longitudinale : vous suivez un animal à chaque instant au lieu de brûler une nouvelle cohorte pour chaque analyse. Le travail sur les tissus terminaux gagne toujours sa place lorsque vous avez besoin d'une résolution moléculaire ou cellulaire que la caméra ne peut pas vous offrir.
De la biodistribution à la prise de décision translationnelle-
Bien lire les données TEP signifie bien plus que cartographier où le médicament est allé. La vraie question est de savoir si le modèle correspond au mécanisme pour lequel vous avez conçu.
Prenez un vaccin conçu pour atteindre les ganglions lymphatiques drainants. PET confirme que les nœuds ont réellement été exposés. L’imagerie des tissus montre où se trouve l’antigène à l’intérieur. Les tests immunitaires indiquent si cet emplacement est accompagné de la réponse des lymphocytes B-, des lymphocytes T- ou des anticorps que vous souhaitiez. La chaîne fonctionne :
Administration → distribution → exposition des tissus cibles → localisation cellulaire → réponse pharmacodynamique → résultat
Cassez-le n'importe où et l'histoire s'effondre. Un candidat peut atteindre le bon tissu sans engager la cible, ou s'entasser dans le tissu sans rien faire d'utile. La TEP est un maillon de cette chaîne, qui n’est solide que lorsque la pharmacologie et le travail sur les tissus y sont rattachés.
Conclusion
La TEP vous permet d'observer un médicament se déplacer dans un primate non humain au fil du temps, ce qui est particulièrement utile lorsque la distribution est trop complexe dans l'espace ou dans le temps pour que la collecte de tissus terminaux puisse être capturée.
L'étude sur le rhésus de Martin en est un exemple concret : la TEP a montré une absorption du vaccin dans les ganglions inguinaux et iliaques, jusqu'à 17 cm de la cuisse, et la fluorescence tissulaire a placé l'antigène nanoparticulaire autour des réseaux FDC dans les follicules.
La leçon pour les développeurs est de lire la biodistribution comme faisant partie de l'ensemble de données translationnelles complet, et non comme une image autonome. Le PET donne une vue longitudinale-du corps entier ; La tomodensitométrie ou l'IRM donne l'anatomie ; l'imagerie tissulaire résout les détails locaux ; Les travaux PK/PD, immunitaires et pathologiques décident de ce que cela signifie. Pour les vaccins, les nanoparticules, les produits biologiques et les thérapies cellulaires, cette combinaison vous indique comment un candidat se comporte réellement avant qu’il n’atteigne la clinique.
Lecture recommandée
Pourquoi l'imagerie moléculaire NHP est essentielle pour les études TEP translationnelles
Références
Martin JT, Hartwell BL, Kumarapperuma SC et al. Imagerie combinée TEP et -des tissus entiers de vaccins à ciblage lymphatique-chez des primates non-humains.Biomatériaux. 2021;275:120868. est ce que je:10.1016/j.biomaterials.2021.120868.
FAQ
Q : Qu'est-ce que l'imagerie de biodistribution TEP dans les études NHP ?
R : Vous étiquetez le médicament, le produit biologique, les nanoparticules ou tout autre matériau de test avec un émetteur de positons, puis vous observez et mesurez où il va chez l'animal vivant au fil du temps. Il couvre l'ensemble du corps-et la distribution régionale, et fonctionne parallèlement à l'analyse des tissus terminaux plutôt que de la remplacer.
Q : Pourquoi utiliser l’imagerie TEP au lieu du prélèvement de tissus conventionnel ?
R : La collecte de tissus mesure le matériau réel, mais chaque instant nécessite un animal différent, vous n'obtenez donc que des instantanés. Le PET image le même animal encore et encore, vous donnant l'évolution dans le temps au lieu d'une série d'échantillons déconnectés.
Q : Qu’a démontré l’étude sur le vaccin contre le macaque rhésus ?
R : Après une injection dans la cuisse, le vaccin à ciblage lymphatique-est apparu principalement dans les ganglions inguinaux et iliaques, le signal atteignant les ganglions iliaques situés à 17 cm. L’imagerie tissulaire a placé l’antigène nanoparticulaire autour des réseaux FDC dans les follicules des cellules B-.
Q : L’imagerie TEP démontre-t-elle l’engagement ou l’efficacité de la cible ?
R : Pas tout seul. Le PET montre où est passée l’étiquette. L’engagement et l’efficacité de la cible nécessitent des lectures moléculaires, cellulaires, fonctionnelles ou pathologiques pour les étayer.
Q : Quels radionucléides peuvent être utilisés pour les études de biodistribution TEP ?
R : L’ensemble habituel est18F, 68Ga, 64Cu, 89Zr, et124I. Choisissez en fonction de la façon dont le candidat s'éclaircit, de la durée dont vous avez besoin pour l'image et de ce que permettent la chimie du marquage et la stabilité du traceur.
Q : La TEP peut-elle être combinée avec d’autres modalités d’imagerie dans les études PSN ?
R : Oui. La TEP avec tomodensitométrie ou IRM ajoute l'anatomie ; la fluorescence tissulaire, l'histologie ou l'immunohistochimie complètent les détails locaux et cellulaires. La plate-forme NHP de Prisys propose TEP-CT, IRM, CT et DSA pour ce type de travail translationnel.
