抗体開発のための NHP モデルにおける Immuno{0}}PET

抗体-ベースの治療法には、従来のモノクローナル抗体（mAb）、二重特異性抗体、抗体薬物複合体（ADC）、その他の人工生物製剤が含まれています。-分子形式がより複雑になるにつれて、抗体が投与後にどこを移動するのか、そして抗体が意図した生物学的標的に到達するかどうかを知ることが、前臨床薬開発において繰り返し問題となっています。

従来の薬物動態（PK）研究では、血漿または血清中の抗体濃度を測定します。これらの測定値は全身曝露、クリアランス、半減期を表しますが、抗体が組織全体にどのように分布するかについては限られた情報しか得られません。-

免疫-陽電子放射断層撮影法（免疫-）PET は、このギャップの一部に対処します。抗体または抗体由来のターゲティング プローブを放射性標識することで、PET は複数の時点での体全体の分布を視覚化し、定量化できます。{3}}トレーサーが標的結合特性を保持している場合、画像データは組織へのアクセス可能性、標的に関連する取り込み、全身曝露と組織分布の関係を記述することができます。-

-ヒト以外の霊長類（NHP）では、Immuno-PET が適しています。-分子イメージング単一のトランスレーショナル研究内で、血漿 PK、解剖学的画像、組織バイオマーカー、および薬力学エンドポイントと組み合わせることができます。

問題は、抗体がどこに行くかだけではなく、抗体が目的の組織に到達し、関連する標的と結合し、目的の薬理と一致する分布を生成するかどうかです。

血漿 PK は依然として生物製剤開発の中核コンポーネントです。 Cmax、AUC、クリアランス、半減期などのパラメータは全身曝露を記述し、用量選択と曝露反応モデリングをサポートします。-

ただし、全身曝露は必ずしも組織曝露を予測するものではありません。

抗体は、臓器ごとに非常に異なる取り込みプロファイルを示しながら、長期間循環中に残ります。標的発現、血管透過性、組織構造、Fc 受容体相互作用、抗原媒介内部移行、非特異的取り込みは、それぞれ組織分布を形作る可能性があります。{1}

これにより、次のような違いが生じます。全身性PKそして組織-レベルの薬理学.

抗体治療薬については、従来の PK 分析後にいくつかの疑問が残ることがよくあります。

• 抗体は標的組織に到達しますか?
• 分子標的は生体内で抗体にアクセス可能ですか?
• 標的発現は組織または病変によって異なりますか?
• 摂取は主に標的を介したものですか、{0}}それとも非特異的ですか?
• 正常組織における標的発現の高さは分布に影響しますか?
• 組織への取り込みは時間の経過とともにどのように変化しますか?

最終組織サンプリングはこれらのいくつかに答えますが、通常は選択されたいくつかの時点で、限られた組織セットで行われます。 Immuno-PET は、放射性標識抗体またはターゲティング プローブが時間の経過とともにどのように分布するかを追跡することにより、長期的な非侵襲性の視点を追加します。-

このギャップは、循環時間が長く、組織分布パターンが複雑な生物製剤にとって最も重要です。

Immuno-PET は、抗体の分子認識特性と陽電子放射断層撮影の感度および定量的機能を組み合わせたものです。

典型的な研究では、モノクローナル抗体または抗体由来のプローブが陽電子を放出する放射性核種で標識されます。{0}{1}無傷の抗体の場合、ジルコニウム 89 などのより長寿命の放射性核種-⁸⁹Zr) は、物理的半減期が IgG 分子の比較的遅い分布とクリアランス速度に一致するため、一般的に使用されます。{0}

^89Zr物理的半減期は約 3.3 日であり、投与後数日間の画像化をサポートします。{0}このため、遅延組織分布研究に役立ちますが、最適な放射性核種は分子形式、生物学的動態、標識化学、および研究目的によって異なります。 Carmon と Azhdarinia の 2018 年のレビューでは、次のように述べられています。⁸⁹Zr は、その半減期により、拡張ウィンドウにわたる抗体の体内分布の遅延イメージングと評価が可能になるため、抗体イメージングに頻繁に使用される放射性核種です。{0}}

一般的な Immuno{0}}PET ワークフローには次のものが含まれます。

抗体の選択 → 放射性標識 → 投与 → 連続 PET イメージング → 解剖学的同時登録 → 定量分析 → 生体内分布とターゲット-の解釈

画像の読み取り値には、局所的な活動濃度、SUV、組織-対-バックグラウンド比、時間-}活動曲線、その他の定量的パラメータが含まれる場合があります。より高度な分析には、動態モデリングや血漿 PK および ex vivo 組織測定との比較を組み込むことができます。

PET シグナルは、組織内の完全な治療用抗体の濃度と同じではありません。放射性標識の代謝、非特異的取り込み、血液プールの活性、トレーサーの安定性、イメージングプローブと治療用分子間の差異をすべて考慮する必要があります。-

Immuno{0}}PET の実際的な利点は、単純な分析を超えた分析を行えることです全身の生体内分布-.

標的抗体の場合、組織への取り込みは、いくつかの重複するプロセスを反映している可能性があります。

体循環 → 組織送達 → 標的への接近 → 抗体結合 → 内部移行または保持 → クリアランス

標的組織における高い PET シグナルは、良好な送達を示している可能性がありますが、それ自体では薬理学的な標的への関与を証明するものではありません。

解釈を強化するために、Immuno{0}}PET データを受容体発現、組織バイオマーカー、免疫組織化学、体外生体内分布、受容体占有アッセイなどの独立した測定と組み合わせることができます。

ADC プログラムは、特にこの証拠の階層化に依存しています。 ADC は、全身曝露、標的抗原へのアクセス、抗体結合、内部移行、細胞内輸送、およびその後のペイロード放出に依存します。

Carmon と Azhdarinia の 2018 年のレビューでは、その方法が次のように説明されています。⁸⁹Zr-免疫-PET は、抗体と ADC の全身生体内分布、薬物動態、腫瘍標的化を評価するために使用されています。-また、分子イメージングを使用して標的の不均一性を特徴づけ、患者の選択戦略をサポートできる可能性も高まります。-

免疫-PET は、分子および組織学的測定と並行した機能イメージングアプローチ、それらのスタンドアロンの代替品ではありません。

Immuno-PET が追加するものは、イメージング技術と使用される生物学的モデルによって異なります。

NHP研究が提供するもの抗体の生体内分布に有用なトランスレーショナル設定なぜなら、これらは、従来の薬理学、バイオマーカー分析、および科学的に正当な場合には組織サンプリングとともに連続イメージングをサポートしているからです。

また、NHP を使用すると、ほとんどの小型動物モデルよりも臨床 PET 研究の規模とワークフローに近いイメージング プロトコルが可能になります。{0}}体のサイズが大きいため、臓器レベルのイメージングに十分な解剖学的分離が可能です。また、縦断イメージングにより、各動物を複数の時点にわたる独自の参照として機能させることができます。

NHP モデルの関連性は依然としてケースバイケースで評価する必要があります。{0}{1}標的発現、エピトープ認識、Fc 受容体相互作用、抗体薬理における種間の違いは、Immuno-PET データの解釈方法に影響を与える可能性があります。

このため、定量的標的特異的イメージングにモデルを使用する前に、選択した NHP 種で標的の交差反応性と結合特性を確認する必要があります。{{0}{1}}

生物学的に関連する NHP モデルは、単に抗体が検出できるモデルではありません。それは、研究されている分子相互作用が意図された臨床メカニズムに十分に匹敵するものです。

連続 PET イメージングは​​、主要な臓器および組織にわたる放射性標識抗体の相対分布をマッピングすることができ、血漿 PK および従来の ex vivo 生体内分布研究を補完します。

得られたデータは、予想される生理学的分布と異常な蓄積を区別し、追加の調査が必要な組織を特定するのに役立ちます。

標的に特異的な抗体の場合、イメージングにより、標的が生体内でアクセス可能かどうかがわかります。

これは、組織サンプル内の標的発現を示すこととは異なります。免疫組織化学および同様の ex vivo アッセイによって存在が確認され、Immuno-PET によって in vivo でのアクセス可能性と抗体の蓄積が追加されます。

標的発現は、組織、病変、または疾患段階によって異なる場合があります。

これは腫瘍学において最も重要です。腫瘍学では、単一の生検が病変全体の標的発現を必ずしも表しているわけではありません。全身イメージングでは、単一の組織サンプルでは不可能な方法で、病変全体にわたるターゲットの分布をマッピングできます。-

同じ標的に向けられた異なる抗体は、異なる親和性、エピトープ認識、内部移行特性、または組織分布を有する場合があります。

免疫-PET は、分子をよりリソース集約的な開発段階に進める前に、組織の取り込みと標的に関連する分布を比較することで、候補-の選択戦略に組み込むことができます。{2}

リンクするImmuno{0}}PET をより広範なイメージング PK/PD フレームワークに適用翻訳推論の問題です。

関連記事-非ヒト霊長類における画像化ベースの PK/PD 評価-で説明されているように、従来の血漿 PK は全身曝露を説明するのに対し、画像化は組織分布に関する空間的および縦方向の情報を追加します。

抗体開発の場合、この関係を拡張できます。

血漿 PK → 組織生体内分布 → 標的へのアクセス可能性 → 標的への関与 → 薬力学的反応

各ステップで異なる質問に答えます。血漿 PK は、循環中にどれだけの抗体が存在するかを表します。イメージング PK は、標識抗体がどこに分布しているか、およびその分布が時間の経過とともにどのように変化するかを示します。

トレーサーと実験計画がそのような解釈をサポートする場合、標的-特異的免疫-PET は標的に関連する取り込みの証拠を提供できます。{2}

次に、薬力学的測定により、標的相互作用が測定可能な生物学的反応に変換されるかどうかが決定されます。

この統合されたフレームワークは、治療活性が組織浸透または分子標的へのアクセス可能性に依存する生物学的製剤に最も役立ちます。

Immuno-PET は強力な方法論ですが、研究を設計および解釈する際には、いくつかの技術的要素を考慮する必要があります。

放射性標識により、抗体の生物学的挙動が変化する可能性があります。標識されたトレーサーは、使用前に免疫反応性、親和性、安定性、およびその他の関連特性について特性評価する必要があります。

ADC プログラムの場合、さらに考慮すべき点は、イメージング抗体と治療用 ADC が必ずしも同一の分子である必要はないということです。ペイロードの結合により、薬物動態や安定性などの分子特性が変化する可能性があります。

したがって、放射性標識された裸の抗体の体内分布は、対応する ADC の体内分布と自動的に同一であると想定されるべきではありません。

この制限は Immuno{0}}PET の文献 (Carmon と Azhdarinia、2018 年など) に記載されており、画像所見が治療上の結論に反映される際には注目に値します。

正常組織における標的発現の高さは、抗体の分布とクリアランスに大きな影響を与える可能性があります。

標的媒介薬物動態（TMDD）は、非特異的な分布から逸脱する組織特異的な取り込みというパターンを表します。{0}{1}画像化によりパターンを示すことができますが、定量的な解釈には適切な薬理学的コンテキストが必要です。

抗体は長期間循環するため、初期のイメージング時点では血管活動が PET 信号を支配する可能性があります。

これが、組織取り込みを解釈する際に縦断イメージングと適切な解剖学的セグメンテーションが重要である理由の 1 つです。

SUV および組織の-対-バックグラウンド比は定量的な尺度として有用ですが、必ずしも抗体の動態を完全に説明できるわけではありません。

研究課題に応じて、時間活動曲線、動態モデリング、血漿入力関数、生体外検証により追加情報が得られる場合があります。{0}

主な目的が生体内分布、組織動態、標的結合、または薬力学的評価のいずれであるかに応じて、適切な定量的方法を選択する必要があります。

Immuno-PET は、他の翻訳エンドポイントと一緒に解釈すると、さらに多くの効果をもたらします。

例えば：

PET-CT分子信号と解剖学的位置を組み合わせることができます。

MRI特に軟組織や高解像度の解剖学的情報を追加できます。{0}{1}{1}中枢神経系の研究.

プラズマPK全身の曝露測定を提供します。

バイオマーカーと病理生物学的活性または組織への影響の独立した証拠を提供します。

機能エンドポイント分子標的の関与が測定可能な薬理学的反応につながるかどうかを示します。

Prisys のトランスレーショナル リサーチ インフラストラクチャには、PET{0}CT、MRI、CT、DSA、その他の臨床同等の画像診断手段が含まれており、NHP 研究におけるマルチモーダル イメージングをサポートしています。{1}

より広範なプラットフォームもサポートNHP薬理学、PK/PD 評価、バイオマーカー調査、ターゲット エンゲージメント研究{0}}により、分子イメージング データをより広範な前臨床研究の枠組みの中で解釈できます。

この統合されたアプローチは、開発の問題が単純な生体内分布を超えた場合に最も重要になります。

抗体は目的の組織に到達し、標的と相互作用して、期待される生物学的反応を引き起こすのでしょうか?

Immuno-PET は生物製剤開発のさまざまな段階に組み込むことができます. 初期の候補選択中に、組織分布に関する抗体を比較し、関連する取り込みをターゲットにできます。{0}}前臨床薬理学中に、血漿 PK および組織分析を補完して、関連部位での曝露を調査できます。

ADC プログラムの場合、有効性と安全性の研究を補完する方法で、ターゲットのアクセシビリティと全身分布を知らせることができます。{0}

腫瘍学プログラムの場合、全身イメージングにより病変全体にわたる不均一な標的発現を特徴づけることができ、イメージング バイオマーカーの開発をサポートできます。{0}

臨床報告では、患者の選択とコンパニオン診断の開発における Immuno{0}}PET の役割も指摘されています。-ただし、前臨床画像トレーサーから臨床診断への変換には個別の検証が必要です。 ZEPHIR 研究はよく知られた例です。-⁸⁹HER2 陽性乳がんにおける治療反応と関連して、Zr- トラスツズマブのイメージングが調査されました。

前臨床 NHP プログラムの場合、一般的に即時の価値は、臨床翻訳前に抗体の体内分布、標的へのアクセス可能性、曝露反応関係をより具体的に理解することです。{0}

NHP 研究における Immuno{0}}PET の価値は、抗体を視覚化する機能だけではありません。

その科学的価値は、全身曝露と空間分布および分子標的へのアクセス可能性を結びつけることにあります。

従来の血漿 PK は、全身曝露を理解するために依然として不可欠です。 Ex vivo 組織分析により、選択された解剖学的部位の詳細な情報が得られます。 Immuno-PET は、放射性標識抗体が蓄積する場所と、その分布が時間の経過とともにどのように変化するかを示す、縦方向の全身イメージングの次元を追加します。-

Immuno-PET は、標的発現アッセイ、組織バイオマーカー、病理、薬力学エンドポイントと組み合わせることで、抗体薬理学のより統合された見解に貢献します。{{0}

したがって、mAb、二重特異性抗体、および ADC の NHP 研究では、有用なフレームワークは次のとおりです。

曝露 → 生体内分布 → 標的へのアクセス可能性 → 標的への関与 → 生物学的反応

このフレームワークは、PET 生体内分布やイメージング ベースの PK/PD から、定量的ターゲット エンゲージメントやトランスレーショナル分子イメージングまで、より広範な Prisys シリーズで議論されている分子イメージングの概念を結び付けます。{0}

その目的は、従来の PK または組織分析に代わるものではなく、これらの方法だけでは提供できない空間的および縦方向の情報を追加することです。

Carmon KS、Azhdarinia A. 免疫-PET を抗体-薬物複合体開発に応用。モルイメージング. 2018;17:1536012118801223。土井:10.1177/1536012118801223

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