-ヒト以外の霊長類における PET 生体内分布イメージング - ニュース

陽電子放射断層撮影法 (PET) は、放射性標識された薬剤、生物製剤、ナノ粒子、または細胞療法が生体内のどこに入るかを測定します。非ヒト霊長類（NHP）研究では、その主な利点は、終末期解剖では得られない疑問、つまり候補者が標的に到達するかどうかだけでなく、どこに移動するか、注射部位からどれだけ遠くに広がるか、そしてそのパターンが時間の経過とともにどのように変化するかという疑問に答えることです。

これらの疑問は、ワクチンやナノ粒子治療にとって最も重要であり、リンパ節を通る経路によって、排出リンパ節に到達する抗原の量、ひいては免疫反応の強さが決まることがよくあります。

2021 年の論文生体材料これが実際にどのようになるかを示しました。 Martin らは、PET と組織レベルの蛍光イメージングを使用してアカゲザルのナノ粒子ワクチンを追跡し、動物全体から個々の卵胞まで調査しました。-大腿部に注射した後、ワクチンシグナルが鼠径リンパ節と腸骨リンパ節に現れ、注射部位から17cmも離れたところにもワクチンシグナルが現れた。組織レベルでは、HIV エンベロープ抗原を提示したナノ粒子-が、B- 細胞濾胞内の濾胞樹状細胞 (FDC) ネットワークの周囲に集まっていました。

医薬品開発者にとって重要なことは、イメージングにより、各時点で動物を殺さなくても、注射部位で起こっていることと物質が最終的に到達する場所を結び付けることができるということです。

PET は生体内分布研究に何を追加しますか?

生体内分布の研究は常に、設定された時点で動物を屠殺し、ガンマ線計測、オートラジオグラフィー、組織学、または何らかの生物分析の読み取りなど、組織を測定することを意味していました。各時点で異なる動物が対象となるため、スナップショットしか取得できません。

Maximum Intensity Projections (MIPs) of in vivo PET scan — 最大強度投影 (MIP)*生体内*24時間のPETスキャンを表示⁶⁴関心領域が強調表示されたマカクザルの Cu-DOTA-amph-CpG シグナル。「X」は注射部位を示し、赤い星印は基準マーカーを示します。

PET はその制約を取り除きます。同じ動物を繰り返し撮影して、放射性標識の動きを観察できます。

前臨床研究では、この 1 つの機能が、物質がどこに行くか、どのくらいの速さで除去されるか、標的に到達するかどうか、分布が提案されたメカニズムと一致するかどうかなど、いくつかの疑問に同時に影響します。特に NHP 研究の場合、従来の組織研究との対比は次のようになります。

アプローチ	一次情報	大きな特徴
PET画像検査	全身と地域の生体内分布	縦方向、非侵襲性-
体外組織分析	組織濃度と分子組成	ターミナル、定量的
組織学 / 免疫組織化学	組織および細胞の局在化	高い空間解像度
蛍光イメージング	組織レベルの分布-	高い空間分解能、通常は生体外
MRI/CT	解剖学と構造的背景	高い解剖学的解像度

PET は組織分析の代用ではありません。{0}その価値は、全身の分子像を解剖学および組織レベルのエンドポイントと組み合わせるときに現れます。-

アカゲザルを対象としたリンパ-ワクチンの研究

Martin のグループは、リンパ管に乗るように意図されたサブユニットワクチンを構築しました。これは、HIV エンベロープ三量体をナノ粒子上にマウントし (三量体-NP)、脂質-結合 CpG アジュバント (amph-CpG) と組み合わせたものです。彼らは PET と組織蛍光イメージングを併用して、動物の全体像を個々のノード内で起こったことと結び付けました。{4}}

大腿部への注射後、PET により主に鼠径部および腸骨リンパ節でワクチンが検出されました。シグナルは注射部位から 17 cm 離れた腸骨結節に到達しました。

その距離が重要です。これは、筋肉内のドレナージが最も近いノードで停止すると仮定できないことを示しています。大型動物の場合、トレーサーは標準的な局所サンプルでは見逃してしまう解剖学的に離れたリンパステーションを通過します。ここでは、NHP PET がワクチン研究でその役割を果たしています。NHP PET は、誰かが事前に収集することを決めたリンパ節の代わりに、生きている動物のリンパの広がりの実際の範囲を示します。

全身の生体分布からリンパ節の微細解剖学まで-

PET と組織イメージングの組み合わせが、この研究の興味深いところです。PET は、主要な取り込み部位として鼠径部および腸骨結節というマクロパターンを設定しました。次に、蛍光イメージングにより、ワクチン成分がそれらのノード内にどのように存在するかを示しました。ナノ粒子-で示された三量体は、B-細胞濾胞のFDCネットワークの端の周りに集まっていました。その位置は生物学的に理にかなっています。FDC はリンパ濾胞の足場であり、胚中心に抗原を保持する構造です。

しかし、画像検査では原因が証明されません。この研究では、抗原が FDC ネットワークの隣に存在することが示されました。 PETだけからは、このレイアウトがB細胞免疫を向上させることは示されませんでした。{1}画像により、素材がどこにあるかがわかります。その場所が免疫反応を引き起こすかどうかは別の問題であり、それに答えるには免疫学的測定値が必要です。

ワークフローは次のように連鎖します。

PET → 地域分布 → 組織イメージング → 細胞の位置 → 免疫または薬力学的結果

各ステップでは、前のステップだけでは確認できないものが追加されます。

17 cm の発見が NHP 生体内分布研究にとって重要な理由

17 cm という数字はこの論文で誰もが覚えている数字ですが、それは文脈上でのみ意味を持ちます。

この結果は、アカゲザルの1つの施設で投与された1つのHIVワクチンから得られた。ワクチンがどのように排出されるかについての規則はなく、17 cm を NHP 研究全体に適用される固定の解剖学的距離として扱うべきではありません。それが示しているのは、遠隔リンパによる取り込みが大きくなる可能性があり、PET でそれを測定できるということです。

リンパを通って移動するワクチン、ナノ粒子、または免疫療法を開発している人にとって、この発見は実践的な疑問を山積させることになる。注射後に物質はどこに溜まるのか、どのノードが最も多く目にするのか、製剤によってパターンは変わるのか、そしてその曝露は実際に望む免疫効果や薬力学的効果と一致するのか? PET は最初のいくつかの答えを出します。組織アッセイと免疫アッセイは、残りのループを閉じる必要があります。

PET は生体内分布ツールであり、独立した有効性アッセイではありません

PET 信号は活動と同じものではありません。カメラは、放射性核種がどこへ行ったとしても、つまり、無傷の薬物、代謝産物、分解された断片、またはまだラベルが付いているその他のあらゆるものを観察します。どちらを見ているかは、ラベルの付け方によって異なります。

したがって、PET 生体内分布研究には協力者が必要です。ワクチンまたはナノ粒子プログラムは通常、全身性 PK のための血液サンプリング、組織曝露のためのノードサンプリング、免疫細胞プロファイリングのためのフローサイトメトリー、位置のための免疫組織化学、および薬力学読み取りのための機能アッセイと並行して実行します。-これは、トレーサーと活性物質が常に付着したままであるとは限らない生物学的製剤やナノ粒子にとって最も重要です。

NHP 生体内分布研究用の PET 放射性核種の選択

標識された分子が周囲に留まる時間と動き方に合わせて放射性核種を選択してください。

一般的なものは、^18F, ^68Ga, ^64Cu, ^89Zr、そして^124I、広範囲の物理的半減期をカバーします。-^18F約110分で減衰します。^64Cu約12.7時間で、^89Zr約3.27日後。高速で移動する小さな分子は、短寿命の同位体に適しています。-抗体、ナノ粒子、その他の遅効性生物製剤には、次のような長寿命のものが必要です。-^89Zr気になるウィンドウ全体の画像を常に表示できるようにします。

標識では、分子自体を無傷のままにしておく必要もあります。サイズ、電荷、親油性、結合、安定性を変更すると、行き先が変わる可能性があります。放射性標識は、スキャン前にチェックを入れるボックスではなく、研究計画として扱います。

分子イメージングにヒト以外の霊長類を使用する理由-

NHP はげっ歯類と診療所の間にいます。それらは人間で使用されているものと同じマシンとプロトコルでスキャンできるのに十分な大きさであり、その解剖学的構造はマウスよりも人間の構造に近いです。

Prisysの生体内分布イメージングサービスプラットフォーム臨床で同等の MRI、CT、PET-、DSA を実行し、疾患の進行、薬物分布、有効性、バイオマーカーを繰り返し測定するために設定されています。のために分子イメージングその成果は、解剖学的構造に対して PET を読み取ることができることです。PET/CT は信号を構造と一致させ、MRI は軟組織の詳細を追加します。{0}} NHP イメージングのポイントは PET スキャンそのものではありません。そのイメージを薬理学、生物分析、病理学、疾患モデルに結び付けています。

Capabilities at Radio-labeling Facility — 無線ラベル付け施設の機能-

PET イメージングを NHP 医薬品開発に統合

優れた NHP PET 研究は、「生体内分布画像を取得しましょう」からではなく、質問から始まります。

ワクチンまたはナノ粒子の場合、通常、ワークフローが実行されます。材料のラベル付けと QC、必要に応じてベースラインスキャンの実行、投与、その後連続 PET/CT の取得、関心領域の描画、そして最後に数値を血液、組織、および薬力学データに結び付けます。データセットは、候補者が目的のコンパートメントに到達したかどうか、および時間の経過とともに露出がどのように変化したかを示します。

イメージングは、分布、PK、ターゲットエンゲージメント、PD、有効性、バイオマーカーなどの前臨床プログラム全体にわたって重要な役割を果たします。 NHP では、エッジは縦方向です。スキャンごとに新しいコホートを作成するのではなく、各時点で 1 頭の動物を追跡します。カメラでは得られない分子または細胞の解像度が必要な場合には、終末組織の検査が依然として重要な役割を果たしています。

生体内分布からトランスレーショナルな意思決定まで-

PET データを読み取ることには、薬剤がどこに行ったかをマッピングする以上の意味があります。本当の問題は、そのパターンが設計したメカニズムと一致するかどうかです。

流入リンパ節を攻撃するように作られたワクチンを考えてみましょう。 PET により、ノードが実際に暴露されたことが確認されます。組織画像化により、抗原が組織内のどこに存在するかがわかります。免疫アッセイでは、その場所に B- 細胞、T- 細胞、または抗体応答が期待されているかどうかがわかります。チェーンは次のように実行されます。

投与 → 分布 → 標的組織への曝露 → 細胞の位置 → 薬力学的反応 → 結果

どこででも壊してしまうと、物語は崩壊してしまいます。候補者は、ターゲットと交戦せずに適切な組織に到達することも、何も有益なことをせずに組織内に積み重なることもできます。 PET はその連鎖の中の 1 つのリンクであり、薬理学と組織研究がそれに結びついている場合にのみ強力になります。

結論

PET は、薬物がヒト以外の霊長類内を経時的に移動する様子を観察する方法を提供します。これは、分布が空間的または時間的に複雑すぎて終末組織採取では捕捉できない場合に最も役立ちます。{0}

Martin のアカゲザルの研究は明確な例です。PET では、大腿部のショットから 17 cm 離れた鼠径部および腸骨結節におけるワクチンの取り込みが示され、組織蛍光では卵胞内の FDC ネットワークの周囲にナノ粒子抗原が配置されていることが示されました。

開発者にとっての教訓は、生体内分布をスタンドアロンの画像としてではなく、完全なトランスレーショナルデータセットの一部として読み取ることです。 PET では縦方向の全身像が得られます。- CT または MRI では解剖学的構造が得られます。組織イメージングは局所的な詳細を解決します。 PK/PD、免疫、病理学の研究によって、それが何を意味するかが決まります。ワクチン、ナノ粒子、生物製剤、細胞治療の場合、その組み合わせによって、候補者がクリニックに到着する前に実際にどのように行動するかがわかります。

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参考文献

Martin JT、Hartwell BL、クマラペルマ SC、他ヒト以外の霊長類におけるリンパ系を標的としたワクチンの PET と-組織全体のイメージングを組み合わせた-。{3}}生体材料. 2021;275:120868。土井:10.1016/j.biomaterials.2021.120868。

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