توموگرافی گسیل پوزیترون تاو (PET) یک اندازه گیری in vivo از اتصال ردیاب مرتبط با آسیب شناسی تاو را ارائه می دهد. در تحقیقات پیش بالینی، مقدار آن به بیشتر از اینکه سیگنال PET قابل مشاهده باشد بستگی دارد. محققان باید بدانند سیگنال کجا ظاهر می شود، چگونه در طول زمان تغییر می کند، ردیاب به طور خاص تاو را گزارش می دهد و چگونه یافته های تصویربرداری با آسیب شناسی سطح بافت مرتبط است.
پاسخ به این سؤالات تنها از طریق بافت شناسی پایانی دشوار است. بافت شناسی آسیب شناسی سلولی و منطقه ای را با جزئیات مشخص می کند، اما یک عکس فوری از زمان جمع آوری مغز ارائه می دهد. تصویربرداری مکرر PET یک حیوان را در چند نقطه زمانی دنبال می کند و به قرار دادن یافته های بافت بعدی در یک زمینه زمانی کمک می کند.
در طول وبینار Prisys Biotech در مورد تصویربرداری مولکولی در تحقیقات پستانداران غیر انسانی (NHP)، دکتر وی لیو یک نمونه تصویربرداری طولی تاو در مدل ماکاک رزوس ارائه کرد. این ارائه تحویل داخل قشری یک ناقل ویروسی مرتبط با آدنو را بیان می‌کند که تاو انسانی دو جهش‌یافته (AAV-2xTau) را بیان می‌کند، به دنبال آن تصویربرداری سریال PET با [18F]APN-1607 در ماه‌های 3 و 6 انجام شد. این مقاله دلایل منطقی آن طراحی و محدودیت‌هایی را که باید نحوه خواندن نتایج تصویربرداری را راهنمایی کند، بیان می‌کند.
چرا پاتولوژی تاو را در طول زمان دنبال کنیم؟
تاو یک پروتئین مرتبط با میکروتوبول است. در بیماری آلزایمر (AD) و سایر تائوپاتی‌ها، تاو غیرطبیعی در نورون‌ها تجمع می‌یابد و انکلوزیون‌های نوروفیبریلاری را تشکیل می‌دهد. توزیع و پیشرفت پاتولوژی تاو در مناطق مختلف مغز و مراحل بیماری متفاوت است. یک نشانگر زیستی که می تواند به طور مکرر در داخل بدن اندازه گیری شود، ممکن است به شناسایی زمان و مکان تغییرات مرتبط با تاو کمک کند.
PET از یک لیگاند نشاندار رادیویی استفاده می کند که از سد خونی مغزی عبور می کند و به یک هدف مولکولی یا مجموعه پاتولوژیک متصل می شود. پس از تجویز، اسکنر توزیع رادیو ردیاب را در طول زمان تشخیص می دهد. بسته به طراحی ردیاب و اکتساب، آنالیزهای کمی یا نیمه کمی جذب را در مناطق مختلف مغز و در بین بازدیدها مقایسه می‌کنند.
PET مستقیماً مولکول‌های تاو را شمارش نمی‌کند. سیگنال اندازه گیری شده منعکس کننده تحویل ردیاب، اتصال، جذب غیراختصاصی، پاکسازی، عملکرد اسکنر، بازسازی تصویر و روش تجزیه و تحلیل است. تغییر در سیگنال منطقه‌ای از تفسیر پیوند ردیاب تغییر یافته پشتیبانی می‌کند، اما اندازه‌گیری مستقیم بار تاو بدون اعتبار مناسب نیست.
چرا طراحی NHP طولی؟
یک طرح طولی از اندازه گیری های مکرر در یک موضوع استفاده می کند. تغییرات مربوط به زمان را از تفاوت‌های بین حیوانات جدا می‌کند، به‌ویژه زمانی که اسکن‌ها قبل و بعد از دستکاری انجام می‌شود. در یک مدل القایی، تصویربرداری همچنین آزمایش می‌کند که آیا یک سیگنال مولکولی در ناحیه تشریحی مورد انتظار ظاهر می‌شود و آیا توزیع آن در طول پیگیری تغییر می‌کند یا خیر.
NHP ها نسبت به جوندگان مغز بزرگتر و نوروآناتومی ناخالص شبیه به انسان ارائه می دهند و مغز آنها با سیستم های تصویربرداری و روش های اکتساب که مشابه بالینی دارند سازگار است. این زمانی اهمیت دارد که سوال مطالعه مربوط به سیگنال PET منطقه ای، کمیت تصویر، یا رابطه بین دستکاری تجربی و توزیع کل مغز باشد. این ویژگی ها یک مدل NHP را معادل AD انسان نمی سازد. مدل را برای پرداختن به یک سوال ترجمه ای خاص انتخاب کنید و محدودیت های آن را در کنار ارتباط آناتومیکی و تصویربرداری آن بسنجید.
مطالعه موردی: AAV-2xTau و سریال [18F]APN-1607 PET
PET تاو طولی در مدل آلزایمر NHP: [18F]APN-1607 تصویربرداری در 3 و 6 ماه
پاتولوژی تاو را در حین پیشرفت دنبال کنید - در همان حیوان، طی ماه‌ها.
در این مطالعه موردی از Prisys تصویربرداری تاو طولی در مدل میمون رزوس بیماری آلزایمر با استفاده از [18F]APN-1607، یک ردیاب تاو نسل بعدی ارائه می‌کند.
چرا [18F]APN-1607، و چگونه مطالعه طراحی شد:
- ایزوفرم tau 3R و 4R را با حداقل اتصال MAO-B تشخیص می دهد.
- برچسب گذاری فلوئور-18 از محدودیت نیمه عمر کوتاه کربن-11 جلوگیری می کند
- تاو دو جهش یافته با AAV بیان شده در قشر انتورینال چپ القا شده است
- تصویربرداری سریال PET در 3 و 6 ماه پس از القا، با کنتراست قوی به نویز
تصویربرداری طولی درون آزمودنی تنوع بین آزمودنی را کاهش می‌دهد و به هر حیوانی اجازه می‌دهد تا به‌عنوان خط پایه خود عمل کند - کیفیتی اساساً متفاوت از شواهد با بازخوانی‌های مقطعی پایانی.
سخنران: Prisys Biotech.کیس از پلتفرم تصویربرداری مولکولی Prisys Biotech.
لطفا تماس بگیرید:bd@prisysbiotech.com.
ارائه وبینار یک مدل ماکاک رزوس را توصیف کرد که در آن یک وکتور AAV بیانگر تاو انسانی دو جهش یافته به قشر انتورینال چپ اعمال شد. تصویربرداری PET با [18F]APN-1607 در 3 و 6 ماهگی انجام شد، با حیوانات کنترل AAV که در طرح مطالعه شناسایی شدند. ارائه توالی را به عنوان پایه، 3 ماه و 6 ماه نشان داد و کسب PET پویا را طی 120 دقیقه توصیف کرد.
طرح گزارش‌شده به تیم مطالعه اجازه می‌دهد سیگنال ردیاب منطقه‌ای را در طول زمان در رابطه با ناحیه هدف‌گذاری شده مغز بررسی کند، گروه AAV-2xTau را با حیوانات کنترل مقایسه کند، و مشاهدات تصویربرداری را با پیشرفت مدل مرتبط کند. اسلاید وبینار PET طولی را به عنوان یک نمای درون موضوعی از تغییرات مولکولی مرتبط با بیماری توصیف می کند.
ارائه [18F]APN-1607 را به عنوان یک ردیاب PET تاو فلوئوردار مشتق شده از 11C-PBB3 شناسایی می‌کند. این ردیاب را به عنوان شناسایی ایزوفرم های 3R و 4R tau، با حداقل اتصال مونوآمین اکسیداز B (MAO-B) توصیف می کند. اینها ویژگیهای ردیاب گزارش شده در ارائه هستند. عملکرد ردیاب به زمینه تجربی بستگی دارد و باید در برابر داده های اعتبار سنجی مربوطه تأیید شود.
هیچ مقدار جذب عددی، تعداد حیوانات، تجزیه و تحلیل های آماری، یا اندازه اثر طولی کمی در مطالب وبینار موجود برای این مقاله ظاهر نمی شود. بنابراین، این مورد به‌عنوان یک نمونه طراحی-مطالعه ارائه می‌شود، نه به‌عنوان شواهدی از اثر درمان کمی یا پیش‌بینی معتبر پیشرفت بیماری بالینی.
چه چیزی سریال tau PET می تواند کمک کند
برنامه تصویربرداری شرح داده شده در وبینار به چندین سوال مرتبط می پردازد. آیا سیگنال مرتبط با ردیاب در منطقه مورد هدف AAV-2xTau ظاهر می شود؟ آیا توزیع آن با شرایط کنترل AAV متفاوت است؟ آیا یک سیگنال منطقه ای هنوز در پیگیری بعدی قابل تشخیص است؟ چگونه الگوی PET با سایر اندازه گیری های جمع آوری شده در مطالعه مقایسه می شود؟
اسکن های مکرر PET همچنین به تعیین زمان مشاهدات کمک می کند. اسکن پایه مرجعی برای اندازه گیری های بعدی فراهم می کند. اسکن های 3 و 6 ماهگی سپس در همان چارچوب تجربی مقایسه می شوند. چنین مقایسه‌هایی زمانی آموزنده‌تر هستند که اکتساب، بازسازی، بیهوشی، تجویز ردیاب، فاصله جذب و تجزیه و تحلیل کمی در طول بازدیدها استاندارد شوند.
PET در کنار سایر نقاط پایانی قرار دارد. بسته به اهداف مطالعه، اینها ممکن است شامل MRI ساختاری، بیومارکرهای مایع، اقدامات رفتاری یا عملکردی، و تجزیه و تحلیل بافت انتهایی باشد. بافت شناسی و میکروسکوپ آسیب شناسی سلولی را ارزیابی می کند و به تعیین اینکه آیا یافته های PET منطقه ای با تغییرات بافتی مرتبط با تاو مطابقت دارد یا خیر کمک می کند. رابطه بین تصویربرداری و یافته های بافتی باید ارزیابی شود نه اینکه فرض شود.
تفسیر [18F]APN-1607 سیگنال PET
یک لیگاند PET تاو کاملاً خاص نیست فقط به این دلیل که برای اتصال تاو طراحی شده است. منابع بالقوه سیگنال عبارتند از اتصال خارج از هدف، حفظ غیر اختصاصی، تفاوت در جریان خون یا تحویل ردیاب، و اثرات جزئی حجم ناشی از وضوح فضایی محدود PET. این عوامل در مطالعات NHP، جایی که مناطق کوچک تشریحی نزدیک به وضوح مؤثر سیستم تصویربرداری قرار دارند، اهمیت دارند.
تجزیه و تحلیل منطقه ای به تعریف دقیق تشریحی بستگی دارد. MRI از ثبت PET و بسته‌بندی مغز پشتیبانی می‌کند، اما انتخاب‌های بخش‌بندی، خطای ثبت، حرکت، و انتخاب منطقه مرجع، همگی بر اقدامات حاصله تأثیر می‌گذارند. اکتساب پویا حاوی اطلاعاتی در مورد سینتیک ردیاب است، اگرچه مدل جنبشی مناسب به لیگاند و داده‌های تابع ورودی یا منطقه مرجع در دسترس بستگی دارد.
بنابراین، سیگنال PET باید با استفاده از متریکی که واقعاً آنالیز شده است، مانند مقدار جذب استاندارد (SUV)، نسبت مقدار جذب استاندارد (SUVR)، پتانسیل اتصال، یا یک پارامتر مشتق شده از مدل، توصیف شود. مطالب وبینار یک اکتساب دینامیکی 120 دقیقه ای را مشخص می کند، اما نقطه پایانی کمی یا روش تجزیه و تحلیل را برای این مورد ارائه نمی دهد. این جزئیات باید از سوابق مطالعه قبل از انتشار یا قبل از نتیجه گیری کمی تأیید شود.
مدل AAV tau چه چیزی را نشان می دهد و چه چیزی را ندارد
بیان تاو انسانی جهش یافته با واسطه AAV روشی کنترل شده برای مطالعه تغییرات مرتبط با تاو در یک ناحیه تعریف شده مغز در یک بازه زمانی برنامه ریزی شده ارائه می دهد. تزریق کانونی تصویربرداری منطقه ای و تجزیه و تحلیل بافت را عملی می کند، در حالی که اندازه گیری های سریال از همان مدل تجربی قبل از جمع آوری ترمینال پیروی می کنند.
این مدل بازتولید کامل بیماری آلزایمر نیست. AD شامل آسیب شناسی آمیلوئید-بتا، آسیب شناسی تاو، تغییرات عصبی و سیناپسی، التهاب عصبی، و اثرات گسترده تر در سطح شبکه است که طی سالیان متمادی ایجاد می شود. یک مدل بیان کانونی مبتنی بر AAV، جنبه‌های انتخابی زیست‌شناسی تاو را جدا می‌کند. علل شروع کامل، پیشرفت فضایی یا سیر بالینی AD پراکنده را بازتولید نمی کند. ساختار خاص AAV، پروموتر، سطح بیان، مختصات تزریق، بردار کنترل، و مدت زمان پیگیری، همگی بر روی سؤال بیولوژیکی که مدل می تواند پاسخ دهد، تأثیر می گذارد.
این تمایز برای تفسیر ترجمه اهمیت دارد. یک تغییر سیگنال PET در یک مدل القایی ممکن است از استفاده از تصویربرداری برای ردیابی یک فرآیند آزمایشی تعریف شده پشتیبانی کند. این به خودی خود ثابت نمی کند که ردیاب پیشرفت بیماری را در افراد پیش بینی می کند یا اینکه آسیب شناسی القایی به درمان به روشی مشابه AD انسان پاسخ می دهد.
ترکیب PET با MRI و نقاط انتهایی بافت
PET و MRI به سوالات مختلفی پاسخ می دهند. PET اطلاعات مولکولی مرتبط با ردیاب را فراهم می کند. MRI جزئیات تشریحی را ارائه می دهد و به تعیین مناطق مورد نظر کمک می کند. ترکیب روش‌ها بومی‌سازی را بهبود می‌بخشد و از تحلیل منطقه‌ای پشتیبانی می‌کند، به‌ویژه در مطالعات طولی که در آن تغییرات ظریف در بین بازدیدها مقایسه می‌شوند.
تجزیه و تحلیل بافت ترمینال زمانی مهم باقی می ماند که مطالعه به محلی سازی سلولی، خصوصیات بیوشیمیایی یا تایید آسیب شناسی نیاز داشته باشد. یک طرح عملی از PET طولی برای شناسایی زمان و مکان تغییرات سیگنال استفاده می‌کند، سپس بافت‌شناسی یا سنجش‌های مولکولی را در نقاط پایانی انتخاب شده برای آزمایش تفسیر بیولوژیکی اعمال می‌کند. این رویکرد PET را جایگزین آسیب شناسی نمی کند. این یک دوره زمانی in vivo را با شواهد در سطح بافت پیوند می دهد.
قدرت این تفسیر ترکیبی به همسویی بین پروتکل های تصویربرداری و بافت بستگی دارد. محققین باید برنامه اکتساب PET، ثبت MRI، تعاریف منطقه، کنترل کیفیت ردیاب، نقاط زمانی جمع آوری بافت و سنجش های پاتولوژی را با هم برنامه ریزی کنند. وقتی این عناصر به طور مستقل انتخاب می شوند، تعیین اینکه آیا تفاوت تصویربرداری منعکس کننده زیست شناسی، تغییرات اندازه گیری یا عدم تطابق در نمونه گیری است، دشوار می شود.
ارتباط ترجمه ای برای برنامه های هدفمند تاو
تاو PET طولی ممکن است در مطالعات پیش بالینی مفید باشد که تغییرات مولکولی مرتبط با بیماری را ارزیابی می‌کند، مداخلات تجربی را مقایسه می‌کند، یا ارزیابی می‌کند که آیا یک مدل از اندازه‌گیری‌های نشانگر زیستی مکرر پشتیبانی می‌کند یا خیر. در یک برنامه درمانی، تصویربرداری در کنار تعامل هدف، نشانگرهای فارماکودینامیک، نتایج رفتاری یا عملکردی و داده های ایمنی قرار می گیرد.
تنظیم NHP به ویژه زمانی مرتبط است که مطالعه به تجزیه و تحلیل منطقه ای مغز بزرگتر نیاز دارد یا زمانی که الفتصویربرداری بالینیپروتکل برای استفاده غیر بالینی اقتباس شده است. تفاوت گونه ها در زیست شناسی تاو، اتصال ردیاب، متابولیسم و آناتومی مغز باقی می ماند. ردیاب یکسان ممکن است در شرایط مدل و جمعیت بیماران رفتار متفاوتی داشته باشد. بنابراین، ترجمه به شواهدی نیاز دارد که نشان دهد نقطه پایانی تصویربرداری از نظر فنی قابل تکرار است و از نظر بیولوژیکی با سؤال بالینی مورد نظر مرتبط است.
تاو PET را به عنوان یکی از عناصر استراتژی بیومارکر در توسعه اولیه بالینی در نظر بگیرید. این تفسیر باید مشخصات اتصال ردیاب، مرحله بیماری، نواحی مغزی مورد تجزیه و تحلیل، و رابطه بین تصویربرداری و سایر نشانگرهای زیستی را در نظر بگیرد. یک مطالعه NHP امکان‌سنجی و طراحی تجربی را نشان می‌دهد، اما نمی‌تواند به تنهایی کاربرد بالینی را ایجاد کند.
تصویربرداری مولکولی در تحقیقات NHP CNS در Prisys Biotech
وبینار Prisys Biotech تاو PET را به عنوان یکی از کاربردهای آن ارائه کردتصویربرداری مولکولی NHPکار کردن این مثال یک مدل رزوس تاو را با PET سریال و یک شرایط کنترلی ترکیب کرد و نشان داد که چگونه تصویربرداری با یک مطالعه CNS طولی مطابقت دارد. تصمیمات خاص مطالعه، از جمله انتخاب ردیاب، زمان اسکن، تعیین کمیت تصویر، ثبت نام مشترک MRI و تایید بافت، باید از سوال بیولوژیکی و پروتکل معتبر پیروی کنند.
این وبینار همچنین سایر کاربردهای تصویربرداری مولکولی در NHP ها را پوشش دادتصویربرداری از سیستم دوپامین، زایمان CNS داخل بینی وتوزیع زیستی در کل بدن، وپیش بینی دوز انسانی Ac-225 از تصویربرداری NHP. این مثال‌ها از ردیاب‌های مختلف استفاده می‌کنند و به سؤالات متمایز پاسخ می‌دهند. طرح های آنها نباید قابل تعویض تلقی شود.
نتیجه گیری
سریال tau PET یک نمای in vivo مکرر از سیگنال مرتبط با ردیاب در یک مدل NHP ارائه می‌کند. در مثال وبینار، ماکاک‌های رزوس AAV-2xTau را در قشر آنتورینال چپ دریافت کردند، و [18F]APN-1607 PET در پیگیری 3 و 6 ماهه، با حیوانات کنترل AAV در طرح توصیف شد.
این مورد نشان می‌دهد که چگونه تصویربرداری طولی در یک مدل tau گنجانده شده است، اما ارائه موجود داده‌های جذب عددی یا روش‌های کامل آنالیز تصویر را ارائه نمی‌کند. بنابراین سیگنال PET باید در زمینه ویژگی ردیاب، کمی سازی، محلی سازی مبتنی بر MRI، داده های کنترلی و اعتبار سنجی بافت تفسیر شود. بیان تاو مبتنی بر AAV همچنین جنبه‌های منتخب زیست‌شناسی تاو را به جای دوره کامل بیماری آلزایمر انسانی مدل‌سازی می‌کند.
بکمن دی، دینیز جی بی، اوت اس، و همکاران. پیشرفت زمانی پاتولوژی تاو و التهاب عصبی در مدل میمون رزوس بیماری آلزایمر.آلزایمر و زوال عقل. 2024;20(8):5198-5219. doi: 10.1002/alz.13868.
سوالات متداول
س: tau PET در یک مطالعه NHP چه چیزی را اندازه گیری می کند؟
A: Tau PET توزیع یک لیگاند نشاندار شده رادیویی مرتبط با اتصال tau را تحت یک پروتکل تصویربرداری تعریف شده اندازه گیری می کند. این به طور مستقیم مولکول های تاو را شمارش نمی کند یا جایگزین اندازه گیری بافت شناسی نمی شود. تفسیر سیگنال به ویژگی های ردیاب، اکتساب، پردازش تصویر و اتصال خارج از هدف بالقوه بستگی دارد.
س: برنامه طولی در مورد وبینار چگونه بود؟
پاسخ: ارائه یک توالی پایه تا پیگیری را نشان داد و تصویربرداری PET را در 3 و 6 ماه پس از زایمان AAV-2xTau توصیف کرد. این یک خرید پویا 120 دقیقه ای را شناسایی کرد. تعداد حیوانات، نقاط پایانی کمی و نتایج عددی در مطالب ارائه شده برای این مقاله مشخص نشده است.
س: نقش AAV-2xTau در مدل چیست؟
پاسخ: AAV-2xTau در وبینار به عنوان یک ناقل بیان کننده تاو انسانی دو جهش یافته توصیف شده است که در ماکاک های رزوس به قشر انتورینال چپ اعمال می شود. این یک مدل آزمایشی کنترل شده از تغییرات منتخب مرتبط با تاو را ایجاد می کند. این یک مدل کامل از تمام ویژگی های پاتولوژیک و بالینی بیماری آلزایمر نیست.
س: چرا PET را با MRI یا بافت شناسی ترکیب کنیم؟
A: MRI از محلی سازی تشریحی و تجزیه و تحلیل منطقه ای پشتیبانی می کند. بافت شناسی تاییدی در سطح سلولی و بافتی می دهد که PET نمی تواند آن را برطرف کند. این روش ها با هم به ارتباط سیگنال تصویربرداری طولی با آناتومی و آسیب شناسی مغز کمک می کنند.
س: آیا این مدل می تواند پیشرفت تاو را در بیماران پیش بینی کند؟
پاسخ: نه به خودی خود. این مدل از ارزیابی تصویربرداری تجربی تاو و زیست‌شناسی مرتبط با تاو پشتیبانی می‌کند. پیش‌بینی انسانی نیاز به اعتبار جداگانه عملکرد ردیاب، ارتباط بیومارکر، و رابطه بین تغییرات تصویربرداری و نتایج بالینی دارد.
