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Cet article décrit une méthode simplifiée d’imagerie des lymphocytes B CD19+ humains dans un modèle murin de SEP à l’aide de CD19-PET. En raison de la présentation hétérogène de la SEP et des réponses variables aux traitements, sa prise en charge en clinique peut être difficile et de nouvelles approches pour la sélection et le suivi des thérapies sont grandement nécessaires. L’imagerie TEP pourrait servir d’outil puissant pour surveiller la progression de la maladie et la réponse individuelle au traitement d’appauvrissement des cellules B. En plus de la SEP, l’imagerie TEP-CD19 pourrait être utilisée pour surveiller l’épuisement des lymphocytes B après le traitement de sous-types de lymphomes et de leucémies ou d’autres maladies à médiation par les lymphocytes B. Ce protocole et des données représentatives montrent l’utilité de l’imagerie des lymphocytes B dans les maladies neurologiques.
Pour étudier les lymphocytes B CD19+ humains dans le contexte de la SEP, nous avons choisile modèle 7 de l’EAE MOG1-125 dépendant des lymphocytes B. Semblable à d’autres modèles EAE, ce modèle présente des symptômes de paralysie progressive et d’infiltration de cellules immunitaires dans le SNC. Cependant, le modèle MOG1-125 est unique en ce sens qu’il s’agit d’un modèle piloté par les cellules B : les souris contiennent un nombre variable de cellules B dans l’espace sous-arachnoïdien des méninges, du tronc cérébral, du parenchyme et des ventricules. Ces lymphocytes peuvent être dispersés dans ces régions et/ou former des structures de type follicule, qui sont également observées chez les humains atteints de SEP 8,9. En plus d’utiliser des souris naïves comme témoins, il est possible d’utiliser un kit d’induction complet contenant uniquement un adjuvant de Freund (CFA) (c’est-à-dire une émulsion d’induction identique à celle administrée aux souris EAE sans la protéine MOG). Dans le modèle murin EAE, la barrière hémato-encéphalique (BHE) est dysfonctionnelle et permet à des entités plus grandes, telles que les anticorps, de se croiser. Le radiotraceur CD19-mAb ne se liera et ne restera dans le SNC que si des lymphocytes B sont présents ; le traceur circulera à nouveau dans le pool sanguin si les lymphocytes B ne sont pas présents. Nous l’avons démontré en utilisant le comptage gamma et l’autoradiographie ex vivo des tissus du SNC par perfusion avant de mesurer les niveaux de radioactivité dans les tissus. Nous l’avons également démontré dans des publications antérieures faisant état de l’utilisation de radiotraceurs TEP à base d’ORPC (c’est-à-dire des approches d’imagerie immunoTEP) pour détecter les lymphocytes B dans le SNC 1,2.
Le chélateur DOTA a été utilisé depuis qu’il a été utilisé dans l’imagerie clinique TEP avec des peptides et des anticorps marqués au cuivre-64, et nous visons à traduire le hCD19-mAb pour l’imagerie clinique des patients atteints de SEP. DOTA a une affinité de liaison adéquate avec le cuivre-64 in vivo. La stabilité in vivo est très importante car le 64Cu libre va au foie et peut obscurcir le signal du radiotraceur lié ; Ainsi, il est important de mesurer le signal dans le foie pour calculer le signal relatif par rapport à d’autres organes. Le muscle est généralement pris comme tissu témoin, mais dans le cas de l’EAE, il peut y avoir une inflammation présente dans les muscles. La demi-vie de 64Cu est de 12,7 h, ce qui laisse suffisamment de temps au DOTA-hCD19-mAb pour se lier à sa cible tout en garantissant que le signal peut être mesuré par TEP. Lors de la préparation du conjugué, des réactions d’essai à petite échelle (75-125 μg) doivent être effectuées pour déterminer la quantité de DOTA à ajouter aux anticorps monoclonaux pour produire le rapport DOTA/anticorps monoclonaux souhaité (par exemple, une réaction de 6 à 10 fois plus d’ester DOTA-NHS par mAb molaire peut donner un conjugué de 1 à 2 anticorps monoclonaux à base de DOTA/anticorps monoclonaux). Le temps de réaction et la température (par exemple, 2-4 h ou la nuit à 4 °C ou à température ambiante) influencent également le rapport DOTA/mAb et doivent être optimisés. Un titrage avec du cuivre non radioactif peut être effectué pour calculer le nombre de DOTA par mAb ; cependant, nous recommandons d’effectuer une MALDI-MS et/ou une LC-MS pour obtenir des résultats plus fiables et plus précis.
Le ratio DOTA/mAb calculé est une valeur moyenne pour un échantillon particulier et une certaine variation est attendue. Pour MALDI, plusieurs injections sont effectuées par échantillon pour les anticorps monoclonaux conjugués et non conjugués. Nous calculons ensuite le rapport entre le conjugué et le non conjugué pour déterminer le nombre moyen de DOTA/mAb. Le rapport DOTA/anticorps monoclonaux est important car un trop grand nombre de chélateurs perturbera la liaison aux anticorps et un nombre insuffisant entraînera un radiomarquage incohérent et un signal faible. Le rapport doit être très serré entre les lots de conjugués pour maintenir une intensité du signal et une cinétique de liaison constantes ; Idéalement, le même lot de conjugué devrait être utilisé pour toutes les expériences d’une étude particulière. Une technique prometteuse pour réduire les effets potentiels sur l’immunoréactivité dus à une éventuelle surconjugaison consiste à utiliser la conjugaison spécifique au site10 , dans laquelle la conjugaison chélatrice est sélective sur les glycanes à chaîne lourde de l’anticorps, garantissant ainsi l’ajout de 1 chélateur par anticorps monoclonal.
Les conditions de réaction de radiomarquage doivent être optimisées pour assurer l’efficacité et le rendement de marquage les plus élevés, car les différences d’anticorps, de rapport DOTA/mAb et d’activité molaire de 64Cu, entre autres conditions, auront un impact sur le radiomarquage. L’utilisation du rapport conjugué optimal de 64Cu/mAb peut permettre d’utiliser le radiotraceur sans purification, ce qui réduit le temps nécessaire au radiomarquage et les pertes dues à la colonne d’écoulement gravitaire et à la désintégration radioactive. Une activité molaire cohérente et fiable peut également être obtenue lorsque le même rapport conjugué 64Cu/mAb est utilisé, ce qui est particulièrement important lors de la comparaison des résultats de plusieurs cohortes de souris ou d’études d’imagerie. Les conditions ITLC peuvent également être modifiées pour convenir à chaque utilisateur. Si une purification est nécessaire, une aliquote doit être conservée pour la spectrophotométrie HPLC et/ou UV/Vis afin que l’activité molaire puisse être calculée.
Il est important de noter que l’utilisation d’anticorps radiomarqués pour l’imagerie peut être difficile. Il est essentiel que l’anticorps utilisé pour le radiotraceur soit biologiquement inerte afin de ne pas avoir d’effet physiologique. De plus, étant donné que les anticorps ont une longue résidence dans le sang, il faut attendre suffisamment longtemps pour la circulation, la liaison et la clairance d’un anticorps monoclonal donné pour assurer un signal de fond approprié sans compromettre la qualité de l’image. En règle générale, il suffit d’attendre 20 à 48 h pour obtenir un anticorps monoclonal marqué au Cu 64, mais il faut prendre une image 2, 4, 6, 12, 24ou 48 h après l’injection lors de l’évaluation d’un nouveau traceur TEP anticorps monoclonal afin de déterminer le meilleur moment pour l’imagerie dans un modèle de rongeur donné. Il en va de même pour l’acquisition d’images ARG avec le rapport signal/bruit de fond le plus élevé. Les images représentatives de ce protocole ont été prises 18 à 20 h après l’injection, bien que d’autres points temporels puissent être utilisés en fonction du radio-isotope utilisé. Différents anticorps se liant à différents épitopes de CD19 produiront des résultats variables et doivent être rigoureusement caractérisés.
Lors de l’analyse du signal de la moelle épinière, il est important de positionner les souris sur le dos dans le lit de balayage pour réduire les mouvements causés par la respiration. De plus, le placement en décubitus dorsal peut aider à redresser la colonne vertébrale chez les souris qui ont une courbure accrue de la colonne vertébrale en raison de la progression de la maladie EAE. Un autre aspect important à prendre en compte lorsque l’on cherche à détecter un signal dans la colonne vertébrale et la moelle épinière est d’éviter d’injecter MOG1-125 sur le flanc, car les sites d’injection peuvent lier le traceur en raison de la réponse immunitaire associée dans ces zones. La proximité du site d’injection peut interférer avec l’analyse de la moelle épinière ; Ainsi, les injections dans le thorax sont préférables pour l’application décrite ici.
Les techniques d’analyse d’images utilisées sont spécifiques à l’imagerie du SNC. Un outil d’atlas cérébral intégré au logiciel d’analyse d’images permet d’obtenir des résultats reproductibles et fiables tant que l’enregistrement de la TEP et de la TDM est précis. L’utilisation de l’atlas cérébral 3D semi-automatisé et son ajustement pour qu’il s’adapte au crâne de chaque souris permettent d’obtenir des retours sur investissement cohérents entre les animaux. Étant donné qu’il n’existe actuellement aucune approche automatisée ou semi-automatisée pour analyser le signal dans la moelle épinière, des ROI manuels doivent être établis. Notamment, lors de la quantification des lymphocytes B CD19+ (ou de tout type de cellule présent à la fois dans la moelle osseuse et la moelle épinière), il est essentiel d’éliminer autant que possible le signal provenant de la colonne vertébrale et de la moelle osseuse. La raison en est que les souris naïves sont connues pour contenir plus de lymphocytes B CD19+ dans leur moelle osseuse que les souris EAE, chez lesquelles les lymphocytes B quittent la périphérie pour infiltrer le SNC 5,11. Ce signal de la moelle osseuse peut obscurcir le véritable signal dans la moelle épinière.
Pour délimiter le signal réel de la moelle épinière tout en minimisant la contribution du signal de la colonne vertébrale et de la moelle osseuse, le seuillage Otsu de l’image CT peut être utilisé pour obtenir un retour sur investissement immuable pour la colonne vertébrale. Un ROI séparé de la moelle épinière peut alors être facilement dessiné dans la colonne vertébrale. La même technique peut également être appliquée pour mesurer la moelle osseuse dans le fémur. Il s’agit d’une méthode très utile pour mieux comprendre la liaison du traceur dans la moelle épinière. Cependant, en raison de la résolution spatiale relativement faible de la TEP et des problèmes liés à l’effet de volume partiel lors du balayage de petites régions anatomiques de souris, l’utilisation de techniques de confirmation ex vivo supplémentaires (par exemple, le comptage gamma, ARG) permet de valider la liaison des radiotraceurs dans la moelle épinière sans la présence de sang, de liquide céphalo-rachidien ou de signal de débordement de la colonne vertébrale.
Le signal dans la moelle épinière cervicale/thoracique a tendance à varier chez les souris EAE en fonction de la gravité de la maladie et du nombre de lymphocytes B qui s’infiltrent au cours de la réponse immunitaire adaptative. Cette variation du nombre de lymphocytes B qui s’infiltrent, ainsi que la faible quantité de lymphocytes B dans le SNC par rapport à ceux de la moelle osseuse pelvienne/spinale de souris naïves, peuvent rendre difficile la quantification in vivo du tissu de la moelle épinière chez la souris. Compte tenu de la résolution spatiale de la TEP dans l’imagerie des petits animaux, le signal de la moelle osseuse peut se répercuter sur le signal de la moelle épinière. La biodistribution ex vivo et l’autoradiographie réalisées ici aident à valider le signal TEP des vertèbres par rapport au tissu de la moelle épinière. Les souris sont perfusées avant la dissection pour éliminer tout traceur non lié dans la piscine de sang afin que les résultats de la numération gamma et de l’autoradiographie reflètent le traceur qui est réellement lié dans chaque organe plutôt que le traceur qui se trouve dans la piscine de sang de cet organe.
Les radiotraceurs circulent dans le sang, et avec les traceurs d’anticorps, en particulier, il y a souvent un radiotraceur non lié présent dans le sang pendant des semaines après l’injection initiale. Étant donné que nous imageons le cerveau et la moelle épinière, qui ont de nombreux vaisseaux sanguins, il est important de comprendre quelle partie du signal est vraiment due à la liaison du traceur dans le cerveau/tissu d’intérêt par rapport à celle présente dans le pool sanguin. Il est donc nécessaire de diviser le signal cérébral par signal dans le pool cœur/sang. En milieu clinique, les mêmes techniques d’analyse d’images que le seuillage Otsu des vertèbres et les ROI des tissus de la moelle épinière peuvent être utilisées pour la quantification. Compte tenu des volumes de tissus plus importants chez l’homme que chez la souris, il devrait y avoir beaucoup moins d’impact des effets de volume partiel, ce qui améliorerait la précision et annulerait le besoin de techniques ex vivo pour confirmer les résultats in vivo . L’utilisation de la TEP en clinique permettra aux cliniciens de personnaliser le traitement pour chaque patient en fonction de sa charge individuelle en lymphocytes B.
L’ARG est particulièrement utile pour l’acquisition d’images à haute résolution afin de permettre une délimitation plus précise de l’emplacement spatial de la liaison du traceur dans de petites régions telles que le tronc cérébral et le cervelet. Les mêmes sections et/ou les sections adjacentes peuvent être conservées pour les colorations immunohistochimiques afin de confirmer la présence de lymphocytes B. Nous avons précédemment coloré les tissus du SNC avec CD45R/B220 (Figure supplémentaire S1) pour corréler le nombre de lymphocytes B avec le signal TEP et ARG 5,9. La coloration peut ensuite être comparée spatialement aux résultats de l’ARG pour vérifier que le signal du radiotraceur correspond au motif de coloration. Les lymphocytes B peuvent être présents en grappes ou de manière diffuse dans tout le tronc cérébral ; La sensibilité TEP est suffisamment élevée pour mesurer le signal, ce qui est encourageant pour la traduction clinique. Dans le cas de l’ARG de la moelle épinière, l’ablation de la moelle épinière des vertèbres garantit que le signal mesuré est dû à la liaison du traceur dans le tissu de la moelle épinière plutôt que dans la moelle osseuse et/ou le sang, ce qui peut obscurcir les images TEP en raison d’effets de volume partiel.
À l’instar de l’ARG, le comptage gamma ex vivo permet de quantifier le signal radioactif dans des organes individuels. Pour cette technique particulière, il est important de mesurer le poids humide des tissus et de s’assurer qu’ils sont au fond de leurs tubes respectifs avant de placer les tubes dans le compteur gamma. Les tubes doivent être étiquetés avec le numéro de la souris et le tissu, afin que le bon tube soit utilisé ; Le tube est ensuite pesé sur une balance calibrée et les organes sont insérés au dixième de microgramme (0,0001 mg) près. Certains tissus sont extrêmement petits et la différence de masse du tube avant et après sera de l’ordre de 0,0001 mg. Les tissus doivent être pesés immédiatement après la dissection pour éviter la perte d’humidité, ce qui entraîne une masse plus faible. Après la pesée, les tubes du cerveau et de la moelle épinière doivent être remplis de PBS pour éviter qu’ils ne sèchent avant de congeler ces tissus pour l’ARG.