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Radiosintesi
La radiosintesi qui descritta è tipica di un nuovo composto marcato con 68Ga: tempo di sintesi breve, con enfasi sul pH adatto ed evitando i metalli quando possibile. Per questo, è importante seguire rigorosamente l'ordine in cui vengono aggiunti i componenti. In ogni caso, il valore del pH della soluzione di 68Ga deve essere prima regolato a pH 4 con 3 M NH4OAc; in caso contrario, il nanocorpo può degradarsi se il pH è troppo acido. I concetti generali della sintesi del 68Ga sono stati descritti in precedenza16, quindi non entreremo nei dettagli qui. Il modulo di sintesi automatizzato richiede un'ulteriore ottimizzazione per quanto riguarda la riduzione della dose di radiazioni. Ciò richiede uno sforzo significativo che va oltre l'ambito della ricerca esplorativa in un tipico esperimento preclinico, come descritto qui. Inoltre, è improbabile che una sintesi automatizzata produca i piccoli volumi che possiamo produrre con il metodo attuale (< 1 mL), consentendo concentrazioni più elevate di 68Ga e un'attività specifica più elevata.
Il controllo di qualità deve comunque essere eseguito e registrato in modo molto dettagliato. Un'eccezione a questo dettaglio è il pH: mentre le misure di pH per le sintesi cliniche vengono spesso eseguite in modo molto accurato utilizzando i misuratori di pH, in questo caso è sufficiente misurare il pH con una semplice striscia di pH poiché i requisiti per le iniezioni endovenose lo consentono (qualsiasi pH compreso tra 6 e 8 è consentito14). Questa semplice tecnica riduce il costo e la possibilità di contaminare le apparecchiature con materiale radioattivo.
Formulazioni per modelli animali
La formulazione finale del tracciante è un aspetto cruciale del tracciante, un aspetto che spesso viene descritto solo male nella ricerca preclinica. Sebbene esista una legislazione chiara per la formulazione preclinica di farmaci per la sperimentazione umana, compresi i radiofarmaci, ci sono solo linee guida17,18 che non discutono specificamente solventi o formulazioni. Queste linee guida sono spesso utilizzate durante la stesura o la valutazione dei protocolli legalmente richiesti per l'approvazione da parte dei comitati etici (animali) (in Germania: LANUV19), ma questi documenti non sottolineano sufficientemente l'importanza della formulazione. È probabile che formulazioni scadenti possano portare a risultati falsi (negativi), ma tale affermazione è difficile da verificare considerando il persistente bias di pubblicazione che ancora esiste, anche nel campo dell'oncologia20.
Oltre alle linee guida ARRIVE, abbiamo scelto di seguire il più possibile la normativa pensata per le applicazioni nell'uomo, partendo dal presupposto che le formulazioni adatte all'uomo sono generalmente adatte anche ai roditori. La differenza principale è la dimensione del soggetto e, quindi, la quantità di volume che può essere iniettato in sicurezza. A tal fine, abbiamo scelto di purificare il composto ogni volta che è possibile utilizzando filtri di cut-off del peso molecolare (MWCO), poiché questi si sono dimostrati efficaci per la purificazione di composti di grandi dimensioni21. Consentono a un tipico tracciante marcato con 68Ga di essere infine sciolto in una soluzione a scelta e in un piccolo volume adatto ai topi (iniezione endovenosa massima tipica 100 - 150 μL).
In Germania, la GV-SOLAS (Gesellschaft für Versuchstierkunde, in italiano: Associazione per gli animali da laboratorio) funge da intermediario tra la protezione degli animali e la ricerca, a vantaggio sia dell'uomo che degli animali. Pertanto, questa associazione ha elaborato raccomandazioni per molteplici aspetti della ricerca sugli animali, in particolare nei campi dell'oncologia e dell'anestesia, per standardizzare la cura degli animali a livello nazionale14. D'ora in poi, la maggior parte delle autorità competenti e dei comitati etici nazionali imporranno l'adesione dei protocolli sugli animali a tali raccomandazioni. GV-SOLAS fornisce raccomandazioni per i volumi massimi della maggior parte dei percorsi di applicazione. Per l'iniezione endovenosa, si raccomanda un massimo di 5 ml/kg di peso corporeo; per un topo da 25 g, questo equivale a 150 μl. Per questo motivo, tutte le produzioni di traccianti radioattivi sono impostate per un volume massimo di iniezione di 150 μl per animale. Il superamento di questa soglia durante l'iniezione endovenosa aumenta il rischio di insufficienza cardiaca acuta causata da ipervolemia. Iniezioni endovenose ripetute che superano questa soglia portano ad un aumento del rischio di fibrosi polmonare, poiché ogni iniezione, a seconda della velocità del flusso, provoca un lieve edema polmonare. Un equivalente umano della flebo di topo presentata in questo articolo sarebbe quello di iniettare per via endovenosa in bolo (entro 10 s) un volume totale di 375 ml per un essere umano di 75 kg. Nell'assistenza clinica standard, 500 ml di soluzione di NaCl allo 0,9% vengono somministrati nell'arco di 1 ora; ciò significa che 375 ml verrebbero somministrati nell'arco di 45 minuti per evitare complicazioni.
GV-SOLAS raccomanda che il carico tumorale non superi il 5%; Nel caso in cui l'animale sia in trattamento, l'onere può essere esteso fino al 10%22. Questa differenza tra i gruppi trattati e non trattati ha il potenziale per creare un pregiudizio di ricerca, soprattutto nel caso della sopravvivenza, poiché i topi tumorali trattati possono raggiungere un carico tumorale più elevato rispetto al gruppo di controllo afferente. Per evitare tali casi, il carico tumorale del 5% dovrebbe essere fissato anche per gli animali da trattamento; Tuttavia, questo può portare a dilemmi etici per l'uccisione di animali da ricerca prima di raggiungere un cosiddetto endpoint umano, o (preferibilmente) sostenere che l'aumento al 10% nel caso dei gruppi di controllo afferenti è eticamente fondato al fine di evitare distorsioni.
Poiché il carico tumorale deve essere calcolato ogni giorno in modo non invasivo, applichiamo un fattore di correzione (cioè 0,82) per convertire il volume tumorale calcolato giornalmente in un peso tumorale. Abbiamo calcolato questo fattore misurando i diametri del tumore utilizzando un calibro digitale prima che gli animali venissero uccisi secondo il protocollo e successivamente il peso effettivo del tumore utilizzando una bilancia. Questo fattore di correzione è diverso dalla densità del tessuto tumorale, poiché il volume del tumore misurato include anche la pelle. Pertanto, questo fattore è probabilmente < 1,0, poiché il volume del tumore misurato è maggiore del volume reale del tumore. Poiché i tumori che abbiamo pesato erano relativamente grandi, poiché la valutazione è stata effettuata l'ultimo giorno dell'esperimento, questo fattore sovrastima effettivamente il peso dei piccoli tumori. Dovrebbe essere utilizzato solo nella valutazione del carico tumorale.
Un altro aspetto delle raccomandazioni GV-SOLAS è che per i topi, un diametro tumorale fisso di 15 mm è impostato come endpoint umano17. Frequentemente, il tumore ha la tendenza a crescere rapidamente lungo il canale dell'ago creato dall'iniezione sottocutanea se non viene iniettata aria o tappo dopo la soluzione contenente cellule tumorali. Pertanto, i 15 mm vengono raggiunti più velocemente per determinati percorsi di applicazione. Poiché, in base all'esperienza, alcuni tumori crescono in una forma ellittica, abbiamo adattato e utilizzato la formula del volume tumorale sopra menzionata per fare confronti imparziali tra le diverse vie di applicazione.
I modelli animali che utilizziamo sono progettati seguendo le linee guida ARRIVE17 e PREPARE18 , consentendo una facile riproduzione sperimentale. Il modello è soggetto a un certo grado di variazione poiché il tasso di crescita del tumore varia tra i diversi topi, rendendo la standardizzazione e l'interpretazione più difficili da gestire. Tuttavia, queste variazioni riflettono l'eterogeneità intra e intertumorale presente nei pazienti oncologici23.
Questo protocollo non è privo di limitazioni. Gli animali devono essere sedati durante l'iniezione, in particolare durante la PET/TAC. La sedazione, in particolare con isoflurano, influisce sul flusso sanguigno e gli animali possono diventare ipotermici, richiedendo l'uso di un tappetino riscaldante e il monitoraggio della profondità della sedazione. Questo problema può essere evitato scansionando gli animali svegli; Tuttavia, ciò richiede software e competenze interne specializzate, che spesso non sono disponibili.
Un'altra limitazione è la dose di radiazioni. Sebbene la dose ricevuta dagli animali sia trascurabile per una singola scansione, l'esecuzione di più scansioni (cioè soprattutto se più di 10) può comportare una dose cumulativa significativa, con un potenziale impatto sulla crescita del tumore. Quando la crescita tumorale è un parametro di lettura, è essenziale che tutti gli animali ricevano lo stesso numero di scansioni e dosi per garantire gruppi comparabili, aumentando il carico di lavoro dell'intero progetto. L'utilizzo di un sistema PET/MRI invece di un sistema PET/CT potrebbe ridurre l'esposizione alle radiazioni. Tuttavia, questo approccio comporta tempi di scansione più lunghi, costi aggiuntivi e un metodo diverso per ottenere informazioni anatomiche.
Aderendo alle raccomandazioni di organizzazioni per il benessere come GV-SOLAS in Germania e seguendo linee guida stabilite come ARRIVE e PREPARE, ci sforziamo di standardizzare i modelli animali e ridurre al minimo la variabilità nei protocolli sperimentali. Questi sforzi sono fondamentali per garantire l'affidabilità e la riproducibilità degli studi preclinici, facilitando in ultima analisi la traduzione di radiofarmaci promettenti dal laboratorio al letto del paziente.