La biodistribución es un método de seguimiento de dónde viajan los compuestos de interés en un animal de experimentación o en un sujeto humano. Por ejemplo, en el desarrollo de nuevos compuestos para la exploración PET ( tomografía por emisión de positrones ), se une químicamente un isótopo radiactivo con un péptido (subunidad de una proteína ). Esta clase particular de isótopos emite positrones (que son partículas de antimateria , iguales en masa al electrón, pero con carga positiva). Cuando son expulsados del núcleo, los positrones encuentran un electrón y sufren una aniquilación que produce dos rayos gamma que viajan en direcciones opuestas. Estos rayos gamma se pueden medir y, en comparación con un estándar, cuantificar.
Un nuevo compuesto radiomarcado útil es aquel que es adecuado para la obtención de imágenes médicas de ciertas partes del cuerpo tales como el cerebro o tumores (inyectando dosis bajas de radiactividad) o para el tratamiento de tumores (que requieren inyección de dosis altas de radiactividad). En ambos casos, el compuesto debe acumularse en el órgano objetivo y cualquier exceso de compuesto presente debe eliminarse del cuerpo rápidamente. En el diagnóstico por imagen médico, esto produce una imagen de diagnóstico clara (alto contraste de imagen), y en la radioterapia provoca un ataque al objetivo (p. ej., un tumor) minimizando al mismo tiempo los efectos secundarios en los órganos no objetivo. Es necesario evaluar factores adicionales en el desarrollo de un nuevo compuesto diagnóstico o terapéutico, incluida la seguridad para los seres humanos. Desde el punto de vista de la eficacia, la biodistribución es un aspecto importante que puede medirse mediante disección o mediante imágenes.
Por ejemplo, se inyecta por vía intravenosa un nuevo compuesto radiomarcado a un grupo de 16 a 20 roedores (normalmente ratones o ratas). A intervalos de 1, 2, 4 y 24 horas, se sacrifican grupos más pequeños (4-5) de animales y luego se diseccionan. Los órganos de interés (generalmente: sangre, hígado, bazo, riñón, músculo, grasa, glándulas suprarrenales, páncreas, cerebro, hueso, estómago, intestino delgado e intestino grueso superior e inferior, un tumor si está presente) se colocan en recipientes previamente pesados. contenedores y se pesan, luego se colocan en un dispositivo que mide la radiactividad (por ejemplo, radiación gamma). La normalización de las concentraciones de radiactividad tisular a la dosis inyectada da valores en unidades de porcentaje de la dosis inyectada por gramo de órgano o tejido biológico. Los resultados ofrecen una visión dinámica de cómo se mueve el compuesto a través del animal y dónde se retiene.
De manera similar al procedimiento de disección, a los animales se les inyecta una dosis baja de un compuesto radiomarcado. En los momentos elegidos después de la inyección, se adquieren imágenes PET o SPECT, normalmente también una imagen CT o MR como referencia anatómica. La concentración de radiactividad se mide a partir de imágenes PET o SPECT para los distintos órganos de interés. Esto puede incluir medir el volumen de estos órganos, por ejemplo a partir de la imagen de TC (en lugar de pesar los órganos como en el procedimiento de disección) o evaluar la concentración de radiactividad en una parte representativa del órgano. La normalización de las concentraciones de radiactividad tisular a la dosis inyectada da valores en unidades de porcentaje de la dosis inyectada por mililitro de órgano o tejido biológico.
Un beneficio de las imágenes es que los animales pueden anestesiarse para obtener imágenes durante varios o todos los puntos de tiempo requeridos, es decir, se necesitan pocos animales para este procedimiento y todos se mantienen con vida. Este se considera un procedimiento no invasivo. Además, el procedimiento es esencialmente el mismo que para el diagnóstico médico por imágenes en la clínica, con dos diferencias principales: (1) se pueden inyectar nuevos compuestos en desarrollo en animales sujetos al escrutinio y aprobación del plan experimental detallado, mientras que los médicos sólo pueden inyectar compuestos radiomarcados que habían sido probados rigurosamente y aprobados para su uso en humanos; (2) los animales generalmente necesitan ser anestesiados durante la exploración (del orden de minutos) mientras los humanos están despiertos y simplemente necesitan permanecer quietos durante la exploración.
En la terapia génica , se pueden obtener imágenes de los vectores de administración de genes, como los virus, según su biodistribución de partículas o su patrón de transducción . Lo primero significa marcar los virus con un agente de contraste , siendo visibles en alguna modalidad de imagen, como MRI o SPECT / PET , y lo segundo significa visualizar el gen marcador del vector de administración de genes para que sea visible mediante métodos inmunohistoquímicos, imágenes ópticas o incluso por PCR . Las imágenes no invasivas han ganado popularidad a medida que los equipos de imágenes están disponibles para uso en investigación en las clínicas.
Por ejemplo, se podrían obtener imágenes de baculovirus que muestran avidina en el cerebro de rata recubriéndolos con partículas de hierro biotinilado, haciéndolos visibles en imágenes de resonancia magnética. Se observó que la biodistribución de las partículas del virus del hierro se concentraba en las células del plexo coroideo de los ventrículos laterales. [1]