För närvarande finns det många icke-kliniska forskningsmetoder in vitro och in vivo, liksom erfarenheten från utvecklingen av marknadsförda läkemedel. Det är dock fortfarande svårt att förutsäga klinisk effekt och säkerhet genom optimerade icke-kliniska studier, och den här artikeln genomför en-djupgående analys av denna fråga.
De ideala ADC:erna bör ha åtminstone följande tre egenskaper:
1. Målinriktad bindningsförmåga: Det ideala ADC-målantigenet uttrycks endast på ytan av tumörer och vid höga nivåer, utan lätt utsöndring.
2. Transformationsprocess: Innan den når målcellerna bör den cytotoxiska molekylen helst inte avgå från ADC, vilket innebär att hela ADC internaliseras i cellerna.
3. Frisättning av toxinet liten molekyl: Den lilla molekylen bör snabbt och massivt frigöras i tumörcellerna; den lilla molekylen bör ha hög toxicitet för att effektivt döda tumörceller.
Farmakologisk utvärderingsstrategi för ADC
Farmakologisk aktionsforskning bedrivs vanligtvis under läkemedelsupptäckten eller preklinisk utvärderingsfas. De viktigaste experimentella projekten som behöver genomföras inkluderar målbindande aktivitet, antikropps-medierad internalisering, in vivo och in vitro tumörproliferationshämning (för anti-tumör-ADC), antikropps-beroende cellulär cytotoxicitet (ADCC) och komplement-beroende cytotoxicitet (CDC).
När man undersöker farmakodynamiken hos ADC hos djur är den första hänsynen artskillnader. Om ADC:er inte har bindningsaktivitet eller har låg bindningsaktivitet med antigener i möss, är det nödvändigt att överväga att använda transgena djur för farmakodynamiska experiment eller att utföra farmakodynamiska studier in vivo med djur-härledda antikroppar. Transgena djur kan undvika användningen av alternativa antikroppar, och när målantigenet uttrycks i värdens blodkärl eller stroma kan transgena djur inte bara utvärdera de farmakodynamiska effekterna utan även observera toxicitetsreaktioner i viss utsträckning. Om målantigenet endast uttrycks i humana tumörceller, finns det inget behov av transgena djur; de farmakodynamiska effekterna kan undersökas i nakna musmodeller implanterade med humana tumörceller. När man genomför farmakodynamiska studier på cellnivå eller djurmodellnivå, samtidigt genomför PK/PD-studier, kan analys av läkemedelsinriktningsdistribution, receptorbeläggningsgrad och sambandet mellan läkemedelsexponering och effekt hjälpa till vid utformningen av kliniska doseringsregimer och analysen av säkerhetsstudieresultat.
Toxikologisk utvärderingsstrategi för ADC
Urval av djurarter: För att helt exponera toxicitetsegenskaperna hos ADC i icke-kliniska säkerhetsstudier för att stödja den kliniska utvecklingen av ADC, är det avgörande att bedöma relevansen av djurförsöksarter och översättningsbarheten av icke-kliniska studieresultat. Denna bestämning involverar vanligtvis att kontrollera bindningsaffiniteten för ADC:er till målantigener i icke-kliniska arter jämfört med människor, samt att jämföra det immunhistokemiska färgningsspektrumet i vävnadskors-reaktivitetsstudier. Effektorfunktionerna eller immunogeniciteten hos antikroppar kan också variera beroende på artskillnader.
Exponeringsparametrar och metabolism: Dessutom, precis som andra läkemedel och biologiska produkter, bör extrapoleringen av icke{0}}kliniska studieresultat till människor innefatta en jämförelse av exponeringsparametrar och metabolism. Till exempel är BR-96 en ADC bildad genom att kovalent länka doxorubicin (DOX) till cysteinresterna av en humaniserad BR96 monoklonal antikropp genom en 6-maleimidohexansyrahydrazidlinker. Toxikologiska studier har visat att hundar, till skillnad från råttor och apor, är mer känsliga för de toxiska effekterna av BR-96, med hemorragisk enterit som den dosbegränsande toxiciteten. Överraskande nog har BR96-DOX och den omodifierade monoklonala antikroppen BR96 samma dosbegränsande toxicitet, vilket indikerar att toxiciteten produceras av den monoklonala antikroppen. Till skillnad från omodifierad DOX inducerade ADC inte kardiomyopati i råttmodeller. Därför baserades dosvalet för den kliniska fas I-prövningen av BR96-Dox på människor på de toxikologiska resultaten hos hundar.
Antikroppsmåluttryck: Liksom terapeutiska monoklonala antikroppar kan den icke-kliniska utvärderingen av ADC:er hindras av avsaknaden av antigenmål i djurförsöksarter. ICH S6 (R1) riktlinjer för preklinisk säkerhetsutvärdering av bioteknologiska-läkemedel (2011) säger: "Arturvalet för antikropps-läkemedels-/toxinkonjugat (ADC) som innehåller nya toxiner/toxiner bör följa samma allmänna principer som för antikroppar av antikroppar som inte är modifierade. de som uttrycker den epitop som krävs och uppvisar ett-vävnadskors-reaktivitetsspektrum som liknar det för mänskliga vävnader. Därför kan art- och sjukdomsspecificitet avgöra eller begränsa icke{10}}klinisk utvärdering."
Normalt vävnadsuttryck av målantigenet är ett stort säkerhetsproblem för ADC-terapi. Idealiskt bör målantigenet uttryckas vid mycket låga nivåer på normala celler; men som nämnts i ovanstående två exempel är antikroppar inte alltid specifika i praktiken. Andra potentiella toxicitetsexempel relaterade till bristande specificitet för ADC-mål inkluderar NaPi2b, en natrium-beroende fosfattransportör, som uttrycks i flera tumörtyper men också detekterbart i normala vävnader, där den spelar en roll i oorganisk fosfathomeostas. En ADC (anti-NaPi2b-vc-MMAE) utvecklades genom att konjugera en humaniserad IgG1 anti-NaPi2b monoklonal antikropp mot MMAE genom en vc-peptidlinker, och den bekräftades ha specifik bindningsaffinitet i normala mänskliga vävnader och krabbapor. Men trots hög-expression i de normala lungorna hos apor, kan säkerheten för denna korsreaktivitet vara acceptabel, med dosbegränsande toxiciteter som inte är relaterade till normalt vävnadsuttryck. De toxikologiska effekterna hos normala råttor, icke-bindande arter och apor överensstämmer med farmakologin för MMAE.
Allmänna toxikologiska designprinciper: I allmänhet finns det inget behov av att ställa in separata grupper för den monoklonala antikroppen/nakna antikroppen, linker/länkar-toxinet, eftersom den monoklonala antikroppsmolekylen är en av huvudfaktorerna som påverkar eller bestämmer systemisk exponering. Dosdesign bör beakta den farmakodynamiska dosen av ADC, egenskaperna hos antikroppsmolekylen och toxicitetsegenskaperna hos det småmolekylära toxinet.
Fokus på nyttolast-relaterad toxicitet:Även om riktad frisättning av föreningar med små molekyler uppnår läkemedelsanrikning i målvävnader, vilket förbättrar det terapeutiska fönstret, liknar de huvudsakliga toxicitetsegenskaperna hos ADC fortfarande de för de anslutna små molekylföreningarna. De flesta ADC-toxicitetsreaktioner är mindre allvarliga än direkt administrering av småmolekylära föreningar, men vissa ADC:er kan öka vävnadstoxicitetsreaktioner associerade med antikroppsmålbindning eller bindning utanför{1}}målet. Även om ADC ökar riktad frisättning av små molekylföreningar, frigörs vissa små molekylföreningar fortfarande i förtid, och vissa fria små molekylföreningar kan snabbt diffundera eller överföras till omgivande vävnader och systemisk cirkulation från målceller, eller apoptos och skada på målceller kan leda till att fria små molekylföreningar kommer in i systemisk cirkulation. Antikroppsdelen av ADC kan också binda till andra icke-målvävnadsorgancellytreceptorer eller -epitoper, såsom Fc-receptor-medierad cellulär fagocytos, och läkemedlet kan utöva toxiska effekter på motsvarande vävnadsceller efter metabolisk nedbrytning. Därför är toxiciteten hos ADC:er nära relaterad till egenskaperna hos antikroppen, småmolekylära föreningar och länkar, och förändringar i toxicitetsegenskaperna hos ADC:er kommer att inträffa med variationen av antikroppen, småmolekylära föreningar och länkar. I icke-kliniska säkerhetsstudier bör uppmärksamhet ägnas åt effekten av läkemedelssammansättningens struktur och farmakokinetiska egenskaper på toxicitet, och resultaten av experimenten bör analyseras ingående.
Genotoxicitet:Biologiska makromolekyler interagerar i allmänhet inte direkt med DNA, och ADC och dess antikroppsdel behöver vanligtvis inte genomgå genotoxicitetstester. Den potentiella genotoxiciteten hos ADC kommer från de små molekylföreningarna. Om föreningen med liten nyttolast är en ny förening, bör genotoxicitetstester utföras; för nya fria småmolekylära föreningar och/eller nya länkar som produceras i kroppen, bör måltestmaterialen utvärderas baserat på de fysikalisk-kemiska egenskaperna, klyvningsegenskaperna och strukturen hos klyvningsprodukterna av ADC; om tillräckliga data indikerar att måltestmaterialet har genotoxicitet, behövs inga genotoxicitetsstudier.
Reproduktionstoxicitet:De små molekylföreningarna, länkarna och nakna antikropparna i ADC kan ha negativa effekter på reproduktionsorgan, fertilitet, embryo-fosterutveckling och utveckling av avkommor, så risken för reproduktionstoxicitet för ADC bör uppmärksammas. Forskningsstrategin, experimentell design, implementering och utvärdering av ADC-reproduktionstoxicitet bör hänvisa till ICH S5-riktlinjerna, och kombinera verkningsmekanismen och målpopulationen av ADC:er för att anta en specifik problemspecifik analysstrategi-. ADCs avsedda för tumörpatienter i sent-stadium kan hänvisa till ICH S9-riktlinjerna för forskning om reproduktionstoxicitet.
För biologiska produkter utvärderas vanligtvis reproduktionstoxicitet hos farmakologiskt relevanta djurarter. Om både gnagare och kaniner är mål-bindande besläktade djurarter, bör två djurarter användas för att utföra toxicitetstester för fosterutveckling-, såvida inte embryonal dödlighet eller teratogenicitet har bekräftats hos en art. Om mål-bindande djurarter är icke-mänskliga primater eller om det inte finns några relevanta djurarter, övervägs vanligtvis råttor eller kaniner först för reproduktionstoxicitetstester för att undersöka reproduktionstoxiciteten hos fria småmolekylära föreningar. Om studieresultaten bekräftar positivitet finns det inget behov av att undersöka reproduktionstoxicitet med mål-bindande relaterade djurarter; I annat fall bör icke-mänskliga primater eller transgena djur eller alternativa molekyler övervägas för testning för att identifiera antigen-förmedlad reproduktionstoxicitet. Om antikroppen eller föreningen med små molekyler i ADC har litteraturdata som tydligt visar potentiella reproduktionstoxicitetsrisker, behövs inga reproduktionstoxicitetsstudier och relevant riskkontroll kan baseras på litteraturinformation.
Cancerframkallande egenskaper:Baserat på egenskaperna hos ADC:er kan nödvändigheten av karcinogenicitetsstudier övervägas enligt ICH S1, ICH S6, ICH S9 och andra relaterade riktlinjer.
Immunogenicitet/immunotoxicitet:ADC kan orsaka immunogenicitet efter att ha kommit in i kroppen och producerar anti-läkemedelsantikroppar. Utvärderingen av immunogenicitet hos ADC hjälper till att analysera läkemedlets farmakokinetik, effekt och säkerhetsresultat, så anti-läkemedelsantikroppsdetektering åtföljs vanligtvis av icke-kliniska säkerhetsstudier av ADC. Antikroppar mot -läkemedel kan produceras från antikroppsdelen och länkdelen av ADC:er, och om ytterligare undersökning av antigenepitoper behövs bör baseras på risken för immunogenicitet. Utvecklings-, validerings- och analytisk detektionsstrategi för immunogenicitetsanalys av ADC bör följa "Tekniska riktlinjer för läkemedelsimmunogenicitetsforskning". ADC kan hänvisa till ICH S6, ICH S8, ICH S9 och andra riktlinjer och på ett rimligt sätt utforma indikatorer för detektion av immuntoxicitet baserat på faktorer som typ och verkningsmekanism för ADC. Förutom rutinmässiga immuntoxicitetsstudier bör ytterligare immunotoxicitetsstudier övervägas vid behov.
Optisk säkerhet:Före kliniska fas I-prövningar bör den potentiella fototoxiciteten preliminärt utvärderas baserat på de fotokemiska egenskaperna och de farmakologiska/kemiska kategorierna för de småmolekylära föreningarna (inklusive länkar). Om dessa data tyder på potentiella risker bör lämpliga skyddsåtgärder vidtas för försökspersoner i kliniska prövningar. Om icke-kliniska data eller klinisk erfarenhet inte helt kan utvärdera risken för fotosäkerhet, bör fotosäkerhetsbedömning i linje med principerna som beskrivs i ICH S10 tillhandahållas innan stora-prov kliniska prövningar (fas III).
Vävnadskorsnings-reaktivitet:Vävnadskorsningsreaktivitetsstudier är in vitro vävnadsbindningstest som utförs med immunhistokemiska tekniker för att bestämma bindningsegenskaperna hos antikroppar och antigenepitoper i vävnader. Vävnadskorsreaktivitetsstudier- kan ge användbar kompletterande information för förståelsen av målfördelning och kan också ge information om potentiell oväntad bindning. Vävnadskorsningsreaktivitetsstudier med mänskliga vävnader är en integrerad del av den första kliniska utvärderingsserien för dossäkerhet för antikroppsläkemedel. När det inte finns några mål-bindande relaterade djurarter, är information om vävnadskors-reaktivitet särskilt viktig för att förutsäga humana toxicitetsrisker. För ADC avsedda för tumörindikationer i sent-stadium är vävnadskorsningsreaktivitetsstudier inte nödvändiga om det inte finns några särskilda problem efter utvärdering av toxikologiska effekter hos relevanta djurarter.
För närvarande har ICH, FDA, NMPA och andra myndigheter utfärdat relevanta tekniska riktlinjer för icke-klinisk farmakologi och toxikologisk forskning av ADC. Forskare kan utforma vetenskapligt rimliga icke-kliniska farmakologiska och toxikologiska studier baserade på läkemedlens egenskaper, maximera extrapoleringen av icke-kliniska djur-nivå farmakodynamiska effekter och toxicitetsreaktioner på människor, förutsäga effektiviteten och säkerheten hos ADC:er, och därigenom förbättra framgången för klinisk utveckling och därmed förbättra framgången för kliniska applikationer risker. Läkemedelsutvecklare kan kommunicera med tillsynsmyndigheter baserat på preliminära forskningsresultat och befintliga problem för att få vetenskapligt standardiserad icke-klinisk forskningsstödsinformation.
