Jelenleg számos in vitro és in vivo, nem{0}}klinikai kutatási módszer létezik, valamint a forgalomba hozott gyógyszerek fejlesztésének tapasztalatai. A klinikai hatékonyság és biztonságosság előrejelzése optimalizált, nem-klinikai vizsgálatokon keresztül azonban továbbra is kihívást jelent, és ez a cikk részletesen elemzi ezt a kérdést.
Az ideális ADC-knek legalább a következő három jellemzővel kell rendelkezniük:
1. Célzási kötődési képesség: Az ideális ADC célantigén csak a daganatok felszínén és nagy mennyiségben expresszálódik, könnyű leválás nélkül.
2. Átalakulási folyamat: Mielőtt elérné a célsejteket, a citotoxikus molekulának ideális esetben nem szabadna kiválnia az ADC-ről, vagyis a teljes ADC beépül a sejtekbe.
3. A toxin kismolekula felszabadulása: A kis molekulának gyorsan és masszívan fel kell szabadulnia a tumorsejteken belül; a kis molekulának nagy toxicitással kell rendelkeznie ahhoz, hogy hatékonyan elpusztítsa a tumorsejteket.
Farmakológiai értékelési stratégia az ADC-k számára
A farmakológiai hatáskutatást általában a gyógyszerkutatás vagy a preklinikai értékelés szakaszában végzik. A legfontosabb kísérleti projektek, amelyeket végre kell hajtani, a következők: célmegkötő aktivitás, antitest-közvetített internalizáció, in vivo és in vitro tumorproliferáció gátlás (az anti-tumor ADC-k esetében), antitest-dependens celluláris citotoxicitás (ADCC) és komplement-dependens citotoxicitás (CDC).
Az ADC-k farmakodinamikáját állatokon vizsgálva az első szempont a faji különbségek. Ha az ADC-k nem rendelkeznek kötőaktivitással, vagy alacsony az antigénekkel való kötőaktivitásuk egerekben, fontolóra kell venni transzgenikus állatok farmakodinámiás kísérletekhez való alkalmazását, vagy in vivo farmakodinamikai vizsgálatokat állati eredetű antitestekkel. A transzgenikus állatok elkerülhetik az alternatív antitestek használatát, és amikor a célantigén a gazda vérereiben vagy stromájában expresszálódik, a transzgenikus állatok nemcsak a farmakodinámiás hatásokat értékelhetik, hanem bizonyos mértékig megfigyelhetik a toxicitási reakciókat is. Ha a célantigén csak humán tumorsejtekben expresszálódik, nincs szükség transzgenikus állatokra; a farmakodinámiás hatások humán tumorsejtekkel beültetett nude egér modelleken vizsgálhatók. Sejtszinten vagy állatmodell szinten végzett farmakodinámiás vizsgálatok során a PK/PD vizsgálatok egyidejű lefolytatása, a gyógyszercélzás eloszlásának, a receptorok kihasználtságának, valamint a gyógyszerexpozíció és a hatás közötti kapcsolat elemzése segíthet a klinikai adagolási rendek kialakításában és a biztonságossági vizsgálatok eredményeinek elemzésében.
Az ADC-k toxikológiai értékelési stratégiája
Állatfajok kiválasztása: Az ADC-k toxicitási jellemzőinek teljes körű feltárásához az ADC-k klinikai fejlesztésének támogatása érdekében végzett nem-klinikai biztonsági vizsgálatok során, az állatkísérleti fajok relevanciájának és a nem-klinikai vizsgálatok eredményeinek átültethetőségének értékelése kulcsfontosságú. Ez a meghatározás általában magában foglalja az ADC-k megcélzott antigénekhez való kötődési affinitásának ellenőrzését nem-klinikai fajokban az emberhez képest, valamint az immunhisztokémiai festési spektrum összehasonlítását a szöveti kereszt-reaktivitási vizsgálatok során. Az antitestek effektor funkciói vagy immunogenitása a fajok közötti különbségek miatt is változhat.
Expozíciós paraméterek és anyagcsere: Ezen túlmenően, más gyógyszerekhez és biológiai termékekhez hasonlóan, a nem{0}}klinikai vizsgálatok eredményeinek emberekre történő extrapolálása során az expozíciós paraméterek és az anyagcsere összehasonlítását is magában kell foglalnia. Például a BR-96 egy ADC, amely a doxorubicin (DOX) és egy humanizált BR96 monoklonális antitest cisztein-maradékaihoz kovalens kötéssel képződik egy 6-maleimidohexánsav-hidrazid linkeren keresztül. A toxikológiai vizsgálatok kimutatták, hogy a patkányokkal és majmokkal ellentétben a kutyák érzékenyebbek a BR-96 toxikus hatásaira, és a vérzéses enteritis a dóziskorlátozó toxicitás. Meglepő módon a BR96-DOX és a BR96 módosítatlan monoklonális antitest ugyanazzal a dóziskorlátozó toxicitással rendelkezik, ami azt jelzi, hogy a toxicitást a monoklonális antitest okozza. A módosítatlan DOX-szal ellentétben az ADC-k nem indukáltak kardiomiopátiát patkánymodellekben. Ezért a BR96-Dox humán alanyokon végzett I. fázisú klinikai vizsgálatához a dózis kiválasztása a kutyák toxikológiai eredményein alapult.
Antitest célexpresszió: A terápiás monoklonális antitestekhez hasonlóan az ADC-k nem klinikai értékelését is akadályozhatja az antigén célpontok hiánya állatkísérletekben. Az ICH S6 (R1) irányelvei a biotechnológiai eredetű gyógyszerek preklinikai biztonságossági értékeléséről (2011) kijelentik: „Az új toxinokat/toxinokat tartalmazó antitest-gyógyszer/toxin konjugátumok (ADC-k) faj kiválasztásának ugyanazokat az általános elveket kell követnie, mint a módosítatlan antitestek esetében. az emberi szövetekhez hasonló szöveti keresztreakcióspektrumot mutatnak, ezért a faj- és betegségspecifikusság meghatározhatja vagy korlátozhatja a nem klinikai értékelést.
A célantigén normális szöveti expressziója az ADC-terápia fő biztonsági aggálya. Ideális esetben a célantigént nagyon alacsony szinten kell expresszálni normál sejteken; azonban, mint a fenti két példában említettük, az antitestek a gyakorlatban nem mindig specifikusak. Az ADC-célpontok specifitásának hiányával kapcsolatos további lehetséges toxicitási példák közé tartozik a NaPi2b, egy nátrium---függő foszfát-transzporter, amely számos daganattípusban expresszálódik, de kimutathatóan a normál szövetekben is, ahol szerepet játszik a szervetlen foszfát-homeosztázisban. Egy ADC-t (anti-NaPi2b-vc-MMAE) úgy fejlesztettek ki, hogy humanizált IgG1 anti-NaPi2b monoklonális antitestet konjugáltak MMAE-hez egy vc peptid linkeren keresztül, és megerősítették, hogy specifikus kötődési affinitással rendelkezik normál emberi és rákmajomszövetekben. A majmok normál tüdejében tapasztalható magas{13}szintű expresszió ellenére azonban ennek a keresztreakciónak a biztonsága elfogadható lehet, a dóziskorlátozó toxicitások pedig nem kapcsolódnak a normál szöveti expresszióhoz. A normál patkányokon, nem kötődő fajokon és majmokon tapasztalható toxikológiai hatások összhangban vannak az MMAE farmakológiájával.
Általános toxikológiai tervezési elvek: Általában nincs szükség külön csoportok beállítására a monoklonális antitest/csupasz antitest, linker/linker{0}}toxin számára, mivel a monoklonális antitestmolekula a szisztémás expozíciót befolyásoló vagy meghatározó fő tényezők egyike. Az adagolás tervezésénél figyelembe kell venni az ADC-k farmakodinamikai dózisát, az antitestmolekula jellemzőit és a kis molekulájú toxin toxicitási jellemzőit.
Fókuszban a hasznos teher{0}}mérgezés:Bár a kis molekulájú vegyületek célzott felszabadulásával a célszövetekben gyógyszerdúsítás érhető el, javítva a terápiás ablakot, az ADC-k fő toxicitási jellemzői továbbra is hasonlóak a kapcsolódó kis molekulájú vegyületekéhez. A legtöbb ADC toxicitási reakció kevésbé súlyos, mint a kis molekulájú vegyületek közvetlen beadása, de egyes ADC-k fokozhatják az antitest célpont-kötődésével vagy off{1}}kötődésével kapcsolatos szöveti toxicitási reakciókat. Bár az ADC-k növelik a kis molekulájú vegyületek célzott felszabadulását, néhány kis molekulájú vegyület még mindig idő előtt szabadul fel, és néhány szabad kis molekulájú vegyület gyorsan diffundálhat vagy átkerülhet a környező szövetekbe és a célsejtekből a szisztémás keringésbe, vagy a célsejtek apoptózisa és károsodása szabad, kis molekulájú vegyületek szisztémás keringésbe kerüléséhez vezethet. Az ADC-k antitest része más nem-célszöveti szerv sejtfelszíni receptorokhoz vagy epitópokhoz is kötődhet, mint például az Fc-receptor-közvetített sejtfagocitózis, és a gyógyszer toxikus hatást fejthet ki a megfelelő szöveti sejteken az anyagcsere lebomlása után. Ezért az ADC-k toxicitása szorosan összefügg az antitest, a kis molekulájú vegyületek és a linkerek jellemzőivel, és az ADC-k toxicitási jellemzőiben változások következnek be az antitest, a kis molekulájú vegyületek és a linkerek variációjával. A nem-klinikai biztonságossági vizsgálatok során figyelmet kell fordítani a gyógyszerösszetétel szerkezetének és a farmakokinetikai jellemzőknek a toxicitásra gyakorolt hatására, és a kísérletek eredményeit átfogóan elemezni kell.
Genotoxicitás:A biológiai makromolekulák általában nem lépnek közvetlen kölcsönhatásba a DNS-sel, és az ADC-t és antitestrészét általában nem kell genotoxicitási teszteknek alávetni. Az ADC-k potenciális genotoxicitása a kis molekulájú vegyületekből származik. Ha a hasznos kis molekulájú vegyület új vegyület, genotoxicitási vizsgálatokat kell végezni; a szervezetben termelődő új szabad kis molekulájú vegyületek és/vagy új linkerek esetében a megcélzott vizsgálati anyagokat az ADC-k fizikokémiai tulajdonságai, hasítási jellemzői és hasítási termékeinek szerkezete alapján kell értékelni; ha elegendő adat jelzi, hogy a célvizsgálati anyag genotoxicitást mutat, nincs szükség genotoxicitási vizsgálatokra.
Reprodukciós toxicitás:Az ADC-kben található kis molekulájú vegyületek, linkerek és csupasz antitestek káros hatással lehetnek a reproduktív szervekre, a termékenységre, az embrió{0}}magzati fejlődésre és az utódok fejlődésére, ezért az ADC-k reproduktív toxicitási kockázatára figyelni kell. Az ADC reprodukciós toxicitásának kutatási stratégiájának, kísérleti tervezésének, megvalósításának és értékelésének az ICH S5 irányelveit kell követnie, és kombinálnia kell a hatásmechanizmust és az ADC-k célpopulációját egy konkrét probléma-specifikus elemzési stratégia elfogadása érdekében. A késői-stádiumú daganatos betegeknek szánt ADC-k a reprodukciós toxicitás kutatására vonatkozó ICH S9 irányelvekben találhatók.
A biológiai termékek esetében a reprodukciós toxicitást általában farmakológiailag releváns állatfajokon értékelik. Ha mind a rágcsálók, mind a nyulak célzott-kötődésű rokon állatfajok, két állatfajt kell használni az embrió-magzati fejlődés toxicitási vizsgálatához, kivéve, ha az embrionális letalitást vagy a teratogén hatást egy fajnál megerősítették. Ha a cél-kötő állatfaj nem-ember főemlős, vagy nincs releváns állatfaj, általában a patkányokat vagy a nyulakat veszik figyelembe először a reprodukciós toxicitási vizsgálatok során, hogy megvizsgálják a szabad kis molekulájú vegyületek reprodukciós toxicitását. Ha a vizsgálati eredmények megerősítik a pozitivitást, akkor nincs szükség a reprodukciós toxicitás vizsgálatára a cél-kötődésű rokon állatfajok használatával; ellenkező esetben nem-humán főemlősök vagy transzgenikus állatok vagy alternatív molekulák vizsgálatát is figyelembe kell venni az antigén-közvetített reprodukciós toxicitás azonosítása céljából. Ha az ADC-kben lévő antitest vagy kis molekulájú vegyület olyan irodalmi adatokkal rendelkezik, amelyek egyértelműen mutatják a lehetséges reproduktív toxicitási kockázatokat, nincs szükség reprodukciós toxicitási vizsgálatokra, és a vonatkozó kockázatkezelés az irodalmi információkon alapulhat.
Rákkeltő hatás:Az ADC-k jellemzői alapján a karcinogenitási vizsgálatok szükségessége az ICH S1, ICH S6, ICH S9 és egyéb kapcsolódó irányelvek szerint mérlegelhető.
Immunogenitás/immuntoxicitás:Az ADC-k a szervezetbe jutva immunogenitást okozhatnak, és anti-gyógyszer-antitesteket termelnek. Az ADC-k immunogenitásának értékelése segít a gyógyszer farmakokinetikájának, hatékonyságának és biztonsági eredményeinek elemzésében, ezért a gyógyszerellenes antitestek kimutatását általában kísérik az ADC-k nem klinikai biztonságossági vizsgálataiban. Az ADC-k antitestrészéből és linker részéből gyógyszerellenes antitestek képződhetnek, és azt, hogy szükség van-e az antigénepitópok további vizsgálatára, az immunogenitás kockázatán kell alapulnia. Az ADC-k immunogenitás-elemzésére vonatkozó fejlesztési, validálási és analitikai kimutatási stratégiának követnie kell a "Drogimmunogenitási kutatás műszaki irányelveit". Az ADC-k hivatkozhatnak az ICH S6-ra, ICH S8-ra, ICH S9-re és más irányelvekre, és ésszerűen tervezhetnek immuntoxicitás-detektáló indikátorokat olyan tényezők alapján, mint az ADC-k típusa és hatásmechanizmusa. A rutin immuntoxicitási vizsgálatokon túlmenően szükség esetén további immuntoxicitási vizsgálatokat is meg kell fontolni.
Optikai biztonság:Az I. fázisú klinikai vizsgálatok megkezdése előtt a lehetséges fototoxicitást előzetesen értékelni kell a kis molekulájú vegyületek (beleértve a linkereket) fotokémiai tulajdonságai és farmakológiai/kémiai kategóriái alapján. Ha ezek az adatok potenciális kockázatra utalnak, megfelelő védekezési intézkedéseket kell tenni a klinikai vizsgálati alanyok számára. Ha a nem-klinikai adatok vagy a klinikai tapasztalatok nem tudják teljes mértékben értékelni a fotóbiztonság kockázatát, az ICH S10-ben leírt elvekkel összhangban fényképbiztonsági értékelést kell végezni a nagy-mintás klinikai vizsgálatok előtt (III. fázis).
Szövet keresztreakció-:A szöveti keresztreakciós{0}}vizsgálatok olyan in vitro szövetkötődési tesztek, amelyeket immunhisztokémiai technikákkal végeznek a szövetekben lévő antitestek és antigénepitópok kötődési jellemzőinek meghatározására. A szövetek kereszt{2}}reaktivitásának tanulmányozása hasznos kiegészítő információkkal szolgálhat a céleloszlás megértéséhez, valamint a lehetséges váratlan kötődésről is. Az emberi szövetek felhasználásával végzett szöveti keresztreaktivitási-vizsgálatok szerves részét képezik az antitest-gyógyszerek kezdeti klinikai adagolásbiztonsági értékelési sorozatának. Ha nincs cél-megkötő rokon állatfaj, a szövetek kereszt-reaktivitásával kapcsolatos információk különösen fontosak az emberi toxicitási kockázatok előrejelzéséhez. A késői-stádiumú daganatos indikációkra szánt ADC-k esetében nincs szükség szöveti keresztreaktivitás-vizsgálatokra, ha nincs különösebb aggodalom a releváns állatfajokra gyakorolt toxikológiai hatások értékelése után.
Jelenleg az ICH, az FDA, az NMPA és más ügynökségek vonatkozó műszaki irányelveket adtak ki az ADC-k nem{0}}klinikai farmakológiai és toxikológiai kutatásaihoz. A kutatók tudományosan megalapozott, nem-klinikai farmakológiai és toxikológiai vizsgálatokat tervezhetnek a gyógyszerek jellemzői alapján, maximalizálva a nem-klinikai állati-szintű farmakodinámiás hatások és toxicitási reakciók emberre történő extrapolációját, előre jelezve az ADC-k hatékonyságát és biztonságosságát a klinikai alkalmazásokban, és ezzel javítva a klinikai fejlesztések sikerének arányát. A gyógyszerfejlesztők az előzetes kutatási eredmények és a meglévő problémák alapján kommunikálhatnak a szabályozó ügynökségekkel, hogy tudományosan szabványosított, nem{6}}klinikai kutatástámogató információkat szerezzenek.
