Μία από τις κεντρικές προκλήσεις στην ανάπτυξη φαρμάκων είναι να αποφασιστεί εάν μια φαρμακολογική επίδραση που παρατηρείται σε προκλινικές μελέτες θα εμφανιστεί και σε ανθρώπους. Ένας υποψήφιος μπορεί να δείξει πειστική αποτελεσματικότητα σε ένα ζωικό μοντέλο και να αποτυγχάνει να παράγει την αναμενόμενη κλινική ανταπόκριση. Συχνά το κομμάτι που λείπει είναι ένας βιολογικός μηχανισμός που χαρακτηρίζεται αρκετά καλά ώστε να προβλέπει τη συμπεριφορά του σε ένα δεύτερο είδος.
Το ίδιο μόριο παράγει διαφορετικές αποκρίσεις μεταξύ των ειδών, επειδή η έκφραση στόχου, η κατανομή των υποδοχέων, ο μεταβολισμός των φαρμάκων, η έκθεση των ιστών, η ανοσολογική ρύθμιση και η βιολογία της νόσου διαφέρουν. Επομένως, μια βελτίωση σε ένα ζωικό μοντέλο δεν αποδεικνύει από μόνη της ότι ένας μηχανισμός θα μεταφραστεί σε κλινικό όφελος.
Οι βιοδείκτες δίνουν έναν τρόπο εργασίας σε αυτό το κενό. Με τη μέτρηση των αλλαγών που σχετίζονται με την έκθεση σε φάρμακα, τη δέσμευση στόχου, τη διαμόρφωση της οδού και την απόκριση της νόσου, ένα πρόγραμμα μπορεί να δημιουργήσει ποσοτικές σχέσεις μεταξύφαρμακοκινητική (PK)καιφαρμακοδυναμική (PD). Αυτές οι σχέσεις λένε πόση έκθεση χρειάζεται, ποιοι βιολογικοί μηχανισμοί επηρεάζονται και αν η παρατηρούμενη απόκριση σχετίζεται με την ανθρώπινη ασθένεια.
Στη μεταφραστική ιατρική ο στόχος είναι ένα συνεκτικό πλαίσιο: οι προκλινικές μετρήσεις ενημερώνουν τις κλινικές αποφάσεις και οι κλινικές παρατηρήσεις αναθεωρούν τις προκλινικές υποθέσεις. Μια λίστα υποψηφίων δεικτών δεν είναι το παραδοτέο.
1. Τι κάνει έναν βιοδείκτη χρήσιμο στην ανάπτυξη φαρμάκων;
Ένας βιοδείκτης είναι ένα μετρήσιμο χαρακτηριστικό που υποδεικνύει μια βιολογική διαδικασία, μια παθογόνο διαδικασία ή μια απόκριση σε μια παρέμβαση. Οι μοριακές μετρήσεις, τα κυτταρικά χαρακτηριστικά, οι φυσιολογικές παράμετροι, τα ευρήματα απεικόνισης και οι αντικειμενικά ποσοτικοποιημένες αλλαγές συμπεριφοράς πληρούν τις προϋποθέσεις.
Η αξία τους εξαρτάται από τη βιολογική ερώτηση στην οποία προορίζονται να απαντήσουν. Πέντε κατηγορίες επαναλαμβάνονται στην ανάπτυξη φαρμάκων.
Φαρμακοδυναμικοί βιοδείκτεςδείχνουν ότι έχει προκύψει βιολογική απόκριση μετά τη χορήγηση: συγκεντρώσεις κυτοκίνης, φωσφορυλίωση πρωτεϊνών σηματοδότησης, γονιδιακή έκφραση, μεταβολική δραστηριότητα.
Βιοδείκτες δέσμευσης στόχουδείχνουν ότι το φάρμακο έχει αλληλεπιδράσει με τον επιδιωκόμενο μοριακό στόχο. Η κατάληψη υποδοχέα, η δέσμευση στόχου και η αναστολή των οδών σηματοδότησης που σχετίζονται με τον στόχο είναι οι συνήθεις ενδείξεις.
Προγνωστικοί βιοδείκτεςνα εντοπίσουν ασθενείς που είναι πιο πιθανό να ανταποκριθούν σε μια συγκεκριμένη θεραπεία. Η έκφραση PD-L1 και οι αλλαγές BRCA1/2 αποτελούν καθιερωμένα παραδείγματα σε καθορισμένα θεραπευτικά περιβάλλοντα.
Προγνωστικοί βιοδείκτεςπεριγράφουν την πιθανή πορεία μιας ασθένειας ανεξάρτητα από μια συγκεκριμένη θεραπεία.
Βιοδείκτες ασφαλείαςσημαία πιθανή τοξικότητα ή φυσιολογική διαταραχή που σχετίζεται με τη θεραπεία.
Οι κατηγορίες δεν αλληλοαποκλείονται. Ένας μεμονωμένος βιοδείκτης μπορεί να φέρει διαφορετικά είδη πληροφοριών ανάλογα με το πλαίσιο της μελέτης.
Ένας βιοδείκτης δεν είναι επίσης ένα κλινικό τελικό σημείο ή ένα υποκατάστατο τελικό σημείο από προεπιλογή. Η μείωση του κυκλοφορούντος δείκτη φλεγμονής δείχνει βιολογική δραστηριότητα. δεν αποδεικνύει ότι ένας ασθενής θα βιώσει σημαντική κλινική βελτίωση. Η σύνδεση μιας αλλαγής βιοδείκτη με ένα κλινικό αποτέλεσμα απαιτεί ξεχωριστά στοιχεία.
Αυτή η διάκριση διαμορφώνει τα πάντα κατάντη. Η μέτρηση της αλλαγής είναι το απλό μέρος. Η ερμηνεία του τι σημαίνει η αλλαγή για τη θεραπευτική αποτελεσματικότητα είναι η δυσκολότερη.
2. Το Προκλινικό Ίδρυμα: Σύνδεση της έκθεσης σε φάρμακα με τη βιολογική απόκριση
Η πιο χρήσιμη συμβολή των βιοδεικτών κατά την προκλινική ανάπτυξη είναι η σύνδεση που δημιουργούν μεταξύ της έκθεσης στο φάρμακο και της φαρμακολογικής δραστηριότητας.
Μια συμβατική μελέτη αποτελεσματικότητας δείχνει ότι μια θεραπεία βελτιώνει ένα τελικό σημείο που σχετίζεται με τη νόσο. Από μόνο του δεν λέει εάν το αποτέλεσμα προήλθε από επαρκή εμπλοκή στόχου, διαμόρφωση κατάντη διαδρομής ή έμμεση βιολογική απόκριση.
Ένας πιο κατατοπιστικός σχεδιασμός δημιουργεί τρεις συνδεδεμένες σχέσεις: έκθεση σε φάρμακο, δέσμευση στόχου και φαρμακοδυναμική απόκριση. Ο καθένας απαντά σε διαφορετική ερώτηση.
Έκθεση σε φάρμακο: Πόσο φάρμακο φτάνει στο σχετικό βιολογικό διαμέρισμα;
Φαρμακοκινητικές μελέτες χαρακτηρίζουν την απορρόφηση, κατανομή, μεταβολισμό και αποβολή του φαρμάκου. Η συγκέντρωση στο πλάσμα είναι ένα σημαντικό σημείο εκκίνησης, αλλά είναι ένας δείκτης για την έκθεση στο σημείο της δράσης, και μερικές φορές μια κακή.
Για φάρμακα που στοχεύουν το κεντρικό νευρικό σύστημα, η έκθεση στο πλάσμα από μόνη της λέει λίγα για τη διαθέσιμη συγκέντρωση στον εγκεφαλικό ιστό. Τα αντισώματα και άλλα μεγάλα βιολογικά προϊόντα κατανέμονται διαφορετικά από τα μικρά μόρια για λόγους που βρίσκονται εκτός της συγκέντρωσης στο πλάσμα.
Ανάλογα με τον θεραπευτικό μηχανισμό, οι σχετικές μετρήσεις περιλαμβάνουν ολικές και μη δεσμευμένες συγκεντρώσεις στο πλάσμα, συγκεντρώσεις στους ιστούς, συγκεντρώσεις εγκεφαλονωτιαίου υγρού ή τοπική κατανομή φαρμάκου.
Δέσμευση στόχου: Αλληλεπιδρά το φάρμακο με τον επιδιωκόμενο στόχο του;
Η δέσμευση στόχου συνδέει την έκθεση στο φάρμακο με τη φαρμακολογική δραστηριότητα.
Για τα αντισώματα στόχευσης υποδοχέων, η κατάληψη υποδοχέα (RO) εκτιμά την αναλογία των διαθέσιμων υποδοχέων που δεσμεύονται από το φάρμακο. Για τους αναστολείς κινάσης, οι αλλαγές στη φωσφορυλίωση στόχου ή στις κατάντη πρωτεΐνες σηματοδότησης παρέχουν στοιχεία αναστολής της οδού. Είτε έτσι είτε αλλιώς, η μέτρηση απαντά εάν η χορηγούμενη δόση παρήγαγε επαρκή βιολογική αλληλεπίδραση με τον επιδιωκόμενο στόχο.
Φαρμακοδυναμική απόκριση: Η δέσμευση στόχου παράγει το αναμενόμενο βιολογικό αποτέλεσμα;
Η δέσμευση δεν είναι το ίδιο με την απόκριση. Ένα φάρμακο μπορεί να καταλαμβάνει τον στόχο του χωρίς να παράγει επαρκή διαμόρφωση κατάντη οδού, ιδιαίτερα όταν εμπλέκονται αντισταθμιστικοί μηχανισμοί ή περιττές οδοί σηματοδότησης.
Οι βιοδείκτες PD προσθέτουν αυτό το στρώμα αποδείξεων.
Ένας αναστολέας κινάσης, για παράδειγμα, μειώνει τη φωσφορυλίωση του επιδιωκόμενου στόχου, στη συνέχεια μετατοπίζει τις πρωτεΐνες σηματοδότησης προς τα κάτω και τελικά μετακινεί ένα τελικό σημείο που σχετίζεται με την ασθένεια. Η μέτρηση και των τριών επιπέδων διαχωρίζει την άμεση αναστολή στόχου από τις ευρύτερες βιολογικές επιδράσεις.
Ποσοτικοποίηση της σχέσης έκθεσης-απόκρισης
Μόλις είναι διαθέσιμες οι μετρήσεις έκθεσης και φαρμακοδυναμικής, ένα μοντέλο μπορεί να χαρακτηρίσει τη σχέση μεταξύ τους.
Μια κοινή επιλογή είναι το μοντέλο Emax:
E(C)=E0 + (Emax x C) / (EC50 + C)
όπου E(C) είναι το παρατηρούμενο φαρμακολογικό αποτέλεσμα στη συγκέντρωση C, E0 το αρχικό αποτέλεσμα, Emax το μέγιστο εφικτό αποτέλεσμα και EC50 η συγκέντρωση που σχετίζεται με το 50% αυτού του μέγιστου.
Πιο πολύπλοκα μοντέλα προσθέτουν καθυστερημένες αποκρίσεις, μηχανισμούς έμμεσης απόκρισης, εναλλαγή υποδοχέων ή αλλαγές που εξαρτώνται από το χρόνο στην έκθεση στο φάρμακο.
Η πρακτική απόδοση είναι ένα εύρος έκθεσης και όχι μια μεμονωμένη δόση. Αντί να λαμβάνεται η δόση που παρήγαγε το μεγαλύτερο παρατηρούμενο αποτέλεσμα σε μια μελέτη σε ζώα, ένα πρόγραμμα μπορεί να προσδιορίσει την ελάχιστη έκθεση που απαιτείται για την δέσμευση του στόχου και την έκθεση που σχετίζεται με επαρκή απόκριση PD. Αυτή είναι μια πιο ορθολογική βάση για τον καθορισμό δόσεων και στόχων έκθεσης σε μεταγενέστερες κλινικές μελέτες.
3. Από τις μελέτες σε ζώα στην επιλογή δόσης πρώτης στον άνθρωπο
Η επιλογή της αρχικής κλινικής δόσης είναι μία από τις πιο σαφείς χρήσεις των δεδομένων προκλινικής PK/PD και βιοδεικτών.
Οι μελέτες μη κλινικής τοξικότητας παρέχουν κανονικά την άγκυρα ασφαλείας: ένα επίπεδο μη παρατηρούμενων δυσμενών επιπτώσεων (NOAEL) μετατρέπεται σε ανθρώπινη ισοδύναμη δόση (HED) και στη συνέχεια διαιρείται με έναν κατάλληλο παράγοντα ασφάλειας.
Ωστόσο, για μια πολύ ισχυρή ή έντονα βιολογικά ενεργή ένωση, μια δόση έναρξης που προέρχεται μόνο από τοξικολογικές παρατηρήσεις μπορεί να χάσει τη φαρμακολογία. Τα μονοκλωνικά αντισώματα, οι ανοσορυθμιστές και άλλα στοχευμένα θεραπευτικά μέσα συχνά παράγουν ουσιαστικά βιολογικά αποτελέσματα σε σχετικά χαμηλές συγκεντρώσεις.
Το ελάχιστο αναμενόμενο επίπεδο βιολογικής επίδρασης (MABEL) καλύπτει αυτήν την περίπτωση. Το MABEL εκτιμά τη δόση ή την έκθεση που αναμένεται να προκαλέσει ελάχιστη βιολογική επίδραση στον άνθρωπο, βασιζόμενη στα διαθέσιμα φαρμακολογικά και μη κλινικά στοιχεία και συνήθως ενσωματώνει:
- Χαρακτηριστικά έκφρασης στόχου και δέσμευσης.
- In vitro δεδομένα συγκέντρωσης-απόκρισης.
- Κατάληψη υποδοχέα και εμπλοκή στόχου.
- Λειτουργική δραστηριότητα σε σχετικά βιολογικά συστήματα.
- Σχέσεις PK και PD σε πειραματικά μοντέλα.
- Διαφορές ειδών στη φαρμακολογία και τη βιολογία στόχου.
Το MABEL δεν αντικαθιστά την αξιολόγηση που βασίζεται στο NOAEL σε κάθε αναπτυξιακό πρόγραμμα. Προσθέτει μια θεώρηση που βασίζεται στη φαρμακολογία και έχει μεγαλύτερη σημασία όπου η υπερβολική ενεργοποίηση ή αναστολή στόχου έχει σοβαρές συνέπειες.
Η κλινική δοκιμή TGN1412 παραμένει η περίπτωση αναφοράς για το γιατί τα τοξικολογικά ευρήματα από μόνα τους μπορεί να είναι ανεπαρκή για ένα βιολογικό που ενεργοποιεί το ανοσοποιητικό. Υγιείς εθελοντές ανέπτυξαν σοβαρές αντιδράσεις απελευθέρωσης κυτοκίνης παρά τις προηγούμενες μη κλινικές δοκιμές. Το επεισόδιο αφορούσε τη φαρμακολογία για το είδος, τη βιολογική δραστηριότητα που σχετίζεται με τον άνθρωπο και τη σχέση μεταξύ δόσης και ανοσολογικής ενεργοποίησης, καμία από τις οποίες δεν είχε επιλυθεί από το μη κλινικό πακέτο.
Για ένα μεταφραστικό πρόγραμμα, το μάθημα είναι ότι οι προκλινικές μελέτες πρέπει να παράγουν περισσότερα από τις παρατηρήσεις τοξικότητας και τα αποτελέσματα αποτελεσματικότητας. Πρέπει επίσης να εξηγήσουν τον μηχανισμό αρκετά καλά για να προβλέψουν την ανθρώπινη αντίδραση.
4. Πρώιμη κλινική ανάπτυξη: Επιβεβαίωση ότι ο μηχανισμός λειτουργεί στους ανθρώπους
Τα προκλινικά ευρήματα βιοδεικτών παράγουν υποθέσεις. Κλινικές μελέτες ελέγχουν εάν διατηρούνται σε ανθρώπους.
Κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης της Φάσης Ι και της πρώιμης Φάσης ΙΙ, οι βιοδείκτες είναι πιο χρήσιμοι για τρεις εργασίες: επιβεβαίωση δέσμευσης στόχου, εντοπισμός βιολογικά ενεργών περιοχών έκθεσης και περιγραφή της σχέσης μεταξύ δόσης και φαρμακολογικής απόκρισης.
Η κατάληψη υποδοχέα είναι ένα παράδειγμα.
Για φάρμακα που στοχεύουν υποδοχείς κυτταρικής επιφάνειας, η κυτταρομετρία ροής ή άλλη επικυρωμένη αναλυτική μέθοδος ποσοτικοποιεί τη δέσμευση του φαρμάκου και τη διαθεσιμότητα των υποδοχέων στους σχετικούς πληθυσμούς των κυκλοφορούντων κυττάρων. Η σειριακή δειγματοληψία δείχνει εάν η πληρότητα αυξάνεται με τη δόση και αν πλησιάζει τον κορεσμό.
Το περιφερικό αίμα έχει όρια. Η κατάληψη σε κυκλοφορούντα ανοσοκύτταρα δεν καθιερώνει ισοδύναμη εμπλοκή στόχου σε συμπαγείς ιστούς ή σε άλλα διαμερίσματα που σχετίζονται με την ασθένεια. Όπου το ερώτημα είναι διαμερισματικό, βιοψίες ιστών, μετρήσεις εγκεφαλονωτιαίου υγρού, βιοδείκτες απεικόνισης ή άλλες ειδικές για το διαμέρισμα αξιολογήσεις παρέχουν τα στοιχεία που λείπουν.
Οι μετρήσεις της κατάντη διαδρομής έχουν ίσο βάρος. Οι αναστολείς BTK διαβάζονται μέσω αλλαγών στη σηματοδότηση που σχετίζεται με το BTK. Αναστολείς ΜΕΚ μέσω διαμόρφωσης φωσφορυλίωσης ERK.
Η σύζευξη της αφοσίωσης στόχου με την κατάντη PD απαντά σε δύο ξεχωριστές ερωτήσεις:
- Έχει φτάσει το φάρμακο και έχει αλληλεπιδράσει με τον επιδιωκόμενο στόχο του;
- Αυτή η αλληλεπίδραση παρήγαγε την αναμενόμενη βιολογική απόκριση;
Η σύζευξη έχει σημασία κατά την ερμηνεία των κλινικών δεδομένων δόσης-απόκρισης. Μια δόση που επιτυγχάνει σχεδόν τη μέγιστη πληρότητα υποδοχέα δεν χρειάζεται να παράγει το μέγιστο κλινικό όφελος και η περαιτέρω κλιμάκωση μπορεί να προσθέσει κίνδυνο που σχετίζεται με τη θεραπεία ενώ προσθέτει μικρή φαρμακολογική δραστηριότητα.
Η επιλογή δόσης καθοδηγούμενη από βιοδείκτες προσδιορίζει επομένως ένα βιολογικά ενεργό και κλινικά κατάλληλο εύρος δόσης, το οποίο είναι διαφορετικός στόχος από τη μέγιστη ανεκτή δόση (MTD).
5. Βιοδείκτες στην επιλογή ασθενών και στην αξιολόγηση της κλινικής αποτελεσματικότητας
Καθώς η ανάπτυξη προχωρά, ο ρόλος των βιοδεικτών μετατοπίζεται από την επιβεβαίωση της φαρμακολογικής δραστηριότητας στον εντοπισμό των ασθενών που είναι πιο πιθανό να ωφεληθούν. Αυτή η αλλαγή έχει μεγαλύτερη σημασία για στοχευμένες θεραπείες, ανοσοθεραπείες και θεραπείες που στοχεύουν σε μοριακά καθορισμένες υποομάδες ασθενειών.
Το πρόγραμμα pembrolizumab είναι μια καλά τεκμηριωμένη περίπτωση.
Μελέτη περίπτωσης: Pembrolizumab και PD-L1 ως προγνωστικός βιοδείκτης
Το pembrolizumab είναι ένα μονοκλωνικό αντίσωμα που στοχεύει την πρωτεΐνη 1 προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου (PD-1). Ο αποκλεισμός της αλληλεπίδρασης μεταξύ του PD-1 και των προσδεμάτων του, PD-L1 μεταξύ αυτών, αποκαθιστά πτυχές της αντικαρκινικής δραστηριότητας που προκαλείται από Τ-κύτταρα.
Η πρώιμη κλινική ανάπτυξη είχε δύο ερωτήσεις να απαντηθούν ταυτόχρονα: ποια δόση θα μπορούσε να επιτύχει παρατεταμένη φαρμακολογική δραστηριότητα και ποιοι ασθενείς ήταν πιο πιθανό να ανταποκριθούν.
Οι μελέτες κατάληψης υποδοχέων παρείχαν το φαρμακολογικό ήμισυ. Οι κλινικές έρευνες κατέδειξαν σημαντική PD-1 πληρότητα στα κυκλοφορούντα Τ κύτταρα σε όλο το εκτιμώμενο εύρος δόσεων, με παρατεταμένη δέσμευση στόχου, και αυτά τα ευρήματα δημιούργησαν την εικόνα του πώς σχετίζονται η δόση, η έκθεση και η πληρότητα.
Η επιλογή της δόσης βασίστηκε σε περισσότερο από την πληρότητα. Η κλινική ΦΚ, τα φαρμακοδυναμικά ευρήματα, η αποτελεσματικότητα και τα δεδομένα ασφάλειας σταθμίστηκαν μαζί. Το πρώιμο κλινικό πρόγραμμα αξιολόγησε πολλαπλά δοσολογικά σχήματα και τα 2 mg/kg κάθε τρεις εβδομάδες έγιναν σημαντική δόση στο αρχικό πρόγραμμα ανάπτυξης.
Η επιλογή του ασθενούς ήταν η δεύτερη ερώτηση.
Η έκφραση PD-L1 διερευνήθηκε ως πιθανός προγνωστικός βιοδείκτης. Η ανοσοϊστοχημεία ποσοτικοποίησε το PD-L1 σε δείγματα όγκου και τα αποτελέσματα δοκιμάστηκαν έναντι της ανταπόκρισης στη θεραπεία.
Μεταγενέστερες κλινικές μελέτες κατέδειξαν τη σημασία της έκφρασης PD-L1 στην επιλογή ασθενών για ορισμένες ενδείξεις pembrolizumab. Το KEYNOTE-024 αξιολόγησε τον προηγμένο μη μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα (NSCLC) που δεν είχε υποβληθεί σε θεραπεία με βαθμολογία αναλογίας όγκου PD-L1 τουλάχιστον 50% και χωρίς ευαισθητοποιητικές αλλοιώσεις EGFR ή ALK, σε ένα πλαίσιο θεραπείας πρώτης γραμμής εμπλουτισμένο με βιοδείκτες. Το pembrolizumab παρήγαγε βελτιωμένα κλινικά αποτελέσματα σε σύγκριση με τη χημειοθεραπεία με βάση την πλατίνα σε αυτόν τον επιλεγμένο πληθυσμό.
Η ανάλυση PD-L1 IHC 22C3 pharmDx αναπτύχθηκε ως συνοδευτική διαγνωστική για τις σχετικές ενδείξεις.
Δύο συμπληρωματικές εφαρμογές βρίσκονται μέσα σε αυτό το ένα πρόγραμμα. Η κατάληψη υποδοχέα υποστήριξε την κατανόηση της αλληλεπίδρασης φαρμάκου-στόχου και την κλινική φαρμακολογία. Η έκφραση του όγκου PD-L1 εντόπισε έναν πληθυσμό ασθενών που είναι πιο πιθανό να ωφεληθεί. Ένας δείκτης εμπλοκής στόχου και ένας δείκτης πρόβλεψης απαντούν σε διαφορετικές ερωτήσεις, ακόμη και όταν και οι δύο ανήκουν στο ίδιο πρόγραμμα ανάπτυξης, γι' αυτό το καθένα αξιολογείται με βάση τον δικό του κλινικό σκοπό.
6. Γιατί οι μεταφραστικοί βιοδείκτες πρέπει να αξιολογούνται μεταξύ των ειδών
Ένας βιοδείκτης που λειτουργεί σε ζωικό μοντέλο δεν είναι αυτόματα κατάλληλος για κλινική μετάφραση. Οι διαφορές στη μοριακή δομή, την έκφραση στόχου, τη ρύθμιση του ανοσοποιητικού, το μεταβολισμό και την κατανομή των ιστών επηρεάζουν τόσο την ίδια τη μέτρηση όσο και τη βιολογική ερμηνεία της.
Επομένως, η συγκρισιμότητα μεταξύ ειδών ανήκει στο σχεδιασμό της προκλινικής έρευνας. Τέσσερις πτυχές ενέχουν τον μεγαλύτερο κίνδυνο.
Αναλυτική συγκρισιμότητα.Οι δοκιμές πρέπει να είναι επαρκώς ειδικές και ευαίσθητες στα σχετικά είδη. Αντισώματα, εκκινητές, αντιδραστήρια ανίχνευσης και άλλα αναλυτικά συστατικά μπορούν να παρουσιάζουν διαφορετικά χαρακτηριστικά απόδοσης σε δείγματα ανθρώπων και ζώων.
Βιολογική συνάφεια.Μια μετρήσιμη αλλαγή σε ένα ζώο δεν αντιπροσωπεύει πάντα την ίδια βιολογική διαδικασία στον άνθρωπο. Το ερώτημα είναι αν ο βιοδείκτης αντικατοπτρίζει έναν διατηρημένο μηχανισμό ή μια συγκεκριμένη απόκριση για το είδος.
Συνάφεια ιστού.Οι βιοδείκτες που μετρώνται στο περιφερικό αίμα συχνά παρουσιάζουν λανθασμένα τη βιολογική δραστηριότητα στο όργανο-στόχο, κάτι που έχει σημασία στην έρευνα του ΚΝΣ, της ογκολογίας και της ειδικής φλεγμονώδους ιστού.
Χρονική συνάφεια.Οι αλλαγές των βιοδεικτών και οι κλινικές ή λειτουργικές αποκρίσεις μπορούν να αντισταθμιστούν εγκαίρως, επομένως το πρόγραμμα δειγματοληψίας καθορίζει εάν είναι ορατή η σχέση έκθεσης-απόκρισης.
Τα μοντέλα πρωτευόντων πλην του ανθρώπου (NHP) γίνονται χρήσιμα όπου ο φαρμακολογικός μηχανισμός εξαρτάται από διατηρημένους μοριακούς στόχους, σύνθετες ανοσολογικές αλληλεπιδράσεις ή φυσιολογικές διεργασίες που τα συμβατικά ζωικά μοντέλα αντιπροσωπεύουν ελάχιστα. Για τα βιολογικά και άλλα ευαίσθητα στα είδη θεραπευτικά, οι μελέτες NHP χαρακτηρίζουν τη συμμετοχή στο στόχο, τη συστημική έκθεση, τις ανοσολογικές αποκρίσεις και τις φαρμακοδυναμικές επιδράσεις σε ένα φυσιολογικά σχετικό περιβάλλον.
Οι μελέτες NHP δεν εξαλείφουν τις διαφορές μεταξύ των ειδών. Η τιμή τους εξαρτάται από τη συνάφεια του επιλεγμένου μοντέλου, τη φαρμακολογική διασταυρούμενη αντιδραστικότητα του υποψήφιου μορίου και την καταλληλότητα των βιοδεικτών που μετρώνται.
Επομένως, μια στρατηγική μεταφραστικού βιοδείκτη βασίζεται στον μηχανισμό δράσης και την επιδιωκόμενη κλινική εφαρμογή, αντί γύρω από τα τελικά σημεία που είναι βολικό να μετρηθούν.
7. Ενσωμάτωση βιοδεικτών σε μια ποσοτική αναπτυξιακή στρατηγική
Οι βιοδείκτες αποδίδουν περισσότερο όταν βρίσκονται μέσα σε μια ολοκληρωμένη στρατηγική ανάπτυξης αντί να φτάνουν ως μεμονωμένες μετρήσεις.
Κατά τη διάρκεια της προκλινικής ανάπτυξης, οι μετρήσεις ΦΚ καθορίζουν τη συστηματική έκθεση και, όπου χρειάζεται, την έκθεση των ιστών. Οι προσδιορισμοί εμπλοκής στόχου καθορίζουν εάν ο υποψήφιος αλληλεπιδρά με τον επιδιωκόμενο μοριακό στόχο του. Οι βιοδείκτες PD χαρακτηρίζουν τις κατάντη βιολογικές αποκρίσεις και τα τελικά σημεία που σχετίζονται με την ασθένεια παρέχουν στοιχεία λειτουργικής ή παθολογικής βελτίωσης.
Στη συνέχεια, η μοντελοποίηση PK/PD και η ανάλυση έκθεσης-απόκρισης ενοποιούν αυτά τα δεδομένα σε αποφάσεις σχετικά με την επιλογή δόσης, τα μεσοδιαστήματα δοσολογίας και τον σχεδιασμό πρώιμων κλινικών μελετών.
Κατά τη διάρκεια της κλινικής ανάπτυξης, το ίδιο πλαίσιο βελτιώνεται με την ανθρώπινη ΦΚ, την κατάληψη των υποδοχέων, τη δραστηριότητα της οδού, τα απεικονιστικά ευρήματα και τα κλινικά αποτελέσματα.
Οι πληροφορίες δεν ρέουν προς μία κατεύθυνση. Οι κλινικές παρατηρήσεις μπορούν να δείξουν ότι ένας βιοδείκτης έχει περιορισμένη προγνωστική αξία, ότι ένας στόχος δεν εμπλέκεται επαρκώς στον σχετικό ιστό ή ότι οι αντισταθμιστικές οδοί επηρεάζουν την ανταπόκριση στη θεραπεία. Αυτά τα ευρήματα ανατροφοδοτούν την ερμηνεία των προκλινικών δεδομένων και τον σχεδιασμό των επακόλουθων μελετών.
Μια λειτουργική στρατηγική βιοδεικτών βασίζεται σε τρεις απαιτήσεις:
- Βιολογική εγκυρότητα:αντικατοπτρίζει ο βιοδείκτης τον επιδιωκόμενο βιολογικό μηχανισμό;
- Αναλυτική εγκυρότητα:μπορεί να μετρηθεί με ακρίβεια και δυνατότητα αναπαραγωγής;
- Κλινική συνάφεια:παρέχει η μετρούμενη αλλαγή σημαντικές πληροφορίες για την ανάπτυξη φαρμάκων ή τα αποτελέσματα των ασθενών;
Ένας βιοδείκτης που ικανοποιεί ένα ή δύο από αυτά εξακολουθεί να χρησιμοποιείται στην διερευνητική έρευνα. Η ικανότητά του να υποστηρίζει κλινικές αποφάσεις παραμένει περιορισμένη.
Επομένως, η επιλογή βιοδεικτών, η ανάπτυξη δοκιμασιών, η στρατηγική δειγματοληψίας και η αξιολόγηση μεταξύ των ειδών ανήκουν στον πρώιμο σχεδιασμό της μελέτης, πριν γίνουν διαθέσιμα αποτελέσματα αποτελεσματικότητας.
Επιπτώσεις για την Προκλινική Μεταφραστική Έρευνα
Η μετάβαση από την προκλινική φαρμακολογία στην κλινική ανάπτυξη απαιτεί κάτι περισσότερο από απόδειξη ότι ένα υποψήφιο φάρμακο έχει αποτέλεσμα σε ένα ζωικό μοντέλο. Απαιτεί μια άποψη για το πώς συνδέονται η έκθεση στο φάρμακο, η δέσμευση στόχου, η κατάντη βιολογική δραστηριότητα και τα αποτελέσματα που σχετίζονται με την ασθένεια.
Οι ολοκληρωμένες μελέτες PK/PD και η αξιολόγηση βιοδεικτών είναι ο τρόπος με τον οποίο δημιουργείται αυτή η άποψη.
Στην έρευνα για πρωτεύοντα πλην του ανθρώπου, αυτές οι αξιολογήσεις συνδυάζονται με διαμήκεις φυσιολογικές μετρήσεις,κλινική απεικόνιση, δειγματοληψία ιστού και λειτουργικά τελικά σημεία μέσα σε ένα ενιαίο πειραματικό πλαίσιο. Μια μελέτη NHP CNS, για παράδειγμα, μπορεί να ενσωματώσει τις συγκεντρώσεις φαρμάκου στο πλάσμα και το εγκεφαλονωτιαίο υγρό, την αξιολόγηση βάσει απεικόνισης, την εμπλοκή ειδικού ιστού και τα νευρολογικά ή συμπεριφορικά τελικά σημεία. Το αποτέλεσμα είναι πολλά στρώματα αποδεικτικών στοιχείων αντί για μία μόνο τερματική μέτρηση.
Στην Prisys Biotech,NHP φαρμακολογίαΟι μελέτες ενσωματώνουν αξιολόγηση PK/PD, αξιολόγηση βιοδεικτών που σχετίζεται με νόσο, κλινική απεικόνιση και ανάλυση λειτουργικού τελικού σημείου σύμφωνα με τους στόχους του ερευνητικού προγράμματος. Ο σχεδιασμός της συγκεκριμένης μελέτης και η αναλυτική στρατηγική καθορίζονται από το υποψήφιο φάρμακο, τον μηχανισμό δράσης και την προβλεπόμενη κλινική εφαρμογή.
Η αντιμετώπιση των βιοδεικτών ως εισροών απόφασης και όχι ως όγκου είναι η πρακτική διαφορά. Όπου η βιολογική δραστηριότητα μπορεί να ποσοτικοποιηθεί και να ερμηνευτεί με συνέπεια σε πειραματικά μοντέλα και κλινικές μελέτες, οι αποφάσεις ανάπτυξης βασίζονται σε στοιχεία και η απόσταση μεταξύ της προκλινικής αποτελεσματικότητας και της ανθρώπινης ανταπόκρισης γίνεται κάτι που ένα πρόγραμμα μπορεί να διερευνήσει άμεσα.
