Επί του παρόντος, υπάρχουν πολλές in vitro και in vivo μη-μη κλινικές μέθοδοι έρευνας, καθώς και η εμπειρία από την ανάπτυξη φαρμάκων που διατίθενται στο εμπόριο. Ωστόσο, η πρόβλεψη της κλινικής αποτελεσματικότητας και ασφάλειας μέσω βελτιστοποιημένων μη-κλινικών μελετών παραμένει πρόκληση και αυτό το άρθρο διεξάγει μια-εις βάθος ανάλυση για αυτό το ζήτημα.
Τα ιδανικά ADC θα πρέπει να διαθέτουν τουλάχιστον τα ακόλουθα τρία χαρακτηριστικά:
1. Ικανότητα δέσμευσης στόχευσης: Το ιδανικό αντιγόνο-στόχος ADC εκφράζεται μόνο στην επιφάνεια των όγκων και σε υψηλά επίπεδα, χωρίς εύκολη αποβολή.
2. Διαδικασία μετασχηματισμού: Πριν φτάσει στα κύτταρα-στόχους, το κυτταροτοξικό μόριο θα πρέπει ιδανικά να μην αποβάλλεται από το ADC, που σημαίνει ότι ολόκληρο το ADC εσωτερικεύεται στα κύτταρα.
3. Απελευθέρωση του μικρού μορίου της τοξίνης: Το μικρό μόριο πρέπει να απελευθερώνεται γρήγορα και μαζικά μέσα στα κύτταρα του όγκου. το μικρό μόριο θα πρέπει να έχει υψηλή τοξικότητα για να σκοτώνει αποτελεσματικά τα καρκινικά κύτταρα.
Στρατηγική Φαρμακολογικής Αξιολόγησης για ADC
Η έρευνα φαρμακολογικής δράσης διεξάγεται συνήθως κατά τη φάση ανακάλυψης φαρμάκου ή προκλινικής αξιολόγησης. Τα κύρια πειραματικά έργα που πρέπει να εκτελεστούν περιλαμβάνουν τη δραστηριότητα δέσμευσης στόχου, την-διαμεσολάβηση αντισώματος, την in vivo και in vitro αναστολή πολλαπλασιασμού όγκων (για αντι-όγκους ADC), την εξαρτώμενη κυτταρική κυτταροτοξικότητα από αντισώματα (ADCC) και την εξαρτώμενη{4}κυτταροτοξικότητα του συμπληρώματος (CDC).
Κατά την εξέταση της φαρμακοδυναμικής των ADC σε ζώα, η πρώτη εξέταση είναι οι διαφορές των ειδών. Εάν τα ADC δεν έχουν δεσμευτική δραστηριότητα ή έχουν χαμηλή δραστηριότητα δέσμευσης με αντιγόνα σε ποντίκια, είναι απαραίτητο να εξετάσετε το ενδεχόμενο χρήσης διαγονιδιακών ζώων για φαρμακοδυναμικά πειράματα ή τη διεξαγωγή in vivo φαρμακοδυναμικών μελετών με αντισώματα που προέρχονται από ζώα. Τα διαγονιδιακά ζώα μπορούν να αποφύγουν τη χρήση εναλλακτικών αντισωμάτων και όταν το αντιγόνο στόχος εκφράζεται στα αιμοφόρα αγγεία ή στο στρώμα του ξενιστή, τα διαγονιδιακά ζώα μπορούν όχι μόνο να αξιολογήσουν τις φαρμακοδυναμικές επιδράσεις αλλά και να παρατηρήσουν αντιδράσεις τοξικότητας σε κάποιο βαθμό. Εάν το αντιγόνο στόχος εκφράζεται μόνο σε ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα, δεν υπάρχει ανάγκη για διαγονιδιακά ζώα. Οι φαρμακοδυναμικές επιδράσεις μπορούν να εξεταστούν σε μοντέλα γυμνού ποντικού που εμφυτεύονται με ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα. Κατά τη διεξαγωγή φαρμακοδυναμικών μελετών σε κυτταρικό επίπεδο ή σε επίπεδο ζωικού μοντέλου, η ταυτόχρονη διεξαγωγή μελετών PK/PD, η ανάλυση της κατανομής στόχευσης φαρμάκου, του ποσοστού κατάληψης υποδοχέων και της σχέσης μεταξύ έκθεσης και επίδρασης του φαρμάκου μπορεί να βοηθήσει στο σχεδιασμό κλινικών δοσολογικών σχημάτων και στην ανάλυση των αποτελεσμάτων της μελέτης ασφάλειας.
Στρατηγική Τοξικολογικής Αξιολόγησης για ADC
Επιλογή ζωικών ειδών: Για την πλήρη έκθεση των χαρακτηριστικών τοξικότητας των ADC σε μη-κλινικές μελέτες ασφάλειας για την υποστήριξη της κλινικής ανάπτυξης των ADC, η αξιολόγηση της συνάφειας των πειραματόζωων ειδών και της μεταφρασσιμότητας των μη-αποτελεσμάτων κλινικών μελετών είναι ζωτικής σημασίας. Αυτός ο προσδιορισμός συνήθως περιλαμβάνει τον έλεγχο της συγγένειας δέσμευσης των ADC σε αντιγόνα-στόχους σε μη-κλινικά είδη σε σύγκριση με τον άνθρωπο, καθώς και σύγκριση του φάσματος ανοσοϊστοχημικής χρώσης σε μελέτες διασταυρούμενης-αντιδραστικότητας ιστών. Οι τελεστικές λειτουργίες ή η ανοσογονικότητα των αντισωμάτων μπορεί επίσης να ποικίλλουν λόγω διαφορών στα είδη.
Παράμετροι έκθεσης και μεταβολισμός: Επιπλέον, όπως και άλλα φάρμακα και βιολογικά προϊόντα, η παρέκταση των αποτελεσμάτων μη{0}}κλινικών μελετών στους ανθρώπους θα πρέπει να περιλαμβάνει σύγκριση των παραμέτρων έκθεσης και του μεταβολισμού. Για παράδειγμα, το BR-96 είναι ένα ADC που σχηματίζεται με την ομοιοπολική σύνδεση της δοξορουβικίνης (DOX) με τα υπολείμματα κυστεΐνης ενός εξανθρωπισμένου μονοκλωνικού αντισώματος BR96 μέσω ενός συνδέτη υδραζιδίου 6-μαλεϊμιδοεξανοϊκού οξέος. Τοξικολογικές μελέτες έχουν δείξει ότι, σε αντίθεση με τους αρουραίους και τους πιθήκους, οι σκύλοι είναι πιο ευαίσθητοι στις τοξικές επιδράσεις του BR-96, με την αιμορραγική εντερίτιδα ως περιοριστική ως προς τη δόση τοξικότητα. Παραδόξως, το BR96-DOX και το μη τροποποιημένο μονοκλωνικό αντίσωμα BR96 έχουν την ίδια περιοριστική ως προς τη δόση τοξικότητα, υποδεικνύοντας ότι η τοξικότητα παράγεται από το μονοκλωνικό αντίσωμα. Σε αντίθεση με το μη τροποποιημένο DOX, τα ADC δεν προκάλεσαν μυοκαρδιοπάθεια σε μοντέλα αρουραίων. Επομένως, η επιλογή δόσης για την κλινική δοκιμή Φάσης Ι του BR96-Dox σε ανθρώπους βασίστηκε στα τοξικολογικά αποτελέσματα σε σκύλους.
Έκφραση στόχου αντισωμάτων: Όπως τα θεραπευτικά μονοκλωνικά αντισώματα, η μη-κλινική αξιολόγηση των ADC μπορεί να παρεμποδιστεί από την έλλειψη στόχων αντιγόνου σε πειραματόζωα είδη. Οι κατευθυντήριες γραμμές ICH S6 (R1) για την προκλινική αξιολόγηση της ασφάλειας των φαρμακευτικών προϊόντων που προέρχονται από βιοτεχνολογία (2011) ορίζουν, "Η επιλογή ειδών για συζυγή αντισωμάτων-φαρμάκου/τοξίνης (ADC) που περιέχουν νέες τοξίνες/τοξίνες θα πρέπει να ακολουθεί τις ίδιες γενικές αρχές όπως και για τα μη τροποποιημένα είδη αντισώματος. που εκφράζουν τον απαιτούμενο επίτοπο και εμφανίζουν ένα φάσμα διασταυρούμενης αντιδραστικότητας ιστών{8} παρόμοιο με αυτό των ανθρώπινων ιστών, επομένως, η εξειδίκευση των ειδών και της νόσου μπορεί να καθορίσει ή να περιορίσει τη μη{10}}κλινική αξιολόγηση.
Η φυσιολογική ιστική έκφραση του αντιγόνου στόχου είναι μια σημαντική ανησυχία για την ασφάλεια για τη θεραπεία ADC. Στην ιδανική περίπτωση, το αντιγόνο-στόχος θα πρέπει να εκφράζεται σε πολύ χαμηλά επίπεδα σε φυσιολογικά κύτταρα. Ωστόσο, όπως αναφέρθηκε στα παραπάνω δύο παραδείγματα, τα αντισώματα δεν είναι πάντα ειδικά στην πράξη. Άλλα πιθανά παραδείγματα τοξικότητας που σχετίζονται με έλλειψη εξειδίκευσης για τους στόχους ADC περιλαμβάνουν το NaPi2b, έναν μεταφορέα φωσφορικών αλάτων που εξαρτάται από το νάτριο, ο οποίος εκφράζεται σε διάφορους τύπους όγκων αλλά και ανιχνεύσιμο σε φυσιολογικούς ιστούς, όπου παίζει ρόλο στην ομοιόσταση των ανόργανων φωσφορικών. Ένα ADC (anti-NaPi2b-vc-MMAE) αναπτύχθηκε με σύζευξη ενός εξανθρωπισμένου μονοκλωνικού αντισώματος IgG1 αντι-NaPi2b στο MMAE μέσω ενός πεπτιδικού συνδετήρα vc και επιβεβαιώθηκε ότι έχει ειδική συγγένεια δέσμευσης σε φυσιολογικούς ανθρώπινους ιστούς πιθήκων. Ωστόσο, παρά το υψηλό-επίπεδο έκφρασης στους φυσιολογικούς πνεύμονες των πιθήκων, η ασφάλεια αυτής της διασταυρούμενης-αντιδραστικότητας μπορεί να είναι αποδεκτή, με δοσομετρικές-οριστικές τοξικότητες που δεν σχετίζονται με τη φυσιολογική έκφραση των ιστών. Οι τοξικολογικές επιδράσεις σε φυσιολογικούς αρουραίους,-μη δεσμευτικά είδη και πιθήκους συμφωνούν με τη φαρμακολογία του MMAE.
Γενικές αρχές τοξικολογικού σχεδιασμού: Σε γενικές γραμμές, δεν υπάρχει ανάγκη να οριστούν ξεχωριστές ομάδες για το μονοκλωνικό αντίσωμα/γυμνό αντίσωμα, συνδετήρα/Σύνδετη-τοξίνη, καθώς το μόριο μονοκλωνικού αντισώματος είναι ένας από τους κύριους παράγοντες που επηρεάζουν ή καθορίζουν τη συστημική έκθεση. Ο σχεδιασμός της δόσης θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη τη φαρμακοδυναμική δόση των ADC, τα χαρακτηριστικά του μορίου του αντισώματος και τα χαρακτηριστικά τοξικότητας της τοξίνης μικρού μορίου.
Εστίαση στην τοξικότητα που σχετίζεται με το ωφέλιμο φορτίο-:Αν και η στοχευμένη απελευθέρωση μικρών μοριακών ενώσεων επιτυγχάνει τον εμπλουτισμό του φαρμάκου στους ιστούς στόχους, βελτιώνοντας το θεραπευτικό παράθυρο, τα κύρια χαρακτηριστικά τοξικότητας των ADC εξακολουθούν να είναι παρόμοια με εκείνα των συνδεδεμένων μικρομοριακών ενώσεων. Οι περισσότερες αντιδράσεις τοξικότητας ADC είναι λιγότερο σοβαρές από την άμεση χορήγηση μικρών μοριακών ενώσεων, αλλά ορισμένα ADC μπορεί να αυξήσουν τις αντιδράσεις τοξικότητας στους ιστούς που σχετίζονται με τη δέσμευση στόχου αντισωμάτων ή τη δέσμευση{1}}απενεργοποίησης στόχου. Αν και τα ADC αυξάνουν τη στοχευμένη απελευθέρωση μικρών μοριακών ενώσεων, ορισμένες μικρομοριακές ενώσεις εξακολουθούν να απελευθερώνονται πρόωρα και ορισμένες ελεύθερες μικρομοριακές ενώσεις μπορούν γρήγορα να διαχυθούν ή να μεταφερθούν στους περιβάλλοντες ιστούς και η συστηματική κυκλοφορία από τα κύτταρα-στόχους ή η απόπτωση και η βλάβη των κυττάρων-στόχων μπορεί να οδηγήσει σε ελεύθερες μικρομοριακές ενώσεις που εισέρχονται στη συστηματική κυκλοφορία. Το τμήμα αντισωμάτων των ADCs μπορεί επίσης να συνδεθεί με άλλους μη-υποδοχείς ή επιτόπους της κυτταρικής επιφάνειας οργάνου ιστού-στόχου, όπως η κυτταρική φαγοκυττάρωση με τη μεσολάβηση του υποδοχέα Fc, και το φάρμακο μπορεί να ασκήσει τοξικές επιδράσεις σε αντίστοιχα κύτταρα ιστού μετά από μεταβολική διάσπαση. Επομένως, η τοξικότητα των ADC σχετίζεται στενά με τα χαρακτηριστικά του αντισώματος, των μικρών μοριακών ενώσεων και των συνδετών, και αλλαγές στα χαρακτηριστικά τοξικότητας των ADC θα συμβούν με την παραλλαγή του αντισώματος, των μικρών μορίων ενώσεων και των συνδετών. Σε μη-κλινικές μελέτες ασφάλειας, θα πρέπει να δοθεί προσοχή στην επίδραση της δομής της σύνθεσης του φαρμάκου και των φαρμακοκινητικών χαρακτηριστικών στην τοξικότητα και τα αποτελέσματα των πειραμάτων θα πρέπει να αναλύονται διεξοδικά.
Γονιδιοτοξικότητα:Τα βιολογικά μακρομόρια γενικά δεν αλληλεπιδρούν άμεσα με το DNA και το ADC και το τμήμα αντισώματος του συνήθως δεν χρειάζεται να υποβληθούν σε δοκιμές γονοτοξικότητας. Η πιθανή γονοτοξικότητα των ADC προέρχεται από τις ενώσεις μικρών μορίων. Εάν η ένωση μικρού μορίου ωφέλιμου φορτίου είναι νέα ένωση, θα πρέπει να διεξάγονται δοκιμές γονοτοξικότητας. για νέες ελεύθερες ενώσεις μικρών μορίων και/ή νέους συνδέτες που παράγονται στο σώμα, τα υλικά δοκιμής στόχου θα πρέπει να αξιολογούνται με βάση τις φυσικοχημικές ιδιότητες, τα χαρακτηριστικά διάσπασης και τη δομή των προϊόντων διάσπασης των ADCs. εάν επαρκή δεδομένα υποδεικνύουν ότι το υλικό δοκιμής στόχου έχει γονοτοξικότητα, δεν χρειάζονται μελέτες γονοτοξικότητας.
Αναπαραγωγική τοξικότητα:Οι μικρομοριακές ενώσεις, οι συνδέτες και τα γυμνά αντισώματα στα ADC μπορεί να έχουν δυσμενείς επιπτώσεις στα αναπαραγωγικά όργανα, τη γονιμότητα, την ανάπτυξη εμβρύων{0} και την ανάπτυξη απογόνων, επομένως θα πρέπει να δοθεί προσοχή στον κίνδυνο αναπαραγωγικής τοξικότητας των ADC. Η ερευνητική στρατηγική, ο πειραματικός σχεδιασμός, η εφαρμογή και η αξιολόγηση της τοξικότητας στην αναπαραγωγή ADC θα πρέπει να αναφέρονται στις κατευθυντήριες γραμμές του ICH S5 και να συνδυάζουν τον μηχανισμό δράσης και τον πληθυσμό-στόχο των ADC για την υιοθέτηση μιας συγκεκριμένης-προβληματικής στρατηγικής ανάλυσης. Τα ADC που προορίζονται για ασθενείς με όγκο όψιμου-σταδίου μπορούν να ανατρέξουν στις κατευθυντήριες γραμμές ICH S9 για την έρευνα αναπαραγωγικής τοξικότητας.
Για βιολογικά προϊόντα, η αναπαραγωγική τοξικότητα συνήθως αξιολογείται σε φαρμακολογικά σχετικά ζωικά είδη. Εάν και τα τρωκτικά και τα κουνέλια είναι στοχευόμενα-σχετικά ζωικά είδη, θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν δύο ζωικά είδη για τη διεξαγωγή δοκιμών τοξικότητας εμβρύου-εμβρύου, εκτός εάν έχει επιβεβαιωθεί η εμβρυϊκή θνησιμότητα ή τερατογένεση σε ένα είδος. Εάν το-ζωικό είδος-στόχος που δεσμεύει είναι μη-ανθρώπινα πρωτεύοντα ή δεν υπάρχουν σχετικά ζωικά είδη, οι αρουραίοι ή τα κουνέλια συνήθως εξετάζονται πρώτα για δοκιμές αναπαραγωγικής τοξικότητας για τη διερεύνηση της αναπαραγωγικής τοξικότητας ελεύθερων μικρών μορίων ενώσεων. Εάν τα αποτελέσματα της μελέτης επιβεβαιώσουν τη θετικότητα, δεν υπάρχει ανάγκη να διερευνηθεί η αναπαραγωγική τοξικότητα με τη χρήση στοχευόμενων-σχετικών ζωικών ειδών που δεσμεύουν. Διαφορετικά, μη-ανθρώπινα πρωτεύοντα ή διαγονιδιακά ζώα ή εναλλακτικά μόρια θα πρέπει να ληφθούν υπόψη για δοκιμή για τον εντοπισμό της αναπαραγωγικής τοξικότητας που προκαλείται από αντιγόνο-. Εάν το αντίσωμα ή η μικρομοριακή ένωση στα ADCs έχει βιβλιογραφικά δεδομένα που δείχνουν σαφώς πιθανούς κινδύνους αναπαραγωγικής τοξικότητας, δεν χρειάζονται μελέτες αναπαραγωγικής τοξικότητας και ο σχετικός έλεγχος κινδύνου μπορεί να βασίζεται σε βιβλιογραφικές πληροφορίες.
Καρκινογένεση:Με βάση τα χαρακτηριστικά των ADC, η αναγκαιότητα μελετών καρκινογένεσης μπορεί να εξεταστεί σύμφωνα με τις ICH S1, ICH S6, ICH S9 και άλλες σχετικές οδηγίες.
Ανοσογονικότητα/Ανοσοτοξικότητα:Τα ADC μπορεί να προκαλέσουν ανοσογονικότητα μετά την είσοδο στον οργανισμό, παράγοντας αντισώματα κατά των φαρμάκων. Η αξιολόγηση της ανοσογονικότητας των ADC βοηθά στην ανάλυση των αποτελεσμάτων φαρμακοκινητικής, αποτελεσματικότητας και ασφάλειας του φαρμάκου, επομένως η ανίχνευση αντισωμάτων κατά του φαρμάκου συνήθως συνοδεύεται σε μη-κλινικές μελέτες ασφάλειας των ADC. Αντισώματα κατά του φαρμάκου ενδέχεται να παράγονται από το τμήμα αντισώματος και το τμήμα συνδετήρα των ADCs και εάν χρειάζεται περαιτέρω εξέταση των επιτόπων αντιγόνου θα πρέπει να βασίζεται στον κίνδυνο ανοσογονικότητας. Η στρατηγική ανάπτυξης, επικύρωσης και αναλυτικής ανίχνευσης για την ανάλυση ανοσογονικότητας των ADCs θα πρέπει να ακολουθεί τις «Τεχνικές κατευθυντήριες γραμμές για την έρευνα ανοσογονικότητας φαρμάκων». Τα ADC μπορούν να αναφέρονται στις ICH S6, ICH S8, ICH S9 και άλλες κατευθυντήριες γραμμές και να σχεδιάζουν εύλογα δείκτες ανίχνευσης ανοσοτοξικότητας με βάση παράγοντες όπως ο τύπος και ο μηχανισμός δράσης των ADC. Εκτός από τις συνήθεις μελέτες ανοσοτοξικότητας, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη πρόσθετες μελέτες ανοσοτοξικότητας εάν είναι απαραίτητο.
Οπτική ασφάλεια:Πριν από τις κλινικές δοκιμές Φάσης Ι, η πιθανή φωτοτοξικότητα θα πρέπει να αξιολογηθεί προκαταρκτικά με βάση τις φωτοχημικές ιδιότητες και τις φαρμακολογικές/χημικές κατηγορίες των μικρών μορίων ενώσεων (συμπεριλαμβανομένων των συνδετών). Εάν αυτά τα δεδομένα υποδηλώνουν πιθανούς κινδύνους, θα πρέπει να ληφθούν κατάλληλα προστατευτικά μέτρα για τα άτομα κλινικών δοκιμών. Εάν τα μη-κλινικά δεδομένα ή η κλινική εμπειρία δεν μπορούν να αξιολογήσουν πλήρως τον κίνδυνο ασφάλειας των φωτογραφιών, θα πρέπει να παρέχεται αξιολόγηση ασφάλειας φωτογραφιών σύμφωνα με τις αρχές που περιγράφονται στο ICH S10 πριν από μεγάλες- κλινικές δοκιμές δειγμάτων (Φάση III).
Ιστική διασταύρωση-αντιδραστικότητα:Οι μελέτες διασταυρούμενης αντιδραστικότητας ιστών-είναι in vitro δοκιμές δέσμευσης ιστών που διεξάγονται με χρήση ανοσοϊστοχημικών τεχνικών για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών δέσμευσης αντισωμάτων και επιτόπων αντιγόνου στους ιστούς. Οι μελέτες διασταυρούμενης{2}}αντιδραστικότητας ιστών μπορούν να παρέχουν χρήσιμες συμπληρωματικές πληροφορίες για την κατανόηση της κατανομής στόχου και μπορούν επίσης να παρέχουν πληροφορίες για πιθανή απροσδόκητη δέσμευση. Οι μελέτες διασταυρούμενης{4}}αντιδραστικότητας ιστών με χρήση ανθρώπινων ιστών αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της αρχικής σειράς αξιολόγησης ασφάλειας της κλινικής δοσολογίας για φάρμακα αντισωμάτων. Όταν δεν υπάρχουν-σχετικά δεσμευτικά ζωικά είδη, οι πληροφορίες διασταυρούμενης αντιδραστικότητας ιστών-είναι ιδιαίτερα σημαντικές για την πρόβλεψη των κινδύνων τοξικότητας στον άνθρωπο. Για ADC που προορίζονται για ενδείξεις όγκου όψιμου-σταδίου, δεν είναι απαραίτητες μελέτες διασταυρούμενης αντιδραστικότητας ιστών, εάν δεν υπάρχουν ιδιαίτερες ανησυχίες μετά την αξιολόγηση των τοξικολογικών επιδράσεων σε σχετικά ζωικά είδη.
Επί του παρόντος, οι ICH, FDA, NMPA και άλλοι φορείς έχουν εκδώσει σχετικές τεχνικές οδηγίες για τη μη-κλινική φαρμακολογική και τοξικολογική έρευνα των ADC. Οι ερευνητές μπορούν να σχεδιάσουν επιστημονικά εύλογες μη-κλινικές φαρμακολογικές και τοξικολογικές μελέτες βάσει των χαρακτηριστικών των φαρμάκων, μεγιστοποιώντας την παρέκταση μη{3}}κλινικών ζώων-σε επίπεδο φαρμακοδυναμικών επιδράσεων και αντιδράσεων τοξικότητας στους ανθρώπους, προβλέποντας την αποτελεσματικότητα και την ασφάλεια των ADC σε κλινικές εφαρμογές βελτίωσης και αναβάθμισης κινδύνου. Οι προγραμματιστές φαρμάκων μπορούν να επικοινωνούν με ρυθμιστικούς φορείς βάσει προκαταρκτικών ερευνητικών αποτελεσμάτων και υπαρχόντων ζητημάτων για να αποκτήσουν επιστημονικά τυποποιημένες μη-πληροφορίες υποστήριξης κλινικής έρευνας.
