Im vorherigen Artikel haben wir darüber gesprochendie Absorption und Verteilung von Oligonukleotiden (ONs).In diesem Artikel werden wir die Diskussion fortsetzen und uns auf den Stoffwechsel und die Ausscheidung von ONs konzentrieren.
Im Gegensatz zu niedermolekularen Arzneimitteln weisen Oligonukleotidprodukte (ONs) minimale Unterschiede im Stoffwechsel zwischen verschiedenen Spezies auf, wobei bestimmte Metaboliten nur selten oder in deutlich höheren Anteilen beim Menschen vorkommen. ONs werden hauptsächlich durch Endo- und Exonukleasen metabolisiert, Enzyme, die bei Säugetieren keine art-, geschlechts- oder altersbedingten Unterschiede aufweisen. Dies mindert jedoch nicht die Bedeutung der Untersuchung des Metabolismus von ON-Produkten. Metaboliten, die nach der Spaltung einiger Nukleotide übrig bleiben, könnten immer noch Aktivität besitzen, und der alleinige Nachweis der Prototyp-ONs würde die Aktivität des Moleküls unterschätzen. Darüber hinaus können kleinere Metaboliten mit Off-{6}Zielsequenzen hybridisieren, was zu unbeabsichtigten toxischen Reaktionen führen kann. Daher ist die Untersuchung des Stoffwechsels von ONs von entscheidender Bedeutung.
1.Stabilität des In-vitro-Stoffwechsels
Der In-vitro-Metabolismus wird häufig während der Arzneimittelentwicklungsphase verwendet, um die Stabilität von Kandidatenmolekülen zu beurteilen. Während die Arten von Metaboliten bei verschiedenen Arten normalerweise ähnlich sind, können die Stoffwechselraten unterschiedlich sein. Ein ideales In-vitro-Bewertungssystem ist entscheidend für die Vorhersage der In-vivo-Stabilität von Produkten. Typischerweise werden Plasma, Zielgewebezellen oder Homogenate bevorzugt. Für die lokale Verwaltung werden lokale Matrizen empfohlen.
2.In-vitro-Metabolitenidentifizierung
Wie bereits erwähnt, ist die Identifizierung von Metaboliten in vitro für kleine Moleküle von entscheidender Bedeutung, für ONs ist die Aussagekraft dieser Studie jedoch aufgrund der Ähnlichkeit des Stoffwechsels zwischen den Spezies begrenzt. Einige Unternehmen übermitteln im IND-Stadium keine Daten zur Metabolitenidentifizierung, was keinen Einfluss auf die Einleitung klinischer Studien hat. Andere führen zur Reduzierung des Registrierungsrisikos keine In-vitro-Tests durch und liefern nur In-vivo-Metabolismusdaten. Einige Unternehmen legen literaturbasierte Belege vor, die nachvollziehbar darlegen, dass das Risiko, diese Studie nicht durchzuführen, nicht erheblich ist.
3.In-vivo-Stoffwechsel
Angesichts der vorhersehbaren Stoffwechselwege von ON-Produkten empfehlen die OSWG- und ICH-Richtlinien die Bereitstellung dieser Daten vor klinischen Phase-III-Studien.
Es sei denn, bei anderen werden geschlechtsspezifische Unterschiede bei der Exposition von Prototyp-Arzneimitteln beobachtetPK/TK-StudienDer In-vivo-Metabolismus wird typischerweise bei einem einzigen Geschlecht untersucht. Plasma- oder Urinproben werden hauptsächlich für den Stoffwechsel entnommen. Plasma weist eine bessere Konsistenz mit dem Gewebe auf, während Urin den Aspekt des Nierenstoffwechsels übernimmt. Gewebe sind ebenfalls eine Option, wenn man Organe in Betracht zieht, in denen ONs hauptsächlich abgegeben werden, oder Organe, die PD-Ziele exprimieren oder möglicherweise eine langfristige Retention aufweisen. Die Untersuchung von Metaboliten in Geweben ist jedoch nicht gesetzlich vorgeschrieben und hängt ausschließlich vom Forschungszweck des Unternehmens ab. LC-MS wird häufig zur In-vivo-Metabolismusdetektion verwendet, die toxikologische Studien begleiten kann.
4.Metaboliten-Sicherheitstests
Die FDA-Richtlinien zu Metaboliten erfordern Bedenken, wenn die Metabolitenexposition im Steady-{0}State 10 % des Prototyparzneimittels übersteigt. Dies gilt auch für die Produkte von ON.
Für neue LNP-Komponenten, Peptide oder Linker, die in keinem zugelassenen Arzneimittel verwendet werden, muss ihre Sicherheit bewertet werden.
5.Ausscheidung
OSWG und ICH M3 empfehlen die Bereitstellung von Ausscheidungsdaten vor klinischen Studien der Phase III. Die Ausscheidungswege für ähnliche ONs sind gleich. Die meisten ONs werden hauptsächlich im Gewebe metabolisiert, wobei nur ein kleiner Teil als Prototyp-Arzneimittel ausgeschieden wird.
Die Ausscheidung kann in separaten PK-Studien oder in Verbindung mit toxikologischen Studien untersucht werden.Einzeldosis-Verabreichungin einer einzelnen Art ist in der Regel ausreichend. Nagetiere werden oft bevorzugt. Es sollten sowohl Prototyp-Arzneimittel als auch Metaboliten getestet werden. Einzeldosismengen bei klinisch vorgesehenen Dosen sind normalerweise ausreichend, aber wenn die Gewebeverteilung beurteilt wird, kann eine höhere Dosis erforderlich sein. Normalerweise müssen nur Urinbestandteile getestet werden. Wenn Urin jedoch nicht der primäre Ausscheidungsweg ist, sollten andere Proben wie Galle entnommen werden. Wenn eine gastrointestinale oder pulmonale Toxizität auftritt, wird eine zusätzliche Untersuchung von Kot- und Atemproben empfohlen.
Obwohl die radioaktive Markierung von den Aufsichtsbehörden nicht vorgeschrieben ist, verwenden die meisten vermarkteten ONs diese Methode zur Beurteilung der Materialbilanz. Die OSWG ist jedoch der Ansicht, dass zum Metabolismus und zur Ausscheidung von ONs bereits ausreichende Forschungsdaten vorliegen und die Ähnlichkeit ähnlicher Produkte keinen Mehrwert durch die radioaktive Markierung rechtfertigt. Darüber hinaus kann eine radioaktive Markierung nicht parallel zu toxikologischen Studien durchgeführt werden. In Fällen, in denen anderen Methoden die Empfindlichkeit fehlt, oder bei neuen Arten von ON-Produkten oder bei Geweben mit verlängerten Retentionszeiten, die klinische Studien auf der Grundlage der radioaktiv markierten Ausscheidung behindern, hat die radioaktive Markierung bei Tieren jedoch eine gewisse Bedeutung. Wie bereits erwähnt, sollte bei Verwendung einer radioaktiven Markierung die Markierungsposition vorzugsweise in Bereichen liegen, die gegenüber Nukleasen stabil sind.
Die Sekretion von Muttermilch hängt von der Expositionshöhe und -dauer des Produkts, der oralen Bioverfügbarkeit und davon ab, ob die Zielgruppe stillende Frauen umfasst. Gemäß ICH S5(R3) ist diese Studie grundsätzlich nicht erforderlich. Ergebnisse von Studien zur Muttermilchsekretion, die mit auf dem Markt befindlichen ON-Produkten durchgeführt wurden, zeigten sehr niedrige Konzentrationen oder waren nicht nachweisbar.
Darüber hinaus sollte, ähnlich wie bei den Anforderungen für Absorption, Verteilung und Metabolismus, Konjugate oder Formulierungen, die neben ONs neue Komponenten enthalten, deren Nachweis zu den Ausscheidungstests hinzugefügt werden. Schließlich sind für mRNA-Therapieprodukte aufgrund ihrer inhärenten Instabilität keine Ausscheidungsstudien erforderlich.
6. In-vitro-Arzneimittelwechselwirkungen
An DDI sind hauptsächlich Stoffwechselenzyme und Transporter beteiligt. Ein Medikament kann als „Opfer“ oder als „Täter“ fungieren und die Pharmakokinetik anderer Medikamente beeinflussen. Aus der Sicht des Opfers müssen ONs Substrate für metabolische Enzyme oder Transporter der Phase I oder II sein. ONs werden jedoch hauptsächlich über Nukleasen verstoffwechselt und sind nicht mit den metabolischen Enzymen oder Transportern von CYPs verwandt. Darüber hinaus haben ONs typischerweise keinen Einfluss auf die Bindung kleiner Moleküle an Plasmaproteine. Daher erfordern ON-Produkte in der Regel keine relevanten Studien als Substrate für Stoffwechselenzyme oder Transporter. Für konjugierte ONs oder LNP-Formulierungen mit neuen Komponenten können jedoch Enzymsubstratstudien in Betracht gezogen werden. Für ONs, die hauptsächlich über die Nieren ausgeschieden werden, kann beurteilt werden, ob es sich um Substrate für renale Transporter handelt. Bei GalNAc-konjugierten ONs-Produkten sollte darauf geachtet werden, ob es sich um Substrate für hepatische Effluxtransporter handelt.
Aus der Sicht des Täters haben ONs tatsächlich das Potenzial, unspezifisch an einige große Moleküle zu binden, wenn auch mit schwacher Affinität, können sie dennoch aktive Stellen von Enzymen oder Transportern besetzen und so die PK anderer Medikamente beeinflussen. Nicht nur die Struktur der ONs, sondern auch Konjugatkomponenten oder Formulierungsbestandteile bergen potenzielle Risiken. Wird ein Produkt mithilfe der Plattformtechnologie entwickelt, kann auf DDI-Hintergrunddaten zurückgegriffen werden. Wenn beispielsweise ein Vorläuferprodukt einen positiven DDI aufweist, benötigen auch Folgeprodukte, die auf Basis der Plattform entwickelt wurden, entsprechende Studien. Bei negativem Ergebnis können andere Produktdaten und Literatur bereitgestellt werden, ohne dass zusätzliche DDI-Studien erforderlich sind. Darüber hinaus bewertet DDI in der Regel das Testmaterial in voller Länge, wobei Metaboliten nicht im Untersuchungsumfang enthalten sind. Da nur ein kleiner Teil der ONs den Lysosomen entkommt und nach der zellulären Aufnahme in das Zytoplasma gelangt und dort Stoffwechselenzyme beeinflusst, simulieren Hepatozyten diesen gesamten Prozess besser, während bei Lebermikrosomen falsch positive Ergebnisse wahrscheinlicher sind. Betrachtet man Transporter, so können vermarktete ONs tatsächlich einige Transporter hemmen, wie etwa Casimersen, das MATE1 hemmt, und Eteplirsen, das OCT1 und OATP1B1 hemmt. Daher ist es ratsam, Studien zur Hemmung von Efflux- und Influx-Transportern durch ONs durchzuführen.
ONs verursachen nicht nur direkt durch Bindung DDI, sondern können durch ihre PD-Wirkung auch die Expression von CYPs oder Transportern beeinflussen. Daher ist eine gründliche Literaturrecherche erforderlich, um die Auswirkungen der PD-Effekte des beabsichtigten Produkts auf die Expression von Stoffwechselenzymen und Transportern zu bewerten. Die FDA ist auch besorgt darüber, dass ONs die CYP-Aktivität indirekt beeinflussen. Beispielsweise können Zytokine die Expression von CYPs beeinflussen und ONs können die Zytokinkonzentrationen regulieren. In solchen Fällen sind die standardmäßigen In-vitro-CYP-Bewertungsmethoden nicht anwendbar und eine Bewertung mit Patientenplasma nach Verabreichung in Hepatozyten kann in Betracht gezogen werden.
Die Richtlinien der FDA (2020) und der EMA (2012) schlagen vor, DDI-Studien für niedermolekulare Arzneimittel vor klinischen Phase-III-Studien abzuschließen, was auch für ONs-Produkte gilt.
7. Fazit
Oligonukleotid-Arzneimittel gehören zu einer relativ neuen Kategorie von Therapeutika, und es gibt keine spezifischen Richtlinien für ADME-Studien für diese Produktklasse. Industrieverbände wie die OSWG haben eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung detaillierter Empfehlungen für ADME-Studien gespielt. Während die meisten Versuchsdesignprinzipien für Oligonukleotid-Arzneimittel denen herkömmlicher kleiner Moleküle und Biologika ähneln, weisen sie doch ihre eigenen Besonderheiten auf. Beispielsweise ist das Risiko geschlechtsspezifischer Unterschiede bei der Absorption relativ gering, sodass PK-Studien an einzelnen Spezies möglich sind. Bei der Sammlung biologischer Proben sollte die Halbwertszeit im Gewebe berücksichtigt werden. Gewebeverteilungsstudien für Oligonukleotid-Arzneimittel sind von entscheidender Bedeutung und erfordern frühere Meilensteine als herkömmliche kleine Moleküle und Biologika. Darüber hinaus ist die Bedeutung von Studien zum Oligonukleotid-Arzneimittelstoffwechsel aufgrund der Konsistenz der Stoffwechselenzyme über alle Arten hinweg nicht so hoch wie bei kleinen Molekülen. Oligonukleotid-Arzneimittel sind in der Regel keine Substrate für Leberenzyme wie CYPs, sie können jedoch tatsächlich die Aktivität von CYPs oder Transportern beeinflussen, sodass DDI-Risiken berücksichtigt werden müssen. Allerdings müssen nicht alle Studien vor IND abgeschlossen sein; Viele Studien können im Rahmen klinischer Studien bereitgestellt werden. Oligonukleotidprodukte bergen auch Risiken, die durch konjugierte Komponenten, Komponenten des Liefervehikels usw. entstehen, die beim Studiendesign sorgfältig berücksichtigt werden sollten, da sie die Nachweisparameter beeinflussen können.
