Derzeit gibt es zahlreiche nichtklinische In-vitro- und In-vivo-Forschungsmethoden sowie Erfahrungen aus der Entwicklung vermarkteter Arzneimittel. Die Vorhersage der klinischen Wirksamkeit und Sicherheit durch optimierte nicht{2}}klinische Studien bleibt jedoch eine Herausforderung, und dieser Artikel führt eine eingehende{3}Analyse zu diesem Thema durch.
Die idealen ADCs sollten mindestens die folgenden drei Eigenschaften besitzen:
1. Targeting-Bindungsfähigkeit: Das ideale ADC-Zielantigen wird nur auf der Oberfläche von Tumoren und in hohen Mengen exprimiert, ohne dass es leicht abgegeben wird.
2. Transformationsprozess: Bevor das zytotoxische Molekül die Zielzellen erreicht, sollte es sich idealerweise nicht vom ADC lösen, d. h. das gesamte ADC wird in die Zellen internalisiert.
3. Freisetzung des kleinen Toxinmoleküls: Das kleine Molekül sollte schnell und massiv in den Tumorzellen freigesetzt werden; Das kleine Molekül sollte eine hohe Toxizität besitzen, um Tumorzellen effizient abzutöten.
Pharmakologische Bewertungsstrategie für ADCs
Pharmakologische Aktionsforschung wird normalerweise während der Phase der Arzneimittelentdeckung oder der präklinischen Bewertung durchgeführt. Zu den wichtigsten experimentellen Projekten, die durchgeführt werden müssen, gehören Zielbindungsaktivität, Antikörper-vermittelte Internalisierung, In-vivo- und In-vitro-Tumorproliferationshemmung (für Anti--Tumor-ADCs), Antikörper-abhängige zelluläre Zytotoxizität (ADCC) und Komplement-abhängige Zytotoxizität (CDC).
Bei der Untersuchung der Pharmakodynamik von ADCs bei Tieren stehen zunächst die Artenunterschiede im Vordergrund. Wenn ADCs keine Bindungsaktivität oder nur eine geringe Bindungsaktivität mit Antigenen in Mäusen aufweisen, muss die Verwendung transgener Tiere für pharmakodynamische Experimente oder die Durchführung pharmakodynamischer In-vivo-Studien mit tierischen Antikörpern in Betracht gezogen werden. Transgene Tiere können den Einsatz alternativer Antikörper vermeiden, und wenn das Zielantigen in den Blutgefäßen oder dem Stroma des Wirts exprimiert wird, können transgene Tiere nicht nur die pharmakodynamischen Wirkungen bewerten, sondern in gewissem Maße auch Toxizitätsreaktionen beobachten. Wenn das Zielantigen nur in menschlichen Tumorzellen exprimiert wird, sind keine transgenen Tiere erforderlich; Die pharmakodynamischen Wirkungen können in Nacktmausmodellen untersucht werden, denen menschliche Tumorzellen implantiert wurden. Bei der Durchführung pharmakodynamischer Studien auf zellulärer Ebene oder auf Tiermodellebene kann die gleichzeitige Durchführung von PK/PD-Studien, die Analyse der Arzneimittel-Targeting-Verteilung, der Rezeptorbelegungsrate und der Beziehung zwischen Arzneimittelexposition und -wirkung bei der Gestaltung klinischer Dosierungsschemata und der Analyse der Ergebnisse von Sicherheitsstudien hilfreich sein.
Toxikologische Bewertungsstrategie für ADCs
Auswahl der Tierarten: Um die Toxizitätseigenschaften von ADCs in nicht-klinischen Sicherheitsstudien vollständig aufzuzeigen und so die klinische Entwicklung von ADCs zu unterstützen, ist die Bewertung der Relevanz von Tierversuchsarten und der Übersetzbarkeit nicht-klinischer Studienergebnisse von entscheidender Bedeutung. Diese Bestimmung umfasst in der Regel die Überprüfung der Bindungsaffinität von ADCs zu Zielantigenen in nicht-klinischen Spezies im Vergleich zum Menschen sowie den Vergleich des immunhistochemischen Färbungsspektrums in Gewebekreuzreaktivitätsstudien. Auch die Effektorfunktionen oder die Immunogenität von Antikörpern können aufgrund von Speziesunterschieden variieren.
Expositionsparameter und Stoffwechsel: Darüber hinaus sollte die Extrapolation nicht-klinischer Studienergebnisse auf den Menschen wie bei anderen Arzneimitteln und biologischen Produkten einen Vergleich der Expositionsparameter und des Stoffwechsels umfassen. Beispielsweise ist BR-96 ein ADC, das durch kovalente Verknüpfung von Doxorubicin (DOX) mit den Cysteinresten eines humanisierten monoklonalen BR96-Antikörpers über einen 6-Maleimidohexansäurehydrazid-Linker gebildet wird. Toxikologische Studien haben gezeigt, dass Hunde im Gegensatz zu Ratten und Affen empfindlicher auf die toxischen Wirkungen von BR-96 reagieren, wobei hämorrhagische Enteritis die dosislimitierende Toxizität darstellt. Überraschenderweise weisen BR96-DOX und der unmodifizierte monoklonale Antikörper BR96 die gleiche dosislimitierende Toxizität auf, was darauf hindeutet, dass die Toxizität durch den monoklonalen Antikörper hervorgerufen wird. Im Gegensatz zu unmodifiziertem DOX lösten ADCs in Rattenmodellen keine Kardiomyopathie aus. Daher basierte die Dosisauswahl für die klinische Phase-I-Studie mit BR96-Dox bei Menschen auf den toxikologischen Ergebnissen bei Hunden.
Expression von Antikörperzielen: Wie bei therapeutischen monoklonalen Antikörpern kann die nichtklinische Bewertung von ADCs durch das Fehlen von Antigenzielen bei Tierversuchsspezies behindert werden. In den ICH S6 (R1)-Richtlinien zur präklinischen Sicherheitsbewertung biotechnologisch hergestellter Pharmazeutika (2011) heißt es: „Die Speziesauswahl für Antikörper-Arzneimittel-/Toxin-Konjugate (ADCs), die neuartige Toxine/Toxine enthalten, sollte denselben allgemeinen Grundsätzen folgen wie für die unmodifizierten Antikörper. Die relevanten Tierarten zum Testen monoklonaler Antikörper sind solche, die das erforderliche Epitop exprimieren und ein Kreuzreaktivitätsspektrum im Gewebe aufweisen.“ ähnlich wie bei menschlichem Gewebe. Daher kann die Spezies- und Krankheitsspezifität die nicht{10}}klinische Bewertung bestimmen oder einschränken.
Die normale Gewebeexpression des Zielantigens ist ein großes Sicherheitsrisiko für die ADC-Therapie. Idealerweise sollte das Zielantigen auf normalen Zellen in sehr geringen Mengen exprimiert werden; Allerdings sind Antikörper, wie in den beiden oben genannten Beispielen erwähnt, in der Praxis nicht immer spezifisch. Weitere mögliche Toxizitätsbeispiele im Zusammenhang mit einer mangelnden Spezifität für ADC-Ziele sind NaPi2b, ein natriumabhängiger Phosphattransporter, der in mehreren Tumortypen exprimiert wird, aber auch in normalen Geweben nachweisbar ist und dort eine Rolle bei der anorganischen Phosphathomöostase spielt. Ein ADC (Anti--NaPi2b-vc-MMAE) wurde durch Konjugation eines humanisierten monoklonalen IgG1-Anti--NaPi2b-Antikörpers an MMAE über einen vc-Peptidlinker entwickelt und es wurde bestätigt, dass es eine spezifische Bindungsaffinität in normalen Geweben von Menschen und Krebsaffen aufweist. Trotz hoher Expressionsniveaus in der normalen Lunge von Affen kann die Sicherheit dieser Kreuzreaktivität jedoch akzeptabel sein, mit dosisbegrenzenden Toxizitäten, die nichts mit der normalen Gewebeexpression zu tun haben. Die toxikologischen Wirkungen bei normalen Ratten, nicht-bindenden Arten und Affen stimmen mit der Pharmakologie von MMAE überein.
Allgemeine toxikologische Gestaltungsprinzipien: Im Allgemeinen besteht keine Notwendigkeit, separate Gruppen für den monoklonalen Antikörper/nackten Antikörper, Linker/Linker-Toxin festzulegen, da das monoklonale Antikörpermolekül einer der Hauptfaktoren ist, die die systemische Exposition beeinflussen oder bestimmen. Bei der Dosierungsgestaltung sollten die pharmakodynamische Dosis der ADCs, die Eigenschaften des Antikörpermoleküls und die Toxizitätsmerkmale des niedermolekularen Toxins berücksichtigt werden.
Konzentrieren Sie sich auf die mit der Nutzlast- verbundene Toxizität:Obwohl durch die gezielte Freisetzung niedermolekularer Verbindungen eine Arzneimittelanreicherung im Zielgewebe erreicht und so das therapeutische Fenster verbessert wird, ähneln die wichtigsten Toxizitätseigenschaften von ADCs immer noch denen der verbundenen niedermolekularen Verbindungen. Die meisten ADC-Toxizitätsreaktionen sind weniger schwerwiegend als die direkte Verabreichung von niedermolekularen Verbindungen, einige ADCs können jedoch Gewebetoxizitätsreaktionen verstärken, die mit der Bindung von Antikörpern an das Ziel oder an andere Zielmoleküle verbunden sind. Obwohl ADCs die gezielte Freisetzung niedermolekularer Verbindungen erhöhen, werden einige niedermolekulare Verbindungen immer noch vorzeitig freigesetzt, und einige freie niedermolekulare Verbindungen können schnell diffundieren oder von Zielzellen in umliegende Gewebe und den systemischen Kreislauf übertragen werden, oder Apoptose und Schädigung der Zielzellen können dazu führen, dass freie niedermolekulare Verbindungen in den systemischen Kreislauf gelangen. Der Antikörperteil von ADCs kann sich auch an andere Zelloberflächenrezeptoren oder -epitope von Nicht-Zielgewebeorganzellen binden, etwa an die Fc-Rezeptor-vermittelte zelluläre Phagozytose, und das Medikament kann nach dem Stoffwechselabbau toxische Wirkungen auf entsprechende Gewebezellen ausüben. Daher hängt die Toxizität von ADCs eng mit den Eigenschaften des Antikörpers, der kleinen Molekülverbindungen und der Linker zusammen, und Änderungen der Toxizitätseigenschaften der ADCs treten mit der Variation des Antikörpers, der kleinen Molekülverbindungen und der Linker auf. In nicht-klinischen Sicherheitsstudien sollte auf den Einfluss der Struktur der Arzneimittelzusammensetzung und der pharmakokinetischen Eigenschaften auf die Toxizität geachtet werden, und die Ergebnisse der Experimente sollten umfassend analysiert werden.
Gentoxizität:Biologische Makromoleküle interagieren im Allgemeinen nicht direkt mit der DNA, und das ADC und sein Antikörperteil müssen normalerweise keinen Genotoxizitätstests unterzogen werden. Die potenzielle Genotoxizität von ADCs beruht auf den niedermolekularen Verbindungen. Handelt es sich bei der niedermolekularen Nutzlastverbindung um eine neue Verbindung, sollten Genotoxizitätstests durchgeführt werden; für neue freie niedermolekulare Verbindungen und/oder neue Linker, die im Körper produziert werden, sollten die Zieltestmaterialien auf der Grundlage der physikalisch-chemischen Eigenschaften, Spaltungseigenschaften und der Struktur der Spaltungsprodukte von ADCs bewertet werden; Wenn ausreichende Daten darauf hinweisen, dass das Zieltestmaterial genotoxisch ist, sind keine Genotoxizitätsstudien erforderlich.
Reproduktionstoxizität:Die niedermolekularen Verbindungen, Linker und nackten Antikörper in ADCs können negative Auswirkungen auf die Fortpflanzungsorgane, die Fruchtbarkeit, die Embryo-{0}}Fötalentwicklung und die Entwicklung der Nachkommen haben. Daher sollte das reproduktionstoxische Risiko von ADCs beachtet werden. Die Forschungsstrategie, das experimentelle Design, die Implementierung und die Bewertung der Reproduktionstoxizität von ADCs sollten sich an den ICH S5-Richtlinien orientieren und den Wirkungsmechanismus und die Zielgruppe von ADCs kombinieren, um eine spezifische, problemspezifische Analysestrategie zu übernehmen. ADCs für Tumorpatienten im Spätstadium können auf die ICH S9-Leitlinien zur Reproduktionstoxizitätsforschung verwiesen werden.
Bei biologischen Produkten wird die Reproduktionstoxizität üblicherweise an pharmakologisch relevanten Tierarten bewertet. Wenn sowohl Nagetiere als auch Kaninchen ziel-verwandte Tierarten sind, sollten zwei Tierarten für die Durchführung von Toxizitätstests für die embryonale-fötale Entwicklung verwendet werden, es sei denn, bei einer Art wurde embryonale Letalität oder Teratogenität bestätigt. Wenn es sich bei den Ziel--bindenden Tierarten um nicht-menschliche Primaten handelt oder es keine relevanten Tierarten gibt, werden Ratten oder Kaninchen normalerweise zuerst für Reproduktionstoxizitätstests in Betracht gezogen, um die Reproduktionstoxizität freier niedermolekularer Verbindungen zu untersuchen. Wenn die Studienergebnisse ein positives Ergebnis bestätigen, besteht keine Notwendigkeit, die Reproduktionstoxizität bei Tierarten zu untersuchen, die mit der Ziel--Bindung verwandt sind. andernfalls sollten nicht-nichtmenschliche Primaten oder transgene Tiere oder alternative Moleküle für Tests in Betracht gezogen werden, um eine durch Antigene-vermittelte Reproduktionstoxizität zu identifizieren. Wenn für den Antikörper oder die niedermolekulare Verbindung in ADCs Literaturdaten vorliegen, die eindeutig potenzielle reproduktionstoxische Risiken belegen, sind reproduktionstoxische Studien nicht erforderlich und eine relevante Risikokontrolle kann auf Literaturinformationen basieren.
Karzinogenität:Basierend auf den Eigenschaften von ADCs kann die Notwendigkeit von Karzinogenitätsstudien gemäß ICH S1, ICH S6, ICH S9 und anderen verwandten Richtlinien in Betracht gezogen werden.
Immunogenität/Immuntoxizität:ADCs können nach dem Eintritt in den Körper eine Immunogenität hervorrufen und Anti--Arzneimittel-Antikörper produzieren. Die Bewertung der Immunogenität von ADCs hilft bei der Analyse der Pharmakokinetik, Wirksamkeit und Sicherheitsergebnisse des Arzneimittels, daher wird der Nachweis von Anti--Arzneimittel-Antikörpern normalerweise in nicht-klinischen Sicherheitsstudien von ADCs begleitet. Anti--Arzneimittel-Antikörper können aus dem Antikörperteil und dem Linkerteil von ADCs hergestellt werden, und ob eine weitere Untersuchung der Antigenepitope erforderlich ist, sollte auf dem Risiko einer Immunogenität basieren. Die Entwicklung, Validierung und analytische Nachweisstrategie für die Immunogenitätsanalyse von ADCs sollte den „Technischen Richtlinien für die Arzneimittelimmunogenitätsforschung“ folgen. ADCs können sich auf ICH S6, ICH S8, ICH S9 und andere Richtlinien beziehen und auf der Grundlage von Faktoren wie der Art und dem Wirkmechanismus von ADCs sinnvoll Indikatoren für die Erkennung von Immuntoxizität entwerfen. Zusätzlich zu routinemäßigen Immuntoxizitätsstudien sollten bei Bedarf zusätzliche Immuntoxizitätsstudien in Betracht gezogen werden.
Optische Sicherheit:Vor klinischen Studien der Phase I sollte die potenzielle Phototoxizität vorab auf der Grundlage der photochemischen Eigenschaften und der pharmakologischen/chemischen Kategorien der kleinen Molekülverbindungen (einschließlich Linker) bewertet werden. Wenn diese Daten auf potenzielle Risiken hinweisen, sollten geeignete Schutzmaßnahmen für Probanden klinischer Studien ergriffen werden. Wenn nicht-klinische Daten oder klinische Erfahrungen das Risiko der Fotosicherheit nicht vollständig bewerten können, sollte vor klinischen Studien mit großen{4}Stichproben (Phase III) eine Fotosicherheitsbewertung gemäß den in ICH S10 beschriebenen Grundsätzen bereitgestellt werden.
Gewebekreuz-reaktivität:Gewebekreuzreaktivitätsstudien sind In-vitro-Gewebebindungstests, die mithilfe immunhistochemischer Techniken durchgeführt werden, um die Bindungseigenschaften von Antikörpern und Antigenepitopen in Geweben zu bestimmen. Studien zur Gewebekreuz-kreuzreaktivität können nützliche Zusatzinformationen zum Verständnis der Zielverteilung liefern und können auch Informationen über mögliche unerwartete Bindungen liefern. Studien zur Kreuzreaktivität von Geweben an menschlichen Geweben sind ein wesentlicher Bestandteil der ersten klinischen Bewertungsreihe zur Dosierungssicherheit von Antikörpermedikamenten. Wenn keine ziel-bindenden Tierarten vorhanden sind, sind Informationen zur Kreuzreaktivität des Gewebes besonders wichtig für die Vorhersage von Toxizitätsrisiken für den Menschen. Für ADCs, die für Tumorindikationen im Spätstadium vorgesehen sind, sind Kreuzreaktivitätsstudien im Gewebe nicht erforderlich, wenn nach der Bewertung der toxikologischen Wirkungen bei relevanten Tierarten keine besonderen Bedenken bestehen.
Derzeit haben ICH, FDA, NMPA und andere Behörden relevante technische Richtlinien für die nichtklinische Pharmakologie- und Toxikologieforschung von ADCs herausgegeben. Forscher können wissenschaftlich fundierte nicht-klinische Pharmakologie- und Toxikologiestudien auf der Grundlage der Eigenschaften der Arzneimittel entwerfen und so die Extrapolation nicht-klinischer pharmakodynamischer Wirkungen und Toxizitätsreaktionen auf Tierebene- auf den Menschen maximieren, die Wirksamkeit und Sicherheit von ADCs in klinischen Anwendungen vorhersagen und dadurch die Erfolgsquote klinischer Studien verbessern und Entwicklungsrisiken verringern. Arzneimittelentwickler können auf der Grundlage vorläufiger Forschungsergebnisse und bestehender Probleme mit Aufsichtsbehörden kommunizieren, um wissenschaftlich standardisierte Informationen zur Unterstützung der nicht{6}klinischen Forschung zu erhalten.
