Trenutačno postoje brojne in vitro i in vivo nekliničke metode istraživanja, kao i iskustvo iz razvoja tržišnih lijekova. Međutim, predviđanje kliničke učinkovitosti i sigurnosti putem optimiziranih ne-kliničkih studija i dalje je izazovno, a ovaj članak provodi-dubinsku analizu tog pitanja.
Idealni ADC bi trebali imati najmanje sljedeće tri karakteristike:
1. Sposobnost vezanja za ciljanje: idealni ciljni antigen ADC eksprimira se samo na površini tumora i to u visokim razinama, bez lakog odvajanja.
2. Proces transformacije: Prije nego što dosegne ciljne stanice, citotoksična molekula u idealnom slučaju ne bi se trebala odvojiti od ADC, što znači da je cijeli ADC internaliziran u stanice.
3. Oslobađanje male molekule toksina: Mala molekula trebala bi biti brzo i masovno otpuštena unutar tumorskih stanica; mala molekula trebala bi imati visoku toksičnost da bi učinkovito ubila tumorske stanice.
Strategija farmakološke evaluacije za ADC
Istraživanje farmakološkog djelovanja obično se provodi tijekom faze otkrivanja lijeka ili predkliničke evaluacije. Glavni eksperimentalni projekti koje je potrebno provesti uključuju ciljno vezanje, internalizaciju-posredovanu antitijelima, in vivo i in vitro inhibiciju proliferacije tumora (za anti-tumorske ADC-ove), staničnu citotoksičnost-ovisnu o antitijelima (ADCC) i citotoksičnost-ovisnu o komplementu (CDC).
Pri ispitivanju farmakodinamike ADC-a u životinja prvo se razmatraju razlike u vrstama. Ako ADC nemaju aktivnost vezanja ili imaju nisku aktivnost vezanja s antigenima u miševa, potrebno je razmotriti korištenje transgenih životinja za farmakodinamičke pokuse ili provođenje in vivo farmakodinamičkih studija s protutijelima životinjskog-izvora. Transgene životinje mogu izbjeći upotrebu alternativnih protutijela, a kada se ciljani antigen eksprimira u krvnim žilama ili stromi domaćina, transgene životinje mogu ne samo procijeniti farmakodinamičke učinke, već i promatrati reakcije toksičnosti u određenoj mjeri. Ako je ciljni antigen izražen samo u ljudskim tumorskim stanicama, nema potrebe za transgenskim životinjama; farmakodinamički učinci mogu se ispitati na modelima golih miševa kojima su implantirane ljudske tumorske stanice. Prilikom provođenja farmakodinamičkih studija na staničnoj razini ili na razini životinjskog modela, istovremeno provođenje farmakodinamičkih/farmakodinamičkih studija, analiza distribucije ciljanja lijeka, stope popunjenosti receptora i odnosa između izloženosti lijeku i učinka može pomoći u osmišljavanju kliničkih režima doziranja i analizi rezultata ispitivanja sigurnosti.
Strategija toksikološke evaluacije za ADC
Odabir životinjskih vrsta: Za potpuno otkrivanje karakteristika toksičnosti ADC-a u ne-kliničkim studijama sigurnosti kako bi se podržao klinički razvoj ADC-a, procjena relevantnosti ispitivanih vrsta na životinjama i prevodivost rezultata ne-kliničkih studija je ključna. Ovo određivanje obično uključuje provjeru afiniteta vezanja ADC-a za ciljane antigene kod ne-kliničkih vrsta u usporedbi s ljudima, kao i usporedbu spektra imunohistokemijskog bojenja u studijama križne-reaktivnosti tkiva. Djelotvorne funkcije ili imunogenost protutijela također mogu varirati zbog razlika u vrsti.
Parametri izloženosti i metabolizam: Osim toga, poput drugih lijekova i bioloških proizvoda, ekstrapolacija rezultata nekliničke studije na ljude trebala bi uključivati usporedbu parametara izloženosti i metabolizma. Na primjer, BR-96 je ADC formiran kovalentnim povezivanjem doksorubicina (DOX) na cisteinske ostatke humaniziranog BR96 monoklonskog antitijela preko hidrazidnog linkera 6-maleimidoheksanske kiseline. Toksikološke studije su pokazale da su, za razliku od štakora i majmuna, psi osjetljiviji na toksične učinke BR-96, s hemoragičnim enteritisom kao toksičnošću koja ograničava dozu. Iznenađujuće, BR96-DOX i nemodificirano monoklonsko protutijelo BR96 imaju istu toksičnost koja ograničava dozu, što ukazuje da toksičnost proizvodi monoklonsko protutijelo. Za razliku od nemodificiranog DOX-a, ADC nisu inducirali kardiomiopatiju u modelima štakora. Stoga se odabir doze za kliničko ispitivanje faze I BR96-Doxa na ljudima temeljio na toksikološkim rezultatima kod pasa.
Ekspresija ciljanog antitijela: Poput terapijskih monoklonskih protutijela, ne-klinička procjena ADC-a može biti ometena nedostatkom ciljeva antigena u testnim vrstama na životinjama. ICH S6 (R1) smjernice o pretkliničkoj sigurnosnoj procjeni biotehnološki-izvedenih farmaceutskih proizvoda (2011.) navode: "Odabir vrsta za antitijelo-lijek/toksin konjugate (ADC) koji sadrže nove toksine/toksine treba slijediti ista opća načela kao i za nemodificirana antitijela. Relevantne životinjske vrste za testiranje monoklonskih antitijela su one koji izražavaju potrebni epitop i pokazuju spektar reaktivnosti tkiva sličan onom kod ljudskih tkiva, stoga specifičnost vrste i bolesti može odrediti ili ograničiti ne{10}}kliničku procjenu."
Normalna tkivna ekspresija ciljnog antigena glavna je sigurnosna briga za ADC terapiju. U idealnom slučaju, ciljni antigen bi trebao biti eksprimiran na vrlo niskim razinama na normalnim stanicama; međutim, kao što je spomenuto u gornja dva primjera, protutijela nisu uvijek specifična u praksi. Drugi potencijalni primjeri toksičnosti koji se odnose na nedostatak specifičnosti za ADC mete uključuju NaPi2b, prijenosnik fosfata ovisan o natriju-, koji se izražava u nekoliko tipova tumora, ali se također može otkriti u normalnim tkivima, gdje igra ulogu u homeostazi anorganskog fosfata. ADC (anti-NaPi2b-vc-MMAE) razvijen je konjugiranjem humaniziranog IgG1 anti-NaPi2b monoklonskog protutijela na MMAE preko vc peptidnog povezivača, i potvrđeno je da ima specifičan afinitet vezanja u normalnim tkivima ljudi i rakova majmuna. Međutim, unatoč visokoj{13}}razini ekspresije u normalnim plućima majmuna, sigurnost ove križne-reaktivnosti može biti prihvatljiva, s-ograničavajućom dozom toksičnosti koja nije povezana s ekspresijom normalnog tkiva. Toksikološki učinci kod normalnih štakora, neobvezujućih vrsta i majmuna u skladu su s farmakologijom MMAE.
Opća načela toksikološkog dizajna: Općenito, nema potrebe za postavljanjem zasebnih grupa za monoklonsko antitijelo/golo antitijelo, povezivač/linker-toksin, budući da je molekula monoklonskog protutijela jedan od glavnih čimbenika koji utječu ili određuju sistemsku izloženost. Dizajn doze treba uzeti u obzir farmakodinamičku dozu ADC-a, karakteristike molekule protutijela i značajke toksičnosti toksina male molekule.
Usredotočite se na toksičnost-korisnog opterećenja:Iako se ciljanim otpuštanjem spojeva malih molekula postiže obogaćivanje lijeka u ciljnim tkivima, poboljšavajući terapeutski prozor, glavne karakteristike toksičnosti ADC-a još uvijek su slične onima povezanih spojeva malih molekula. Većina reakcija toksičnosti ADC-a manje je ozbiljna od izravne primjene spojeva malih molekula, ali neki ADC-i mogu povećati reakcije toksičnosti tkiva povezane s ciljanim vezanjem protutijela ili vezanjem izvan-cilje. Iako ADC povećavaju ciljano otpuštanje spojeva malih molekula, neki spojevi malih molekula još uvijek se prerano otpuštaju, a neki slobodni spojevi malih molekula mogu brzo difundirati ili prenijeti u okolna tkiva i sustavnu cirkulaciju iz ciljnih stanica, ili apoptoza i oštećenje ciljnih stanica mogu dovesti do slobodnih spojeva malih molekula koji ulaze u sustavnu cirkulaciju. Dio antitijela ADC-a također se može vezati na druge ne-receptore ili epitope na površini stanica organa ciljanog tkiva, kao što je stanična fagocitoza-posredovana Fc receptorom, a lijek može imati toksične učinke na odgovarajuće stanice tkiva nakon metaboličke razgradnje. Stoga je toksičnost ADC-a usko povezana sa karakteristikama protutijela, spojeva malih molekula i povezivača, a promjene u karakteristikama toksičnosti ADC-a dogodit će se s varijacijom protutijela, spojeva malih molekula i povezivača. U ne-kliničkim studijama sigurnosti treba obratiti pozornost na utjecaj strukture sastava lijeka i farmakokinetičkih karakteristika na toksičnost, a rezultate pokusa treba sveobuhvatno analizirati.
Genotoksičnost:Biološke makromolekule općenito ne stupaju u izravnu interakciju s DNA, a ADC i njegov dio protutijela obično ne moraju proći testove genotoksičnosti. Potencijalna genotoksičnost ADC dolazi od spojeva malih molekula. Ako je korisni spoj male molekule novi spoj, potrebno je provesti testove genotoksičnosti; za nove slobodne spojeve malih molekula i/ili nove poveznike proizvedene u tijelu, ciljne ispitne materijale treba procijeniti na temelju fizikalno-kemijskih svojstava, karakteristika cijepanja i strukture produkata cijepanja ADC-a; ako dovoljno podataka ukazuje na to da ciljni ispitni materijal ima genotoksičnost, nisu potrebne studije genotoksičnosti.
Reproduktivna toksičnost:Spojevi male molekule, poveznice i gola protutijela u ADC-ima mogu imati štetne učinke na reproduktivne organe, plodnost, razvoj embrija-fetusa i razvoj potomaka, stoga treba obratiti pozornost na rizik od reproduktivne toksičnosti ADC-a. Strategija istraživanja, eksperimentalni dizajn, implementacija i procjena reproduktivne toksičnosti ADC-a trebaju se odnositi na smjernice ICH S5 i kombinirati mehanizam djelovanja i ciljanu populaciju ADC-a kako bi se usvojila strategija analize specifične-specifične za problem. ADC-ovi namijenjeni pacijentima s kasnim -fazom tumora mogu se pozvati na smjernice ICH S9 za istraživanje reproduktivne toksičnosti.
Za biološke proizvode, reproduktivna toksičnost obično se procjenjuje na farmakološki relevantnim životinjskim vrstama. Ako su i glodavci i kunići ciljne -srodne životinjske vrste, treba koristiti dvije životinjske vrste za provođenje testova toksičnosti za razvoj embrija-fetusa, osim ako je embrionalna smrtnost ili teratogenost potvrđena kod jedne vrste. Ako ciljne -životinjske vrste nisu-ljudski primati ili ne postoje relevantne životinjske vrste, štakori ili zečevi obično se prvi uzimaju u obzir za testove reproduktivne toksičnosti kako bi se istražila reproduktivna toksičnost spojeva slobodnih malih molekula. Ako rezultati studije potvrde pozitivnost, nema potrebe istraživati reproduktivnu toksičnost korištenjem srodnih životinjskih vrsta-koje se vežu na cilj; u suprotnom, ne-ljudske primate ili transgene životinje ili alternativne molekule treba uzeti u obzir za testiranje radi identifikacije antigen-posredovane reproduktivne toksičnosti. Ako protutijelo ili spoj male molekule u ADC-u imaju literaturne podatke koji jasno pokazuju potencijalne rizike reproduktivne toksičnosti, studije reproduktivne toksičnosti nisu potrebne, a relevantna kontrola rizika može se temeljiti na literaturnim informacijama.
Karcinogenost:Na temelju karakteristika ADC-a, nužnost studija karcinogenosti može se razmotriti prema ICH S1, ICH S6, ICH S9 i drugim srodnim smjernicama.
Imunogenost/Imunotoksičnost:ADC mogu uzrokovati imunogenost nakon ulaska u tijelo, proizvodeći protutijela protiv-lijekova. Procjena imunogenosti ADC-a pomaže u analizi rezultata farmakokinetike, učinkovitosti i sigurnosti lijeka, tako da otkrivanje protutijela protiv-lijeka obično prati ne-klinička ispitivanja sigurnosti ADC-a. Protutijela protiv-lijekova mogu se proizvesti iz dijela protutijela i dijela povezivača ADC-a, a je li potrebno daljnje ispitivanje epitopa antigena treba se temeljiti na riziku od imunogenosti. Strategija razvoja, validacije i analitičke detekcije za analizu imunogenosti ADC treba slijediti "Tehničke smjernice za istraživanje imunogenosti lijekova". ADC-ovi se mogu odnositi na ICH S6, ICH S8, ICH S9 i druge smjernice te razumno dizajnirati pokazatelje otkrivanja imunotoksičnosti na temelju čimbenika kao što su tip i mehanizam djelovanja ADC-a. Uz rutinska ispitivanja imunotoksičnosti, po potrebi treba razmotriti dodatna ispitivanja imunotoksičnosti.
Optička sigurnost:Prije faze I kliničkih ispitivanja, potencijalnu fototoksičnost treba preliminarno procijeniti na temelju fotokemijskih svojstava i farmakoloških/kemijskih kategorija spojeva malih molekula (uključujući poveznice). Ako ti podaci ukazuju na potencijalne rizike, potrebno je poduzeti odgovarajuće zaštitne mjere za ispitanike kliničkog ispitivanja. Ako ne-klinički podaci ili kliničko iskustvo ne mogu u potpunosti procijeniti rizik foto-sigurnosti, procjena foto-sigurnosti u skladu s načelima opisanim u ICH S10 trebala bi se dati prije kliničkih ispitivanja velikog-uzorka (faza III).
Križna-reaktivnost tkiva:Studije tkivne križne -reaktivnosti su in vitro testovi vezivanja tkiva koji se provode imunohistokemijskim tehnikama za određivanje karakteristika vezivanja antitijela i antigenskih epitopa u tkivima. Studije tkivne unakrsne -reaktivnosti mogu pružiti korisne dodatne informacije za razumijevanje ciljne distribucije i također mogu pružiti informacije o potencijalnom neočekivanom vezanju. Studije unakrsno-reaktivnosti tkiva na ljudskim tkivima sastavni su dio niza procjena sigurnosti početnog kliničkog doziranja za lijekove s antitijelima. Kada ne postoje -srodne životinjske vrste koje se vežu za cilj, informacije o unakrsnoj-reaktivnosti tkiva posebno su važne za predviđanje rizika od toksičnosti za ljude. Za ADC namijenjene indikacijama kasnog-stadija tumora, studije unakrsne-reaktivnosti tkiva nisu potrebne ako ne postoje posebni problemi nakon procjene toksikoloških učinaka na relevantne životinjske vrste.
Trenutačno su ICH, FDA, NMPA i druge agencije izdale relevantne tehničke smjernice za ne-kliničko farmakološko i toksikološko istraživanje ADC-a. Istraživači mogu dizajnirati znanstveno razumne ne-kliničke farmakološke i toksikološke studije temeljene na karakteristikama lijekova, maksimizirajući ekstrapolaciju ne-kliničkih životinjskih-farmakodinamičkih učinaka i reakcija toksičnosti na ljude, predviđajući učinkovitost i sigurnost ADC-a u kliničkim primjenama, čime se poboljšava stopa uspjeha kliničkih ispitivanja i smanjuju rizici razvoja. Razvojni programeri lijekova mogu komunicirati s regulatornim agencijama na temelju preliminarnih rezultata istraživanja i postojećih problema kako bi dobili znanstveno standardizirane informacije o potpori ne-kliničkog istraživanja.
