Trenutno obstajajo številne in vitro in in vivo neklinične raziskovalne metode, pa tudi izkušnje z razvojem trženih zdravil. Vendar je napovedovanje klinične učinkovitosti in varnosti z optimiziranimi ne-kliničnimi študijami še vedno izziv in ta članek izvaja-poglobljeno analizo tega vprašanja.
Idealni ADC morajo imeti vsaj naslednje tri značilnosti:
1. Sposobnost ciljne vezave: idealni ciljni antigen ADC se izraža samo na površini tumorjev in na visokih ravneh, brez enostavnega izločanja.
2. Proces transformacije: Preden doseže ciljne celice, citotoksična molekula idealno ne bi smela izločiti iz ADC, kar pomeni, da je celoten ADC internaliziran v celice.
3. Sproščanje majhne molekule toksina: majhna molekula se mora hitro in množično sprostiti znotraj tumorskih celic; majhna molekula mora imeti visoko toksičnost za učinkovito ubijanje tumorskih celic.
Strategija farmakološkega vrednotenja za ADC
Raziskave farmakološkega delovanja se običajno izvajajo v fazi odkrivanja zdravila ali predklinične ocene. Glavni eksperimentalni projekti, ki jih je treba izvesti, vključujejo ciljno vezavno aktivnost, protitelesno-posredovano internalizacijo, in vivo in in vitro inhibicijo tumorske proliferacije (za proti-tumorske ADC), od protiteles-odvisno celično citotoksičnost (ADCC) in od komplementa-odvisno citotoksičnost (CDC).
Pri preučevanju farmakodinamike ADC pri živalih so najprej upoštevane razlike med vrstami. Če ADC nimajo vezavne aktivnosti ali imajo nizko aktivnost vezave na antigene pri miših, je treba razmisliti o uporabi transgenih živali za farmakodinamične poskuse ali izvajanju farmakodinamičnih študij in vivo s protitelesi živalskega- izvora. Transgene živali se lahko izognejo uporabi alternativnih protiteles in ko se tarčni antigen izrazi v krvnih žilah ali stromi gostitelja, lahko transgene živali ne samo ocenijo farmakodinamične učinke, ampak tudi do neke mere opazujejo reakcije toksičnosti. Če se tarčni antigen izraža samo v človeških tumorskih celicah, ni potrebe po transgenih živalih; farmakodinamične učinke je mogoče raziskati na modelih golih miši, v katere so bile implantirane človeške tumorske celice. Pri izvajanju farmakodinamičnih študij na celični ravni ali ravni živalskega modela lahko hkratno izvajanje študij farmakodinamike/farmakodinamike, analiziranje ciljne porazdelitve zdravila, stopnje zasedenosti receptorjev in razmerja med izpostavljenostjo zdravilu in učinkom pomaga pri načrtovanju kliničnih režimov odmerjanja in analizi rezultatov varnostnih študij.
Strategija toksikološkega vrednotenja za ADC
Izbira živalskih vrst: Za popolno razkritje značilnosti toksičnosti ADC v ne-kliničnih varnostnih študijah za podporo kliničnemu razvoju ADC je ocenjevanje ustreznosti poskusnih vrst na živalih in prevedljivosti rezultatov ne-kliničnih študij ključnega pomena. To določanje običajno vključuje preverjanje vezavne afinitete ADC za ciljne antigene pri ne-kliničnih vrstah v primerjavi z ljudmi ter primerjavo spektra imunohistokemičnega obarvanja v študijah tkivne navzkrižne-reaktivnosti. Efektorske funkcije ali imunogenost protiteles se lahko razlikujejo tudi zaradi razlik v vrstah.
Parametri izpostavljenosti in metabolizem: poleg tega mora ekstrapolacija rezultatov neklinične študije na ljudi, tako kot druga zdravila in biološki izdelki, vključevati primerjavo parametrov izpostavljenosti in metabolizma. Na primer, BR-96 je ADC, ki nastane s kovalentno vezavo doksorubicina (DOX) na cisteinske ostanke humaniziranega monoklonskega protitelesa BR96 prek hidrazidnega povezovalca 6-maleimidoheksanojske kisline. Toksikološke študije so pokazale, da so za razliko od podgan in opic psi bolj občutljivi na toksične učinke BR-96, s hemoragičnim enteritisom kot toksičnostjo, ki omejuje odmerek. Presenetljivo imata BR96-DOX in nemodificirano monoklonsko protitelo BR96 enako toksičnost, ki omejuje odmerek, kar kaže, da toksičnost povzroča monoklonsko protitelo. Za razliko od nespremenjenega DOX, ADC niso povzročili kardiomiopatije pri modelih podgan. Zato je izbira odmerka za prvo fazo kliničnega preskušanja zdravila BR96-Dox pri ljudeh temeljila na toksikoloških rezultatih pri psih.
Izražanje tarče protiteles: tako kot pri terapevtskih monoklonskih protitelesih lahko tudi ne-klinično vrednotenje ADC ovira pomanjkanje tarč antigenov pri preskusnih živalskih vrstah. Smernice ICH S6 (R1) o predkliničnem vrednotenju varnosti biotehnološki-izpeljanih farmacevtskih izdelkov (2011) navajajo: »Izbor vrst za protitelo-zdravilo/toksinske konjugate (ADC), ki vsebujejo nove toksine/toksine, mora slediti istim splošnim načelom kot za nespremenjena protitelesa. Ustrezne živalske vrste za testiranje monoklonskih protiteles so tiste ki izražajo zahtevani epitop in kažejo tkivni navzkrižni-spekter reaktivnosti, podoben tistemu v človeških tkivih, zato lahko specifičnost vrste in bolezni določa ali omejuje ne{10}}klinično vrednotenje."
Normalna tkivna ekspresija tarčnega antigena je glavni varnostni pomislek za zdravljenje z ADC. V idealnem primeru bi moral biti ciljni antigen na normalnih celicah izražen na zelo nizkih ravneh; vendar, kot je omenjeno v zgornjih dveh primerih, protitelesa v praksi niso vedno specifična. Drugi možni primeri toksičnosti, povezani s pomanjkanjem specifičnosti za tarče ADC, vključujejo NaPi2b, natrijev-odvisni prenašalec fosfata, ki se izraža v več vrstah tumorjev, a ga je mogoče zaznati tudi v normalnih tkivih, kjer igra vlogo pri homeostazi anorganskega fosfata. ADC (anti-NaPi2b-vc-MMAE) je bil razvit s konjugacijo humaniziranega monoklonskega protitelesa IgG1 anti-NaPi2b na MMAE prek peptidnega povezovalca vc in potrjeno je bilo, da ima specifično vezavno afiniteto v normalnih tkivih človeka in rakovice. Kljub visoki-raven izražanja v normalnih pljučih opic pa je lahko varnost te navzkrižne-reaktivnosti sprejemljiva, s-toksičnostjo, ki omejuje odmerek, in ni povezana z izražanjem normalnega tkiva. Toksikološki učinki pri normalnih podganah, nezavezujočih vrstah in opicah so skladni s farmakologijo MMAE.
Splošna načela toksikološke zasnove: Na splošno ni treba določiti ločenih skupin za monoklonsko protitelo/golo protitelo, povezovalec/povezovalni-toksin, saj je molekula monoklonskega protitelesa eden od glavnih dejavnikov, ki vplivajo ali določajo sistemsko izpostavljenost. Pri načrtovanju odmerka je treba upoštevati farmakodinamični odmerek ADC, značilnosti molekule protitelesa in značilnosti toksičnosti toksina z majhno molekulo.
Osredotočite se na strupenost,-povezano s tovorom:Čeprav ciljano sproščanje spojin z majhnimi molekulami doseže obogatitev zdravil v ciljnih tkivih, izboljšanje terapevtskega okna, so glavne značilnosti toksičnosti ADC še vedno podobne tistim povezanih spojin z majhnimi molekulami. Večina reakcij toksičnosti ADC je manj resnih kot neposredno dajanje spojin z majhnimi molekulami, vendar lahko nekateri ADC povečajo reakcije toksičnosti tkiva, povezane z vezavo protiteles na tarčo ali ne{1}}tarčno vezavo. Čeprav ADC povečajo ciljno sproščanje spojin z majhnimi molekulami, se nekatere spojine z majhnimi molekulami še vedno sproščajo prezgodaj, nekatere proste spojine z majhnimi molekulami pa lahko hitro difundirajo ali prenesejo v okoliška tkiva in sistemski obtok iz ciljnih celic, ali pa lahko apoptoza in poškodba ciljnih celic povzroči, da proste spojine z majhnimi molekulami vstopijo v sistemski obtok. Protitelesni del ADC se lahko veže tudi na druge receptorje ali epitope na površini celic organov, ki niso ciljna tkiva, kot je celična fagocitoza, ki jo-posreduje Fc receptor, in zdravilo ima lahko toksične učinke na celice ustreznega tkiva po presnovni razgradnji. Zato je toksičnost ADC tesno povezana z značilnostmi protiteles, spojin z majhnimi molekulami in povezovalci, spremembe v značilnostih toksičnosti ADC pa se bodo pojavile z variacijo protiteles, spojin z majhnimi molekulami in povezovalci. V ne-kliničnih študijah varnosti je treba pozornost posvetiti vplivu strukture sestave zdravila in farmakokinetičnih značilnosti na toksičnost, rezultate poskusov pa je treba celovito analizirati.
Genotoksičnost:Biološke makromolekule na splošno nimajo neposredne interakcije z DNK, ADC in njegovemu delu protiteles pa običajno ni treba opraviti testov genotoksičnosti. Potencialna genotoksičnost ADC izhaja iz spojin z majhnimi molekulami. Če je spojina z majhnimi molekulami tovora nova spojina, je treba izvesti teste genotoksičnosti; za nove proste spojine z majhnimi molekulami in/ali nove povezovalce, proizvedene v telesu, je treba ciljne preskusne materiale ovrednotiti na podlagi fizikalno-kemijskih lastnosti, značilnosti cepitve in strukture produktov cepitve ADC; če zadostni podatki kažejo, da je ciljni preskusni material genotoksičn, študije genotoksičnosti niso potrebne.
Strupenost za razmnoževanje:Majhne molekularne spojine, povezovalci in gola protitelesa v ADC imajo lahko škodljive učinke na reproduktivne organe, plodnost, razvoj zarodka-ploda in razvoj potomcev, zato je treba biti pozoren na tveganje reproduktivne toksičnosti ADC. Raziskovalna strategija, eksperimentalni načrt, izvedba in ocena reproduktivne toksičnosti ADC bi se morali sklicevati na smernice ICH S5 ter združiti mehanizem delovanja in ciljno populacijo ADC, da bi sprejeli specifično problem-specifično strategijo analize. ADC, namenjeni bolnikom s tumorjem v pozni-fazi, se lahko sklicujejo na smernice ICH S9 za raziskave reproduktivne toksičnosti.
Pri bioloških proizvodih se reproduktivna toksičnost običajno ocenjuje pri farmakološko pomembnih živalskih vrstah. Če sta glodalci in kunci sorodni živalski vrsti,-ki se vežeta na tarčo, je treba za izvajanje testov toksičnosti za-razvoj zarodka uporabiti dve živalski vrsti, razen če je smrtnost zarodka ali teratogenost potrjena pri eni vrsti. Če so ciljne -vezujoče živalske vrste ne-človeški primati ali ni ustreznih živalskih vrst, se podgane ali zajci običajno obravnavajo kot prve za preskuse strupenosti za razmnoževanje, da bi raziskali strupenost prostih majhnih molekul za razmnoževanje. Če rezultati študije potrdijo pozitivnost, ni potrebe po preiskavi reproduktivne toksičnosti z uporabo sorodnih živalskih vrst, ki-se vežejo; v nasprotnem primeru je treba razmisliti o testiranju ne-človeških primatov ali transgenih živali ali alternativnih molekul za identifikacijo reproduktivne toksičnosti, ki jo-posreduje antigen. Če ima protitelo ali spojina z majhno molekulo v ADC literaturne podatke, ki jasno kažejo morebitna tveganja strupenosti za razmnoževanje, študije strupenosti za razmnoževanje niso potrebne in ustrezen nadzor tveganja lahko temelji na informacijah iz literature.
Rakotvornost:Na podlagi značilnosti ADC je mogoče upoštevati potrebo po študijah rakotvornosti v skladu z ICH S1, ICH S6, ICH S9 in drugimi povezanimi smernicami.
Imunogenost/Imunotoksičnost:ADC lahko po vstopu v telo povzročijo imunogenost in proizvedejo protitelesa proti-zdravilom. Vrednotenje imunogenosti ADC pomaga analizirati rezultate farmakokinetike, učinkovitosti in varnosti zdravila, zato odkrivanje protiteles proti -zdravilu običajno spremlja ne-klinične študije varnosti ADC. Protitelesa proti -zdravilom se lahko proizvedejo iz dela protiteles in povezovalnega dela ADC, in ali je potrebna nadaljnja preiskava antigenskih epitopov, mora temeljiti na tveganju imunogenosti. Strategija razvoja, validacije in analitičnega odkrivanja za analizo imunogenosti ADC bi morala slediti "Tehničnim smernicam za raziskave imunogenosti zdravil". ADC se lahko sklicujejo na ICH S6, ICH S8, ICH S9 in druge smernice ter razumno oblikujejo indikatorje zaznavanja imunotoksičnosti na podlagi dejavnikov, kot sta vrsta in mehanizem delovanja ADC. Poleg rutinskih študij imunotoksičnosti je treba po potrebi razmisliti o dodatnih študijah imunotoksičnosti.
Optična varnost:Pred kliničnimi preskušanji faze I je treba potencialno fototoksičnost predhodno ovrednotiti na podlagi fotokemičnih lastnosti in farmakoloških/kemičnih kategorij spojin z majhnimi molekulami (vključno s povezovalci). Če ti podatki kažejo na morebitna tveganja, je treba sprejeti ustrezne zaščitne ukrepe za udeležence kliničnega preskušanja. Če ne-klinični podatki ali klinične izkušnje ne morejo v celoti ovrednotiti tveganja za varnost fotografije, je treba pred kliničnimi preskušanji z velikimi{4}}vzorci (faza III) zagotoviti oceno varnosti fotografije v skladu z načeli, opisanimi v ICH S10.
Navzkrižna-reaktivnost tkiv:Študije tkivne navzkrižne{0}}reaktivnosti so in vitro testi vezave na tkivo, ki se izvajajo z imunohistokemičnimi tehnikami za določanje vezavnih značilnosti protiteles in antigenskih epitopov v tkivih. Študije navzkrižne -reaktivnosti tkiv lahko zagotovijo uporabne dodatne informacije za razumevanje ciljne porazdelitve in lahko zagotovijo tudi informacije o morebitni nepričakovani vezavi. Študije navzkrižne-reaktivnosti tkiv z uporabo človeških tkiv so sestavni del niza ocenjevanja varnosti začetnega kliničnega odmerjanja zdravil protiteles. Kadar ni ciljno{6}}vezanih sorodnih živalskih vrst, so informacije o navzkrižni-reaktivnosti tkiv še posebej pomembne za napovedovanje tveganja toksičnosti za ljudi. Za ADC, namenjene indikacijam tumorja v pozni-fazi, študije tkivne-navzkrižne reaktivnosti niso potrebne, če po oceni toksikoloških učinkov pri ustreznih živalskih vrstah ni posebnih pomislekov.
Trenutno so ICH, FDA, NMPA in druge agencije izdale ustrezne tehnične smernice za ne-klinične farmakološke in toksikološke raziskave ADC. Raziskovalci lahko oblikujejo znanstveno razumne ne-klinične farmakološke in toksikološke študije, ki temeljijo na značilnostih zdravil, s čimer povečajo ekstrapolacijo farmakodinamičnih učinkov in reakcij toksičnosti na ravni ne-kliničnih živali-na ljudi, napovedujejo učinkovitost in varnost ADC v kliničnih aplikacijah, s čimer izboljšajo stopnjo uspešnosti kliničnih preskušanj in zmanjšajo razvojna tveganja. Razvijalci zdravil lahko komunicirajo z regulativnimi agencijami na podlagi predhodnih rezultatov raziskav in obstoječih težav, da pridobijo znanstveno standardizirane informacije o podpori ne-kliničnih raziskav.
