Trenutno postoje brojne in vitro i in vivo ne-metode nekliničkog istraživanja, kao i iskustva iz razvoja lijekova koji se prodaju. Međutim, predviđanje kliničke efikasnosti i sigurnosti putem optimiziranih nekliničkih studija i dalje ostaje izazov, a ovaj članak provodi-dubinsku analizu ovog pitanja.
Idealni ADC treba da poseduju najmanje sledeće tri karakteristike:
1. Sposobnost vezivanja za ciljanje: Idealni ciljni antigen ADC se eksprimira samo na površini tumora i na visokim nivoima, bez lakog odvajanja.
2. Proces transformacije: Pre nego što stigne do ciljnih ćelija, citotoksični molekul u idealnom slučaju ne bi trebalo da se odvoji od ADC, što znači da se ceo ADC internalizuje u ćelije.
3. Oslobađanje malog molekula toksina: Mali molekul treba da se brzo i masovno oslobodi unutar tumorskih ćelija; mali molekul treba da poseduje visoku toksičnost da efikasno ubije tumorske ćelije.
Strategija farmakološke evaluacije za ADC
Istraživanje farmakološkog djelovanja obično se provodi tokom faze otkrivanja lijeka ili pretkliničke evaluacije. Glavni eksperimentalni projekti koje je potrebno provesti uključuju aktivnost vezivanja cilja, internalizaciju posredovanu antitijelima, in vivo i in vitro inhibiciju proliferacije tumora (za anti-tumorske ADC), ćelijsku citotoksičnost -zavisnu od antitijela (ADCC) i citotoksičnost zavisnu od komplementa{{4}C (C).
Kada se ispituje farmakodinamika ADC-a kod životinja, prvo se uzima u obzir razlike u vrstama. Ako ADC nemaju vezujuću aktivnost ili imaju nisku vezujuću aktivnost s antigenima kod miševa, potrebno je razmotriti korištenje transgenih životinja za farmakodinamičke eksperimente ili provođenje in vivo farmakodinamskih studija sa životinjskim-antitijelima. Transgene životinje mogu izbjeći korištenje alternativnih antitijela, a kada je ciljni antigen eksprimiran u krvnim žilama ili stromi domaćina, transgene životinje mogu ne samo procijeniti farmakodinamičke efekte, već i promatrati reakcije toksičnosti u određenoj mjeri. Ako je ciljni antigen eksprimiran samo u ljudskim tumorskim stanicama, nema potrebe za transgenim životinjama; farmakodinamički efekti se mogu ispitati na modelima golih miševa implantiranih ljudskim tumorskim ćelijama. Kada se provode farmakodinamičke studije na nivou ćelije ili životinjskog modela, istovremeno provođenje PK/PD studija, analiziranje distribucije ciljanog lijeka, stope zauzetosti receptora i odnosa između izloženosti lijeku i učinka može pomoći u dizajnu kliničkih režima doziranja i analizi rezultata ispitivanja sigurnosti.
Strategija toksikološke evaluacije za ADC
Odabir životinjskih vrsta: Za potpuno izlaganje karakteristika toksičnosti ADC-a u ne-kliničkim sigurnosnim studijama kako bi se podržao klinički razvoj ADC-a, od ključne je važnosti procjena relevantnosti životinjskih testnih vrsta i prevodivost ne-rezultata nekliničkih studija. Ovo određivanje obično uključuje provjeru afiniteta vezivanja ADC-a za ciljane antigene kod ne-nekliničkih vrsta u poređenju sa ljudima, kao i poređenje imunohistohemijskog spektra bojenja u studijama unakrsne-reaktivnosti tkiva. Efektorske funkcije ili imunogenost antitijela također mogu varirati zbog razlika u vrstama.
Parametri izloženosti i metabolizam: Osim toga, kao i drugi lijekovi i biološki proizvodi, ekstrapolacija ne-rezultata nekliničkih studija na ljude treba uključivati poređenje parametara izloženosti i metabolizma. Na primjer, BR-96 je ADC formiran kovalentnim povezivanjem doksorubicina (DOX) na cisteinske ostatke humaniziranog BR96 monoklonskog antitijela preko 6-maleimidoheksanoične kiseline hidrazid linkera. Toksikološke studije su pokazale da su, za razliku od pacova i majmuna, psi osjetljiviji na toksične efekte BR-96, s hemoragičnim enteritisom kao toksičnošću koja ograničava dozu. Iznenađujuće, BR96-DOX i nemodificirano monoklonsko antitijelo BR96 imaju istu toksičnost koja ograničava dozu, što ukazuje da toksičnost proizvodi monoklonsko antitijelo. Za razliku od nemodificiranog DOX-a, ADC nisu izazvali kardiomiopatiju na modelima pacova. Stoga je odabir doze za kliničko ispitivanje faze I BR96-Dox kod ljudi bio zasnovan na rezultatima toksikologije kod pasa.
Ekspresija cilja antitijela: Poput terapeutskih monoklonskih antitijela, ne-klinička evaluacija ADC-a može biti otežana nedostatkom antigenskih meta kod životinjskih testnih vrsta. Smjernice ICH S6 (R1) o pretkliničkoj procjeni sigurnosti farmaceutskih proizvoda izvedenih iz biotehnologije- (2011.) navode: "Odabir vrsta za konjugate antitijela-lijek/toksin (ADC) koji sadrže nove toksine/toksine treba slijediti iste opće principe testiranih antitijela na nemono i životinjske vrste. su oni koji izražavaju potrebni epitop i pokazuju spektar unakrsne-reaktivnosti tkiva sličan onom kod ljudskih tkiva. Stoga specifičnost vrste i bolesti može odrediti ili ograničiti ne{10}}ocjenu.
Normalna tkivna ekspresija ciljnog antigena je glavni sigurnosni problem za ADC terapiju. U idealnom slučaju, ciljni antigen bi trebao biti izražen na vrlo niskim razinama na normalnim stanicama; međutim, kao što je spomenuto u gornja dva primjera, antitijela nisu uvijek specifična u praksi. Drugi primjeri potencijalne toksičnosti koji se odnose na nedostatak specifičnosti za ADC mete uključuju NaPi2b, natrijum{3}}zavisni transporter fosfata, koji je eksprimiran u nekoliko tipova tumora, ali se također može detektirati u normalnim tkivima, gdje igra ulogu u homeostazi neorganskog fosfata. ADC (anti-NaPi2b-vc-MMAE) je razvijen konjugacijom humaniziranog IgG1 anti-NaPi2b monoklonskog antitijela na MMAE preko vc peptidnog linkera, i potvrđeno je da ima afinitet specifičnog vezivanja u normalnom ljudskom tkivu i tkivu rakova. Međutim, uprkos visokom-ekspresiji u normalnim plućima majmuna, sigurnost ove unakrsne-reaktivnosti može biti prihvatljiva, sa toksičnošću-ograničavajućim dozu koja nije povezana sa normalnom ekspresijom tkiva. Toksikološki efekti kod normalnih pacova, -nevezujućih vrsta i majmuna su u skladu sa farmakologijom MMAE.
Opći principi dizajna toksikologije: Općenito, nema potrebe za postavljanjem odvojenih grupa za monoklonsko antitijelo/golo antitijelo, linker/linker{0}}toksin, pošto je molekul monoklonskog antitijela jedan od glavnih faktora koji utiču ili određuju sistemsku izloženost. Dizajn doze treba uzeti u obzir farmakodinamičku dozu ADC-a, karakteristike molekula antitijela i karakteristike toksičnosti toksina male molekule.
Usredsredite se na toksičnost-povezanu sa teretom:Iako ciljano oslobađanje jedinjenja malih molekula postiže obogaćivanje lijeka u ciljnom tkivu, poboljšavajući terapijski okvir, glavne karakteristike toksičnosti ADC-a su i dalje slične onima povezanih spojeva malih molekula. Većina reakcija toksičnosti ADC-a je manje ozbiljna od direktne primjene jedinjenja malih molekula, ali neki ADC-ovi mogu povećati reakcije toksičnosti tkiva povezane sa vezivanjem antitijela za cilj ili vezanjem izvan{1}}cilja. Iako ADC povećavaju ciljano oslobađanje malih molekulskih spojeva, neka jedinjenja malih molekula se još uvijek prerano oslobađaju, a neka slobodna jedinjenja malih molekula mogu brzo difundirati ili prenijeti u okolna tkiva i sistemsku cirkulaciju iz ciljnih ćelija, ili apoptoza i oštećenje ciljnih ćelija mogu dovesti do ulaska slobodnih malih molekula u sistemsku cirkulaciju. Dio antitijela ADC-a se također može vezati za druge ne-celijske receptore ili epitope ćelija organa tkiva, kao što je ćelijska fagocitoza posredovana Fc receptorom-, a lijek može ispoljiti toksične efekte na odgovarajuće ćelije tkiva nakon metaboličkog sloma. Stoga je toksičnost ADC-a usko povezana sa karakteristikama antitijela, spojeva malih molekula i linkera, a promjene u karakteristikama toksičnosti ADC-a će se dogoditi s varijacijama antitijela, spojeva malih molekula i linkera. U ne-nekliničkim studijama sigurnosti treba obratiti pažnju na uticaj strukture sastava lijeka i farmakokinetičkih karakteristika na toksičnost, a rezultate eksperimenata treba sveobuhvatno analizirati.
Genotoksičnost:Biološke makromolekule općenito nemaju direktnu interakciju s DNK, a ADC i njegov dio antitijela obično ne moraju biti podvrgnuti testovima genotoksičnosti. Potencijalna genotoksičnost ADC dolazi od spojeva malih molekula. Ako je jedinjenje male molekule korisnog tereta novo jedinjenje, treba provesti testove genotoksičnosti; za nova slobodna jedinjenja malih molekula i/ili nove linkere proizvedene u telu, ciljni materijali za ispitivanje treba da se procene na osnovu fizičko-hemijskih svojstava, karakteristika cepanja i strukture proizvoda cepanja ADC; ako dovoljno podataka ukazuje da ciljni materijal za ispitivanje ima genotoksičnost, nisu potrebne studije genotoksičnosti.
Reproduktivna toksičnost:Jedinjenja malih molekula, linkeri i gola antitijela u ADC-ima mogu imati štetne efekte na reproduktivne organe, plodnost, razvoj embriona{0}}fetusa i razvoj potomstva, tako da treba obratiti pažnju na rizik 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 ciljnu populaciju ADC-a kako bi usvojili specifičnu strategiju analize-specifične analize. ADC namijenjeni pacijentima s tumorom u kasnoj-fazi mogu se pozvati na ICH S9 smjernice za istraživanje reproduktivne toksičnosti.
Za biološke proizvode, reproduktivna toksičnost se obično procjenjuje kod farmakološki relevantnih životinjskih vrsta. Ako su i glodari i zečevi srodne životinjske vrste koje-vežu, dvije životinjske vrste trebale bi se koristiti za provođenje testova toksičnosti za razvoj embriona{2}}fetalnog razvoja, osim ako nije potvrđena embrionalna letalnost ili teratogenost kod jedne vrste. Ako ciljna-vežuća životinjska vrsta nisu-primati ili nema relevantnih životinjskih vrsta, pacovi ili zečevi se obično prvi uzimaju u obzir za testove reproduktivne toksičnosti kako bi se ispitala reproduktivna toksičnost slobodnih malih molekula. Ako rezultati studije potvrde pozitivnost, nema potrebe da se istražuje reproduktivna toksičnost korištenjem ciljnih-srodnih životinjskih vrsta; u suprotnom, ne-primate ili transgene životinje ili alternativne molekule treba uzeti u obzir za testiranje radi identifikacije reproduktivne toksičnosti posredovane antigenom -. Ako antitijelo ili spoj male molekule u ADC-ima ima literaturne podatke koji jasno pokazuju potencijalne rizike reproduktivne toksičnosti, studije reproduktivne toksičnosti nisu potrebne i relevantna kontrola rizika može se zasnivati na literaturnim informacijama.
karcinogenost:Na osnovu karakteristika ADC-a, neophodnost studija kancerogenosti 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 anti-antitijela na lijekove. Procjena imunogenosti ADC-a pomaže u analizi farmakokinetičkih, efikasnosti i bezbjednosnih rezultata lijeka, tako da je detekcija anti-antitijela na lijekove obično popraćena ne-kliničkim studijama sigurnosti ADC-a. Anti-antitijela na lijek se mogu proizvesti iz dijela antitijela i linker dijela ADC-a, a da li je potrebno dalje ispitivanje epitopa antigena treba biti zasnovano na riziku od imunogenosti. Strategija razvoja, validacije i analitičke detekcije za analizu imunogenosti ADC-a treba da prati "Tehničke smjernice za istraživanje imunogenosti lijekova". ADC se mogu odnositi na ICH S6, ICH S8, ICH S9 i druge smjernice i razumno dizajnirati indikatore detekcije imunotoksičnosti na osnovu faktora kao što su tip i mehanizam djelovanja ADC-a. Pored rutinskih studija imunotoksičnosti, po potrebi treba razmotriti dodatne studije imunotoksičnosti.
Optička sigurnost:Prije kliničkih ispitivanja faze I, potencijalnu fototoksičnost treba preliminarno procijeniti na osnovu fotohemijskih svojstava i farmakoloških/hemijskih kategorija jedinjenja malih molekula (uključujući linkere). Ako ovi podaci ukazuju na potencijalne rizike, potrebno je poduzeti odgovarajuće zaštitne mjere za subjekte kliničkog ispitivanja. Ako ne-klinički podaci ili kliničko iskustvo ne mogu u potpunosti procijeniti rizik sigurnosti fotografije, procjenu sigurnosti fotografije u skladu s principima opisanim u ICH S10 treba dati prije velikih-uzoraka kliničkih ispitivanja (faza III).
Unakrsna{0}}reaktivnost tkiva:Studije unakrsne{0}}reaktivnosti tkiva su in vitro testovi vezivanja tkiva koji se provode korištenjem imunohistohemijskih tehnika za određivanje karakteristika vezivanja antitijela i epitopa antigena u tkivima. Studije unakrsne-reaktivnosti tkiva mogu pružiti korisne dodatne informacije za razumijevanje ciljne distribucije i također mogu pružiti informacije o potencijalnom neočekivanom vezivanju. Studije unakrsne{4}}reaktivnosti tkiva koje koriste ljudska tkiva sastavni su dio početne serije procjene sigurnosti doziranja za lijekove protiv antitijela. Kada ne postoje životinjske vrste koje se vezuju za cilj -, informacije o unakrsnoj-reaktivnosti tkiva su posebno važne za predviđanje rizika od toksičnosti kod ljudi. Za ADC koji su namijenjeni za indikacije tumora u kasnom{9}}stadiju, studije unakrsne-reaktivnosti tkiva nisu potrebne ako nema posebnih zabrinutosti nakon procjene toksikoloških efekata na relevantne životinjske vrste.
Trenutno su ICH, FDA, NMPA i druge agencije izdale relevantne tehničke smjernice za ne-neklinička farmakološka i toksikološka istraživanja ADC-a. Istraživači mogu dizajnirati naučno razumne ne-kliničke farmakološke i toksikološke studije zasnovane na karakteristikama lijekova, maksimizirajući ekstrapolaciju farmakodinamičkih efekata ne-kliničkih životinja-na nivou i reakcija toksičnosti na ljude, predviđajući efikasnost i sigurnost ADC-a u kliničkim primjenama i time smanjujući stopu kliničkog razvoja. Proizvođači lijekova mogu komunicirati s regulatornim agencijama na osnovu preliminarnih rezultata istraživanja i postojećih problema kako bi dobili naučno standardizirane informacije o ne-kliničkim istraživanjima.
