Tällä hetkellä on olemassa lukuisia ei-kliinisiä in vitro- ja in vivo -tutkimusmenetelmiä, sekä kokemus markkinoitavien lääkkeiden kehittämisestä. Kliinisen tehokkuuden ja turvallisuuden ennustaminen optimoitujen ei--kliinisten tutkimusten avulla on kuitenkin edelleen haastavaa, ja tässä artikkelissa analysoidaan tätä asiaa perusteellisesti.
Ihanteellisilla ADC:illä tulee olla vähintään seuraavat kolme ominaisuutta:
1. Kohdistussitoutumiskyky: Ihanteellinen ADC-kohdeantigeeni ilmentyy vain kasvainten pinnalla ja korkeina tasoina ilman helppoa irtoamista.
2. Transformaatioprosessi: Ennen kuin se saavuttaa kohdesolut, sytotoksisen molekyylin ei tulisi ihanteellisesti irrota ADC:stä, mikä tarkoittaa, että koko ADC sisällytetään soluihin.
3. Pienen toksiinimolekyylin vapautuminen: Pienen molekyylin tulee vapautua nopeasti ja massiivisesti kasvainsoluissa; pienellä molekyylillä tulisi olla korkea toksisuus, jotta se tappaa tehokkaasti kasvainsoluja.
ADC:iden farmakologinen arviointistrategia
Farmakologinen toimintatutkimus tehdään yleensä lääkekehitys- tai prekliinisen arviointivaiheen aikana. Tärkeimmät kokeelliset projektit, jotka on suoritettava, sisältävät kohteen sitoutumisaktiivisuuden, vasta-ainevälitteisen internalisoinnin, in vivo ja in vitro kasvaimen lisääntymisen eston (kasvain-ADC:t), vasta-aineista -riippuvainen solusytotoksisuus (ADCC) ja komplementista-riippuvainen sytotoksisuus (CDC).
Kun tutkitaan ADC:iden farmakodynamiikkaa eläimillä, ensimmäinen huomio on lajierot. Jos ADC:illä ei ole sitoutumisaktiivisuutta tai niillä on alhainen sitoutumisaktiivisuus antigeenien kanssa hiirissä, on tarpeen harkita siirtogeenisten eläinten käyttöä farmakodynaamisissa kokeissa tai in vivo -farmakodynaamisten tutkimusten tekemistä eläinperäisillä vasta-aineilla. Siirtogeeniset eläimet voivat välttää vaihtoehtoisten vasta-aineiden käytön, ja kun kohdeantigeeni ekspressoituu isännän verisuonissa tai stroomassa, siirtogeeniset eläimet voivat paitsi arvioida farmakodynaamisia vaikutuksia myös tarkkailla myrkyllisyysreaktioita jossain määrin. Jos kohdeantigeeni ekspressoituu vain ihmisen kasvainsoluissa, siirtogeenisiä eläimiä ei tarvita; farmakodynaamisia vaikutuksia voidaan tutkia nude-hiirimalleilla, joihin on istutettu ihmisen kasvainsoluja. Kun farmakodynaamisia tutkimuksia tehdään solutasolla tai eläinmallitasolla, samanaikainen PK/PD-tutkimusten tekeminen, lääkkeen kohdistusjakauman, reseptorien käyttöasteen sekä lääkealtistuksen ja vaikutuksen välisen suhteen analysointi voi auttaa kliinisten annostusohjelmien suunnittelussa ja turvallisuustutkimustulosten analysoinnissa.
ADC:iden toksikologinen arviointistrategia
Eläinlajin valinta: Jotta ADC:iden toksisuusominaisuudet voidaan paljastaa täysin ei--kliinisissä turvallisuustutkimuksissa ADC:iden kliinisen kehityksen tukemiseksi, eläinkoelajin merkityksen ja ei--kliinisten tutkimustulosten käännettävyyden arvioiminen on ratkaisevan tärkeää. Tähän määritykseen kuuluu yleensä ADC:iden sitoutumisaffiniteetin tarkistaminen kohdeantigeeneihin ei-kliinisissä lajeissa ihmisiin verrattuna sekä immunohistokemiallisen värjäytymisspektrin vertaaminen kudosten ristireaktiivisuustutkimuksissa. Vasta-aineiden efektoritoiminnot tai immunogeenisyys voivat myös vaihdella lajierojen vuoksi.
Altistumisparametrit ja aineenvaihdunta: Lisäksi muiden lääkkeiden ja biologisten tuotteiden tapaan ei-kliinisten tutkimusten tulosten ekstrapoloinnin ihmisiin tulisi sisältää altistumisparametrien ja aineenvaihdunnan vertailu. Esimerkiksi BR-96 on ADC, joka muodostuu liittämällä kovalenttisesti doksorubisiini (DOX) humanisoidun monoklonaalisen BR96-vasta-aineen kysteiinitähteisiin 6-maleimidoheksaanihappohydratsidilinkkerin kautta. Toksikologiset tutkimukset ovat osoittaneet, että toisin kuin rotilla ja apinoilla, koirat ovat herkempiä BR-96:n toksisille vaikutuksille, ja annosta rajoittava toksisuus on verenvuotoinen enteriitti. Yllättäen BR96-DOX:lla ja modifioimattomalla monoklonaalisella vasta-aineella BR96 on sama annosta rajoittava toksisuus, mikä osoittaa, että toksisuuden tuottaa monoklonaalinen vasta-aine. Toisin kuin muokkaamaton DOX, ADC:t eivät indusoineet kardiomyopatiaa rottamalleissa. Siksi annoksen valinta BR96-Doxin faasin I kliiniseen kokeeseen ihmisillä perustui koirilla saatuihin toksikologisiin tuloksiin.
Vasta-aineen kohdeekspressio: Kuten terapeuttiset monoklonaaliset vasta-aineet, ADC:iden ei-kliinistä arviointia voi haitata antigeenikohteiden puute eläinkoelajeissa. ICH S6 (R1) -ohjeet bioteknologiasta johdettujen lääkkeiden prekliinisestä turvallisuusarvioinnista (2011) toteavat: "Uusia toksiineja/toksiineja sisältävien vasta-aine-lääke/toksiinikonjugaattien (ADC:t) lajivalinnan tulee noudattaa samoja yleisperiaatteita kuin modifioimattomien vasta-aineiden kohdalla. Asianmukaiset eläinlajit ovat testaamiseen vaadittavia monolopeisia eläinlajeja. kudosten ristireaktiivisuusspektri on samanlainen kuin ihmiskudoksilla. Siksi laji- ja sairausspesifisyys voi määrittää tai rajoittaa ei-kliinistä arviointia.
Kohdeantigeenin normaali kudosekspressio on ADC-hoidon tärkein turvallisuushuolenaihe. Ihannetapauksessa kohdeantigeenia tulisi ilmentää hyvin alhaisilla tasoilla normaaleissa soluissa; kuitenkin, kuten kahdessa yllä olevassa esimerkissä mainittiin, vasta-aineet eivät aina ole spesifisiä käytännössä. Muita mahdollisia toksisuusesimerkkejä, jotka liittyvät ADC-kohteiden spesifisyyden puutteeseen, ovat NaPi2b, natrium-riippuvainen fosfaattikuljettaja, joka ilmentyy useissa kasvaintyypeissä, mutta myös havaittavasti normaaleissa kudoksissa, missä sillä on rooli epäorgaanisen fosfaatin homeostaasissa. ADC (anti-NaPi2b-vc-MMAE) kehitettiin konjugoimalla humanisoitu IgG1 anti-NaPi2b monoklonaalinen vasta-aine MMAE:hen vc-peptidilinkkerin kautta, ja sillä vahvistettiin olevan spesifinen sitoutumisaffiniteetti normaaleissa ihmis- ja rapuapinan kudoksissa. Huolimatta korkeasta-ekspressiosta apinoiden normaaleissa keuhkoissa, tämän risti{14}}reaktiivisuuden turvallisuus voi kuitenkin olla hyväksyttävä, ja annosta{15}}rajoittavat toksisuudet, jotka eivät liity normaaliin kudosilmentymiseen. Toksikologiset vaikutukset normaaleissa rotissa, ei-sitoutuvissa lajeissa ja apinoissa ovat yhdenmukaisia MMAE:n farmakologian kanssa.
Yleiset toksikologiset suunnitteluperiaatteet: Yleensä ei ole tarvetta asettaa erillisiä ryhmiä monoklonaaliselle vasta-aineelle/paljaalle vasta-aineelle, linkkerille/linkkeri-toksiinille, koska monoklonaalinen vasta-ainemolekyyli on yksi tärkeimmistä systeemiseen altistumiseen vaikuttavista tai määräävistä tekijöistä. Annossuunnittelussa tulee ottaa huomioon ADC:iden farmakodynaaminen annos, vasta-ainemolekyylin ominaisuudet ja pienimolekyylisen toksiinin toksisuusominaisuudet.
Keskity hyötykuormaan{0}} liittyvään myrkyllisyyteen:Vaikka pienimolekyylisten yhdisteiden kohdennetulla vapautumisella saavutetaan lääkkeen rikastuminen kohdekudoksissa, mikä parantaa terapeuttista ikkunaa, ADC:iden tärkeimmät toksisuusominaisuudet ovat edelleen samankaltaisia kuin kytkettyjen pienimolekyylisten yhdisteiden. Useimmat ADC-toksisuusreaktiot ovat lievempiä kuin pienimolekyylisten yhdisteiden suora antaminen, mutta jotkin ADC:t voivat lisätä kudostoksisuusreaktioita, jotka liittyvät vasta-aineen kohteen sitoutumiseen tai kohteen ulkopuoliseen sitoutumiseen. Vaikka ADC:t lisäävät pienimolekyylisten yhdisteiden kohdennettua vapautumista, jotkut pienimolekyyliset yhdisteet vapautuvat edelleen ennenaikaisesti, ja jotkut vapaat pienimolekyyliset yhdisteet voivat nopeasti diffundoitua tai siirtyä ympäröiviin kudoksiin ja systeemiseen verenkiertoon kohdesoluista, tai kohdesolujen apoptoosi ja vauriot voivat johtaa vapaiden pienimolekyylisten yhdisteiden pääsyyn systeemiseen verenkiertoon. ADC:iden vasta-aineosa voi myös sitoutua muihin ei--kohdekudoselimen solupinnan reseptoreihin tai epitooppeihin, kuten Fc-reseptori-välitteiseen solufagosytoosiin, ja lääke voi aiheuttaa myrkyllisiä vaikutuksia vastaaviin kudossoluihin aineenvaihdunnan hajoamisen jälkeen. Siksi ADC:iden toksisuus liittyy läheisesti vasta-aineen, pienmolekyyliyhdisteiden ja linkkereiden ominaisuuksiin, ja muutoksia ADC:iden toksisuusominaisuuksissa tapahtuu vasta-aineen, pienmolekyyliyhdisteiden ja linkkereiden vaihtelun myötä. Ei-kliinisissä turvallisuustutkimuksissa tulee kiinnittää huomiota lääkekoostumuksen rakenteen ja farmakokineettisten ominaisuuksien vaikutukseen toksisuuteen ja kokeiden tulokset tulee analysoida kattavasti.
Genotoksisuus:Biologiset makromolekyylit eivät yleensä ole suoraan vuorovaikutuksessa DNA:n kanssa, ja ADC:lle ja sen vasta-aineosalle ei yleensä tarvitse tehdä genotoksisuustestejä. ADC:iden mahdollinen genotoksisuus johtuu pienimolekyylisistä yhdisteistä. Jos hyötykuorman pienimolekyylinen yhdiste on uusi yhdiste, genotoksisuustestit tulisi suorittaa; uusien vapaiden pienimolekyylisten yhdisteiden ja/tai uusien kehossa tuotettujen linkkereiden osalta kohdetestimateriaalit olisi arvioitava ADC:iden katkaisutuotteiden fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien, katkaisuominaisuuksien ja rakenteen perusteella; jos riittävät tiedot osoittavat, että kohdetestimateriaalilla on genotoksisuutta, genotoksisuustutkimuksia ei tarvita.
Lisääntymistoksisuus:ADC:iden pienimolekyylisillä yhdisteillä, linkkereillä ja paljailla vasta-aineilla voi olla haitallisia vaikutuksia lisääntymiselimiin, hedelmällisyyteen, alkion{0}}sikiön ja jälkeläisten kehitykseen, joten ADC:iden lisääntymistoksisuusriskiin on kiinnitettävä huomiota. ADC:n lisääntymistoksisuuden tutkimusstrategiassa, kokeellisessa suunnittelussa, toteutuksessa ja arvioinnissa tulee noudattaa ICH S5 -ohjeita ja yhdistää ADC:iden vaikutusmekanismi ja kohdepopulaatio tietyn ongelmakohtaisen analyysistrategian omaksumiseksi. Myöhäisvaiheen kasvainpotilaille tarkoitetut ADC:t voivat viitata lisääntymistoksisuustutkimuksen ICH S9 -ohjeisiin.
Biologisten tuotteiden lisääntymistoksisuus arvioidaan yleensä farmakologisesti merkityksellisissä eläinlajeissa. Jos sekä jyrsijät että kaniinit ovat kohteena-sitovia sukulaisia eläinlajeja, alkion -sikiönkehityksen toksisuustestien tekemiseen tulee käyttää kahta eläinlajia, ellei alkion kuolleisuutta tai teratogeenisuutta ole vahvistettu yhdessä lajissa. Jos kohde-sitoutuva eläinlaji on ei--ihmiskädellinen tai asiaankuuluvia eläinlajeja ei ole, rotat tai kaniinit otetaan yleensä ensimmäisenä lisääntymistoksisuustesteissä vapaiden pienimolekyylisten yhdisteiden lisääntymistoksisuuden tutkimiseksi. Jos tutkimustulokset vahvistavat positiivisuuden, lisääntymistoksisuutta ei ole tarpeen tutkia kohde--sitovia sukulaislajeja käyttämällä. Muussa tapauksessa ei--kädellisten tai siirtogeenisten eläinten tai vaihtoehtoisten molekyylien käyttöä tulisi harkita testattaessa antigeeni-välitteisen lisääntymistoksisuuden tunnistamiseksi. Jos ADC:issä olevalla vasta-aineella tai pienimolekyylisellä yhdisteellä on kirjallisuustietoja, jotka osoittavat selvästi mahdolliset lisääntymistoksisuusriskit, lisääntymistoksisuustutkimuksia ei tarvita, ja asiaankuuluva riskinhallinta voi perustua kirjallisuuteen liittyviin tietoihin.
Karsinogeenisuus:ADC:iden ominaisuuksien perusteella karsinogeenisuustutkimusten tarpeellisuutta voidaan harkita ICH S1, ICH S6, ICH S9 ja muiden asiaan liittyvien ohjeiden mukaisesti.
Immunogeenisuus/immunotoksisuus:ADC:t voivat aiheuttaa immunogeenisyyttä joutuessaan elimistöön tuottaen -lääkevasta-aineita. ADC:iden immunogeenisyyden arviointi auttaa analysoimaan lääkkeen farmakokinetiikkaa, tehokkuutta ja turvallisuustuloksia, joten anti--lääkevasta-aineiden havaitseminen on yleensä mukana ei-kliinisissä ADC:iden turvallisuustutkimuksissa. Anti--lääkevasta-aineita voidaan tuottaa ADC:iden vasta-aineosasta ja linkkeriosasta, ja sen, onko antigeeniepitooppien lisätutkimusta tarpeen, tulisi perustua immunogeenisyyden riskiin. ADC:iden immunogeenisyysanalyysin kehittämisen, validoinnin ja analyyttisen havaitsemisstrategian tulisi noudattaa "Lääkkeiden immunogeenisyystutkimuksen teknisiä ohjeita". ADC:t voivat viitata ICH S6:een, ICH S8:aan, ICH S9:ään ja muihin ohjeisiin ja suunnitella kohtuullisesti immunotoksisuuden havaitsemisindikaattoreita perustuen tekijöihin, kuten ADC:iden tyyppiin ja toimintamekanismiin. Rutiininomaisten immunotoksisuustutkimusten lisäksi tulee tarvittaessa harkita muita immunotoksisuustutkimuksia.
Optinen turvallisuus:Ennen vaiheen I kliinisiä tutkimuksia mahdollinen fototoksisuus on arvioitava alustavasti pienimolekyylisten yhdisteiden (mukaan lukien linkkerit) fotokemiallisten ominaisuuksien ja farmakologisten/kemiallisten kategorioiden perusteella. Jos nämä tiedot viittaavat mahdollisiin riskeihin, kliinisen tutkimuksen koehenkilöille tulee ryhtyä asianmukaisiin suojatoimenpiteisiin. Jos ei--kliiniset tiedot tai kliiniset kokemukset eivät pysty täysin arvioimaan valokuvaturvallisuuden riskiä, valokuvien turvallisuusarviointi on tehtävä ICH S10:ssä kuvattujen periaatteiden mukaisesti ennen laajoja-kliinisiä näytetutkimuksia (vaihe III).
Kudosten risti{0}}reaktiivisuus:Kudosten ristireaktiivisuustutkimukset{0}} ovat in vitro kudossitoutumistestejä, jotka suoritetaan käyttämällä immunohistokemiallisia tekniikoita vasta-aineiden ja antigeeniepitooppien sitoutumisominaisuuksien määrittämiseksi kudoksissa. Kudosten ristireaktiivisuustutkimukset voivat tarjota hyödyllistä lisätietoa kohdejakauman ymmärtämiseksi ja myös mahdollisesta odottamattomasta sitoutumisesta. Ihmiskudoksia käyttävät kudosten ristireaktiivisuustutkimukset ovat olennainen osa vasta-ainelääkkeiden kliinisen annosteluturvallisuusarviointisarjaa. Kun kohdetta-sitovia sukulaisia eläinlajeja ei ole, kudosten ristireaktiivisuustiedot ovat erityisen tärkeitä ihmisille aiheutuvien toksisuusriskien ennustamisessa. Myöhäisen -vaiheen kasvainindikaatioihin tarkoitetuille ADC:ille kudosten ristireaktiivisuustutkimukset eivät ole tarpeen, ellei asiaan liittyvien eläinlajien toksikologisten vaikutusten arvioinnin jälkeen ole erityisiä huolenaiheita.
Tällä hetkellä ICH, FDA, NMPA ja muut virastot ovat julkaisseet tarvittavat tekniset ohjeet ADC:iden ei-{0}}kliinisen farmakologian ja toksikologian tutkimuksesta. Tutkijat voivat suunnitella tieteellisesti järkeviä ei-kliinisiä farmakologisia ja toksikologisia tutkimuksia lääkkeiden ominaisuuksien perusteella, maksimoimalla ei--eläimen-tason farmakodynaamisten vaikutusten ja toksisuusreaktioiden ekstrapoloinnin ihmisiin, ennustamalla ADC:iden tehokkuutta ja turvallisuutta kliinisissä sovelluksissa ja siten parantaen kliinisen kehityksen onnistumisastetta. Lääkekehittäjät voivat olla yhteydessä sääntelyvirastoihin alustavien tutkimustulosten ja olemassa olevien ongelmien perusteella saadakseen tieteellisesti standardoituja ei--kliinisen tutkimuksen tukitietoja.
