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依據(jù)ICH S9 抗腫瘤藥物非臨床評價的指導(dǎo)原則，通常采用嚙齒動物的STD10的1/10或者非嚙齒動物的HNSTD的1/6，經(jīng)動物和人的種屬轉(zhuǎn)換后作為起始劑量用于臨床一期藥物劑量設(shè)計。該技術(shù)路徑有較多的限定條件，比如需要論證動物是相關(guān)動物種屬，不適用于免疫激動特性藥物等。大小動物毒理驅(qū)動的臨床一期藥物起始劑量設(shè)計的濫用會提升藥物首次進(jìn)入人體的安全性風(fēng)險，降低一期劑量遞增時研究效率。如ICH S9所描述起始劑量應(yīng)采用所有已有的非臨床數(shù)據(jù)（例如藥代動力學(xué)、藥效學(xué)和毒性）進(jìn)行科學(xué)論證，并且基于多種方法進(jìn)行選擇。在非臨床階段，引入藥效學(xué)數(shù)據(jù)，特別是基于人來源相關(guān)基質(zhì)的藥效學(xué)數(shù)據(jù)作為選擇之一，是藥物研發(fā)從化療藥物進(jìn)入靶向藥物，從單一作用機(jī)理到復(fù)雜作用機(jī)理，從簡單分子實(shí)體到復(fù)雜分子實(shí)體更加合理的技術(shù)路徑，也是更加具備科學(xué)依據(jù)的選擇。
PART 01
臨床一期藥物劑量設(shè)計技術(shù)路徑
在藥物研發(fā)的進(jìn)程中，轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的一個重點(diǎn)研究方向必然包含以下三個問題：
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體外試驗(yàn)有效/安全，為什么體內(nèi)試驗(yàn)無效/不安全？
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體內(nèi)動物試驗(yàn)有效/安全，為什么人體試驗(yàn)無效/不完全？
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如何從體外數(shù)據(jù)，動物數(shù)據(jù)能夠較為準(zhǔn)確的外推/預(yù)測到在人體的安全性和有效性？
關(guān)于以上三個問題的研究會貫穿于整個藥物研發(fā)的進(jìn)程，也是提升臨床藥物研發(fā)效率的最為關(guān)鍵的因素。筆者從臨床一期設(shè)計所需的非臨床試驗(yàn)和數(shù)據(jù)嘗試回答以上三個轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的問題。
如下圖1A所示，依據(jù)ICH S9 抗腫瘤藥物非臨床評價的指導(dǎo)原則，通常采用嚙齒動物的STD10的1/10或者非嚙齒動物的HNSTD的1/6，經(jīng)動物和人的種屬劑量轉(zhuǎn)換后可作為起始劑量用于臨床一期藥物劑量設(shè)計[1]。該技術(shù)路徑是監(jiān)管需要，GLP毒理必需要做的內(nèi)容，且檢測模型非常標(biāo)準(zhǔn)化，也是目前絕大多藥物所采納一期藥物劑量設(shè)計的依據(jù)。
下圖1B所示，基于動物模型對候選藥物進(jìn)行藥理藥效評估，基于藥效學(xué)結(jié)果，經(jīng)動物和人的種屬劑量轉(zhuǎn)換后外推到人體的最小起效劑量，結(jié)合毒理的最大起始劑量綜合對臨床一期的劑量設(shè)計。
1A和1B兩種評估方式建立的前提是相關(guān)動物種屬，相關(guān)動物種屬的概念有比較重要的內(nèi)涵，且是需要有試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐，這點(diǎn)往往會被忽略，比如動物的靶點(diǎn)蛋白組織表達(dá)水平和人體表達(dá)水平是否一致，藥物對動物靶點(diǎn)蛋白的效果（如親和力）和人體靶點(diǎn)蛋白的效果（如親和力）是否一致，在這些問題沒有弄清楚前直接采用動物毒理的數(shù)據(jù)用于臨床一期藥物劑量設(shè)計是缺乏科學(xué)性的。CD28的超級激動劑TGN1412依據(jù)毒理數(shù)據(jù)決定臨床一期起始劑量在人體試驗(yàn)中的悲劇后果（受試者發(fā)生劇烈的細(xì)胞因子釋放，均進(jìn)了ICU）是非相關(guān)動物模型的典型案例[2]。
如圖1C所示，ICH S9也有推薦對于免疫激動類藥物，采用人來源的基質(zhì)使用體外方法建立藥效學(xué)模型，以最小起效劑量（如EC20）換算成人體血藥濃度后作為最小起效劑量用于一期臨床劑量設(shè)計，該技術(shù)路徑越來越具備科學(xué)性和先進(jìn)性。人來源基質(zhì)取自于人，沒有非相關(guān)性動物模型的困擾；同時來自于人體的基質(zhì)環(huán)境也會影響到藥物在人體的效果（如血漿蛋白結(jié)合率的影響），全血/血漿基質(zhì)的藥效學(xué)反應(yīng)能夠更好的預(yù)測藥物進(jìn)入人體的反應(yīng)。人來源全血/血漿/PBMC的藥效學(xué)模型，是極佳的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究模型，可以回答上述轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)問題。
圖1 FIH臨床一期藥物劑量設(shè)計的三條路徑
PART 02
人來源基質(zhì)的非臨床藥效學(xué)研究
首個TCR療法Tebentafusp的體外藥效學(xué)評估
Tebentafusp為首個FDA獲批的TCR療法，其為CD3 based雙特異蛋白，靶向gp100特性多肽HLA-A*02:01復(fù)合物。由于人免疫系統(tǒng)特異性，很難找到相關(guān)性動物模型，Tebentafusp的臨床前研究以及用于首次人體的一期劑量設(shè)計采用的是一系列的來自人體全血/PBMC的體外試驗(yàn)進(jìn)行有效性，安全性和特異性評估[3]。
如下圖2 Immunocore和Adaptimmune的 科學(xué)家介紹了在有效性，安全性和特異性方面進(jìn)行評價臨床前的體外方法的測試項(xiàng)。
圖2 Tebentafusp一系列來自于人全血基質(zhì)的體外試驗(yàn)
其中有效性評估-體外人T細(xì)胞激活和殺傷，使用的方法分析：
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基于人PBMC Tebentafusp介導(dǎo)特異性的腫瘤細(xì)胞殺傷試驗(yàn)，采用的是LDH釋放殺傷模型, IncuCyte 凋亡檢測模型，結(jié)果見圖3；
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基于人PBMC和特異性的腫瘤細(xì)胞作用，Tebentafusp介導(dǎo)的T細(xì)胞的激活測定，采用的是ELISPOT檢測IFNγ的T細(xì)胞激活性模型。
圖3 Tebentafusp PBMC殺傷試驗(yàn)結(jié)果
通過細(xì)胞殺傷試驗(yàn)中Tebentafusp梯度稀釋的劑量結(jié)果，確定Tebentafusp在1pM-1nM的范圍內(nèi)有有效的殺傷效果，確定最低預(yù)期生物有效水平為1pM，用于臨床一期起始劑量的設(shè)計。
基于免疫調(diào)節(jié)劑的動物模型的非相關(guān)性，美國先后發(fā)表了An FDA oncology analysis of CD3 bispecific constructs and first-inhuman dose selection4，An FDA oncology analysis of immune activating products and first-in-human dose selection5兩篇文章推薦使用基于人免疫細(xì)胞的更加具備相關(guān)性的體外試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臋z測結(jié)果進(jìn)行CD3雙抗和免疫激動劑的人體首次用量劑量的外推（具體如圖4)。
圖4 FDA推薦使用體外的人免疫細(xì)胞試驗(yàn)的數(shù)據(jù)外推首次人體劑量
FLT3抑制劑的血漿藥效學(xué)評估
如圖5所示， 臨床階段FLT3的藥效學(xué)評估可采用PlA (plasma inhibitory assay)方法進(jìn)行，該方法是將臨床受試者的血漿樣品加入過表達(dá)FLT-ITD細(xì)胞系中培養(yǎng)孵育，基于細(xì)胞系中FLT3磷酸化水平的變化用于藥效學(xué)評估，以預(yù)測受試者用藥后的效果，F(xiàn)LT3磷酸化水平的變化和患者的預(yù)后有較佳的相關(guān)性[6]。該方法雖然在臨床實(shí)踐中已得到應(yīng)用，體外方法是否能夠預(yù)測體內(nèi)的反應(yīng)，其科學(xué)性和生理相關(guān)性仍然受到質(zhì)疑，以及PIA的檢測方法能否用于其他靶點(diǎn)藥物一直未得到解答。
2021年來自約翰霍普金斯大學(xué)David J. Young 等發(fā)表的文章揭示了PIA方法能夠進(jìn)行患者預(yù)后預(yù)測的核心因素[7]。小分子藥物和血漿蛋白的結(jié)合，會導(dǎo)致人體內(nèi)起到藥效的游離狀態(tài)的藥物減少，最終導(dǎo)致臨床藥效不佳。如下圖6所示臨床階段的候選藥物化Midostaurin，Lestaurtinib，TTT-3002有類似的結(jié)構(gòu)單元，該類似結(jié)構(gòu)單元能夠和血漿中的AGP結(jié)合，最終導(dǎo)致藥物效果的極大減弱。同靶點(diǎn)臨床階段的候選藥物Quizartinib, Sorafenib則跟AGP不結(jié)合，在人血漿環(huán)境中的藥效不會受到顯著性影響，最終發(fā)揮生理學(xué)作用?；诖嘶A(chǔ)研究，在臨床前階段，采用人血漿作為反應(yīng)基質(zhì)，通過藥物的體外藥效學(xué)評估將是一個很好的體外藥效學(xué)模型用于評估預(yù)測人血漿蛋白結(jié)合率對藥物進(jìn)入人體后的藥效的影響，以及基于PIA方法的數(shù)據(jù)可作為臨床一期的最小起效劑量設(shè)計的重要參考。
同時作者的研究也表明由于小鼠的AGP蛋白的種屬差異和表達(dá)差異，導(dǎo)致小鼠血漿基質(zhì)對Midostaurin，Lestaurtinib，TTT-3002的影響有限，從血漿蛋白結(jié)合的角度來看小鼠動物模型為非相關(guān)模型，在研發(fā)早期比如PCC階段采用人來源血漿基質(zhì)進(jìn)行候選藥物分子的PIA試驗(yàn)有利于篩選得到更加有生理相關(guān)性的藥效分子，減少臨床藥物開發(fā)的風(fēng)險。
圖5 FLT3臨床藥物PIA方法磷酸化抑制結(jié)果和預(yù)后的相關(guān)性分析
圖6 血漿和血漿AGP蛋白對不同結(jié)構(gòu)的FLT3藥物活性的影響
PART 03
熙寧|精翰項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)介紹
熙寧生物|精翰生物有非常豐富的臨床階段藥物的藥效學(xué)評估的經(jīng)驗(yàn)，如圖7所示儲備了全血所有基質(zhì)組分的方法學(xué)庫，可立足于臨床藥物效果進(jìn)行臨床前人來源全血基質(zhì)的藥效學(xué)評估，并對臨床前的數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的解讀，助力申辦方的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究和臨床藥物一期劑量設(shè)計。
圖7 熙寧生物|精翰生物具備全血所有組分的藥效學(xué)方法學(xué)庫
同時對于藥物作用機(jī)理復(fù)雜或者全新藥物靶點(diǎn)的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究，熙寧生物|精翰生物可基于豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，深厚的技術(shù)積累，前瞻性的研發(fā)布局以及經(jīng)過實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)的研發(fā)體系，進(jìn)行創(chuàng)新型藥效學(xué)方法學(xué)開發(fā)和新型藥效生物標(biāo)志物篩選工作，助力臨床前和臨床階段的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究。
圖8 熙寧生物|精翰生物可提供FIC藥物的藥效生物標(biāo)志物篩選服務(wù)
更多人來源基質(zhì)的方法學(xué)和細(xì)節(jié)的內(nèi)容詳情見相關(guān)公眾號文章[8-15]。
參考文獻(xiàn):
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[9] 基于人全血的T細(xì)胞增殖測定CDK抑制劑為例——臨床階段的藥效學(xué)評估分析方法系列2
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[11] TYK2抑制劑臨床藥理學(xué)的分析方法解析——臨床階段的藥效學(xué)評估分析方法系列4
[12] 雙特異藥物的臨床前有效性和安全性評估-上市雙特異藥物Tebentafusp的案例分享
[13] 流式細(xì)胞術(shù)檢測PD指標(biāo)—組蛋白H3第27位賴氨酸三甲基化的方法和應(yīng)用
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[15] 基于流式細(xì)胞術(shù)檢測臨床樣品中細(xì)胞增殖相關(guān)指標(biāo)-Ki67陽性細(xì)胞占比的方法與應(yīng)用
