前言

抗體偶聯(lián)藥物(ADC)是由靶向特異性抗原的單克隆抗體與小分子細(xì)胞毒性藥物通過連接子鏈接而成,兼具傳統(tǒng)小分子化療的強(qiáng)大殺傷效應(yīng)及抗體藥物的腫瘤靶向性。ADC由三個主要部分組成:負(fù)責(zé)選擇性識別癌細(xì)胞表面抗原的抗體,負(fù)責(zé)殺死癌細(xì)胞的藥物有效載荷,以及連接抗體和有效載荷的連接子。

第一個ADC(Mylotarg)于2000年獲得批準(zhǔn),自2019年以來,獲準(zhǔn)的ADC數(shù)量翻了一番多,2019-2020年共有5個ADC獲得批準(zhǔn),ADC領(lǐng)域持續(xù)火熱。            

關(guān)于腫瘤學(xué)的ADC藥物非臨床安全性評估的多種策略已有描述。然而,ADC的復(fù)雜性使其非臨床安全性評價必須基于該藥物的具體情況,同時依賴于相關(guān)指南的應(yīng)用和與監(jiān)管機(jī)構(gòu)的密切協(xié)商。ADC毒性的關(guān)鍵決定因素除了靶向抗原選擇和有效載荷的作用機(jī)制外,還包括連接子和偶聯(lián)技術(shù)與位點的選擇。

安全性評估的策略應(yīng)充分考慮ADC每個組分的可用信息。許多已批準(zhǔn)或正在開發(fā)的用于腫瘤適應(yīng)癥的ADC使用相同的單克隆抗體或細(xì)胞毒性藥物,已經(jīng)產(chǎn)生大量的非臨床和臨床數(shù)據(jù),充分利用這些使用相同連接子和小分子毒性藥物的ADC的可用信息非常重要。然而,安全性評估不僅應(yīng)考慮單個組分的可參考信息,而且還應(yīng)考慮在特定ADC的組合中而導(dǎo)致的毒性特征的可能差異,例如發(fā)生變化的藥代動力學(xué)和組織分布相關(guān)的差異。將毒性藥物與抗體偶聯(lián)可改變?nèi)我唤M分的活性或賦予可顯著影響安全性的獨特性質(zhì),因此,臨床上最相關(guān)的毒性數(shù)據(jù)通常來自于完整ADC的研究。

動物實驗物種的相關(guān)性

為了使非臨床安全性研究能夠充分地表征ADC的毒性以支持臨床開發(fā),評估動物試驗物種的相關(guān)性和非臨床結(jié)果的可用性是至關(guān)重要的。這些通常需要檢測ADC抗體與動物實驗物種中靶抗原的親和力,以及免疫組織化學(xué)染色觀察交叉反應(yīng)。此外,還應(yīng)考慮ADC其他成分相關(guān)的物種差異,例如與小分子相關(guān)的的藥理學(xué)或連接子穩(wěn)定性相關(guān)的物種差異。與其他藥物和生物制品一樣,還應(yīng)包括對暴露參數(shù)和代謝的比較。

BR-96 doxorubicin,是一種靶向Lewis-Y抗原的嵌合抗體與doxorubicin偶聯(lián)的ADC藥物,在早期非臨床的毒理學(xué)研究中,發(fā)現(xiàn)狗與大鼠和猴子不同,對ADC的毒性作用敏感,并經(jīng)歷了出血性腸炎作為劑量限制毒性。研究表明,BR96–DOX和未偶聯(lián)的抗體具有相同的劑量限制毒性,表明毒性是由抗體介導(dǎo)的,胃腸活檢顯示抗體與上皮細(xì)胞結(jié)合并致其受損,可能是由補(bǔ)體激活所致。因此,在人的BR96 Dox第I期臨床試驗中,劑量選擇基于狗的非臨床觀察,因為狗和人類一樣,都在胃腸道上皮細(xì)胞中表達(dá)Ley抗原。

臨床研究中在乳腺癌患者比較了BR96-DOX與doxorubicin的藥效和安全性,ADC的療效較低,兩組間毒性差異顯著。服用BR96-DOX與doxorubicin的典型副作用不相關(guān),但會產(chǎn)生胃腸毒性,包括惡心、嘔吐、胃潰瘍和出血,這些都出現(xiàn)在狗的非臨床研究中。據(jù)報道,一名接受BR96單抗的患者與接受相應(yīng)劑量ADC的患者一樣顯示胃腸毒性,與狗體內(nèi)的毒理學(xué)數(shù)據(jù)一致。胃腸毒性被認(rèn)為是該藥物與表達(dá)靶抗原的正常組織結(jié)合的表現(xiàn),這可能損害了ADC到腫瘤部位的傳遞。因此,開發(fā)在癌癥治療中靶向Lewis抗原的藥物應(yīng)努力減少與正常組織的交叉反應(yīng)。  

上述案例表明,確定一個合適的試驗物種對于預(yù)測在人類中的毒性至關(guān)重要,它有助于闡明細(xì)胞毒素藥物通過抗體偶聯(lián)后的非特異靶向,毒性分布的差異,以及闡明毒性驅(qū)動因素,從而指導(dǎo)ADC的臨床開發(fā)。

抗體靶標(biāo)的表達(dá)

與治療性單克隆抗體的情況一樣,動物試驗物種中缺乏抗原靶點可能會阻礙ADC的非臨床評估。ICH S6(R1)《生物技術(shù)衍生藥物臨床前安全性評價指南》(2011年)指出,“含有新毒素的抗體-藥物/毒素偶聯(lián)物(ADC)的物種選擇應(yīng)遵循與非偶聯(lián)抗體相同的一般原則。。。用于測試單克隆抗體的相關(guān)動物物種是那些表達(dá)所需表位并表現(xiàn)出與人類組織相似的組織交叉反應(yīng)譜的物種�！� 因此,物種和疾病特異性可能決定或限制非臨床評估。

Polatuzumab vedotin是一種靶向人B細(xì)胞上CD79b的ADC,但臨床前研究發(fā)現(xiàn)其與小鼠、大鼠或食蟹猴的CD79b都不結(jié)合,導(dǎo)致缺乏與藥理學(xué)相關(guān)的非臨床物種。使用與食蟹猴CD79b結(jié)合的替代ADC進(jìn)行非臨床毒性研究,這是ICH S6(R1)指南中描述的生物制劑非臨床安全性評估的另一種方法,該替代ADC在人CD79b的親和力類似于polatuzumab vedotin。

替代ADC使用與polatuzumabvedotin相同的連接子-有效載荷,并且具有相似的藥物抗體比(DAR),但是替代抗體不同于臨床抗體,它是一種具有非人源化的嵌合抗體。臨床前研究需要對替代ADC進(jìn)行充分表征(包括結(jié)合表位、活性和效價以及PK),此外還需要提供對應(yīng)的polatuzumab vedotin的相關(guān)藥理學(xué)、PK和安全性信息。

藥物和/或抗體的生物活性

盡管ADC包含幾種組分,但在大多數(shù)情況下,腫瘤適應(yīng)癥ADCs的非臨床和臨床研究中觀察到的嚴(yán)重或劑量限制毒性主要是由細(xì)胞毒藥物和/或其代謝產(chǎn)物所介導(dǎo)的。例如,周圍神經(jīng)病變發(fā)生在許多使用微管抑制劑的ADC中,最突出的是MMAE。另外,眼部毒性通常由包含DM4和MMAF的ADC引起。

FDA對所有申報的腫瘤ADC非臨床安全數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn),ADC對嚙齒動物和食蟹猴的毒性主要見于造血系統(tǒng)、肝臟和生殖器官。如果有效載荷、連接子、DAR和給藥頻率一樣,無論抗體靶標(biāo)或亞型如何,在人體的最大耐受劑量(MTDs)都是相似的。這一點在已獲批的4種ADC在大鼠和食蟹猴的臨床前研究中觀察到毒性重疊現(xiàn)象一致。        

在這些ADC的非臨床研究中觀察到的毒性通常與MMAE或MMAF的預(yù)期活性一致。enfortumabvedotin非臨床和臨床研究中觀察到的皮膚和眼睛毒性被認(rèn)為可能是由Nectin-4的靶向介導(dǎo),另外,belantamab-mafodotin的眼部毒性與其他MMAF偶聯(lián)ADC一致,MMAF引起的相關(guān)炎癥反應(yīng)可能是導(dǎo)致動物眼睛毒性效應(yīng)的原因。

此外,在無物種交叉反應(yīng)的大鼠試驗中細(xì)胞毒素相關(guān)毒性比有交叉反應(yīng)的猴子試驗中更明顯,這表明高水平表達(dá)的靶標(biāo)可能延緩藥物相關(guān)毒性的出現(xiàn)。最近FDA對含吡咯苯并二氮雜卓(PBD),DAR為2的ADC數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)動物和人表現(xiàn)出的毒性主要是由毒素藥物引起的,通過抗體靶點介導(dǎo)的作用不明顯,與之前的結(jié)論一致。

ADC脫靶相關(guān)毒性的機(jī)制目前尚不清楚,但除了連接子-有效載荷不穩(wěn)定導(dǎo)致過早釋放外,還可能通過Fc介導(dǎo)和非特異性內(nèi)吞引起完整ADC的抗原非依賴性攝取。在ADC相關(guān)眼部毒性的研究中,評估了一系列靶向ENPP3的ADC,其中含有mc-MMAF或vc-MMAE。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),微胞飲作用在人角膜上皮細(xì)胞(HCEC)對ADC的內(nèi)化過程中起著重要作用,這一過程至少部分依賴于ADC的生物物理性質(zhì)(電荷和疏水性)。有趣的是,與vc-MMAE(AGS-16C3E)偶聯(lián)的單抗和與mc-MMAF(AGS-16C3F)偶聯(lián)的單抗在HCECs中具有相似的細(xì)胞毒性,這表明試驗中的效果與這兩種連接子-有效載荷類型無關(guān)。

另一種ADC,抗RET單抗(Y078)偶聯(lián)DM1的毒理研究則強(qiáng)調(diào)了所有ADC組分的重要性。Y078以相似的親和力與人和食蟹猴的RET結(jié)合,組織交叉反應(yīng)也顯示相似的染色模式,表明猴子是評估靶向效應(yīng)的合適試驗物種。毒性研究發(fā)現(xiàn),Y078-DM1和未偶聯(lián)的Y078在較小程度上與劑量依賴性周圍神經(jīng)病變有關(guān)。由于RET在成人外周神經(jīng)系統(tǒng)中表達(dá),這是一種預(yù)期的結(jié)果,即將有效的微管干擾藥物靶向表達(dá)RET的細(xì)胞。然而,在未偶聯(lián)的Y078中也觀察到神經(jīng)毒性表明,除了靶向給藥外,抗體也具有一定的作用。

MEDI-547,一種由靶向EphA2的抗體與MMAF偶聯(lián)的ADC,抗體部分與人類、食蟹猴、小鼠和大鼠EphA2具有相似的親和力。然而,盡管在1期研究中報告的患者凝血異常與非臨床研究中發(fā)現(xiàn)的所有三個物種的凝血異常相似,但人類發(fā)生嚴(yán)重血液毒性的劑量遠(yuǎn)低于基于非臨床研究預(yù)測的安全劑量,導(dǎo)致臨床研究中止。根據(jù)藥代動力學(xué)數(shù)據(jù)顯示,ADC的有效載荷基本沒有發(fā)生脫離,因此,抗體可能是研究中觀察到的毒性的原因。

連接子化學(xué)

連接子是ADCs安全性和有效性的重要決定因素。連接子通常分為可切割型和不可切割型,其設(shè)計可在血流中保持穩(wěn)定,同時允許小分子細(xì)胞毒素在靶細(xì)胞內(nèi)吞后有效釋放。

連接子在體循環(huán)中的穩(wěn)定性一直是安全性評估的一個關(guān)鍵焦點,因為在ADC的靶細(xì)胞內(nèi)化之前,小分子的過早丟失可能導(dǎo)致非特異性藥物釋放的靶外毒性。開發(fā)具有更穩(wěn)定連接子并保持更低水平非偶聯(lián)單抗,被認(rèn)為是改善ADC藥代動力學(xué)特性、治療指標(biāo)和安全性的關(guān)鍵。

Mylotarg的一個很大的問題就是不夠穩(wěn)定的連接子,但通過優(yōu)化,后續(xù)的ADC如inotuzumab ozogamicin和milatuzumab doxorubicin使用類似的不耐酸的腙連接子,在人血漿和血清中顯示出良好的穩(wěn)定性。然而,將含有腙連接子的ADC與使用蛋白酶敏感的二肽連接子的ADC進(jìn)行比較表明,肽連接的ADC在緩沖液和血漿中比相應(yīng)的腙連接物更穩(wěn)定,因此表現(xiàn)出更特異的傳遞和更低的全身毒性。

連接子-有效載荷穩(wěn)定性的物種差異使在非臨床研究的基礎(chǔ)上評估ADC的治療指數(shù)變得困難。在小鼠中觀察到的酶促VC-PABC裂解,與在大鼠和食蟹猴血漿中檢測到的穩(wěn)定性形成對比,這種差異歸因于羧酸酯酶活性和底物特異性的物種差異。

連接子也會影響ADC的物理化學(xué)性質(zhì),如聚集趨勢,這會影響ADC的療效、肝毒性和免疫原性。在使用喜樹堿細(xì)胞毒素的ADC的開發(fā)過程中,將基于葡萄糖醛酸的連接子與二肽連接子進(jìn)行比較時,親水性更強(qiáng)的葡萄糖醛酸連接子比二肽連接體子產(chǎn)生更少的抗體聚集。該研究還報道抗Lewis-Y抗原的二肽連接子喜樹堿ADC對小鼠模型中的腫瘤生長沒有影響,而相應(yīng)的葡萄糖醛酸連接子ADC誘導(dǎo)了實質(zhì)性的腫瘤生長延遲。

小結(jié)

非臨床毒理學(xué)研究的目標(biāo)是預(yù)測在臨床中潛在的安全風(fēng)險。ADC非臨床安全性研究的預(yù)測價值可以通過適當(dāng)選擇動物試驗物種、了解產(chǎn)生不良反應(yīng)的機(jī)制或ADC的毒性驅(qū)動因素來提高。

腫瘤適應(yīng)癥ADC臨床開發(fā)過程中報告的非臨床和臨床毒性結(jié)果表明,ADC的每個組分都可能在觀察到的毒性反應(yīng)中發(fā)揮作用,因此,在設(shè)計和解釋非臨床安全性研究時應(yīng)予以考慮。盡管在大多數(shù)情況下,嚴(yán)重或劑量限制性毒性似乎主要由小分子介導(dǎo),但隨著ADC領(lǐng)域的發(fā)展和擴(kuò)大,可能會出現(xiàn)不同的模式。

參考文獻(xiàn):

1． Considerations for theNonclinical Safety Evaluation of Antibody–Drug Conjugates． Antibodies (Basel)． 2021Jun; 10(2): 15．