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【技术】浅谈ADC药物从早期开发到临床的考量因素
2023-08-10 10:18

近年来,抗体药物偶联物(ADC)凭借优异的抗肿瘤效果和较好的安全性,成为生物医药领域炙手可热的研发品种。且在今年6月的美国临床肿瘤学会(ASCO)大会上,国内外的多家药企在会议上均展示了ADC药物领域的诸多进展。ADC药物是肿瘤治疗领域的一代新星,有望引领癌症靶向治疗的新时代。本文通过浅析ADC药物的药学、药理毒理及临床的审评考量点,分享ADC药物从早期开发到临床阶段的相关考量因素。

 

一、ADC药物简介

 

抗体药物偶联物(antibody-drug conjugate,ADC)是新一代的以大分子为载体的靶向药物,被称为肿瘤治疗领域的“魔法子弹”。ADC类药物包含以下三部分,单克隆抗体(mAb)、连接子(Linker)、小分子细胞毒药物(Payload),见图1:

 

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图1:ADC药物结构[1]

 

①mAb:高特异性、高亲和力的抗体(细胞毒药物的导航系统)

 

②Linker:高稳定性的连接子(抗体和药物之间的桥梁)

 

③Payload:高效的小分子细胞毒药物(发挥肿瘤杀伤作用的弹头)

 

ADC药物经注射进入血液循环,其抗体部分与肿瘤细胞表面的抗原特异性结合,形成的ADC-抗原复合物被肿瘤细胞内吞后,进入溶酶体进行降解,小分子细胞毒药物在胞内以高效活性形式被足量释放,从而完成对肿瘤细胞的杀伤[2]。某些ADC药物的小分子可以穿透细胞膜进一步杀伤周围的癌症细胞,即旁观者效应。此外,ADC可能也具备CDC(抗体介导的细胞毒性研究)、ADCC(抗体依赖性细胞介导的吞噬作用)、ADCP(补体依赖的细胞毒性作用)等抗体免疫效应的一种或几种。

 

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图2:ADC药物经典作用机制[2]

 

二、ADC药物的申报现状

 

截止目前,据公开数据显示,全球共有700余款ADC在研药物,处于临床研发阶段的超过200款,全球范围内已上市的ADC药物共15款。中国ADC领域研发进展快速,目前在研管线数量已占到全球近40%,企业研发管线目前仍集中于如HER2等经验证的成熟靶点,适应症方面中国目前仍聚焦肿瘤领域,已开始向自身免疫疾病等拓展。(数据来源:智慧芽新药情报数据库)

 

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图3:全球已上市ADC药物概览

 

数据来源:FDA、NMPA、PMDA

 

三、ADC药物药学研究的考量

 

目前药品监管部门对ADC药物的药学技术审评一般由跨学科团队协作完成,同时鼓励申请人和监管机构在产品开发阶段保持密切沟通。ADC药物的药学审评主要围绕生产原材料、生产工艺、质量研究、稳定性评价等方面展开[3]。

 

1. 生产原材料

 

ADC药物中的裸抗可以是创新型抗体,也可以是生物类似药,应有清晰的目的基因来源和背景资料。裸抗生产用工程细胞管理应依据《人用重组单克隆抗体制品总论》等技术文件进行;细胞株的来源、管理及检定应符合《生物制品生产检定用菌毒种管理规程》、《生物制品生产检定用动物细胞基质制备及检定规程》要求,且培养基与添加剂等成分应无TSE或BSE风险。

 

小分子毒素和连接子作为ADC药物的关键原材料,可参考小分子化学新药的相关要求,提供详细的起始物料、合成工艺、结构确证和质量控制信息(包括工艺涉及到的特殊有机溶剂及毒性数据),如为发酵来源的产品还应提供菌株、培养基及工艺信息[3-4]。

 

2. 生产工艺

 

ADC药物生产制造主要包括:裸抗生产、小分子细胞毒药物/连接子生产、抗体结构修饰、ADC偶联、纯化及制剂生产。基于ADC具有复杂的质量属性,应在充分了解质量属性及临床应用目的的基础上,以“质量源于设计”和“风险评估”等原则和理念,确定相应的生产工艺和质量控制策略。对每一步工艺步骤进行充分开发和优化(如采用Design of Experiment,即DOE的方式),根据对关键质量属性的影响确定关键工艺步骤和工艺参数范围,并通过建立有效的“质量管理体系”,保证制品的安全性和有效性。

 

需要注意的是,由于ADC制剂剂量规格明显低于常见单抗药物,且分子中携带了疏水性毒素分子,其蛋白不稳定性风险较高,因此应密切关注制剂中蛋白的聚集和颗粒形成,以及输液袋等容器对药物的吸附,开展规范的制剂稳定性和包材相容性研究[3-4]。

 

3. 质量控制

 

ADC药物的质量控制策略应基于对关键原材料(裸抗、连接子、小分子细胞毒药物等)的质量评价、对终产品关键质量属性的理解以及对工艺认识的不断积累,结合风险评估手段综合制定。

 

对裸抗的质量控制可参考《人用重组单克隆抗体制品总论》、《人用单克隆抗体质量控制技术指导原则》及ICH Q6B等相关指导原则要求进行全面的结构及特性分析、活性测定和质量标准研究;对于连接子和小分子细胞毒药物等中间体应参考化药相关要求进行结构确证和质量研究,重点是杂质谱及限度控制。ADC原液与制剂质量标准控制项目中,在裸抗质量标准基础上应体现对平均载药量(或载药分布)、偶联位点和相关杂质(游离药物、残留有机溶剂、未偶联裸抗等)的控制[3-5]。

 

4. 稳定性评价

 

ADC药物的稳定评价应依据《生物制品稳定性研究技术指导原则》及生物制品贮藏和运输规程要求进行,稳定性评价的类型包括长期稳定性、加速稳定性、强制稳定性及运输稳定性[4]。

 

四、ADC药物非临床研究的考量

 

1. 药理学研究

 

ADC药物的非临床药理学研究基于ADC药物结构特征和产品技术特点来开展。主要可以从ADC药物的亲和力研究、小分子杀伤机制研究、抗体介导效应功能研究以及ADC药物的药效评价等几个方面进行设计。

 

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图3:ADC药物体内与体外药理学研究评价总结

 

2.药代动力学研究

 

ADC药物的药代动力学研究内容主要包括:体外稳定性,血药浓度-时间曲线,吸收、分布、代谢、排泄(ADME),血浆蛋白结合,对药物代谢酶活性及转运体的影响。若ADC的小分子化合物或者体内裂解后的游离小分子化合物是新化合物,还应考虑综合采用体内/外研究方法,并结合一些定性和/或定量检测手段详细研究其血浆蛋白结合、组织分布、代谢、排泄/物质平衡、药物代谢酶及转运体影响进行研究。通常,可以放射标记小分子化合物对其组织分布特征进行评价,也可以分别放射标记抗体和小分子化合物获得更为全面的组织分布特征[6-7]。

 

3.非临床安全性评价[6][8-10]

 

一般情况下,需要将ADC作为一个整体进行研究,但根据与靶点结合后反应的情况,也可能需要开展不同组分的单独毒性研究。大多数ADC药物的毒性主要来自小分子,若小分子药物为已上市药物则可不必进行单独的毒性研究[4];若小分子药物为全新的、研究不充分、可参考数据有限时,则需要开展单独试验对小分子进行短期毒性研究,并伴随开展毒代检测和组织病理学检查,对比小分子药物与ADC之间的毒副反应差异并探讨毒性作用物质基础。

 

毒代动力学研究应分别检测ADC、抗体、小分子的代谢情况,包括血药浓度及暴露量;安全药理学试验可并入单次给药或重复给药毒性研究中,若小分子药物是全新的细胞毒性化合物时,要求对小分子药物开展hERG试验;免疫原性/免疫毒性试验可结合于重复给药毒性研究,在给药期和恢复期间选择不同时间点采血测定;生殖和发育毒性试验应按照ICH S5所列原则进行研究,根据用药人群及研究阶段确定是否进行;致癌性试验可根据ADC的特性,基于ICH S1、ICH S6、ICH S9等相关指导原则考虑研究的必要性。

 

在Ⅰ期临床试验前,应根据小分子化合物(包括连接子)的光化学特性和药理/化学类别初步评估潜在光毒性,如无法充分评价其光安全性风险,应在大样本量受试者的临床试验(Ⅲ期)前提供符合ICH S10所述原则的光安全性评估;对于拟用于晚期肿瘤适应症的ADC,可采用相关动物种属评价毒理作用,没有特殊担忧时,组织交叉反应研究通常不是必需的;对于注射给药途径的ADC制剂需考察其局部刺激性和溶血性[6]。

 

综上,ADC药物开展临床前安全性评价时,需根据其结构特点和预期的生物学过程,按照case-by-case的原则,选择合适的相关种属动物,针对性的开展临床前研究与评价,阐明ADC药物对机体的毒性反应以及相关的毒性作用机制,为药物的安全性评价提供更多信息[10]。

 

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注:√:IND阶段必检项目,√*:IND阶段至少进行初步评估

 

图4:ADC药物安全性评价总结

 

五、ADC药物临床研发考量

 

ADC药物的临床研发可参照FDA在2022年2月发布的“Clinical Pharmacology Considerations for Antibody-Drug Conjugates”以及国家药品监督管理局药品审评中心(CDE)于2023年4月发布的《抗肿瘤抗体偶联药物临床研发技术指导原则》进行。

 

ADC药物在临床研发过程中需特关注的问题,包括但不限于[11-13]:

 

1. 适应症的选择

 

建议在早期研究中充分探索在不同瘤种中的有效性数据,可采用多重扩展队列试验设计,同时入组多个不同瘤种的队列,比较广泛地探索其有效性、安全性和给药方案的合理性,为后续确定目标适应症提供充分依据。

 

2. 临床起始剂量的选择

 

ADC药物兼具小分子药物和抗体药物特点,目前看来其安全性风险主要来自小分子化合物部分,通常其临床起始剂量的拟定方法与大多数全身给药的小分子药物相同,ICH S9 Q&A中对于ADC药物的首次临床试验起始剂量问题已有专门表述,建议一般采用S9所推荐的方式,按体表面积计算人体等效剂量。

拟用于晚期肿瘤患者的ADC药物,常用方法是基于啮齿类动物STD10等效剂量的1/10和非啮齿类动物HNSTD等效剂量的1/6估算起始剂量,为了保障受试者的安全,一般取其中较低者作为起始剂量。

FDA指南中强烈推荐在首次人体研究中采用宽剂量范围,并在早期临床试验(如I期或II期的扩展队列研究)里选择多个不同的剂量水平用于评估ADC的安全性和活性。


3. 安全性评价

 

临床研究中应该加强对于ADC药物安全性的监测和相关数据收集,充分揭示其安全性特征。对于独特的安全性特征,建议积极探索其发生机制,如果无法在人体内完成研究和分析,可进行非临床方面的探索(前提为该ADC在动物身上的安全性特征可以充分表征该ADC在人体的安全性特征)。加强对安全性风险的分析和识别;加强研发全程的风险监测和控制,积极探索优化管理模式及有效治疗措施,保障受试者的安全。

小分子药物的代谢、排泄和细胞内作用途径,这些方面可能存在种族间的差异,从而产生不同人种间的安全性差异。因此,对于全球同步开发的ADC药物,鼓励在临床早期即入组适当比例的中国受试者,充分表征在中国人群中的PK和PD特征、安全性和耐受性,为后续关键研究中国人群给药剂量的选择、安全性风险的管理提供科学合理的依据。

 

六、总结

 

 

肿瘤治疗领域的“魔法子弹”理念提出至今一直持续不断地创新优化并取得重要成果,ADC药物已成为肿瘤治疗领域的重要手段之一。继明星药物Enhertu(DS-8201)出现后,企业对于新型ADC药物的开发热情高涨。

 

为了进一步发掘ADC药物的潜力,国内外的研究者在各个关键要素上都正在进行大量的研究,为开发新一代的ADC药物提供源源不断的新思路,包括:使用分子质量较小的抗体片段或者纳米抗体开发ADC,提高肿瘤组织穿透力;选择亲水性更好的连接子改善ADC的载药量和理化性质;使用不同作用机制的小分子药物,降低毒副作用并拓展ADC药物的应用领域;选择定点偶联技术改善载药均一性和药代动力学特性等等。相信在ADC领域研究者的共同努力下,下一代的ADC药物将会给肿瘤的靶向治疗带来新惊喜,使更多的肿瘤患者获益。

 

 

 

参考文献:

 

[1] Fu Z, Li S, Han S, et al. Antibody drug conjugate: the “biological missile” for targeted cancer therapy[J]. Signal Transduction and Targeted Therapy, 2022, 7(1): 1-25.

 

[2] Gabriel, Rinnerthaler, Peter S , et al. HER2 Directed Antibody-Drug-Conjugates beyond T-DM1 in Breast Cancer.[J]. International journal of molecular sciences, 2019.

 

[3] 张忠兵,王旸,白玉.抗体偶联药物研发及药学审评要点[J].药学学报,2020,55(08):1971-1977.

 

[4] 王兰,郭莎,于传飞,等.抗体偶联药物质量控制和临床前评价专家共识[J].中国药事, 2018, 32(7):14.

 

[5] 齐连权,韦薇,常翠云,白玉,罗建辉.抗体偶联药物及其质量研究与质量控制[J].中国新药杂志,2019,28(12):1428-1432.

 

[6] 国家食品药品监督管理局药品审评中心.《抗体偶联药物非临床研究技术指导原则(征求意见稿)》

 

[7] 季双敏,王玉珠,杨进波.抗体偶联药物的分子特点及其药代动力学研究考虑[J].中国临床药理学杂志,2021,37(06):777-782.

 

[8] 王欣,张河战,耿兴超等. 抗体偶联药物临床前安全性评价研究[C]//中国毒理学会药物毒理与安全性评价专业委员会.中国毒理学会药物毒理与安全性评价学术大会(2019年)暨粤港澳大湾区生物医药产业第一届高峰论坛论文集. 2019:125-126.

 

[9] 王欣,耿兴超,刘丽,文海若,霍艳.抗体偶联药物临床前安全性评价考虑要点[J].中国药事,2018,32(11):1515-1519

 

[10] 闫莉萍,王海学,王庆利.抗肿瘤抗体偶联药物非临床药理毒理研究的考虑要点[J].中国新药杂志,2017,26(16):1894-1899.

 

[11] 国家食品药品监督管理局药品审评中心.《抗肿瘤抗体偶联药物临床研发技术指导原则》

 

[12] FDA.Clinical pharmacology considerations for anti body-drug conjugates guidance for industry: draft guidance for industry.

 

[13] 高丽丽,王玉珠,王燕,李健,王骏.抗肿瘤抗体偶联药物临床药理学研究的若干问题与考虑[J].中国临床药理学与治疗学,2023,28(01):75-85.

 


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