در حال حاضر، روش‌های تحقیقاتی غیر بالینی in vitro و in vivo متعدد، و همچنین تجربیات حاصل از توسعه داروهای عرضه‌شده در بازار وجود دارد. با این حال، پیش‌بینی اثربخشی و ایمنی بالینی از طریق مطالعات غیر بالینی بهینه شده همچنان چالش برانگیز است و این مقاله یک تحلیل عمیق-در مورد این موضوع انجام می‌دهد.
ADC های ایده آل باید حداقل دارای سه ویژگی زیر باشند:
1. توانایی اتصال هدف: آنتی ژن هدف ADC ایده آل تنها در سطح تومورها و در سطوح بالا، بدون ریزش آسان بیان می شود.
2. فرآیند تبدیل: قبل از رسیدن به سلول های هدف، مولکول سیتوتوکسیک در حالت ایده آل نباید از ADC خارج شود، به این معنی که کل ADC درون سلول ها درونی می شود.
3. آزادسازی مولکول کوچک سم: مولکول کوچک باید به سرعت و به طور انبوه در داخل سلول های تومور آزاد شود. مولکول کوچک باید سمیت بالایی داشته باشد تا به طور موثر سلول های تومور را از بین ببرد.
استراتژی ارزیابی فارماکولوژیک برای ADCs
تحقیقات اقدام دارویی معمولاً در مرحله کشف دارو یا مرحله ارزیابی پیش بالینی انجام می شود. پروژه های آزمایشی اصلی که باید انجام شوند عبارتند از: فعالیت اتصال هدف، آنتی بادی-داخلی سازی با واسطه، مهار تکثیر تومور in vivo و in vitro (برای ضد{2}}ADC های تومور)، سمیت سلولی وابسته به آنتی بادی{{3}(ADCC) و مکمل{4}سمیت سلولی وابسته (CDC).
هنگام بررسی فارماکودینامیک ADCها در حیوانات، اولین مورد توجه تفاوت‌های گونه‌ای است. اگر ADCها در موش‌ها فعالیت اتصالی ندارند یا فعالیت پیوندی کمی با آنتی‌ژن‌ها دارند، استفاده از حیوانات تراریخته برای آزمایش‌های فارماکودینامیک یا انجام مطالعات فارماکودینامیک in vivo با آنتی‌بادی‌های مشتق شده از حیوانات ضروری است. حیوانات تراریخته می توانند از استفاده از آنتی بادی های جایگزین اجتناب کنند و هنگامی که آنتی ژن هدف در رگ های خونی میزبان یا استروما بیان می شود، حیوانات تراریخته نه تنها می توانند اثرات فارماکودینامیک را ارزیابی کنند، بلکه واکنش های سمیت را نیز تا حدودی مشاهده می کنند. اگر آنتی ژن هدف فقط در سلول های تومور انسانی بیان شود، نیازی به حیوانات تراریخته نیست. اثرات فارماکودینامیک را می توان در مدل های برهنه موش کاشته شده با سلول های تومور انسانی بررسی کرد. هنگام انجام مطالعات فارماکودینامیک در سطح سلولی یا سطح مدل حیوانی، انجام همزمان مطالعات PK/PD، تجزیه و تحلیل توزیع هدف‌گیری دارو، میزان اشغال گیرنده، و رابطه بین قرار گرفتن در معرض و اثر دارو می‌تواند در طراحی رژیم‌های دوز بالینی و تجزیه و تحلیل نتایج مطالعات ایمنی کمک کند.
استراتژی ارزیابی سم شناسی برای ADCs
انتخاب گونه‌های حیوانی: برای نشان دادن کامل ویژگی‌های سمیت ADCها در مطالعات ایمنی غیر بالینی برای حمایت از توسعه بالینی ADCها، ارزیابی ارتباط گونه‌های آزمایش حیوانی و ترجمه‌پذیری نتایج مطالعات غیر{1}}بالینی بسیار مهم است. این تعیین معمولاً شامل بررسی میل اتصال ADC به آنتی ژن های هدف در گونه های غیر بالینی در مقایسه با انسان و همچنین مقایسه طیف رنگ آمیزی ایمونوهیستوشیمی در مطالعات واکنش متقابل بافتی است. عملکرد مؤثر یا ایمنی زایی آنتی بادی ها نیز ممکن است به دلیل تفاوت گونه ها متفاوت باشد.
پارامترهای مواجهه و متابولیسم: علاوه بر این، مانند سایر داروها و محصولات بیولوژیکی، برون یابی نتایج مطالعات غیر بالینی به انسان باید شامل مقایسه پارامترهای مواجهه و متابولیسم باشد. برای مثال، BR-96 یک ADC است که از پیوند کووالانسی دوکسوروبیسین (DOX) به باقیمانده‌های سیستئین یک آنتی‌بادی مونوکلونال انسانی BR96 از طریق پیوند دهنده هیدرازید 6{11}مالیمیدو هگزانوئیک اسید ایجاد می‌شود. مطالعات سم‌شناسی نشان داده‌اند که برخلاف موش‌ها و میمون‌ها، سگ‌ها به اثرات سمی BR-96 حساس‌تر هستند و آنتریت هموراژیک به عنوان سمیت محدودکننده دوز است. با کمال تعجب، BR96-DOX و آنتی بادی مونوکلونال اصلاح نشده BR96 سمیت محدود کننده دوز یکسانی دارند، که نشان می دهد سمیت توسط آنتی بادی مونوکلونال تولید می شود. برخلاف DOX اصلاح نشده، ADCها کاردیومیوپاتی را در مدل‌های موش القا نکردند. بنابراین، انتخاب دوز برای فاز اول کارآزمایی بالینی BR96-Dox در افراد انسانی بر اساس نتایج سم‌شناسی در سگ‌ها بود.
بیان هدف آنتی بادی: مانند آنتی بادی های مونوکلونال درمانی، ارزیابی غیر بالینی ADCs ممکن است به دلیل فقدان اهداف آنتی ژن در گونه های آزمایشی حیوانی مانع شود. دستورالعمل‌های ICH S6 (R1) در مورد ارزیابی ایمنی پیش‌بالینی داروهای مشتق‌شده از بیوتکنولوژی (2011) بیان می‌کند: «انتخاب گونه‌ها برای آنتی‌بادی‌های{6}}دارو/سموم مزدوج (ADCs) حاوی سموم/سموم جدید باید از همان اصول کلی پیروی کند. که اپی توپ مورد نیاز را بیان می کند و طیف واکنش متقاطع بافتی مشابه بافت های انسانی را نشان می دهد، بنابراین، ویژگی گونه و بیماری ممکن است ارزیابی غیر بالینی را تعیین یا محدود کند.
بیان طبیعی بافت آنتی ژن هدف یک نگرانی ایمنی عمده برای درمان ADC است. در حالت ایده آل، آنتی ژن هدف باید در سطوح بسیار پایین در سلول های طبیعی بیان شود. با این حال، همانطور که در دو مثال بالا ذکر شد، آنتی بادی ها همیشه در عمل اختصاصی نیستند. سایر نمونه‌های سمیت بالقوه مربوط به عدم اختصاصیت برای اهداف ADC عبارتند از NaPi2b، یک ناقل فسفات وابسته به سدیم، که در چندین نوع تومور بیان می‌شود، اما در بافت‌های طبیعی نیز قابل تشخیص است، جایی که در هموستاز فسفات معدنی نقش دارد. یک ADC (ضد-NaPi2b-vc-MMAE) با کونژوگه کردن یک آنتی بادی مونوکلونال ضد IgG1 انسانی-NaPi2b به MMAE از طریق پیوند دهنده پپتیدی vc ایجاد شد، و تایید شد که میل پیوندی خاصی در بافت طبیعی میمون انسان دارد. با این حال، علی‌رغم بیان سطح بالا در ریه‌های طبیعی میمون‌ها، ایمنی این واکنش متقاطع می‌تواند قابل قبول باشد، با سمیت‌های محدودکننده دوز و غیرمرتبط با بیان بافت طبیعی. اثرات سم‌شناسی در موش‌های صحرایی طبیعی، گونه‌های غیر الزام‌آور و میمون‌ها با فارماکولوژی MMAE مطابقت دارد.
اصول طراحی سم شناسی عمومی: به طور کلی، نیازی به تعیین گروه های مجزا برای آنتی بادی مونوکلونال/آنتی بادی برهنه، پیوند دهنده/لینکر{0}}توکسین نیست، زیرا مولکول آنتی بادی مونوکلونال یکی از عوامل اصلی تأثیرگذار یا تعیین کننده مواجهه سیستمیک است. طراحی دوز باید دوز فارماکودینامیک ADCها، ویژگی‌های مولکول آنتی‌بادی و ویژگی‌های سمیت سم مولکول کوچک را در نظر بگیرد.
تمرکز بر سمیت مربوط به بار{0}}:اگرچه آزادسازی هدفمند ترکیبات مولکولی کوچک باعث غنی‌سازی دارو در بافت‌های هدف می‌شود، و پنجره درمانی را بهبود می‌بخشد، ویژگی‌های سمیت اصلی ADCها هنوز شبیه به ترکیبات مولکولی کوچک متصل هستند. بیشتر واکنش‌های سمیت ADC نسبت به تجویز مستقیم ترکیبات مولکولی کوچک شدت کمتری دارند، اما برخی از ADCها ممکن است واکنش‌های سمیت بافتی مرتبط با اتصال هدف آنتی‌بادی یا قطع اتصال هدف را افزایش دهند. اگرچه ADC ها آزادسازی هدفمند ترکیبات مولکولی کوچک را افزایش می دهند، برخی از ترکیبات مولکولی کوچک هنوز زودتر از موعد آزاد می شوند و برخی از ترکیبات مولکولی کوچک آزاد می توانند به سرعت منتشر یا به بافت های اطراف و گردش خون سیستمیک از سلول های هدف منتقل شوند، یا آپوپتوز و آسیب سلول های هدف ممکن است منجر به ورود ترکیبات مولکولی کوچک آزاد به گردش خون سیستمیک شود. بخشی از آنتی بادی ADCها همچنین ممکن است به گیرنده‌ها یا اپی توپ‌های سطح سلولی غیر{4}}ارگان بافت هدف، مانند فاگوسیتوز سلولی با واسطه گیرنده Fc، متصل شود و دارو ممکن است پس از تجزیه متابولیک، اثرات سمی روی سلول‌های بافتی مربوطه داشته باشد. بنابراین، سمیت ADC ها ارتباط نزدیکی با ویژگی های آنتی بادی، ترکیبات مولکولی کوچک و پیوند دهنده ها دارد و تغییرات در ویژگی های سمیت ADC ها با تغییر آنتی بادی، ترکیبات مولکولی کوچک و پیوند دهنده ها رخ می دهد. در مطالعات ایمنی غیر بالینی، باید به تأثیر ساختار ترکیب دارو و ویژگی‌های فارماکوکینتیک بر سمیت توجه شود و نتایج آزمایش‌ها باید به طور جامع تجزیه و تحلیل شوند.
سمیت ژنتیکی:ماکرومولکول‌های بیولوژیکی معمولاً مستقیماً با DNA تعامل ندارند و ADC و قسمت آنتی‌بادی آن معمولاً نیازی به آزمایش‌های سمیت ژنی ندارند. سمیت ژنتیکی بالقوه ADCها از ترکیبات مولکولی کوچک ناشی می شود. اگر ترکیب مولکولی کوچک محموله یک ترکیب جدید باشد، آزمایش‌های سمیت ژنی باید انجام شود. برای ترکیبات مولکولی کوچک آزاد جدید و/یا پیوندهای جدید تولید شده در بدن، مواد آزمایش هدف باید بر اساس خواص فیزیکوشیمیایی، ویژگی‌های برش و ساختار محصولات برش ADCها ارزیابی شوند. اگر داده های کافی نشان دهد که ماده آزمایش هدف دارای سمیت ژنتیکی است، هیچ مطالعه سمیت ژنی مورد نیاز نیست.
سمیت تولید مثل:ترکیبات مولکولی کوچک، پیوند دهنده‌ها و آنتی‌بادی‌های برهنه در ADCها ممکن است اثرات نامطلوبی بر اندام‌های تولید مثل، باروری، رشد جنین{0}}و رشد فرزندان داشته باشند، بنابراین باید به خطر سمیت تولید مثلی ADC توجه شود. استراتژی تحقیق، طراحی آزمایشی، اجرا و ارزیابی سمیت تولیدمثلی ADC باید به دستورالعمل‌های ICH S5 رجوع کند و مکانیسم عمل و جمعیت هدف ADCها را برای اتخاذ یک استراتژی تجزیه و تحلیل خاص مشکل-ترکیب کند. ADCهایی که برای بیماران تومور در مراحل پایانی{5} در نظر گرفته شده اند، می توانند به دستورالعمل های ICH S9 برای تحقیقات سمیت باروری مراجعه کنند.
برای محصولات بیولوژیکی، سمیت تولید مثلی معمولاً در گونه های حیوانی مرتبط با فارماکولوژی ارزیابی می شود. اگر هم جوندگان و هم خرگوش‌ها هدف- گونه‌های حیوانی مرتبط هستند، باید از دو گونه حیوانی برای انجام آزمایش‌های سمیت رشد جنین- استفاده شود، مگر اینکه مرگ‌ومیر یا تراتوژنیک جنین در یک گونه تأیید شده باشد. اگر گونه‌های حیوانی هدف -پریمات‌های غیر-انسان باشند یا گونه‌های حیوانی مرتبطی وجود نداشته باشند، موش‌ها یا خرگوش‌ها معمولاً ابتدا برای آزمایش‌های سمیت باروری در نظر گرفته می‌شوند تا سمیت تولیدمثلی ترکیبات مولکولی کوچک آزاد را بررسی کنند. اگر نتایج مطالعه مثبت بودن را تایید کند، نیازی به بررسی سمیت باروری با استفاده از گونه‌های حیوانی مرتبط-پیوندنده نیست. در غیر این صورت، نخستی‌های غیر انسانی یا حیوانات تراریخته یا مولکول‌های جایگزین باید برای آزمایش شناسایی سمیت تولید مثلی با واسطه آنتی‌ژن در نظر گرفته شوند. اگر آنتی بادی یا ترکیب مولکولی کوچک در ADC ها دارای داده های ادبیاتی باشد که به وضوح خطرات سمیت باروری بالقوه را نشان می دهد، مطالعات سمیت تولید مثلی مورد نیاز نیست و کنترل خطر مربوطه می تواند بر اساس اطلاعات ادبیات باشد.
سرطان زایی:بر اساس ویژگی های ADCها، ضرورت انجام مطالعات سرطان زایی را می توان بر اساس ICH S1، ICH S6، ICH S9 و سایر دستورالعمل های مرتبط در نظر گرفت.
ایمنی زایی / ایمنی زایی:ADC ها ممکن است پس از ورود به بدن باعث ایمنی زایی شوند و آنتی بادی های ضد دارو تولید کنند. ارزیابی ایمنی زایی ADCها به تجزیه و تحلیل فارماکوکینتیک، اثربخشی و نتایج ایمنی دارو کمک می کند، بنابراین تشخیص آنتی بادی ضد دارو معمولاً در مطالعات ایمنی غیر بالینی ADCها همراه است. آنتی‌بادی‌های ضد دارو ممکن است از قسمت آنتی‌بادی و بخش پیونددهنده ADCها تولید شوند، و اینکه آیا بررسی بیشتر اپی‌توپ‌های آنتی‌ژن مورد نیاز است، باید براساس خطر ایمنی‌زایی باشد. توسعه، اعتبار سنجی و استراتژی تشخیص تحلیلی برای تجزیه و تحلیل ایمنی زایی ADCها باید از "راهنماهای فنی برای تحقیقات ایمنی زایی دارو" پیروی کند. ADCها می‌توانند به ICH S6، ICH S8، ICH S9 و سایر دستورالعمل‌ها مراجعه کنند و شاخص‌های تشخیص سمیت ایمنی را بر اساس عواملی مانند نوع و مکانیسم عمل ADCها به طور منطقی طراحی کنند. علاوه بر مطالعات روتین ایمونوتوکسیتی، در صورت لزوم باید مطالعات ایمنی اضافی نیز در نظر گرفته شود.
ایمنی نوری:قبل از آزمایش‌های بالینی فاز I، سمیت نوری بالقوه باید بر اساس ویژگی‌های فتوشیمیایی و دسته‌های دارویی/شیمیایی ترکیبات مولکولی کوچک (از جمله پیوند دهنده‌ها) ارزیابی شود. اگر این داده ها خطرات بالقوه را نشان می دهد، اقدامات حفاظتی مناسب باید برای افراد آزمایش بالینی انجام شود. اگر داده‌های غیر بالینی یا تجربیات بالینی نمی‌توانند خطر ایمنی عکس را به طور کامل ارزیابی کنند، ارزیابی ایمنی عکس مطابق با اصول شرح‌داده‌شده در ICH S10 باید قبل از-کارآزمایی‌های بالینی بزرگ (فاز III) ارائه شود.
واکنش متقاطع بافتی-:مطالعات واکنش‌پذیری متقاطع بافتی، آزمایش‌های اتصال بافت آزمایشگاهی هستند که با استفاده از تکنیک‌های ایمونوهیستوشیمی برای تعیین ویژگی‌های اتصال آنتی‌بادی‌ها و اپی توپ‌های آنتی‌ژن در بافت‌ها انجام می‌شوند. مطالعات واکنش‌پذیری متقاطع بافتی می‌تواند اطلاعات تکمیلی مفیدی برای درک توزیع هدف ارائه دهد و همچنین می‌تواند اطلاعاتی در مورد اتصال غیرمنتظره بالقوه ارائه دهد. مطالعات واکنش متقابل بافتی با استفاده از بافت‌های انسانی، بخشی جدایی ناپذیر از سری ارزیابی ایمنی اولیه بالینی دوز برای داروهای آنتی‌بادی است. زمانی که گونه‌های حیوانی مرتبط با هدف{6}}وجود ندارد، اطلاعات واکنش متقاطع بافتی برای پیش‌بینی خطرات سمیت انسانی بسیار مهم است. برای ADCهایی که برای نشانه‌های تومور در مراحل پایانی در نظر گرفته شده‌اند، اگر پس از ارزیابی اثرات سم‌شناسی در گونه‌های حیوانی، نگرانی خاصی وجود نداشته باشد، مطالعات واکنش متقابل بافتی ضروری نیست.
در حال حاضر، ICH، FDA، NMPA، و آژانس‌های دیگر دستورالعمل‌های فنی مربوطه را برای تحقیقات دارویی و سم‌شناسی غیر بالینی ADCها صادر کرده‌اند. محققان می‌توانند بر اساس ویژگی‌های داروها، مطالعات غیرعلمی غیر{2}}فارماکولوژی بالینی و سم‌شناسی غیر منطقی را طراحی کنند، به حداکثر رساندن برون‌یابی اثرات فارماکودینامیک غیر بالینی{4}}و واکنش‌های سمی بر انسان، کارایی و ایمنی ADCها در افزایش خطر توسعه بالینی و کاهش خطر توسعه برنامه‌های بالینی از طریق آن‌ها. توسعه دهندگان دارو می توانند با آژانس های نظارتی بر اساس نتایج تحقیقات اولیه و مسائل موجود برای به دست آوردن اطلاعات غیر{6}}پشتیبانی تحقیقات بالینی استاندارد شده علمی ارتباط برقرار کنند.
