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臨床前免疫療法安全性和毒性評估

2018-12-04

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癌癥免疫療法臨床前研究的總體目標雖然與其它類型的抗癌藥物基本一致,但鑒于其特殊的風險性,因此審核過程極其嚴格。

癌癥免疫治療安全性評價的重要性

對CD28超激動劑TGN1412毒性預測不足就是一個失敗的案例。在本例中,由于進行臨床前安全性評價的CD4+效應記憶性T細胞中缺乏CD28的表達。因此,在臨床前檢測中未能預測出細胞因子釋放綜合征(CRS),并繼而出現于受試者中。

此外,盡管CAR-T細胞療法取得了突破性進展,成果令人鼓舞,但潛在的致命性毒性與這種細胞療法有著密切的相關性, 并且可能伴隨有嚴重的CRS。然而,與免疫檢查點抑制劑引發的不良反應(主要是遲發性自身免疫不良反應)相比較,CAR-T細胞產生的毒性往往是急性的,多樣性較低,因此更容易預測。

體外試驗:提供可預測性、安全性的相關數據

自TGN1412臨床試驗以后,對用于臨床的作用于免疫調節靶點的生物制劑的非臨床研究審查越來越嚴格。目前,對PBMC或T細胞進行的細胞因子釋放誘導活性的體外檢測被定期納入這些審查中。

細胞因子釋放通常也作為生物制劑評估的指標,雖然這些制劑并不具有免疫調節劑的特征,但是以免疫細胞為靶向。

鑒于PBMC供體與其反應程度之間存在差異,因此對體外細胞因子釋放數據的闡釋具有一定的挑戰性。并且體外細胞因子的閾值難以確定,從而可能導致臨床不良事件的發生。

盡管對以上細胞因子數據的解釋并非絕對準確,但也是可預測的。以CEA抗原和CD3為靶點的雙特異性分子MEDI-565為例,針對PBMC進行體外細胞因子釋放研究,顯示了CD3和CEA靶向結合促進了T細胞增殖和細胞因子釋放。這些結果可以與其它參數結合以確定最低預期生物效應水平(MABEL)和選擇最大安全初始劑量。

除細胞因子釋放研究之外,藥物的脫靶作用也需要關注,包括對預期靶點不同的人類組織的特異性和毒性作用,這是確定對某些器官的潛在毒性所必需考慮的。

利用免疫化學方法,我們可以確定藥物與相關人體組織的交叉反應和目標抗原的潛在結合位點,以及由于交叉反應而導致的意外靶向。

選擇適合毒理學研究的體內模型

一般來說,由于免疫治療藥物的人類特異性及靶點表達的相似性,食蟹猴是目前毒理學研究中最常用的模型。

同源小鼠模型是目前免疫腫瘤學中最為常用的嚙齒類動物模型。該模型的主要優點是具有健全的免疫系統,可對藥物的作用機制和活性進行評估

使用這類模型需要有可傳代小鼠,或者試驗分子與小鼠靶標發生交叉反應。

在研發治療性候選藥物過程中,開發小鼠替代抗體成為了可能。這也是對有限的物種交叉反應的人源化單克隆抗體進行限制性安全試驗的潛在解決方案。在嚙齒動物藥效模型中,這些模型小鼠可幫助我們進行概念驗證研究。

如果沒有同源模型替代物,我們通常可以使用基因工程小鼠模型(GEMM)。這些模型中引入了轉基因或進行了基因敲進,將小鼠蛋白替換為人類蛋白,從而可以對人類生物療法進行測試。基因敲進模型已經顯示出它在預測藥物潛在副作用方面的優勢,比如候選人類抗體引發的自身免疫或促炎作用。例如,人CTLA-4 基因敲進小鼠使用hCTLA4抗體治療會引發自身免疫反應,這個現象在患者中也會出現。

同源或GEMM模型可能是最能反映免疫系統與宿主細胞相互作用的模型。盡管現階段的探索還很少,但是人源化小鼠在非臨床安全性研究中的應用仍然為我們提供了某些優勢,重現了以往經歷CRS的人類患者中所觀察到的諸多毒性、促炎反應。

例如,在PBMC人源化小鼠中,CD3抗體或TGN1412給藥后,可觀察到淋巴細胞減少及CRS出現。而在給藥后數小時內,TGN1412處理可觀察到CD45+細胞減少,而CD3抗體處理僅可觀察到T細胞下降,兩種處理均可引發細胞因子風暴。

除PBMC小鼠之外,免疫功能不健全小鼠(如NOG?或NSG?)通過接種人類造血細胞(來源于人類胎肝或臍血干細胞)形成的人源化小鼠也可用于藥物安全性評價。這些模型可用于監測CRS,以及與免疫治療相關的其它不良事件。

例如,CTLA4抗體(ipilimumab)的免疫毒性和副作用已在CD34+小鼠肝細胞癌(HCC)PDX模型上顯現,這也與臨床數據一致。在本項研究中,使用ipilimumab治療的小鼠體重明顯減輕,而使用PD-1 (pembrolizumab)抗體治療的小鼠未有明顯改變。

此外,病理分析證實了ipilimumab治療后在肝、肺、腎出現大量免疫細胞浸潤和損傷,而pembrolizumab治療組保持正常。

總結

只要圍繞腫瘤免疫治療還存在未解決的問題,臨床前動物模型的開發就需要不斷進行改進和細化,以預測藥物的臨床表現和評估毒性。而作為目前的一個起點,體外平臺以及轉基因和/或人源化小鼠的進一步發展將為解決免疫治療臨床前評價中的一系列問題提供有用的模型。

Topics: Oncology

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