Actualment, hi ha nombrosos mètodes d'investigació no-clíniques in vitro i in vivo, així com l'experiència del desenvolupament de fàrmacs comercialitzats. Tanmateix, predir l'eficàcia i la seguretat clíniques mitjançant estudis optimitzats no-clínics segueix sent un repte, i aquest article realitza una-anàlisi detallada sobre aquesta qüestió.
Els ADC ideals han de tenir almenys les tres característiques següents:
1. Capacitat d'unió d'orientació: l'antigen diana ADC ideal només s'expressa a la superfície dels tumors i a nivells elevats, sense fàcil vessament.
2. Procés de transformació: abans d'arribar a les cèl·lules diana, l'ideal és que la molècula citotòxica no es desprengui de l'ADC, és a dir, tot l'ADC s'interioritza a les cèl·lules.
3. Alliberament de la molècula petita de la toxina: la molècula petita s'ha d'alliberar de manera ràpida i massiva dins de les cèl·lules tumorals; la petita molècula hauria de tenir una alta toxicitat per matar de manera eficient les cèl·lules tumorals.
Estratègia d'Avaluació Farmacològica d'ADC
La investigació d'acció farmacològica se sol dur a terme durant la fase de descobriment de fàrmacs o d'avaluació preclínica. Els principals projectes experimentals que s'han de dur a terme inclouen l'activitat d'unió a la diana, la internalització mediada d'anticossos-, la inhibició de la proliferació tumoral in vivo i in vitro (per a ADC anti-tumorals), la citotoxicitat cel·lular dependent d'-anticossos (ADCC) i la citotoxicitat-depenent del complement (CDC).
Quan s'examina la farmacodinàmica dels ADC en animals, la primera consideració són les diferències d'espècies. Si els ADC no tenen activitat d'unió o tenen una baixa activitat d'unió amb antígens en ratolins, cal considerar l'ús d'animals transgènics per a experiments farmacodinàmics o la realització d'estudis farmacodinàmics in vivo amb anticossos d'origen animal-. Els animals transgènics poden evitar l'ús d'anticossos alternatius, i quan l'antigen objectiu s'expressa als vasos sanguinis o estroma de l'hoste, els animals transgènics no només poden avaluar els efectes farmacodinàmics, sinó que també poden observar reaccions de toxicitat fins a cert punt. Si l'antigen diana només s'expressa en cèl·lules tumorals humanes, no hi ha necessitat d'animals transgènics; els efectes farmacodinàmics es poden examinar en models de ratolí nu implantats amb cèl·lules tumorals humanes. Quan es realitzen estudis farmacodinàmics a nivell cel·lular o a nivell de model animal, la realització simultània d'estudis de PK/PD, l'anàlisi de la distribució de l'orientació del fàrmac, la taxa d'ocupació del receptor i la relació entre l'exposició i l'efecte del fàrmac pot ajudar en el disseny de règims de dosificació clínica i l'anàlisi dels resultats de l'estudi de seguretat.
Estratègia d'Avaluació Toxicològica dels ADC
Selecció d'espècies animals: per exposar completament les característiques de toxicitat dels ADC en estudis de seguretat no-clínics per donar suport al desenvolupament clínic d'ADC, és crucial avaluar la rellevància de les espècies de proves animals i la traducció dels resultats dels estudis no-clínics. Aquesta determinació normalment implica comprovar l'afinitat d'unió dels ADC per dirigir els antígens en espècies no-clíniques en comparació amb els humans, així com comparar l'espectre de tinció immunohistoquímica en estudis de reactivitat-creuada de teixits. Les funcions efectores o la immunogenicitat dels anticossos també poden variar a causa de les diferències d'espècie.
Paràmetres d'exposició i metabolisme: a més, com altres fàrmacs i productes biològics, l'extrapolació dels resultats d'estudis no-clínics a humans hauria d'incloure una comparació dels paràmetres d'exposició i del metabolisme. Per exemple, BR-96 és un ADC format enllaçant covalentment la doxorubicina (DOX) amb els residus de cisteïna d'un anticòs monoclonal BR96 humanitzat mitjançant un enllaç hidrazida d'àcid 6{-maleimidohexanoic. Els estudis de toxicologia han demostrat que, a diferència de les rates i els micos, els gossos són més sensibles als efectes tòxics del BR-96, amb l'enteritis hemorràgica com a toxicitat limitant la dosi. Sorprenentment, BR96-DOX i l'anticòs monoclonal no modificat BR96 tenen la mateixa toxicitat limitant la dosi, cosa que indica que la toxicitat la produeix l'anticòs monoclonal. A diferència de DOX no modificat, els ADC no van induir cardiomiopatia en models de rata. Per tant, la selecció de dosis per a l'assaig clínic de fase I de BR96-Dox en subjectes humans es va basar en els resultats de toxicologia en gossos.
Expressió diana d'anticossos: com els anticossos monoclonals terapèutics, l'avaluació no-clínica dels ADC pot veure's obstaculitzada per la manca d'antigens dianes en espècies de proves en animals. Les directrius de l'ICH S6 (R1) sobre l'avaluació de la seguretat preclínica dels productes farmacèutics derivats de la biotecnologia (2011) diuen: "La selecció d'espècies per als conjugats d'anticossos-medicaments/toxines (ADC) que contenen noves toxines/toxines hauria de seguir els mateixos principis generals que per als anticorps monoclonals no modificats. expressen l'epítop requerit i mostren un espectre de reactivitat-de teixit semblant al dels teixits humans. Per tant, l'especificitat de l'espècie i la malaltia poden determinar o limitar l'avaluació no-clínica".
L'expressió tissular normal de l'antigen objectiu és una preocupació important de seguretat per a la teràpia ADC. Idealment, l'antigen diana s'hauria d'expressar a nivells molt baixos en cèl·lules normals; tanmateix, com s'ha esmentat en els dos exemples anteriors, els anticossos no sempre són específics a la pràctica. Altres exemples potencials de toxicitat relacionats amb la manca d'especificitat per a les dianes ADC inclouen NaPi2b, un transportador de fosfat-depenent del sodi, que s'expressa en diversos tipus de tumors, però també detectable en teixits normals, on té un paper en l'homeòstasi del fosfat inorgànic. Es va desenvolupar un ADC (anti-NaPi2b-vc-MMAE) conjugant un anticòs monoclonal IgG1 humanitzat anti{{-NaPi2b a MMAE mitjançant un enllaç peptídic vc, i es va confirmar que tenia afinitat d'unió específica en teixits humans i de mico cranc normals. No obstant això, malgrat un alt-nivell d'expressió als pulmons normals dels micos, la seguretat d'aquesta-reactivitat creuada pot ser acceptable, amb toxicitats que limiten la dosi-no relacionades amb l'expressió normal dels teixits. Els efectes toxicològics en rates normals, espècies-no vinculants i micos són coherents amb la farmacologia de MMAE.
Principis generals de disseny de toxicologia: en general, no cal establir grups separats per a l'anticossos monoclonal/anticossos nu, linker/linker-toxina, ja que la molècula d'anticossos monoclonal és un dels principals factors que afecten o determinan l'exposició sistèmica. El disseny de la dosi hauria de tenir en compte la dosi farmacodinàmica dels ADC, les característiques de la molècula d'anticossos i les característiques de toxicitat de la toxina de molècula petita.
Centra't en la toxicitat-relacionada amb la càrrega útil:Tot i que l'alliberament dirigit de compostos de molècules petites aconsegueix l'enriquiment del fàrmac en teixits diana, millorant la finestra terapèutica, les principals característiques de toxicitat dels ADC segueixen sent similars a les dels compostos de molècules petites connectades. La majoria de les reaccions de toxicitat de l'ADC són menys greus que l'administració directa de compostos de molècules petites, però alguns ADC poden augmentar les reaccions de toxicitat dels teixits associades a la unió a la diana d'anticossos o a la unió fora-de la diana. Tot i que els ADC augmenten l'alliberament dirigit de compostos de molècules petites, alguns compostos de molècules petites encara s'alliberen prematurament, i alguns compostos de molècules petites lliures poden difondre o transferir-se ràpidament als teixits circumdants i a la circulació sistèmica des de les cèl·lules diana, o l'apoptosi i el dany de les cèl·lules diana poden provocar que els compostos de molècules petites lliures entrin a la circulació sistèmica. La part d'anticossos dels ADC també pot unir-se a altres receptors o epítops de la superfície de les cèl·lules dels òrgans del teixit no objectiu, com ara la fagocitosi cel·lular mediada pel receptor Fc-, i el fàrmac pot exercir efectes tòxics sobre les cèl·lules del teixit corresponents després de la descomposició metabòlica. Per tant, la toxicitat dels ADC està estretament relacionada amb les característiques de l'anticossos, els compostos de molècules petites i els enllaços, i es produiran canvis en les característiques de toxicitat dels ADC amb la variació de l'anticòs, els compostos de molècules petites i els enllaços. En els estudis de seguretat no-clínics, s'ha de prestar atenció a l'impacte de l'estructura de la composició del fàrmac i les característiques farmacocinètiques sobre la toxicitat, i els resultats dels experiments s'han d'analitzar exhaustivament.
Genotoxicitat:Les macromolècules biològiques generalment no interaccionen directament amb l'ADN, i l'ADC i la seva part d'anticossos normalment no s'han de sotmetre a proves de genotoxicitat. La genotoxicitat potencial dels ADC prové dels compostos de molècules petites. Si el compost de molècula petita de càrrega útil és un compost nou, s'han de realitzar proves de genotoxicitat; per a nous compostos lliures de molècules petites i/o nous enllaçadors produïts al cos, els materials de prova objectiu s'han d'avaluar en funció de les propietats fisicoquímiques, les característiques d'escissió i l'estructura dels productes d'escissió dels ADC; si les dades suficients indiquen que el material d'assaig objectiu té genotoxicitat, no calen estudis de genotoxicitat.
Toxicitat per a la reproducció:Els compostos de molècules petites, els enllaços i els anticossos nus dels ADC poden tenir efectes adversos sobre els òrgans reproductors, la fertilitat, el desenvolupament embrionari-fetal i el desenvolupament de la descendència, de manera que s'ha de prestar atenció al risc de toxicitat reproductiva dels ADC. L'estratègia d'investigació, el disseny experimental, la implementació i l'avaluació de la toxicitat reproductiva de l'ADC haurien de fer referència a les directrius ICH S5 i combinar el mecanisme d'acció i la població objectiu d'ADC per adoptar una estratègia d'anàlisi específica del problema-. Els ADC destinats a pacients amb tumors en fase tardana-poden consultar les directrius ICH S9 per a la investigació de la toxicitat reproductiva.
Per als productes biològics, la toxicitat reproductiva s'avalua normalment en espècies animals farmacològicament rellevants. Si tant els rosegadors com els conills són espècies animals relacionades amb l'objectiu-d'unió, s'han d'utilitzar dues espècies animals per dur a terme proves de toxicitat per al desenvolupament embrionari-, tret que s'hagi confirmat la letalitat embrionària o la teratogenicitat en una espècie. Si les espècies animals d'unió-objectiu són primats no-humans o no hi ha espècies animals rellevants, les rates o els conills solen ser considerats primers per a les proves de toxicitat reproductiva per investigar la toxicitat reproductiva dels compostos lliures de molècules petites. Si els resultats de l'estudi confirmen la positivitat, no cal investigar la toxicitat reproductiva utilitzant espècies animals relacionades amb la unió -objectiu; en cas contrari, s'han de considerar primats no-humans o animals transgènics o molècules alternatives per a les proves per identificar la toxicitat reproductiva mediada per l'antigen-. Si l'anticossos o el compost de molècula petita dels ADC té dades bibliogràfiques que mostren clarament els riscos potencials de toxicitat reproductiva, no calen estudis de toxicitat reproductiva i el control de risc rellevant es pot basar en la informació bibliogràfica.
Carcinogenicitat:A partir de les característiques dels ADC, es pot considerar la necessitat d'estudis de carcinogenicitat segons ICH S1, ICH S6, ICH S9 i altres directrius relacionades.
Immunogenicitat/Immunotoxicitat:Els ADC poden causar immunogenicitat després d'entrar al cos, produint anticossos anti-medicaments. L'avaluació de la immunogenicitat dels ADC ajuda a analitzar la farmacocinètica, l'eficàcia i els resultats de seguretat del fàrmac, de manera que la detecció d'anticossos anti-medicaments sol anar acompanyada en estudis de seguretat no-clínics dels ADC. Els anticossos anti-medicaments es poden produir a partir de la part d'anticossos i de la part d'enllaç dels ADC, i si cal un examen addicional dels epítops d'antigen s'ha de basar en el risc d'immunogenicitat. El desenvolupament, la validació i l'estratègia de detecció analítica per a l'anàlisi d'immunogenicitat dels ADC han de seguir les "Directrius tècniques per a la investigació d'immunogenicitat de fàrmacs". Els ADC poden fer referència a ICH S6, ICH S8, ICH S9 i altres directrius, i dissenyar raonablement indicadors de detecció d'immunotoxicitat basats en factors com el tipus i el mecanisme d'acció dels ADC. A més dels estudis rutinaris d'immunotoxicitat, s'han de considerar estudis d'immunotoxicitat addicionals si cal.
Seguretat òptica:Abans dels assaigs clínics de la Fase I, la fototoxicitat potencial s'hauria d'avaluar preliminarment en funció de les propietats fotoquímiques i les categories farmacològiques/químiques dels compostos de molècules petites (inclosos els enllaços). Si aquestes dades suggereixen riscos potencials, s'han de prendre mesures de protecció adequades per als subjectes d'assaig clínic. Si les dades no-clíniques o l'experiència clínica no poden avaluar completament el risc de seguretat fotogràfica, s'ha de proporcionar una avaluació de seguretat fotogràfica d'acord amb els principis descrits a l'ICH S10 abans d'assaigs clínics de-mostra gran (Fase III).
Reactivitat-creuada dels teixits:Els estudis de reactivitat-creuada de teixits són proves d'unió de teixits in vitro realitzades mitjançant tècniques immunohistoquímiques per determinar les característiques d'unió dels anticossos i els epítops d'antigen als teixits. Els estudis de reactivitat-creuada dels teixits poden proporcionar informació suplementària útil per a la comprensió de la distribució objectiu i també poden proporcionar informació sobre una possible unió inesperada. Els estudis de reactivitat-creuada de teixits amb teixits humans són una part integral de la sèrie inicial d'avaluació de la seguretat de la dosificació clínica dels fàrmacs d'anticossos. Quan no hi ha espècies animals relacionades amb l'objectiu-, la informació de reactivitat-creuada dels teixits és especialment important per predir els riscos de toxicitat humana. Per als ADC destinats a indicacions de tumors en fase tarda-, els estudis de reactivitat-creuada dels teixits no són necessaris si no hi ha preocupacions especials després d'avaluar els efectes toxicològics en espècies animals rellevants.
Actualment, ICH, FDA, NMPA i altres agències han emès directrius tècniques rellevants per a la investigació no-de farmacologia i toxicologia clínica dels ADC. Els investigadors poden dissenyar estudis de farmacologia i toxicologia no clínics científicament raonables basats en les característiques dels fàrmacs, maximitzant l'extrapolació d'efectes farmacodinàmics no clínics d'animals- i reaccions de toxicitat en humans, predint l'eficàcia i la seguretat dels ADC en aplicacions clíniques de millora i, per tant, reduint el risc de desenvolupament clínic. Els desenvolupadors de medicaments poden comunicar-se amb les agències reguladores basant-se en els resultats preliminars de la investigació i els problemes existents per obtenir informació de suport a la investigació no-clínica estandarditzada científicament.
