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临床前免疫疗法安全性和毒性评估

2018-12-04

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癌症免疫疗法临床前研究的总体目标虽然与其它类型的抗癌药物基本一致,但鉴于其特殊的风险性,因此审核过程极其严格。

癌症免疫治疗安全性评价的重要性

对CD28超激动剂TGN1412毒性预测不足就是一个失败的案例。在本例中,由于进行临床前安全性评价的CD4+效应记忆性T细胞中缺乏CD28的表达。因此,在临床前检测中未能预测出细胞因子释放综合征(CRS),并继而出现于受试者中。

此外,尽管CAR-T细胞疗法取得了突破性进展,成果令人鼓舞,但潜在的致命性毒性与这种细胞疗法有着密切的相关性, 并且可能伴随有严重的CRS。然而,与免疫检查点抑制剂引发的不良反应(主要是迟发性自身免疫不良反应)相比较,CAR-T细胞产生的毒性往往是急性的,多样性较低,因此更容易预测。

体外试验:提供可预测性、安全性的相关数据

自TGN1412临床试验以后,对用于临床的作用于免疫调节靶点的生物制剂的非临床研究审查越来越严格。目前,对PBMC或T细胞进行的细胞因子释放诱导活性的体外检测被定期纳入这些审查中。

细胞因子释放通常也作为生物制剂评估的指标,虽然这些制剂并不具有免疫调节剂的特征,但是以免疫细胞为靶向。

鉴于PBMC供体与其反应程度之间存在差异,因此对体外细胞因子释放数据的阐释具有一定的挑战性。并且体外细胞因子的阈值难以确定,从而可能导致临床不良事件的发生。

尽管对以上细胞因子数据的解释并非绝对准确,但也是可预测的。以CEA抗原和CD3为靶点的双特异性分子MEDI-565为例,针对PBMC进行体外细胞因子释放研究,显示了CD3和CEA靶向结合促进了T细胞增殖和细胞因子释放。这些结果可以与其它参数结合以确定最低预期生物效应水平(MABEL)和选择最大安全初始剂量。

除细胞因子释放研究之外,药物的脱靶作用也需要关注,包括对预期靶点不同的人类组织的特异性和毒性作用,这是确定对某些器官的潜在毒性所必需考虑的。

利用免疫化学方法,我们可以确定药物与相关人体组织的交叉反应和目标抗原的潜在结合位点,以及由于交叉反应而导致的意外靶向。

选择适合毒理学研究的体内模型

一般来说,由于免疫治疗药物的人类特异性及靶点表达的相似性,食蟹猴是目前毒理学研究中最常用的模型。

同源小鼠模型是目前免疫肿瘤学中最为常用的啮齿类动物模型。该模型的主要优点是具有健全的免疫系统,可对药物的作用机制和活性进行评估

使用这类模型需要有可传代小鼠,或者试验分子与小鼠靶标发生交叉反应。

在研发治疗性候选药物过程中,开发小鼠替代抗体成为了可能。这也是对有限的物种交叉反应的人源化单克隆抗体进行限制性安全试验的潜在解决方案。在啮齿动物药效模型中,这些模型小鼠可帮助我们进行概念验证研究。

如果没有同源模型替代物,我们通常可以使用基因工程小鼠模型(GEMM)。这些模型中引入了转基因或进行了基因敲进,将小鼠蛋白替换为人类蛋白,从而可以对人类生物疗法进行测试。基因敲进模型已经显示出它在预测药物潜在副作用方面的优势,比如候选人类抗体引发的自身免疫或促炎作用。例如,人CTLA-4 基因敲进小鼠使用hCTLA4抗体治疗会引发自身免疫反应,这个现象在患者中也会出现。

同源或GEMM模型可能是最能反映免疫系统与宿主细胞相互作用的模型。尽管现阶段的探索还很少,但是人源化小鼠在非临床安全性研究中的应用仍然为我们提供了某些优势,重现了以往经历CRS的人类患者中所观察到的诸多毒性、促炎反应。

例如,在PBMC人源化小鼠中,CD3抗体或TGN1412给药后,可观察到淋巴细胞减少及CRS出现。而在给药后数小时内,TGN1412处理可观察到CD45+细胞减少,而CD3抗体处理仅可观察到T细胞下降,两种处理均可引发细胞因子风暴。

除PBMC小鼠之外,免疫功能不健全小鼠(如NOG®或NSG™)通过接种人类造血细胞(来源于人类胎肝或脐血干细胞)形成的人源化小鼠也可用于药物安全性评价。这些模型可用于监测CRS,以及与免疫治疗相关的其它不良事件。

例如,CTLA4抗体(ipilimumab)的免疫毒性和副作用已在CD34+小鼠肝细胞癌(HCC)PDX模型上显现,这也与临床数据一致。在本项研究中,使用ipilimumab治疗的小鼠体重明显减轻,而使用PD-1 (pembrolizumab)抗体治疗的小鼠未有明显改变。

此外,病理分析证实了ipilimumab治疗后在肝、肺、肾出现大量免疫细胞浸润和损伤,而pembrolizumab治疗组保持正常。

总结

只要围绕肿瘤免疫治疗还存在未解决的问题,临床前动物模型的开发就需要不断进行改进和细化,以预测药物的临床表现和评估毒性。而作为目前的一个起点,体外平台以及转基因和/或人源化小鼠的进一步发展将为解决免疫治疗临床前评价中的一系列问题提供有用的模型。

Topics: Oncology

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