免疫激动剂的临床起始剂量计算

药物通过激活免疫系统杀伤肿瘤的概念已经得到充分验证，类似产品包括免疫检查点抑制剂、免疫激动剂以及CD3双特异性抗体等等。CD3双抗一端链接T细胞，一端连接肿瘤相关抗原，通过这类连接器可以激活T细胞，并杀死肿瘤细胞。2009年，全球首个CD3-EpCam双抗Removab被EMA批准上市（后退市）。2014年，FDA批准了首个CD3-CD19双抗Blincyto上市。以CD3为基础的双抗由于其高免疫活性，面临的一大挑战是如何科学设计首次临床试验（first in human, FIH）起始剂量。

尤其是2006年，CD28激动剂TGN1412给予健康受试者后，首剂量即出现因CRS导致的多器官功能障碍。TGN1412最相关种属为食蟹猴，因为食蟹猴CD28胞外区序列与人100%一致，且与人和猴CD28的亲和力相近，具备相似的组织交叉反应。食蟹猴NOAEL约为50mg/kg，HED约为16mg/kg，采用160倍安全系数，临床起始剂量为0.1mg/kg，患者给药后出现严重不良反应事件。再次证明，NOAEL法进行临床起始剂量设计存在风险。

免疫激动剂的目标适应症多是肿瘤。基于传统啮齿类动物STD10或者HNSTD计算的起始剂量并不安全。ICH S9有提及，对于具有免疫激活作用的生物药物，可以采用最小预期生物效应剂量（Minimally-anticipated biological effect level, MABEL）进行FIH起始剂量计算。比如基于受体占有率（receptor occupancy, RO）或药理学活性（pharmacologic activity, PA）的20%-80%计算FIH起始剂量。除了ICH，EMA于2007年也出台了相关指导原则《GUIDELINE ON REQUIREMENTS FOR FIRST-IN-MAN CLINICAL TRIALS FOR POTENTIAL HIGH-RISK MEDICINAL PRODUCTS》，建议高风险药物采用MABEL法进行FIH剂量计算。

那通过RO或者PA怎么计算起始剂量呢，比较常见的是Goutelle等人提出的Hill等式，如下图所示。C代表药物的人体血药浓度，EC50来自体外活性实验，KD则代表与抗原亲和力有关的解离常数。等式中，PA、EC50、RO、KD值是已知的，就可以计算血药浓度C，然后通过人体血容量，即可获得剂量。正常来讲，Hill等式中还有coefficient，下图中的coefficient取的是1，与>1相比，coefficient=1获得的剂量会更为保守。

免疫激动剂的PA数据通常来自细胞因子释放、T细胞激活（如CD69、CD25 marker）、T细胞增殖、靶细胞裂解或凋亡、ADCC/CDC。大部分免疫激动剂会开展多种体外PA实验。由于每个实验的灵敏度不同，PA的EC50跨度可能很大，甚至有的超过10000倍。KD值通常可以通过流式细胞术、SPR、ELISA等实验获得。与EC50不同，KD值的范围并不大，最多20倍左右。尤其SPR或KinExA，波动往往在6倍以内。

MABEL

那么MABEL在免疫激动剂研究中的应用究竟如何呢？FDA在其IND数据库中以“MABEL”作为关键词进行了检索。挑选了其中27个IND项目进行了分析，靶点覆盖PD-1、PD-L1、CD40、GITR、OX40、OX40L、CD33、CD38、CD19、4-1BB、CTLA-4等。因CD3双抗的特殊性，未涵盖在内。

采用20%-80% PA或20%-80% RO进行FIH剂量计算。结果显示，基于20%-80% PA计算的剂量，患者的毒性反应可接受，未出现药物相关的死亡，也未出现CRS或其它免疫相关的3级及以上不良反应。但由于不同体外试验结果的EC50变异很大，基于该数据获得的剂量范围跨度也比较大。同样，基于20%-80% RO路径获得的FIH剂量，安全性也可以接受。RO定为80%的其中一个依据来自于TGN1412，其在RO达到90%的时候出现了CRS。如果PA和RO进行对比，通常20% PA获得的起始剂量更低。

但是，RO对于所有免疫激动剂的FIH剂量计算都是安全的吗？至少对于CD3双抗是不适用的。对于CD3/TAA双抗，FDA在另外一篇文章中总结了其IND数据库的17个产品的数据，对其FIH剂量计算进行了回顾性分析。发现RO并不安全，有几个IND项目，即使用10% RO计算，剂量依然高于人体MTD或最高剂量，如下表所示。

从药企提交的数据里面，FDA发现，17个IND的CD3双抗中，1个未提供FIH剂量合理性说明，2个已有前期临床数据，剩余14个全部采用的MABEL法计算FIH剂量。其中7个是基于最敏感实验中的20% PA获得，有的伴随PK modeling。另有3个IND采用的10% PA，3个IND采用的50% PA。当然，有些药企同时提供了基于动物毒理终点、RO、类似产品临床数据，辅助支持FIH剂量选择的合理性。FDA采用10%-50% PA对15个CD3双抗的FIH剂量进行了计算，发现10%-30%范围 PA，Hill coefficient为1-3时，获得的起始剂量可以接受。两个案例如下，可以看出有些产品基于50% PA获得的FIH剂量比较接近人体实际MTD或最大给药剂量了。

NOAEL/HNSTD

对于免疫激动剂（不包括CD3双抗），FDA也采用NOAEL的1/10或HNSTD的1/6进行了计算，有多个项目的起始剂量超过或接近临床实际MTD剂量，是非常不安全的。FDA给出了其中两个案例，案例一采用动物毒理学终点计算获得的HED远远超过了人体最高剂量，案例二接近最高剂量，再爬升一个剂量则会明显超出。所以，单独采用NOAEL、HNSTD等毒理学终点获取FIH剂量，不被接受。

同样的，对于CD3双抗，NOAEL的1/10或HNSTD的1/6用于估算FIH剂量的方法也是不可接受的。FDA对其IND数据库的十几款CD3双抗产品进行了回顾性分析，发现多个产品基于以上毒理学终点计算后，FIH剂量接近或超过临床MTD或最大人体用药剂量，并给出下表中的3个示例。

从以上可以看出，MABEL法是目前免疫激动剂，包括CD3双抗在内的主要FIH剂量计算方法，但CD3双抗因其高活性和不同分子间结构差异大，与其它的免疫激动剂在计算路径中还是有些区别的。CD3双抗更多基于PA的数据进行计算，而其它免疫激动剂基于PA和RO获得的剂量通常都比较安全。即使采用PA数据计算，CD3双抗和其它免疫激动剂选取的PA范围也有区别。当然，二者也有一致之处，传统的基于NOAEL、HNSTD等毒理学终点的FIH剂量设计安全性风险太大，不被接受。

下表是对CD3双特异性抗体与其它类别免疫激动型抗体在FIH剂量选择方面的对比：

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