基于证据权重法重新审视治疗性单抗更长周期毒理研究策略

对于拟用于慢性病治疗的生物药物，根据ICH S6要求，最高持续6个月的毒理研究是可以支持产品上市的。而且，对于治疗肿瘤的产品，根据ICH S9规定，3个月重复给药毒理试验即可支持产品上市。对于治疗性单抗产品，慢性重复给药毒性研究与临床的相关性如何呢？是否一定需要6个月长周期的重复给药？围绕这一话题，来自Medicines Evaluation Board、NC3Rs、Abbvie、UCB、Lilly、BMS、GSK等药企的人员联合发布了一篇文章《Re-evaluating the need for chronic toxicity studies with therapeutic monoclonal antibodies, using a weight of evidence approach》。

共计收集了11家公司的142个单抗产品数据。其中，69款为标准单抗（standard mAbs），即Fc未经修饰或改造的单抗，60款为Fc改动后的单抗(modified mAbs)，还有些其它类型抗体如双抗、Fab片段等。治疗领域以炎症为主，肿瘤、呼吸、CNS等次之，如下图所示。

当然，并不是所有142个单抗的数据均能使用。有的抗体数据不全（比如仅有短期，无长期毒理数据），双抗等其它类型抗体样本量太少，最后共111个单抗纳入分析。

结果发现，79/111（71%）抗体，在更长周期毒理试验中未见毒性或新的毒性出现。32/111（29%）的抗体发现新的毒性，但17/32抗体出现的新毒性的人体安全性担忧比较小。这17个抗体中，8/17抗体出现的新毒性要么是药理作用放大所致，要么根据文献数据、过往经验可以预测，要么是短期重复给药毒性试验中毒性的合理进展。另外9/17抗体中，更长周期毒理的新发现主要与ADA形成有关，而众所周知，人源蛋白在非临床种属的免疫原性结果与人体相关性不大。那么32个抗体中，除了这17个新的毒性引起人体安全性担忧小的抗体外，剩余15个抗体呢？是不是在动物更长周期毒理研究中出现了新的更严重的毒性呢？

15个抗体中，7个出现的是药理作用放大，5个是免疫介导的毒性，3个为脱靶毒性或原因未知的毒性。那么最终造成的后果或影响如何呢？

其中2款抗体因出现肝毒性、免疫毒性终止了临床开发。出现肝毒性的抗体，猴和人TCR结果显示肝脏结合为阴性。另外，从药理作用机制也解释不通为何出现肝毒性。而且，临床病理参数未见异常，这类肝毒性无法监测。故，最终停止了这款抗体的开发。另外一款免疫毒性抗体，ADA发生率并不高，在多个组织中出现剂量-反应性炎症，但免疫复合物沉积不多。猴血清ex vivo数据发现该抗体与补体C1q的高水平结合。虽然动物ADA介导的毒性对人体的预测性不强，然而补体形成的免疫复合物介导的疾病却具备较好的临床相关性。重要的是，这2款抗体分别出现的肝毒性、免疫毒性，通过FIH-enabling试验是无法预测的，间接体现更长周期毒理研究对人体风险评估的关键作用。

有临床终止的，也有临床暂停的。3款抗体因更长周期毒理研究出现新的毒性导致临床暂停推进。其中2款抗体出现的毒性体现为药理作用的放大，1款抗体为ADA介导的毒性。同样的，这些毒性的发生率和严重程度，通过FIH-enabling研究无法预测。按理讲，动物免疫原性无法预测人体，但这款抗体的情况比较特殊，一是非临床出现高水平的中和ADA，二是FIH-enabling同样发现高水平的ADA，呈现了非临床和临床的相关性。所以，再也不要绝对的讲动物免疫原性与人体不相关了。非临床特别高滴度高发生率的ADA，还是能提示产品可能的临床免疫原性高风险。另外2款出现药理作用放大的抗体，1款视为具备临床风险，暂停入组，在患者知情同意书中增加PD/安全性监测后再行推进。另外1款抗体的药理作用放大经评估后不认为具备临床风险，临床短暂暂停后，未修订方案和知情同意书即重新推进。

除了终止开发和临床暂停的，其它更长周期毒性试验中出现新毒性的抗体就相对好处理了，通过修改临床研究方案中的终止标准、入排标准和/或知情同意书、修改PD/安全性监测内容、或者修改免疫原性监测内容等即可。

111款抗体中，仅有2款因更长周期毒理研究中出现新的毒性导致临床终止，大部分抗体并未因更长周期毒理研究结果过多影响后续开发。所以，对于大多数抗体而言，6个月长毒研究相较于短期重复给药毒理试验，仅提供有限价值，甚至有些未提供额外价值。当然，强调一下，这里短期重复给药毒性试验指的是1个月和3个月给药周期。其实，对于肿瘤药物，ICH S9有明确规定，3个月给药周期的非临床毒理研究可以支持产品晚期临床开发和上市。那么，对于风险较低的非肿瘤产品，是否可以考虑仅开展3个月给药周期的毒理研究呢？为什么要区别风险呢，毕竟还是有产品在6个月更长周期毒理试验中发现新的毒性，并导致临床终止或暂停。

当然，这就引入另外一个话题，如何鉴定低风险和高风险？可以考虑采用证据权重分析模型（weight-of-evidence, WoE）。

如下图所示，可以先根据拟开发产品的靶点和作用机制进行判断。比如对于成熟靶点、可溶性靶点、仅限于疾病组织表达的靶点，更倾向于3个月毒理给药周期可以充分支持产品进行晚期临床开发。同样的，作用机理方面，对于免疫抑制剂、Fc功能沉默或不具备效应功能的产品，也属于低风险产品，可以考虑3个月给药周期。反之，从WoE角度，则依然建议开展6个月给药周期的毒理研究。

除了以上，产品过往经验、毒理结果也可以作为WoE证据链的一部分。对于文献资料显示同类分子毒性风险较低或无风险，或拟开发产品非临床研究未见人体相关毒性，或拟开发产品已有临床经验未见明显不良反应的担忧，则倾向于认为3个月毒理是可以充分表征风险的。对于毒理研究中，虽然有毒性，但毒性严重程度轻微或毒性可逆，或者出现的毒性比较容易监测（风险可控），或者安全窗口比较大的分子，也可以视为低风险，即可以接受3个月的给药周期。

治疗领域当然也是一个关键考量点。肿瘤适应症就是一个很好的案例，ICH S9认为3个月动物毒理研究足以支持产品上市。其它威胁生命或严重疾病也可以参考。

以上证据可以根据优先级形成如下图所示的决策树。先根据靶点和作用机制进行初步评估，再结合已经产生的体外/体内数据进行进一步鉴别，最后根据产品的治疗领域做最后的决策。

分享三个案例

案例一、Evolocumab

第一步：靶点和作用机制评估

Evolocumab是一款PCSK9抗体。PCSK9是一个研究比较成熟的靶点，背景资料很充分，且已有人体数据，即PCSK9功能完全缺失或突变的健康人未见不良后果，与PCSK9基因敲除小鼠结果一致。PCSK9虽然在大脑、肝脏、肾脏等多个组织表达，但该靶点是可溶性靶点，且不需要Fc效应功能。整体认为对该靶点的担忧较小。

第二步：体内/体外数据

首先，未见调节PCSK9靶点的相似分子的非临床和临床数据，故从这个角度不确定该靶点的风险。不过，Evolocumab的早期体内数据未见毒性。

第三步：治疗领域

很明显，高胆固醇血症和混合性血脂异常并不属于威胁生命的疾病。

综合以上，本品作用靶点背景资料丰富，且早期3个月非临床毒理数据未见安全性风险，但不属于威胁生命疾病，故最终归类为下图中的黄色区域，即WoE和替代研究设计。然而，考虑到人体完全丧失PCSK9功能，未见任何安全性风险，最终认为3个月毒理试验可以充分表征本品的长期给药毒性风险。

案例二、Tanezumab

第一步：靶点和作用机制评估

Tanezumab是一款NGF抗体。该靶点的生物学作用不完全清楚。文献资料显示，NGF基因的破坏导致人体无髓和有髓神经纤维的严重/中度损失，以及发育过程中小鼠交感神经和感觉神经元的减少。虽然成年人神经元的存活不依赖NGF，但NGF却能引起这类神经元的生化和形态学变化。NGF属于可溶性靶点，对应治疗性抗体也不需要效应功能。

第二步：体内/体外数据

文献资料显示，NGF抗体长期给药可以使小鼠交感神经元严重损失，短期给药会引起大鼠背根神经节神经元形态变小，数量减少。这些变化不被认为是临床可监测、可管理或可缓解的。另外，两项为期一个月的食蟹猴研究显示，没有与供试品Tanezumab相关的毒性发现。

第三步：治疗领域

很明显，慢性疼痛并不属于威胁生命的疾病。

案例三、Erenumab

第一步：靶点和作用机制评估

Erenumab是一款CGRP抗体。该靶点的生物学作用不完全清楚。来自敲除小鼠的文献数据表明，CGRP可能参与血流动力学稳态的长期调节。不过另一组数据显示，CGRP不是调节基础血管活动所必需的。

第二步：体内/体外数据

CGRP受体的小分子抑制剂已有健康人和偏头痛患者的临床数据，未见安全性担忧。Erenumab自身开展的食蟹猴4周重复给药毒性试验，除了注射位点反应和ADA导致的血管炎症，未见药理学相关的毒性发现。

第三步：治疗领域

很明显，偏头痛并不属于威胁生命的疾病。

综合以上，考虑到现有关于CGRP靶点生物学作用互相矛盾或有争议，体内数据及治疗领域，建议采用alternative study designs（modified approach），即优化设计这一折中方案，决策模型如下图所示。具体怎么优化的呢？本品的更长周期毒理研究将3个月和6个月毒理试验进行了合并开展，但对方案作了优化。首先试验共三组，Control+2个给药组。其次，试验设置3个月的中期组，6只/组和6个月的主研究组，8只/组，雌雄各半。最后，仅在Control和高剂量组设置了恢复期动物。仅用了50只动物，比3个月和6个月分别完整开展所需动物数量大幅优化。

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