FDA关于CAR-T产品的临床药理学研究经验分享

目前，所有经美国FDA批准的过继性T细胞疗法，均采用从自体来源分离的T细胞来发挥抗肿瘤作用。过继性T细胞疗法中，又以嵌合抗原受体（CAR）T细胞产品的临床开发进程进展迅速，已获得监管机构批准，用于治疗某些B细胞淋巴瘤、白血病以及多发性骨髓瘤。

CAR-T细胞产品是经过基因修饰的T细胞，其设计目的是识别特定的细胞表面抗原（如B细胞上表达的CD19抗原或B细胞成熟抗原BCMA）。CAR-T细胞疗法的作用机制包括：识别特定细胞表面抗原，进而触发下游信号传导，随后分泌细胞因子，最终实现对靶细胞的杀伤。

在药物研发过程中，药代动力学（PK）数据和药效动力学（PD）数据的收集十分常见，它们是监管决策过程中的关键组成部分，无论是针对普通人群还是特定人群的剂量合理性论证与治疗方案优化，均需依赖这些数据。然而，与小分子药物或治疗性蛋白质不同，CAR-T细胞疗法这类复杂生物制品，给药物研发中传统临床药理学方法的应用带来了独特挑战：1）CAR-T细胞在给药后会在体内呈指数级扩增，因此传统的质量平衡原理不再适用；2）与传统药物相比，CAR-T细胞在体内还能存活更长时间，这使得清除率、半衰期等典型药代动力学参数无法用于给药方案的确定。

FDA临床评价团队和临床药理团队通过公开可访问的生物制品许可申请（BLA）获批清单数据库，获取监管审查文件，筛选出2017年8月至2025年2月期间获批的CAR-T细胞疗法。提取了临床药理学相关的关键信息，具体包括：给药剂量、PK、作用机制、PD，以及药物计量学（含群体药代动力学分析、暴露-反应分析和基于模型的评估）。

2017年8月至2025年2月期间，FDA共批准了7款自体CAR-T细胞产品，可大致分为两类：1）抗CD19 CAR-T细胞产品：包括Kymriah（tisagen lecleucel）、Yescarta（axicabtagene ciloleucel）、Tecartus（brexucabtagene autoleucel）、Breyanzi（lisocabtagene maraleucel）、Aucatzyl（obecabtagene autoleucel；2）抗BCMA CAR-T细胞产品：包括Abecma（idecabtagene vicleucel）、Carvykti（ciltacabtagene autoleucel）。

剂量

剂量选择方面：获批CAR-T细胞产品的首次人体临床试验剂量，主要基于该产品的临床前研究数据。此外，既往临床研究数据也为后续首次人体研究的剂量确定提供了参考。

获批给药剂量类型：获批CAR-T产品的给药剂量分为固定剂量和基于体重的剂量两种，部分产品同时获批两种给药方式。

淋巴耗竭药物使用：在验证CAR-T细胞产品安全性和有效性的试验中，所用的淋巴耗竭药物为环磷酰胺（剂量250-900mg/m²）和氟达拉滨（剂量25或30mg/m²）。使用这类药物的目的是提升CAR-T细胞在体内的扩增能力与存续时间。

PK

与其他治疗类别药物一致，通过细胞扩增和存续情况评估CAR-T细胞的药代动力学，是全面评价该类产品安全性和有效性的核心环节。研究表明，细胞的扩增与存续情况不仅与抗肿瘤效果相关，还与不良反应发生率升高有关，包括细胞因子释放综合征（CRS）、神经毒性、B细胞缺乏症等严重风险。

给药方式：目前所有获批CAR-T细胞产品均采用单次静脉输注给药，仅Aucatzyl采用分次给药方式。

体内过程：输注后，CAR-T细胞快速分布至全身各组织；随后与靶抗原结合，激活T细胞信号通路，启动指数级扩增过程。大部分活化的CAR-T细胞会进入收缩期，部分细胞则转化为记忆表型，从而实现更长时间的体内存续。

分布相特征：由于支持药代动力学评估的试验中，PK采样方案存在局限性，目前获批产品的初始分布相尚未得到充分表征。

血液中PK特征：根据CAR-T细胞产品的现有数据，其在血液中的药代动力学特征表现为“快速扩增期”后紧跟“双指数衰减期”（即快速下降与缓慢下降两个阶段，见下图）：

扩增期关键参数：扩增期的PK特征通过“峰值浓度（Cmax，即CAR-T细胞最高水平）”和“达峰时间（Tmax，即达到Cmax的时间）”来描述。

曲线下面积（AUC）：通过非房室分析测定0-28天内的CAR-T细胞水平，得出部分曲线下面积（pAUC，即AUC0-28天）。AUC0-28天是综合型PK参数，可反映CAR-T细胞的扩增与收缩特征。

体内存续与生物分布

体内存续评估：CAR-T细胞的体内存续情况可通过“半衰期”和“血液中最后可量化水平”推断；其终末半衰期需从CAR-T细胞水平随时间变化曲线的“缓慢下降期”中推导。在7款产品中，仅Kymriah和Carvykti的半衰期得到了评估。

生物分布评估：CAR-T细胞的PK分析还包括对骨髓分布的评估（即骨髓中CAR-T细胞水平相对于血液中的比例）。例如，对Kymriah的生物分布评估显示，输注后3个月和6个月时，其在骨髓中的分布比例分别约为67%和69%。

PK定量检测方法

CAR-T细胞PK的定量检测采用两种方法：1）流式细胞术：有助于特异性表征T细胞亚群（如CAR-T细胞输注后，血液样本中CD4+和CD8+T淋巴细胞的比例）；2）定量聚合酶链反应（qPCR）：包括数字液滴PCR（ddPCR），该方法检测转基因序列的特异性和灵敏度均高于流式细胞术。

PD

对于目前获批的、靶向B细胞特异性抗原的CAR-T细胞产品，其作用机制为：与表达靶抗原的细胞特异性结合，启动信号级联反应，促进T细胞活化、增殖，获得效应功能，并产生细胞因子和趋化因子。这些过程最终导致靶肿瘤细胞被清除、表达靶抗原的B细胞耗竭，进而引发B细胞缺乏症。

基于上述机制，不同靶点CAR-T产品的药效动力学评估重点不同：

抗CD19 CAR-T产品：FDA批准的该类产品PD评估指标包括细胞因子与趋化因子水平变化、B细胞缺乏症；

抗BCMA CAR-T产品：两款获批产品的PD评估除上述“细胞因子与趋化因子水平变化、B细胞缺乏症”外，还包括血清可溶性BCMA水平的下降。

基于模型的评估

群体药代动力学（popPK）和暴露-反应（E-R）分析的药物计量学框架，可直接拓展用于CAR-T细胞疗法的基于模型评估：1）popPK分析：目前已应用于4款CAR-T细胞疗法（Kymriah、Yescarta、Breyanzi、Carvykti）；2）E-R分析：已对全部7款CAR-T细胞产品完成该分析。

案例分享

案例1：Kymriah与Yescarta

PopPK评估

Kymriah是首个建立CAR-T疗法popPK模型的产品，后续FDA将相同的半机制性结构模型应用于Yescarta的PK特征分析。该模型最初用于描述小鼠对单核细胞增生李斯特菌或淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒的免疫应答，核心结构包括：以速率ρ进行指数扩增，直至Tmax；随后进入双指数衰减阶段，分别以速率α（初始衰减斜率）和β（终末衰减斜率）下降。

半衰期（t₁/₂）通过公式“ln(2)/速率”计算，结果如下：1）Kymriah：初始衰减半衰期（t₁/₂-α）为4.3天，终末衰减半衰期（t₁/₂-β）为220天；2）Yescarta：初始衰减半衰期（t₁/₂-α）为3.3天，终末衰减半衰期（t₁/₂-β）为173天。

需注意的是，由于Kymriah的中位随访时间仅90天，Yescarta仅93天，对终末衰减半衰期（t₁/₂-β）的估算结果需谨慎解读。

协变量影响分析

通过popPK模型评估了多种协变量（如托珠单抗、皮质类固醇使用、疾病负荷、患者人口统计学因素、既往抗肿瘤治疗、生产属性）的影响，关键发现如下：1）接受托珠单抗治疗的患者，CAR-T细胞暴露量（Cmax或AUC₀₋₂₈天）约升高2倍。这可能是因为CAR-T细胞扩增更强或衰减更慢的患者，更易发生3-4级CRS，进而更可能需要托珠单抗治疗；2）托珠单抗治疗CRS并未影响Kymriah与Yescarta的扩增速率；3）所有评估的协变量均未对两款产品的PK产生显著影响。

E-R评估

Kymriah获批用于25岁及以下难治性或复发性（二次及以上复发）B细胞前体急性淋巴细胞白血病（ALL）患者，批准剂量范围较宽：1）体重≤50kg患者：0.2-5.0×10⁶细胞/kg；2）体重>50kg患者：总细胞数0.1-2.5×10⁸。尽管剂量范围宽泛，但未建立显著的剂量-疗效关系。

暴露量与疗效、安全性的关联

疗效关联：在ALL患者中，Kymriah无应答者相比应答者，表现出CAR-T细胞扩增更慢、达峰时间更长的趋势；

安全性关联：通过基于模型的方法分析CAR-T细胞动力学参数（Cmax、AUC₀₋₂₈天）与CRS风险的关系，结果显示：Kymriah与Yescarta的CAR-T细胞扩增速率越高，CRS发生概率越高。

案例2：Breyanzi

PopPK评估

为表征Breyanzi静脉输注后通过qPCR检测的动力学特征，并明确可能影响个体患者CAR-T细胞动力学的协变量，研究建立了经验性popPK模型。该模型采用“分段细胞生长动力学模型”，能良好拟合PK参数，包含三个阶段：1）滞后期（lag phase）；2）生长期（growth phase）；3）双指数衰减期（快速衰减后进入缓慢衰减，转基因可存续数月）。

典型PK参数

单次输注Breyanzi后的典型细胞动力学参数如下：1）Tmax（滞后期持续时间[Tlag]与生长期持续时间[Tgro]之和）：8.49天；2）倍增时间（Tdbl）：0.751天；3）Cmax：21100拷贝/μg；3）初始（α相）衰减半衰期（HLα）：5.07天；终末（β相）衰减半衰期（HLβ）：564天。

协变量影响分析

明确了多个对PK参数有影响的协变量，但需注意：这些影响仅为相关性，不能解读为因果关系：1）年龄是影响Cmax和倍增时间（Tdbl）的显著协变量。与≥65岁患者（N=96）相比，<65岁患者（N=142）的中位Cmax和AUC₀₋₂₈天分别升高3.1倍和2.3倍；2）基线肿瘤大小：与HLα呈正相关；3）托珠单抗/皮质类固醇使用：用于治疗CRS或神经毒性（NT）时，与Cmax和HLα升高呈正相关；4）生产工艺：拟商业化的CAR-T细胞生产工艺，相比原始工艺和商业化前工艺，滞后期更长。

E-R评估

多数CAR-T细胞产品表现出“剂量-暴露”“剂量-疗效”关系平坦的特征，因此Breyanzi的暴露-反应分析重点在于探索可能影响疗效或安全性的潜在因素。

Breyanzi以“明确组成的CAR阳性活T细胞”（含CD8+和CD4+组分）给药，发现：1）疗效（最佳总体缓解率，BOR）关联：CD4+T细胞扩增速率、基线CD4+T细胞数量与BOR呈正相关；最终产品中CD8+亚群数量与BOR呈负相关；2）安全性（CRS、NT）关联：CD4+T细胞扩增速率、基线CD4+T细胞数量与1级以上（GR1+）NT呈正相关；3）CD4:CD8比例的影响：最终产品中CD4:CD8比例是与BOR、CRS发生率、NT发生率相关的重要因素。在CD4+与CD8+细胞扩增速率相同的情况下，CD4:CD8比例升高至2:1时，BOR、CRS发生率、NT发生率均随之升高。

引自：FDA Experience on CAR T Cell Pharmacokinetics/Pharmacodynamics and Model-Based Assessments

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