FDA对hiPSC-CMs新方法用于心血管安全性评价的过往11年回顾性分析、最佳实践要求及动物替代情况

美国FDA对IND申请的心血管（CV）安全性评价内容的审评主要依据一些指南，如2001年S7A、2005年S7B，审评内容主要是申办方以电子通用技术文档（eCTD）形式提交的非临床信息，包括体外人Ether-a-go-go相关基因（hERG）检测和在体QT间期等动物研究数据。

不过，早在2022年《FDA现代化法案2.0》通过前，FDA就已鼓励使用和提交包括新方法学（NAMs）在内的非动物方法，具体支持途径包括：1）多项FDA指南文件（如2015年S10、2019年肿瘤生殖毒性指南、2021年S5(R3)、2023年M7(R2)）；2）相关出版物（Avila等人，2020、2023）；3）IND提交前（pre-IND）会议中，FDA与申办方的逐案沟通；4）专项计划，如“综合体外致心律失常检测（CiPA）计划”，计划旨在通过NAMs实现比传统体外和动物模型更全面的风险评估。

2013年起，人诱导多能干细胞来源心肌细胞（hiPSC-CMs）作为NAMs的一种，在CiPA计划下被纳入心血管风险评估（特指致心律失常风险）的监管。该计划源于FDA与健康和环境科学研究所（HESI）的长期合作，旨在验证hiPSC-CMs技术平台并确定最佳实践。减少仅因hERG信号阳性就放弃潜在候选分子的问题。除CiPA以外，FDA CDER人员正探索在某些场景下，使用hiPSC-CMs替代动物试验进行心血管风险评估，以符合“3R原则”（减少、替代、优化动物使用）。

FDA CDER回顾性分析了2012-2023年eCTD第4模块中提交的hiPSC-CMs研究概况。

通过检索FDA内部数据库，2012年至2023年12月31日期间，使用“心肌细胞”“干细胞”“hiPSC-CM”三个关键词分别检索到130项、185项、12项研究。经进一步筛选和检索词优化（下图），最终确定2012-2023年提交的hiPSC-CM研究共99项。

hiPSC-CM研究的监管应用

分析显示，大多数hiPSC-CM研究在药物研发早期开展，IND阶段提交。大多数hiPSC-CM研究是作为hERG检测和在体QT研究的补充提交的。值得注意的是，2020年后提交的hiPSC-CM研究中，约50%的研究结果在FDA评审中被提及，无论是IND提交阶段的评审，还是临床开发阶段全面QT的综合风险评估（IRT）。

在特定情况下，hiPSC-CM研究的提交是为了响应CDER评审团队的要求，且明确用于监管目的。换句话说，已完成的hERG检测和在体QT研究不足以完全覆盖风险，FDA要求额外提供hiPSC-CM研究数据。比如，活性药物成分以离子通道为靶点，或其作用机制为针对心脏适应症的抗心律失常药物，监管机构要求申办方开展额外检测以评估其对收缩功能的影响。又如，一款非心脏适应症的药物，基于在体QT研究中发现的心动过速和心律失常现象，评审团队要求开展全面的体外致心律失常检测，并在在体心脏致心律失常动物模型（如兔模型）中进一步评估。申办方提交了一项hiPSC-CM检测结果（显示收缩功能发生变化），同时还提交了未要求的额外动物研究数据。相关案例如下表所示，因药物尚未上市，FDA并未给出具体药物信息，进行了模糊处理。

FDA药理学和毒理学部门对hiPSC-CM研究要求的最佳实践

大部分hiPSC-CM研究在申办方内部进行，31%的研究在CRO开展。

在此次分析的33项研究中，其使用的平台均通过与FDA和HESI的合作进行了外部验证，并可检测复极变化。其中36%的研究在研究依据中提及了CiPA，或显示遵循了CiPA范式的部分核心内容（例如，在IND申请中同时提交多通道离子评估和/或计算机模拟数据）。其余研究的研究用途尚不明确。另外，在细胞模型使用方面，超过一半的IND未报告细胞的批次编号。有一项研究使用了申办方自制的hiPSC-CM，其报告未详细描述分化方法，仅提及了相关参考文献，但注明已通过心肌肌钙蛋白免疫组织化学染色等方式确认细胞已分化为心肌细胞。

对hiPSC-CM检测的研究报告进行详细分析后发现，这些研究虽可解读，但许多报告缺失CHE14/S7B Q&A指南中列为最佳实践的关键信息（ICH, 2022），这可能会对监管决策产生不利影响。下表列出了从FDA/CDER药理学/毒理学视角出发，有助于提高hiPSC-CM研究评审效率和准确性的需求。

最值得关注的考量因素包括在研究报告中提供以下信息：研究方法、开展研究的明确依据、细胞培养条件、细胞模型的详细信息（如商业细胞供应商的产品目录号和批次号）、阳性与阴性反应的判定标准、检测方法的局限性、原始数据以及结果的临床相关性。例如，许多研究报告中缺失细胞培养条件的信息，仅引导审评人员参考制造商说明书了解培养条件。尽管基于所使用的细胞模型和平台，部分培养条件（如处理前的铺板天数、培养基中是否含血清、培养板包被材料等）对常规开展hiPSC-CM研究的人员而言可能显而易见，但对大多数FDA药理学/毒理学评审人员来说并非如此。

最后

FDA这次分析涵盖了2020年至2023年间提交的54项IND中的65项研究。最新分析的主要发现和观察结果包括：2020年至2023年间提交的IND中，仅约1%包含hiPSC-CM研究，这限制了从FDA/CDER药理学/毒理学视角得出的结论。在IND申报材料中提交的hiPSC-CM研究里，微电极阵列（MEA）、电压敏感染料（VSO）和钙瞬变检测平台的使用率有所上升，而全细胞膜片钳平台的使用率则有所下降。2020年后提交的研究中，适应症呈现向非肿瘤领域（如神经科、皮肤科）倾斜的趋势。大多数提交的研究以复极指标为检测对象，通常还会同时检测收缩功能和细胞活力终点。

hiPSC-CM研究通常在药物研发早期提交给FDA，以支持FIH研究。FDA尚未发现有申办方尝试使用hiPSC-CM检测等NAMs替代在体心血管安全研究。

与以往观察结果一致，大多数研究由大型行业申办方在其全球自有机构开展，小型申办方则通过CRO完成研究。这表明，利用hiPSC-CM评估致心律失常风险是一项高度专业化的工作，仅由少数申办方/机构开展，这可能是因为此类研究需遵循标准化方案。大多数研究使用“标准”商业细胞模型（如iCell心肌细胞2代和Cor4.U细胞），但往往未提供批次编号。在少数使用非商业细胞模型的案例中，申办方未完全遵循建议，未提供遗传学信息、重编程和分化方法，也未提供心肌细胞纯度评估标准。这些观察结果不仅再次强调了申办方提交的数据中存在监管机构所需的、用于建立对检测可信度的信息缺口，还凸显了检测的复杂性，以及需对工作人员进行培训。

最后，FDA观察到，许多研究报告缺乏清晰的方法学描述、未遵循ICH E14/S7B Q&A指南的建议、缺失原始数据、未明确阳性/阴性反应参数，也未解读临床相关性。而这些正是提高研究对FDA 药理学/毒理学评审人员实用性的关键要素。文中从FDA 药理学/毒理学评审人员视角列出了需求（上表所示），这些内容可能会提高评审人员（尤其是不熟悉hiPSC-CM研究实施和设计的评审人员）对检测的可信度及数据实用性的认可。

引自：A Food and Drug Administration/Center for Drug Evaluation and Research nonclinical perspective on the use of human-induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocyte data for cardiovascular safety assessment and regulatory decisions

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