Il existe aujourd'hui de nombreuses méthodes de recherche non clinique in vitro et in vivo, ainsi que l'expérience acquise lors du développement de médicaments commercialisés. Cependant, prédire l'efficacité et la sécurité cliniques grâce à des études non cliniques optimisées reste un défi, et cet article effectue une analyse approfondie sur cette question.
Les ADC idéaux devraient posséder au moins les trois caractéristiques suivantes :
1. Capacité de liaison ciblée : l'antigène cible ADC idéal est uniquement exprimé à la surface des tumeurs et à des niveaux élevés, sans excrétion facile.
2. Processus de transformation : avant d'atteindre les cellules cibles, la molécule cytotoxique ne devrait idéalement pas se détacher de l'ADC, ce qui signifie que l'ADC entier est internalisé dans les cellules.
3. Libération de la petite molécule de toxine : la petite molécule doit être libérée rapidement et massivement dans les cellules tumorales ; la petite molécule doit posséder une toxicité élevée pour tuer efficacement les cellules tumorales.
Stratégie d'évaluation pharmacologique pour les ADC
La recherche-action pharmacologique est généralement menée au cours de la phase de découverte ou d'évaluation préclinique du médicament. Les principaux projets expérimentaux à réaliser comprennent l'activité de liaison à la cible, l'internalisation médiée par les anticorps, l'inhibition de la prolifération tumorale in vivo et in vitro (pour les ADC antitumoraux), la cytotoxicité cellulaire dépendante des anticorps (ADCC) et la cytotoxicité dépendante du complément (CDC).
Lors de l'examen de la pharmacodynamique des ADC chez les animaux, la première considération est la différence entre les espèces. Si les ADC n'ont pas d'activité de liaison ou ont une faible activité de liaison avec les antigènes chez la souris, il est nécessaire d'envisager d'utiliser des animaux transgéniques pour les expériences pharmacodynamiques ou de mener des études pharmacodynamiques in vivo avec des anticorps dérivés d'animaux. Les animaux transgéniques peuvent éviter l'utilisation d'anticorps alternatifs et, lorsque l'antigène cible est exprimé dans les vaisseaux sanguins ou le stroma de l'hôte, les animaux transgéniques peuvent non seulement évaluer les effets pharmacodynamiques, mais également observer dans une certaine mesure les réactions de toxicité. Si l'antigène cible n'est exprimé que dans les cellules tumorales humaines, il n'est pas nécessaire d'avoir recours à des animaux transgéniques ; les effets pharmacodynamiques peuvent être examinés dans des modèles de souris nude implantés avec des cellules tumorales humaines. Lors de la réalisation d'études pharmacodynamiques au niveau cellulaire ou au niveau du modèle animal, la réalisation simultanée d'études PK/PD, l'analyse de la distribution du ciblage du médicament, le taux d'occupation des récepteurs et la relation entre l'exposition au médicament et l'effet peuvent aider à la conception de schémas posologiques cliniques et à l'analyse des résultats des études de sécurité.
Stratégie d'évaluation toxicologique pour les ADC
Sélection des espèces animales : pour exposer pleinement les caractéristiques de toxicité des ADC dans les études de sécurité non cliniques afin de soutenir le développement clinique des ADC, il est essentiel d'évaluer la pertinence des espèces animales testées et la traduisibilité des résultats des études non cliniques. Cette détermination implique généralement de vérifier l'affinité de liaison des ADC aux antigènes cibles dans les espèces non cliniques par rapport aux humains, ainsi que de comparer le spectre de coloration immunohistochimique dans les études de réactivité croisée des tissus. Les fonctions effectrices ou l'immunogénicité des anticorps peuvent également varier en raison des différences entre les espèces.
Paramètres d'exposition et métabolisme : De plus, comme pour d'autres médicaments et produits biologiques, l'extrapolation des résultats d'études non cliniques à l'homme doit inclure une comparaison des paramètres d'exposition et du métabolisme. Par exemple, BR-96 est un ADC formé en liant de manière covalente la doxorubicine (DOX) aux résidus de cystéine d'un anticorps monoclonal humanisé BR96 par l'intermédiaire d'un lieur hydrazide d'acide maléimidohexanoïque 6-. Des études toxicologiques ont montré que, contrairement aux rats et aux singes, les chiens sont plus sensibles aux effets toxiques du BR-96, l'entérite hémorragique étant la toxicité limitant la dose. Étonnamment, le BR96-DOX et l'anticorps monoclonal non modifié BR96 ont la même toxicité limitant la dose, ce qui indique que la toxicité est produite par l'anticorps monoclonal. Contrairement à la DOX non modifiée, les ADC n'ont pas induit de cardiomyopathie dans les modèles de rat. Par conséquent, la sélection de la dose pour l'essai clinique de phase I de BR96-Dox chez les sujets humains a été basée sur les résultats toxicologiques chez les chiens.
Expression de la cible de l'anticorps : comme pour les anticorps monoclonaux thérapeutiques, l'évaluation non clinique des ADC peut être entravée par le manque de cibles antigéniques dans les espèces animales testées. Les lignes directrices ICH S6 (R1) sur l'évaluation de la sécurité préclinique des produits pharmaceutiques dérivés de la biotechnologie (2011) stipulent : « La sélection des espèces pour les conjugués anticorps-médicament/toxine (ADC) contenant de nouvelles toxines/toxines doit suivre les mêmes principes généraux que pour les anticorps non modifiés. Les espèces animales pertinentes pour tester les anticorps monoclonaux sont celles qui expriment l'épitope requis et présentent un spectre de réactivité croisée tissulaire similaire à celui des tissus humains. Par conséquent, la spécificité de l'espèce et de la maladie peut déterminer ou limiter l'évaluation non clinique. »
L'expression tissulaire normale de l'antigène cible est un problème de sécurité majeur pour la thérapie ADC. Idéalement, l'antigène cible devrait être exprimé à des niveaux très faibles sur les cellules normales ; cependant, comme mentionné dans les deux exemples ci-dessus, les anticorps ne sont pas toujours spécifiques dans la pratique. D'autres exemples de toxicité potentielle liés à un manque de spécificité pour les cibles ADC incluent NaPi2b, un transporteur de phosphate dépendant du sodium, qui est exprimé dans plusieurs types de tumeurs mais également détectable dans les tissus normaux, où il joue un rôle dans l'homéostasie du phosphate inorganique. Un ADC (anti-NaPi2b-vc-MMAE) a été développé en conjuguant un anticorps monoclonal IgG1 humanisé anti-NaPi2b à MMAE via un peptide de liaison vc, et il a été confirmé qu'il avait une affinité de liaison spécifique dans les tissus humains normaux et les tissus de singes crabes. Cependant, malgré une expression de niveau élevé dans les poumons normaux des singes, la sécurité de cette réactivité croisée peut être acceptable, avec des toxicités limitant la dose sans rapport avec l'expression tissulaire normale. Les effets toxicologiques chez les rats normaux, les espèces non liants et les singes sont cohérents avec la pharmacologie du MMAE.
Principes généraux de conception de la toxicologie : En général, il n'est pas nécessaire de définir des groupes distincts pour l'anticorps monoclonal/l'anticorps nu, le lieur/la toxine de liaison, car la molécule d'anticorps monoclonal est l'un des principaux facteurs affectant ou déterminant l'exposition systémique. La conception de la dose doit tenir compte de la dose pharmacodynamique des ADC, des caractéristiques de la molécule d'anticorps et des caractéristiques de toxicité de la toxine à petite molécule.
Focus sur la toxicité liée à la charge utile :Bien que la libération ciblée de composés à petites molécules permette d'enrichir le médicament dans les tissus cibles, améliorant ainsi la fenêtre thérapeutique, les principales caractéristiques de toxicité des ADC restent similaires à celles des composés à petites molécules connectés. La plupart des réactions de toxicité des ADC sont moins graves que l'administration directe de composés à petites molécules, mais certains ADC peuvent augmenter les réactions de toxicité tissulaire associées à la liaison cible de l'anticorps ou à la liaison hors cible. Bien que les ADC augmentent la libération ciblée de composés à petites molécules, certains composés à petites molécules sont encore libérés prématurément, et certains composés à petites molécules libres peuvent rapidement se diffuser ou se transférer vers les tissus environnants et la circulation systémique à partir des cellules cibles, ou l'apoptose et les dommages des cellules cibles peuvent conduire à l'entrée de composés à petites molécules libres dans la circulation systémique. La partie anticorps des ADC peut également se lier à d'autres récepteurs ou épitopes de surface cellulaire d'organes tissulaires non ciblés, tels que la phagocytose cellulaire médiée par le récepteur Fc, et le médicament peut exercer des effets toxiques sur les cellules tissulaires correspondantes après dégradation métabolique. Par conséquent, la toxicité des ADC est étroitement liée aux caractéristiques de l'anticorps, des composés à petites molécules et des lieurs, et des changements dans les caractéristiques de toxicité des ADC se produiront avec la variation de l'anticorps, des composés à petites molécules et des lieurs. Dans les études de sécurité non cliniques, il convient de prêter attention à l'impact de la structure de la composition du médicament et des caractéristiques pharmacocinétiques sur la toxicité, et les résultats des expériences doivent être analysés de manière exhaustive.
Génotoxicité :Les macromolécules biologiques n'interagissent généralement pas directement avec l'ADN, et l'ADC et sa partie anticorps n'ont généralement pas besoin de subir de tests de génotoxicité. La génotoxicité potentielle des ADC provient des composés à petites molécules. Si le composé à petites molécules de charge utile est un nouveau composé, des tests de génotoxicité doivent être effectués ; pour les nouveaux composés à petites molécules libres et/ou les nouveaux lieurs produits dans l'organisme, les matériaux d'essai cibles doivent être évalués en fonction des propriétés physicochimiques, des caractéristiques de clivage et de la structure des produits de clivage des ADC ; si des données suffisantes indiquent que le matériau d'essai cible présente une génotoxicité, aucune étude de génotoxicité n'est nécessaire.
Toxicité pour la reproduction:Les composés à petites molécules, les liants et les anticorps nus des ADC peuvent avoir des effets indésirables sur les organes reproducteurs, la fertilité, le développement embryo-fœtal et le développement de la progéniture. Il convient donc de prêter attention au risque de toxicité pour la reproduction des ADC. La stratégie de recherche, la conception expérimentale, la mise en œuvre et l'évaluation de la toxicité pour la reproduction des ADC doivent se référer aux directives ICH S5 et combiner le mécanisme d'action et la population cible des ADC pour adopter une stratégie d'analyse spécifique au problème. Les ADC destinés aux patients atteints de tumeurs à un stade avancé peuvent se référer aux directives ICH S9 pour la recherche sur la toxicité pour la reproduction.
Pour les produits biologiques, la toxicité pour la reproduction est généralement évaluée sur des espèces animales pharmacologiquement pertinentes. Si les rongeurs et les lapins sont des espèces animales liées à la cible, deux espèces animales doivent être utilisées pour effectuer des tests de toxicité sur le développement embryo-fœtal, à moins que la létalité embryonnaire ou la tératogénicité n'ait été confirmée chez l'une des espèces. Si les espèces animales liées à la cible sont des primates non humains ou qu'il n'y a pas d'espèce animale pertinente, les rats ou les lapins sont généralement considérés en premier pour les tests de toxicité pour la reproduction afin d'étudier la toxicité pour la reproduction des composés à petites molécules libres. Si les résultats de l'étude confirment la positivité, il n'est pas nécessaire d'étudier la toxicité pour la reproduction en utilisant des espèces animales liées à la cible ; sinon, des primates non humains ou des animaux transgéniques ou d'autres molécules doivent être envisagés pour les tests visant à identifier la toxicité pour la reproduction à médiation antigénique. Si l'anticorps ou le composé à petites molécules dans les ADC dispose de données bibliographiques montrant clairement des risques potentiels de toxicité pour la reproduction, des études de toxicité pour la reproduction ne sont pas nécessaires et le contrôle des risques pertinent peut être basé sur les informations bibliographiques.
Cancérogénicité :Sur la base des caractéristiques des ADC, la nécessité d’études de cancérogénicité peut être envisagée conformément aux directives ICH S1, ICH S6, ICH S9 et autres directives connexes.
Immunogénicité/Immunotoxicité :Les ADC peuvent provoquer une immunogénicité après avoir pénétré dans l'organisme, produisant des anticorps anti-médicament. L'évaluation de l'immunogénicité des ADC permet d'analyser les résultats de pharmacocinétique, d'efficacité et de sécurité du médicament, de sorte que la détection d'anticorps anti-médicament est généralement accompagnée dans les études de sécurité non cliniques des ADC. Des anticorps anti-médicament peuvent être produits à partir de la partie anticorps et de la partie lieur des ADC, et la nécessité d'un examen plus approfondi des épitopes antigéniques doit être basée sur le risque d'immunogénicité. Le développement, la validation et la stratégie de détection analytique pour l'analyse de l'immunogénicité des ADC doivent suivre les « Directives techniques pour la recherche sur l'immunogénicité des médicaments ». Les ADC peuvent se référer aux directives ICH S6, ICH S8, ICH S9 et autres, et concevoir raisonnablement des indicateurs de détection d'immunotoxicité en fonction de facteurs tels que le type et le mécanisme d'action des ADC. En plus des études d'immunotoxicité de routine, des études d'immunotoxicité supplémentaires doivent être envisagées si nécessaire.
Sécurité optique :Avant les essais cliniques de phase I, la phototoxicité potentielle doit être évaluée de manière préliminaire sur la base des propriétés photochimiques et des catégories pharmacologiques/chimiques des composés à petites molécules (y compris les liants). Si ces données suggèrent des risques potentiels, des mesures de protection appropriées doivent être prises pour les sujets des essais cliniques. Si les données non cliniques ou l'expérience clinique ne permettent pas d'évaluer pleinement le risque de photosécurité, une évaluation de la photosécurité conformément aux principes décrits dans la norme ICH S10 doit être réalisée avant les essais cliniques à grand échantillon (phase III).
Réactivité croisée tissulaire :Les études de réactivité croisée tissulaire sont des tests de liaison tissulaire in vitro réalisés à l'aide de techniques immunohistochimiques pour déterminer les caractéristiques de liaison des anticorps et des épitopes d'antigènes dans les tissus. Les études de réactivité croisée tissulaire peuvent fournir des informations supplémentaires utiles pour la compréhension de la distribution des cibles et peuvent également fournir des informations sur une liaison inattendue potentielle. Les études de réactivité croisée tissulaire utilisant des tissus humains font partie intégrante de la série initiale d'évaluation de la sécurité du dosage clinique des médicaments à base d'anticorps. Lorsqu'il n'existe aucune espèce animale liée à la liaison à la cible, les informations sur la réactivité croisée tissulaire sont particulièrement importantes pour prédire les risques de toxicité humaine. Pour les ADC destinés aux indications tumorales à un stade avancé, les études de réactivité croisée tissulaire ne sont pas nécessaires s'il n'y a pas de préoccupations particulières après l'évaluation des effets toxicologiques chez les espèces animales concernées.
Actuellement, l'ICH, la FDA, la NMPA et d'autres agences ont publié des directives techniques pertinentes pour la recherche pharmacologique et toxicologique non clinique des ADC. Les chercheurs peuvent concevoir des études pharmacologiques et toxicologiques non cliniques scientifiquement raisonnables en fonction des caractéristiques des médicaments, maximisant l'extrapolation des effets pharmacodynamiques non cliniques au niveau animal et des réactions de toxicité aux humains, prédisant l'efficacité et la sécurité des ADC dans les applications cliniques, améliorant ainsi le taux de réussite des essais cliniques et réduisant les risques de développement. Les développeurs de médicaments peuvent communiquer avec les agences de réglementation sur la base des résultats de recherche préliminaires et des problèmes existants pour obtenir des informations de soutien à la recherche non clinique scientifiquement normalisées.
