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基因產(chǎn)品類型和臨床分析技術(shù)解析
截止2022年11月份，全球至少有40款以上的基因治療藥物上市，包括離體基因治療藥物如CART產(chǎn)品倍諾達(dá)，慢病毒體外基因修飾造血干細(xì)胞產(chǎn)品Zynteglod等，也包括體內(nèi)基因治療藥物如溶瘤病毒產(chǎn)品Imlygic，治療SMA的反義寡核苷酸藥物Spinraza，治療雙拷貝RPE65基因突變所致視力喪失的AAV2載體藥物L(fēng)uxturna，用于新冠病毒預(yù)防的mRNA疫苗BNT162b2和mRNA-1273等。
從藥物的作用機(jī)理和生產(chǎn)工藝進(jìn)行分類，基因治療如下圖1，可分為離體基因治療藥物和體內(nèi)基因治療藥物。離體基因治療藥物通常需經(jīng)歷人體取出細(xì)胞，細(xì)胞在體外基因改造后再回輸?shù)饺梭w的過(guò)程。體內(nèi)基因治療藥物通常使用載體將目的基因序列直接導(dǎo)入人體細(xì)胞中，發(fā)揮基因表達(dá)調(diào)節(jié)，基因替代以及藥物遞送表達(dá)等藥效學(xué)作用。
圖1：基因治療產(chǎn)品類別
基因治療藥物相對(duì)于傳統(tǒng)抗體藥物，小分子化藥，有更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，工藝和作用機(jī)理，這也為臨床生物分析帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。如下圖2，傳統(tǒng)大分子藥物評(píng)估需進(jìn)行體內(nèi)試驗(yàn)通常需要評(píng)估藥物在體內(nèi)的安全性和有效性，由于大分子藥物在人血液中的即時(shí)濃度和人體對(duì)藥物的免疫反應(yīng)是影響藥物在體內(nèi)的安全性和有效性較為關(guān)鍵的因素，大分子藥物的PK檢測(cè)和免疫原性檢測(cè)也是重要的分析檢測(cè)項(xiàng)。類比大分子藥物的體內(nèi)評(píng)估，基因治療藥物通常也需要進(jìn)行有效性和安全性評(píng)估?；诨蛑委熕幬锏姆肿恿繕O大，以及非常復(fù)雜的組成，基因治療藥物的PK檢測(cè)和免疫原性檢測(cè)內(nèi)容會(huì)更加多樣，同時(shí)面臨多方面的挑戰(zhàn)。
圖2：臨床研究生物分析目的
根據(jù)《基因治療產(chǎn)品非臨床研究與評(píng)價(jià)技術(shù)指導(dǎo)原則》，筆者列舉了體內(nèi)基因治療產(chǎn)品需要進(jìn)行了臨床前和臨床生物分析內(nèi)容如圖3，體內(nèi)基因治療藥物的類型多樣，根據(jù)藥物的特征和作用機(jī)理進(jìn)行全部或者部分檢測(cè)項(xiàng)的生物分析檢測(cè)，其中免疫原性/免疫毒性/免疫反應(yīng)檢測(cè)是體內(nèi)基因治療產(chǎn)品必備也是最為通用的生物，筆者在此將從基因治療產(chǎn)品的免疫原性評(píng)估角度，對(duì)不同基因治療產(chǎn)品需要做的免疫原性評(píng)估內(nèi)容和方法學(xué)難點(diǎn)進(jìn)行解析。
圖3：基因治療產(chǎn)品生物分析檢測(cè)內(nèi)容
免疫原性對(duì)基因治療藥物的影響
基因治療藥物的免疫原性評(píng)估的內(nèi)容和深入程度度需要基于多方面的考量，對(duì)除了疫苗以外的基因治療產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，如圖4所示，大體是基于風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，給藥途徑/方案，患者/適應(yīng)癥，載體生物學(xué)特征，表達(dá)產(chǎn)物特性，導(dǎo)入基因特性等多維度進(jìn)行評(píng)估?；蛑委煯a(chǎn)品進(jìn)入人體發(fā)生免疫原性的概率和發(fā)生免疫原性后造成后果的嚴(yán)重程度，是基因治療產(chǎn)品進(jìn)行免疫原性評(píng)估的兩個(gè)重要考量點(diǎn)。免疫原性對(duì)安全性和有效性的影響也會(huì)直接影響到免疫原性評(píng)估的內(nèi)容，程序以及分析方法的設(shè)計(jì)。
圖4：基因治療產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估要素
風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估案例1-病毒載體的體液免疫原性
同為病毒載體的基因治療藥物溶瘤病毒和AAV Based藥物，病毒載體的體液免疫原性對(duì)兩種類型的基因治療藥物安全性和有效性的影響并不一樣。溶瘤病毒通常為局部注射，通過(guò)直接裂解腫瘤和激發(fā)人體的免疫系統(tǒng)協(xié)同發(fā)揮藥理學(xué)作用，機(jī)體產(chǎn)生對(duì)于溶瘤病毒的病毒載體的體液免疫可以限制病毒載體在人體中的擴(kuò)散，某種意義來(lái)說(shuō)是安全性指標(biāo)。AAV Based藥物需要通過(guò)AAV載體遞送到人的細(xì)胞中，長(zhǎng)期表達(dá)某些蛋白來(lái)發(fā)揮藥效學(xué)作用，機(jī)體對(duì)AAV載體預(yù)存的體液免疫會(huì)影響AAV載體進(jìn)入人體細(xì)胞內(nèi)，從而影響到AAV對(duì)人體細(xì)胞的感染效果，進(jìn)行影響到藥物有效性性?；诖孙L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，在藥物研發(fā)過(guò)程中，溶瘤病毒通常只監(jiān)控病人用藥后體液免疫原性，AAV based藥物通常需要在入組篩查時(shí)進(jìn)行體液免疫原性檢測(cè)篩查，低于某一閾值的病人才會(huì)進(jìn)行用藥。
風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估案例2-基因治療表達(dá)產(chǎn)物的細(xì)胞免疫原性
mRNA病毒疫苗，mRNA腫瘤疫苗和AAV based藥物均是通過(guò)人機(jī)體細(xì)胞表達(dá)蛋白或者多肽，進(jìn)而發(fā)揮藥效學(xué)作用。對(duì)于mRNA病毒疫苗，mRNA腫瘤疫苗來(lái)說(shuō)，表達(dá)產(chǎn)物的細(xì)胞免疫原性是疫苗發(fā)揮藥效學(xué)作用的重要指標(biāo)，但是對(duì)于AAV based藥物表達(dá)產(chǎn)物如果產(chǎn)生細(xì)胞免疫原性將會(huì)影響到藥效，同時(shí)也會(huì)影響到安全性，是有效性和安全性的重要考察指標(biāo)。mRNA病毒疫苗表達(dá)的非人源蛋白，T細(xì)胞反應(yīng)較為激烈，細(xì)胞免疫評(píng)估過(guò)程中使用多肽刺激就能夠滿足檢測(cè)的靈敏度需求；mRNA腫瘤疫苗表達(dá)的人源突變蛋白/突變多肽, T細(xì)胞反應(yīng)較為溫和，對(duì)于細(xì)胞免疫原性評(píng)估，使用多肽刺激進(jìn)行評(píng)估方法的靈敏度有達(dá)不到需求的風(fēng)險(xiǎn)，可能需要使用抗原呈遞APC刺激培養(yǎng)進(jìn)行評(píng)估。AAV based藥物的表達(dá)產(chǎn)物通常為人源蛋白，發(fā)生細(xì)胞免疫原性的概率較小，但是一旦免疫原性，對(duì)于安全性的影響將會(huì)極其嚴(yán)重，使用多肽進(jìn)行評(píng)估監(jiān)控細(xì)胞免疫原性是必不可少的。
通常情況下在臨床早期均需要對(duì)基因治療藥物進(jìn)行一些炎癥細(xì)胞因子檢測(cè)，表征基因治療藥物先天免疫對(duì)安全性的影響。對(duì)于體液免疫和細(xì)胞免疫，基于安全性和有效性的考量，如圖5所示，不同基因治療藥物需要進(jìn)行的免疫原性考察項(xiàng)以及對(duì)藥物安全性和有效性的影響。
圖5：不同類別基因治療產(chǎn)品的免疫原性評(píng)估內(nèi)容
總結(jié)討論
對(duì)于不同類型的基質(zhì)治療產(chǎn)品需基于藥物類型，免疫原性對(duì)藥物有效性和安全性的影響進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，制定合適的免疫原性分析策略。熙寧生物基于在臨床生物分析的資深經(jīng)歷可對(duì)不同類型的新興基因治療產(chǎn)品建立符合臨床研發(fā)需求的免疫原性分析策略。
體液免疫原性檢測(cè)和細(xì)胞免疫原性檢測(cè)是基因治療產(chǎn)品免疫原性評(píng)估的兩個(gè)重要內(nèi)容。熙寧生物基于基因治療臨床免疫原性評(píng)估實(shí)踐將會(huì)陸續(xù)推出系列文章，對(duì)基因治療藥物中和抗體檢測(cè)的難點(diǎn)和要點(diǎn)，細(xì)胞免疫原性評(píng)估的難點(diǎn)要點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)論述，歡迎持續(xù)關(guān)注。
熙寧生物基于對(duì)基因治療產(chǎn)品特征的充分了解， 豐富的臨床樣品分析實(shí)踐，技術(shù)過(guò)硬，質(zhì)量可靠的價(jià)值觀，全面的臨床生物分析技術(shù)平臺(tái)，提供臨床前，IIT和臨床階段基因治療藥物全流程，一體化的生物樣品分析服務(wù)。歡迎交流咨詢。
