疫情對(duì)生活的影響是方方面面的
生命科學(xué)領(lǐng)域的研究工作
同樣也受到了疫情的影響
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近日,針對(duì)新冠疫情導(dǎo)致的非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物(non-human primate, NHP)短缺,美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(Food and Drug Administration, FDA)向新藥研發(fā)和研究人員發(fā)布新建議,敦促他們?cè)?strong>一般毒理學(xué)研究中考慮使用NHP的替代品。
這項(xiàng)FDA文件是近年來(lái)開(kāi)始出現(xiàn)的
減少臨床前研究中使用NHP這一趨勢(shì)的最新例證。
什么是NHP?
NHP通常被認(rèn)為是
評(píng)估免疫刺激性抗體和相關(guān)產(chǎn)品毒性的金標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)榕c其他臨床前動(dòng)物模型相比,
NHP與人類(lèi)的基因同源性最高。
用體外試驗(yàn)替代NHP對(duì)只發(fā)生在體內(nèi)的細(xì)胞非自主毒性作用,會(huì)有不能真實(shí)反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn),例如不能真實(shí)反應(yīng)細(xì)胞因子釋放綜合征 (cytokine release syndrome, CRS) 的機(jī)制。
另一方面來(lái)說(shuō),大多數(shù)體內(nèi)臨床前模型(如嚙齒動(dòng)物、犬和兔)缺乏人特異性藥物靶點(diǎn),轉(zhuǎn)化價(jià)值也非常低。
hu-PBMC-NSG模型是評(píng)價(jià)免疫毒性的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
JAX hu-PBMC-NSG小鼠是移植有提前表征的人外周血單核細(xì)胞 (human peripheral blood mononuclear cell, PBMC) 的NSG™免疫缺陷小鼠,
旨在用來(lái)在更小范圍內(nèi)重現(xiàn)具有功能性的人免疫系統(tǒng)。經(jīng)移植的小鼠已從簡(jiǎn)單的“嚙齒動(dòng)物模型”變成了與轉(zhuǎn)化相關(guān)的體內(nèi)分析平臺(tái)。
在CRS評(píng)價(jià)研究中,hu-PBMC-NSG小鼠的轉(zhuǎn)化價(jià)值尤為突出。例如,與目前大多數(shù)藥物開(kāi)發(fā)人員可用的臨床前檢測(cè)不同,hu-PBMC-NSG平臺(tái)
允許檢測(cè)人特異性激活分子(如CD28超激動(dòng)劑TGN1412)的毒性(圖1)。
(圖1:hu-PBMC-NSG小鼠被注射了溶劑 (PBS) 或兩種不同的CD28/CD抗體28和TGN1214超激動(dòng)劑。直方圖表示所示化合物誘導(dǎo)的促炎細(xì)胞因子的數(shù)量。橫軸表示不同的供體(A、B 和 C)。值得注意的是,T細(xì)胞超激動(dòng)劑CD28抗體 和TGN1412對(duì)免疫細(xì)胞的過(guò)度活化程度因供體而異,反映了人類(lèi)群體中免疫應(yīng)答的多樣性。)
以hu-PBMC-NSG模型為平臺(tái),評(píng)價(jià)單克隆抗體和雙特異性抗體的免疫毒性
不同于NHP,研究人員可以在hu-PBMC-NSG小鼠體內(nèi)植入腫瘤,以
評(píng)估藥物靶點(diǎn)作用引起的免疫毒性。當(dāng)分析雙特異性抗體(如靶向CD3的雙特異性抗體)的CRS可能性時(shí),這一特色至關(guān)重要(圖2)。因?yàn)樵u(píng)估此類(lèi)抗體的活性和潛在毒性時(shí),需要兩個(gè)抗體臂分別作用于其抗原靶標(biāo)。
事實(shí)上,可以認(rèn)為
hu-PBMC-NSG小鼠比NHP更適合于免疫腫瘤藥物的毒理學(xué)評(píng)價(jià),因?yàn)檠芯咳藛T可以在目標(biāo)腫瘤存在的情況下評(píng)價(jià)免疫毒性。
(圖2:移植或未移植MDA-MB-231的hu-PBMC-NSG小鼠分別用PBS(溶劑)、CD28抗體(陽(yáng)性對(duì)照)、Keytruda(陰性對(duì)照)或針對(duì)EGFR的CD3雙特異性抗體進(jìn)行處理。僅腫瘤攜帶小鼠表現(xiàn)出雙特異性抗體介導(dǎo)的免疫毒性(如箭頭所示))
利用hu-PBMC-NSG平臺(tái)評(píng)價(jià)聯(lián)合用藥的免疫毒性
hu-PBMC-NSG小鼠的另一個(gè)用途是預(yù)測(cè)聯(lián)合用藥的CRS發(fā)生可能性。
由于成本、倫理和實(shí)際考慮等因素限制了NHP在多種藥物聯(lián)合治療測(cè)試中的使用,而hu-PBMC-NSG小鼠可為研究人員提供轉(zhuǎn)化相關(guān)結(jié)果,用以分析特定藥物聯(lián)合治療的潛在毒性和療效。
圖3為靶向EGFR的CD3雙特異抗體與Keytruda聯(lián)合治療的實(shí)例。結(jié)果表明,聯(lián)合用藥不會(huì)增加治療毒性,但也不會(huì)產(chǎn)生任何療效優(yōu)勢(shì)。
(圖3:CD3雙特異抗體與Keytruda聯(lián)合治療不會(huì)導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子釋放的絕對(duì)增加(左圖)。然而,聯(lián)合用藥會(huì)加速臨床評(píng)分癥狀(右圖),這說(shuō)明細(xì)胞因子的釋放加快,進(jìn)而導(dǎo)致毒性增強(qiáng)。有趣的是,聯(lián)合用藥并沒(méi)有增加療效(中圖)。)
以hu-PBMC-NSG模型轉(zhuǎn)化相關(guān)分析平臺(tái),評(píng)估CAR T療法的免疫毒性
hu-PBMC-NSG對(duì)雙特異性抗體的反應(yīng)也反映在CAR T細(xì)胞療法中,這一點(diǎn)尤為重要,因?yàn)榇罅炕颊邥?huì)出現(xiàn)CRS癥狀的嚴(yán)重毒性反應(yīng)。傳統(tǒng)的體外檢測(cè)不能模擬導(dǎo)致患者下游器官和神經(jīng)系統(tǒng)毒性的全身免疫反應(yīng),而這些毒性免疫分析又是確定治療方法真正療效和安全性的關(guān)鍵特征。
在一項(xiàng)16天內(nèi)完成的試驗(yàn)中,人源化小鼠平臺(tái)重點(diǎn)測(cè)量單個(gè)患者的反應(yīng),其中CAR T療效和CRS可以利用單獨(dú)表征的PBMC供體一起測(cè)量,從而模擬臨床環(huán)境中的患者反應(yīng)(圖4)。
(圖4:不同供體表現(xiàn)出不同的活性/毒性比率。當(dāng)比較圖4a中兩個(gè)單獨(dú)的供體時(shí),在兩項(xiàng)研究中,模擬CAR T療法對(duì)血液或脾臟中的B細(xì)胞比率均沒(méi)有影響。代表CAR T的箭頭指向100%去除PBMC衍生的正常CD19+ B細(xì)胞,表明對(duì)兩個(gè)供體的療效和反應(yīng)是完成的。)
(圖4b顯示了兩個(gè)供體間相差較大的細(xì)胞因子反應(yīng)(本例展示 IL-10),表明供體9531可能從CAR T療法中獲益,而沒(méi)有廣泛的毒性。WB:全血;SP:脾臟))
體內(nèi)模型相對(duì)于體外方法的一個(gè)
顯著優(yōu)勢(shì)是:可以模擬導(dǎo)致復(fù)雜表型(如臨床表現(xiàn)和體重下降)的復(fù)雜多器官反應(yīng)。
例如,在檢查前兩張圖中相同研究的體重?cái)?shù)據(jù)時(shí),我們看到體重的顯著差異與細(xì)胞因子水平一致。這一數(shù)據(jù)體現(xiàn)出通過(guò)人源化平臺(tái)檢測(cè)細(xì)胞因子反應(yīng)對(duì)小鼠健康狀況的整體影響,對(duì)于體內(nèi)測(cè)試評(píng)估CAR T療法的整體價(jià)值,而這也是在體外或非人源化平臺(tái)上無(wú)法實(shí)現(xiàn)的地方。
(圖5:來(lái)自供體9534(左)或9531(右)的人源化細(xì)胞植入hu-PBMC-NSG小鼠的平均體重。每種療法的符號(hào)顯示在各圖左下角。值得注意的是,植入供體9534人源化細(xì)胞并且采用CD19 CAR T療法的小鼠顯示出CRS導(dǎo)致的痛苦跡象(箭頭))
人源化系統(tǒng)
使用人源化系統(tǒng)可將功能完善的人免疫系統(tǒng)與人源靶點(diǎn)結(jié)合起來(lái),
提供更具預(yù)測(cè)性的數(shù)據(jù),
更好地反映在一個(gè)獨(dú)特的人類(lèi)群體中所觀測(cè)到的
多樣性和差異性。
有關(guān)使用人源化小鼠平臺(tái)進(jìn)行抗體藥代動(dòng)力學(xué)、療效和毒性研究的更多信息,請(qǐng)?jiān)L問(wèn)以下資源或聯(lián)系杰克森實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)家:
人源化小鼠:
https://resources.jax.org/humanized-mice
CRS體內(nèi)檢測(cè):
https://resources.jax.org/cres
FcRn平臺(tái)和藥代動(dòng)力學(xué)研究:
https://resources.jax.org/fcrn