Pfizer、Merck等就減少ADC藥物毒理研究中猴子使用數量的各種策略展開討論

從FDA現代化法案2.0到3.0，大的趨勢是減少藥物研發過程中的動物使用，推動行業向“無動物實驗”方向發展。2025年4月，FDA宣布計劃逐步取消單克隆抗體和其他一些藥物的動物試驗要求。不只監管機構，工業界也在努力從多個方向切入，基于科學合理的前提下，尋求非臨床毒理研究中減少動物使用的可能性。

國際藥物研發創新與質量聯盟（IQ）旗下的DruSafe和3Rs轉化與預測科學小組成立了一個工作組（WG）。該工作組對制藥公司成員展開調查，聚焦三類抗癌藥物在發現和研發階段的非人靈長類動物（NHP）毒性研究使用情況，這三類藥物包括：1）CD3雙特異性抗體（BsAb）；2）含細胞毒性載荷的抗體偶聯藥物（ADCs）；3）針對特征明確靶點的生物治療藥物（WchT）。

根據ICH S9指南建議，為期4周的毒性研究足以支持癌癥患者的I期（或首次人體）試驗，而為期3個月的慢性毒性研究則可支持II/III期試驗及上市。上述三類生物制藥具有一定特殊性，它們對人類靶點的特異性極高，通常無法在大鼠和犬中進行測試，多數情況下，唯一合適且具有藥理學相關性的毒性研究種屬為NHP。由于制藥行業對腫瘤領域的BsAb、ADCs和WchT研發興趣濃厚、項目數量龐大，其毒理研究中大量使用NHP。因此，上述工作組成立，旨在評估對這些治療藥物進行1個月和3個月毒理研究的價值，以及3個月研究數據對人體風險評估的影響。

之前已撰文對WchT藥物減少NHP使用的策略進行過介紹。本文以ADCs為例，評估毒理研究中減少NHP使用的可能性。ADCs由靶向腫瘤抗原的抗體和具有細胞毒性作用的載荷偶聯而成。與傳統化療不同，ADCs旨在選擇性殺死腫瘤細胞，同時不損傷健康細胞。大多數情況下，觀察到的毒性主要由載荷驅動，同一連接子-載荷類別的抗體偶聯藥物，無論其連接的抗體或適應癥如何，其毒性特征、劑量限制性毒性和最大耐受劑量通常相似。Neff-LaFord等人（2024）研究了14種含有相同連接子-載荷部分的ADC，發現毒性特征相似，ADC的毒性通常與分子的抗體部分無關，主要由載荷驅動。所以也有人提出ADCs“平臺”式思維，所謂ADC“平臺”，指的是ADC的連接子-載荷部分保持恒定，而抗體部分則可變化，以實現對不同腫瘤相關抗原的靶向。

基于ADC非臨床毒性和藥代動力學的一致性，以及對“ADC的載荷是毒性驅動因素”這一認知，目前存在多種合理的機會來精簡ADC毒理學研究方案，實現減少動物使用的目的（早期ADC毒理學研究方案如下圖所示）。

ADCs的毒性可通過多種機制產生。它們可通過非特異性機制（如內吞作用和Fc/C型凝集素受體）進入細胞，導致不表達靶抗原的細胞和組織產生毒性。表達靶標的健康細胞在與靶抗原結合并內化后，也可能攝取ADCs。當細胞毒性載荷從抗體偶聯藥物中釋放（無論是從死亡細胞中釋放，還是在細胞外環境中釋放游離載荷后），可能會發生旁觀者毒性。釋放的載荷隨后可被周圍細胞攝取，無論這些細胞是否表達靶抗原。

在為ADCs選擇非臨床毒性研究種屬時，需考慮抗原結合情況、靶標在正常和病變組織中的表達與分布情況，以及連接子和細胞毒性載荷的生物學特征。通常，基于靶標的特異性及其在靈長類動物中的功能，NHP是評估ADCs潛在毒性最相關的種屬。然而，對于毒性主要由小分子載荷驅動的抗體偶聯藥物，在非相關動物種屬（通常是嚙齒類）中進行毒性研究，可為新型細胞毒性載荷的毒性提供額外有價值的見解。此外，通過研究先前抗體偶聯藥物的毒性機制，我們可以獲得重要知識，為未來抗體偶聯藥物的潛在毒性提供信息。因此，在抗體偶聯藥物的毒性測試中，有機會根據3R原則減少動物使用，同時又能保證產生的數據足夠進行安全風險評估。

指南中已包含在特定情況下將測試種屬從兩種減少到一種的可能性。例如，對于針對快速分裂細胞的遺傳毒性藥物，在一種嚙齒類種屬中進行重復給藥毒性研究可能被認為足夠。此外，當抗體偶聯藥物的抗體部分僅與人及NHP的抗原結合時，僅在NHP中進行毒性評價是合適的（ICH S9和ICH S9 Q&A）。

來自Pfizer、GSK、Abbvie、Genentech、Merck、Eli Lilly、Gilead等藥企的IQ相關工作組共計收到14家公司27個ADCs項目的反饋信息。主題包括支持含細胞毒性載荷ADCs研發的毒理試驗設計（包括1個月和3個月NHP研究設計）、3個月大鼠研究（若有）與NHP研究結果的可比性、1個月與3個月NHP研究的可比性、大鼠和NHP研究結果對人類的可轉化性等。

調查結果

同時在NHP和嚙齒類動物中開展3個月毒理研究的項目

共有10個ADC項目同時在NHP和嚙齒類動物中進行了3個月的研究。在這10個項目中，8個項目的相關動物種屬是NHP，4個項目是嚙齒類動物。那么NHP是相關動物種屬的，為什么在非相關的嚙齒類動物中開展毒理研究呢？不同企業給出的理由不同，部分企業希望評估抗原非依賴性毒性和/或脫靶毒性特征；另一些企業則將使用兩種種屬視為ADC研發的標準做法。在所有10個項目中，NHP和嚙齒類動物中觀察到的毒性均是由細胞毒性載荷（與靶向抗原無關）驅動的。

這10個ADC項目中，有8個在不同種屬間得出了相似結果，而有2個項目的結果存在種屬差異。在8個NHP和嚙齒類動物毒性結果相似的項目中，（NHP和嚙齒類動物中）觀察到的所有毒性均由載荷驅動（與抗原靶點無關），且能轉化到人類身上。在2個NHP和嚙齒類動物毒性特征存在差異的項目中，兩者的毒性均由細胞毒性載荷驅動，但只有NHP中觀察到的毒性能轉化到人類身上。

在1個月NHP毒理研究設計中，8個ADC項目設有4組（包括3個劑量組和1個對照組）。其中，7個項目每組每性別使用3只動物，2個項目每組每性別使用4只動物，1個項目未明確說明。10個項目中有9個在研究設計中包含了恢復期。

在3個月NHP毒理研究設計中，所有10個ADC項目均設有4組（包括3個劑量組和1個對照組）。這10個項目中，6個項目每組每性別使用3只動物，2個項目每組每性別使用4只動物，2個項目每組每性別使用3至5只動物。值得注意的是，所有這些項目在研究設計中都包含了恢復期。

僅在NHP中開展3個月研究的ADC項目

共有14個ADC項目僅在NHP中開展了長達3個月的毒性研究。其中，12個項目的1個月與3個月NHP研究結果相似：在這12個項目中，11個項目的毒性效應可轉化至人類，1個項目的效應無法轉化至人類。

另外2個項目的1個月與3個月NHP研究結果存在差異：其中1個項目僅3個月研究中觀察到的毒性能轉化至人類；另1個項目中，1個月和3個月研究的效應均能轉化至人類。

在這14個項目中，11個項目的毒性被認為由細胞毒性載荷（與靶抗原無關）驅動，其余3個項目中毒性與載荷的關聯尚不明確。

總體而言，調查結果顯示，1個月與3個月NHP研究的靶器官毒性具有一致性，且對人類的可轉化性較好。

關于本類項目的研究設計：

1個月NHP研究：11個項目設4組（3個劑量組+對照組），其余3個項目的劑量組數量不等（2-5組）；10個項目每組每性別使用3只動物，其余4個項目的每組每性別動物數量差異較大；14個項目中有11個納入了恢復期動物。

3個月NHP研究：7個項目設4組（3個劑量組+對照組），3個項目設3組及以下，4個項目設4組以上；10個項目每組每性別使用3只動物，其余4個項目每組每性別使用3-5只動物；9個項目納入了恢復期動物。

僅在嚙齒類動物中開展3個月研究的ADC項目

調查顯示，有2個ADC項目在NHP和嚙齒類動物中均開展了1個月研究，但僅在嚙齒類動物中開展了3個月研究（無論大鼠是否為相關動物種屬）。這兩個項目中，NHP和嚙齒類動物的1個月研究均觀察到相似的、由載荷驅動的毒性特征，且均能轉化至人類。

減少動物使用的可能機會

制藥公司和監管機構正面臨越來越大的壓力，需在新藥開發過程中持續踐行3Rs原則（替代、減少、優化）。ADCs類藥物也是如此。

減少3個月NHP毒理研究

10個同時開展NHP和嚙齒類3個月研究的項目中，8個項目的NHP與嚙齒類毒性表現相似，且無論嚙齒類是否為藥理學相關動物種屬均是如此。這一結果并不意外，因為含細胞毒性載荷的ADC的毒性主要由載荷驅動，通常不依賴于靶抗原。14個僅在NHP中開展3個月研究的項目中，12個項目的1個月與3個月NHP研究靶器官毒性相似，表明長期給藥后僅少數項目（7%）發現新毒性。多數情況下，嚙齒類和NHP非臨床毒性研究中觀察到的靶器官毒性能轉化至人類。

以vedotin為例，無論vedotin ADC是靶向還是非靶向，其最高非嚴重毒性劑量（HNSTD）范圍和毒理學特征都高度一致。對vedotin非臨床毒理學數據的分析表明，3個月的研究所預測的與人類風險評估相關的毒性，與1個月的研究相同或更少。類似地，對142種單克隆抗體產品的評估發現，相對于首次人體（FIH）研究，只有少數（13.5%）慢性毒理學研究發現了影響臨床開發的新毒性。這些數據表明，長期（3個月）研究的價值存疑，尤其是對于平臺分子。

當然，不開展3個月毒理研究在科學上可能合理，但在現階段是存在監管風險的。一種中間方案是僅開展3個月毒理研究，以替代傳統的支持IND的1個月研究和后續的3個月研究，從而將動物使用數量減半。輝瑞團隊認為，對于“平臺”式ADC分子，1個月和3個月的研究可能對首個評估的分子具有科學和/或監管價值，但對于后續平臺分子，若毒理學特征無差異，則可能僅需一項體內研究（1個月或3個月）。對于非新型且已有足夠科學信息支持的載荷，無需重復評估釋放的載荷；隨著對“普遍可接受的科學知識（GASK）”的認可和明確，減少這些研究的機會可能會在公司間推廣，而非僅限于單個公司內部。

綜上，種屬間毒性的一致性、1個月與3個月NHP研究中新毒性的稀缺性、毒性主要由載荷驅動且對人類具有可預測性等特征，為多數ADC項目取消3個月NHP研究提供了科學依據。需注意的是，腫瘤項目的3個月NHP研究通常用于支持3期試驗和上市注冊，且多在1/2期臨床的初步人類安全數據獲得后完成，因此已獲得的人類安全性數據可能進一步降低3個月NHP研究的價值。

酌情采用低等物種進行ADC的3個月毒理學研究

當需要開展3個月研究，且ADC的抗體部分可與嚙齒類和非嚙齒類動物都結合時，且該分子在不同種屬中的毒理學特征具有可比性，生物藥物的更長周期毒理研究可在嚙齒類動物中進行。這種方法在全球監管區域均被接受，并支持了一款ADC藥物enfortumab vedotin (EV)的上市。由于EV在大鼠和NHP中的毒性特征具有可比性（即靶標相關的皮膚毒性，以及vedotin ADC常見的非靶標相關骨髓毒性），其3個月研究僅在大鼠中進行。

尤其對于無在靶毒性的ADC，鑒于毒性特征由載荷驅動，將嚙齒類動物作為3個月毒理學研究的首選物種是合理的。且，已有研究顯示，大部分ADC藥物在大鼠和NHP中的毒性表現是相似的。

不過，需考慮載荷的代謝特征——需明確載荷在不同物種（包括人類）中的代謝差異，避免其影響該策略的可行性（如若載荷在NHP與人類中的代謝更相似，而與嚙齒類存在差異，則需納入考量）。

減少劑量水平或每組動物數

調查還收集了未來減少藥物研發（尤其是腫瘤藥物研發）中NHP使用的相關信息，重點關注含細胞毒性載荷ADC的NHP非臨床研究設計要素，包括每組數量、每組動物數及恢復期組的納入情況：

組數：1個月和3個月NHP研究的組數相對一致，多數ADC研究設1個對照組和3個給藥組，僅少數項目1個月NHP研究使用更少組數。

每組動物數：1個月和3個月NHP研究中，每組每性別3只動物最為常見。盡管OECD指南建議非嚙齒類（包括NHP）每組每性別使用4只，但多數制藥公司在遵循ICH S9的腫瘤藥物研發中采用每組每性別3只，且監管機構普遍接受這一做法，表明該數量能提供足夠的安全信息以評估患者風險。當然，可根據科學需求調整動物數量（如考慮毒性發生率低、載荷/抗體靶點新、監管意見等因素）。另外，NMPA《藥物重復給藥毒性研究技術指導原則》要求更高一些，明確要求非嚙齒類一般不少于5只/性別（主試驗組3只，恢復組2只）。

恢復期組：多數ADC項目在1個月和3個月NHP研究中均納入恢復期組。在24個同時開展1個月和3個月NHP研究的項目中，20個在1個月研究中納入恢復期組，19個在3個月研究中納入。但ICH S9及Q&A指出，恢復期組并非總是評估效應可逆性的關鍵，科學評估可逆性可能更合適。因此，基于調查數據，可通過減少恢復期組的使用，進一步減少1個月和/或3個月ADC研究中的NHP數量（具體需結合載荷新穎性、給藥方案變化、給藥途徑變化等因素綜合判斷）。

此外，ADC的耐受范圍通常較窄。當具有共同連接子-載荷的ADC已被充分表征且毒性特征明確后，在重復給藥毒性試驗中探索多個劑量水平對保障人類安全性的作用有限，也并不合理。故，相同連接子-載荷的平臺式分子，更有機會降低組別數。

利用ADC載荷評估發育和生殖毒性（DART）及遺傳毒性風險

如前所述，載荷驅動ADC毒性是普遍共識。盡管DART研究通常在大鼠和兔子中進行，但由于ADC的抗體部分可能在這些種屬中無交叉反應，它們往往不適合用于ADC評估。Brentuximab vedotin（BV）和EV兩款ADC的抗體部分均不結合大鼠。在大鼠中開展的MMAE（vedotin ADC的載荷）、BV和EV的胚胎胎兒發育（EFD）研究表明，毒性是非抗原依賴的，主要是MMAE的作用機制識引發的毒性。此外，vedotin ADC的一般毒理學研究已充分評估了生育力終點，無需單獨開展研究。

對完整ADC重復進行DART評估（尤其是在有交叉反應的非人靈長類動物中）既無必要，也屬于對動物的不當使用。然而，在大鼠中開展載荷的EFD研究具有相關性和合理性。此外，一些新型方法學（NAMs）也可以用于評估藥物和化學品的DART風險，這些方法可能成為體內研究的合適補充，并最終替代體內研究。

對于載荷為微管抑制劑或拓撲異構酶抑制劑的ADC，考慮到其作用機制可預期具有生殖和發育毒性，無需動物研究的證據權重評估（WoE）即可充分告知患者潛在風險，尤其是針對晚期癌癥開發的分子。

同樣，遺傳毒性風險評估應主要采用證據權重法、計算機模擬方法和/或體外研究（如Ames試驗、微核試驗）。若需要體內評估，可考慮將微核評估納入一般毒理學研究。

將臨床劑量選擇的先驗知識納入特征明確分子的起始劑量推薦

在為同一類別新候選分子選擇起始劑量時，應考慮先前評估過的可比分子的所有可用非臨床和臨床安全性及藥代動力學數據。特別是在腫瘤領域，利用平臺分子的臨床數據可支持安全有效的劑量水平選擇，避免為有嚴重未滿足醫療需求的患者進行多次亞治療劑量遞增。例如，vedotin ADC的臨床藥代動力學和毒性特征高度一致。因此，包含大量臨床數據的證據權重法已成功支持了多個vedotin ADC的I期起始劑量。根據給藥方案，低于0.75mg/kg或未經體表面積調整、低于一致HNSTD（來自NHP毒理學研究）1/6的劑量水平，具有臨床意義活性或安全風險的可能性較低，為患者利益著想應避免使用。

參考資料：

1)Regul Toxicol Pharmacol. 2025 Nov:162:105887. doi: 10.1016/j.yrtph.2025.105887.

2)Regul Toxicol Pharmacol. 2025 Nov:162:105912. doi: 10.1016/j.yrtph.2025.105912.

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