治疗癌症的创新生物药在开展I期试验时，需重点考虑以下三点：1）选择合适的首次人体试验（FIH）起始剂量；2）确定具有治疗意义的剂量范围；3）设计有效的剂量递增策略。
FIH起始剂量的估算需遵循卫生监管机构的法规要求如ICH M3(R2)、ICH S9、FDA健康人最大安全起始剂量计算等，同时参考药效学（PD）、药代动力学（PK）数据、临床前安全性特征，以及具有相似作用机制（MoA）的既往药物在临床中的成败经验等。
目前尚无统一的估算方法，本文将围绕三种肿瘤领域创新生物分子，探讨FIH剂量确定面临的挑战及未来考量方向，具体包括：多发性骨髓瘤患者单药治疗药物-抗CD38单抗Isatuximab；转移性实体瘤治疗药物-抗体药物偶联物（ADC）TusaRav；以及急性髓系白血病治疗用多特异性NK细胞接合器（NKCE），一款单抗、一款ADC、一款NCE双抗。
Isatuximab——抗CD38单抗
Isatuximab是一种人源化IgG1单抗，用于治疗多发性骨髓瘤。该药物可与造血细胞及肿瘤细胞（包括多发性骨髓瘤细胞）表面表达的CD38结合。
Isatuximab通过多种机制对癌细胞发挥作用，包括诱导癌细胞凋亡，以及激活免疫效应机制，如抗体依赖性细胞介导的细胞毒性作用（ADCC）、抗体依赖性细胞吞噬作用（ADCP）和补体依赖性细胞毒性作用（CDC）。
Isatuximab虽然不是严格意义上的免疫激动剂，但首次人体试验的起始剂量选择，基于最低预期生物效应水平（MABEL）方法和体外受体占有率（RO）数据。这一方法符合英国卫生部设立的专家科学小组提出的建议（EXPERT SCIENTIFIC GROUP ON PHASE ONE CLINICAL TRIALS FINAL REPORT, 2006），该建议旨在提高单抗相关药物试验的安全性。
该方法不仅应用了传统的未观察到不良效应水平（NOAEL），还整合了其他可用的临床前相关信息，例如人源和动物细胞中生物效应的剂量-反应曲线、临床前研究数据、靶点占有率计算结果以及PK/PD模型分析结果。
由于Isatuximab的活性与三种作用机制（ADCC、CDC和凋亡活性）相关，研究人员通过体外和体内系统分别评估了每种机制对应的MABEL。其中，体外实验中MABEL定义为诱导20%最大效应的有效浓度（EC20）；体内实验中MABEL则对应最低有效剂量下稳态谷浓度（Ct）。
不同体外系统和小鼠体内模型中，由于敏感性不同，与MABEL对应的浓度及估算人体剂量显示出较大的差异。基于最敏感的体外数据（ADCC实验）计算得出的MABEL，对应人体剂量极低，受体占有率不足0.5%；而通过体内PK-PD肿瘤生长抑制模型计算（即肿瘤清除所需最低有效剂量（2.5mg/kg）下，目标谷浓度Ct=129μg/mL）得出的MABEL，对应的受体占有率超过95%。
综合考量以下因素后，研究建议将起始剂量设定为0.0001mg/kg：一是在体外实验中，当外周血单个核细胞（PBMC）暴露于高达10μg/mL的药物浓度（假设达到稳态，该浓度相当于体内MABEL及估算的人体有效剂量）时，未观察到明显的细胞因子释放，也未观察到细胞增殖或耗竭现象；二是体外ADCC活性可能无法代表生理条件。该起始剂量对应的正常细胞CD38受体占有率为预测值的10%，与预测有效剂量相比，安全系数达到2000。
在首个剂量递增队列中，Isatuximab采用Q2W的静脉给药方案，剂量范围从0.0001mg/kg至20mg/kg。基于MABEL方法设定的0.0001mg/kg极低起始剂量，导致I期剂量递增过程耗时极长——在多发性骨髓瘤患者单药治疗中，需经过11个剂量水平的递增，才能达到有效剂量（20mg/kg Q2W或10mg/kg QW给药方案）。
所以，像这种非典型的免疫激动，与T细胞连接器、CD28激动剂、CD40激动剂等相比，免疫激活作用弱很多，采用MABEL的计算方式，有可能会使过多患者暴露于无效剂量，剂量爬升过长。即使用MABEL，EC20也过于保守。另外，太敏感的试验并不代表具有临床相关性，尤其是本品采用的ADCC试验，受效应细胞、靶细胞等影响比较大，太过粗糙的设计，反而会对剂量设计产生束缚。
TusaRav—抗CEACAM5-DM4 ADC
TusaRav是一种ADC，可选择性靶向实体瘤患者中表达癌胚抗原相关细胞黏附分子5（CEACAM5）的肿瘤细胞。CEACAM5在成年正常组织中细胞表面糖蛋白的表达有限，但在多种癌症中存在过表达。
该药物由人源化单抗通过优化的可切割连接子，与强效美登素类细胞毒性药物（DM4，一种抑制微管蛋白聚合的抗有丝分裂剂）共价连接而成，药物抗体比率（DAR）为3.8。当TusaRav与靶癌细胞的CEACAM5胞外域结合后，会通过抗原介导的内吞作用被癌细胞内化，随后被转运至溶酶体；二硫键连接子断裂后，DM4代谢物被释放到肿瘤细胞内。DM4继而抑制微管组装，导致表达靶抗原的细胞及相邻未表达靶抗原的细胞（旁观者效应）发生细胞周期阻滞和凋亡。
临床前特征研究显示，在多种患者来源的异种移植（PDX）小鼠模型（其CEACAM5肿瘤表达水平可代表患者群体）中，单次及重复给药后，TusaRav均表现出体外细胞毒性活性，并能诱导抗肿瘤活性。
研究人员在荷瘤小鼠中建立了群体PK/肿瘤生长抑制（TGI）模型，以确定最适合的I期给药方案。该方法借助药理学数据发现，单次给药后肿瘤清除的阈值浓度为8μg/mL，重复给药后则为4.6μg/mL—这一结果凸显了更频繁给药的潜在价值。通过异速缩放将猴子的PK数据外推至人类，并代入PK/TGI模型估算得出：Q2W给药，剂量为80mg/m²时，有望成为人类的最低有效剂量。
在食蟹猴中，TusaRav无论是单次静脉给药（支持Q3W给药方案），还是连续5周重复静脉给药（支持QW给药方案），均表现出良好的耐受性，其毒性特征与其他DM4类ADC一致。
根据ICH S9指南，对于治疗窗口较窄的细胞毒性抗癌药物，采用经验法确定起始剂量时，需以非啮齿类动物（食蟹猴）的最高非严重毒性剂量（HNSTD）按mg/m²换算后取1/6。基于此，结合在猴子中引发一定毒性的给药方案（即针对QW方案评估的起始剂量4mg/m²，以及针对Q3W方案评估的起始剂量10mg/m²），最终确定晚期/转移性实体瘤患者的安全起始剂量为5mg/m²Q2W。
TusaRav采用Q2W的静脉给药方案，共设置9个剂量水平，剂量范围从5mg/m²至210mg/m²。其安全性特征良好，剂量相关性角膜病变可控，最大耐受剂量（MTD）确定为100mg/m² Q2W。总体而言，在暴露-反应关系陡峭的情况下，所选起始剂量能够有效保障患者安全。
之前笔者更新过一篇关于ADC的FIH起始剂量计算的文章，看过的朋友就会发现，这个产品的FIH起始剂量设计是合理的，基本上是大部分ADC采用的做法。
NKp46-CD16 NKCE——多特异性分子
用于治疗急性髓系白血病的NKp46/CD16a-CD123，是一种具有功能性Fc结构域的三特异性IgG样抗体，可结合CD16a（FcγR3a）。其作为NKCE的作用机制为：结合NK细胞表面的NKp46和CD16a，同时结合恶性细胞表面表达的CD123。NKp46-CD123介导NK细胞与肿瘤细胞的共接合后，会诱导免疫突触形成，进而激活NK细胞并使其脱颗粒。
根据国际药物研发创新与质量联盟（IQ）评估的建议（Leach MW, 2021），PK/PD模型因整合了MoA和靶点动态变化，已成为临床起始剂量选择的优选方法。
研究人员开发了首个转化机制性PK/PD模型，用于描述突触驱动的CD123+细胞毒性及NKp46+NK细胞再分布。该模型的建立基于两方面数据：一是体外MOLM-13细胞毒性实验。采用多种实验条件，包括不同NKp46/CD16a-CD123浓度、效应细胞与肿瘤细胞比率（E:T比）及孵育时间，以NK细胞为效应细胞。二是健康食蟹猴的体内数据，用于将PK/PD反应外推至AML患者，包括PK参数的异速缩放，以及系统特异性参数的调整，如细胞更新率、肿瘤生长率、受体密度和结合亲和力。
通过该转化机制性PK/PD模型估算人类起始剂量时，假设效应细胞与靶细胞（E:T）比为1:30（AML患者中观察到的中位值），可使整个给药周期内突触（三特异性抗体、NKp46与CD123靶点形成的三聚体复合物）的平均浓度低于突触的EC20。
此外，该模型还通过模拟支持了剂量递增步骤：针对每周两次给药后第一个治疗周期结束时CD123+细胞计数下降超过设定阈值的情况，筛选出预期治疗剂量范围。
最后
通过上述三个案例研究可明确，在确定FIH剂量、给药方案及剂量递增步骤时，不存在通用方法——这类估算取决于MoA的复杂性及疾病特征。临床开发的核心挑战在于平衡毒性风险与癌症患者达到最低有效剂量的可能性，因此，需结合所有可用临床前数据制定方法，具体要点如下：
·生物治疗药物与所选临床前对研究种属（最可能为猴子）的交叉反应性，不仅是评估安全性特征的前提，也是将PK/PD数据外推至患者的必要条件。
·采用特征明确的临床前动物模型至关重要，其作用包括：确定潜在临床有效剂量及安全性（发生率、严重程度、可逆性，以及暴露量与免疫原性的关系），并考虑动物与人类之间的差异（靶点表达、效力、亲和力、暴露量）。
·设计完善的体外细胞毒性实验（选择相关细胞系、合适的E:T比、不同孵育时间及合理的药物浓度范围），是为基于突触的模型估算可靠且有意义的PD参数（如EC50、肿瘤杀伤速率常数Kmax）的关键考量因素。
此外，整合具有相似作用机制的临床前及临床竞品数据，有助于减少不确定性：既避免起始剂量过高可能引发的毒性，也避免起始剂量过低导致的治疗获益延迟——后者会增加剂量递增/优化的成本及临床开发时间。
本文不涉及具体剂量计算细节，对细节感兴趣的可以翻看参考资料。
引自：
1) U.S. Food and Drug Administration. Center for drug evaluation and research. Application number: BLA 761113 Orig1s000 multi-disciplinary review and evaluation sarclisa (isatuximab).
2) Antibody drug conjugate: the “biological missile” for targeted cancer therapy.
3) Developing a mechanistic translational PK/PD model for a trifunctional NK cell engager to predict the first-in-human dose for acute myeloid leukemia.
4)Chasing optimal first-in-human (FIH) starting dose for biotherapeutics in oncology
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