開發(fā)抗體藥物偶聯(lián)（ADC）藥物的技術(shù)挑戰(zhàn)（一）：申報和監(jiān)管的一些問題

2015年9月8日 | Filed under: 抗腫瘤藥,藥物化學(xué),推薦技術(shù),文獻(xiàn)綜合 | Posted by: 呂順

無容置疑，抗腫瘤免疫療法（I-O）是當(dāng)下制藥工業(yè)最熱門的研究領(lǐng)域。美中藥源在昨天甚至把這個領(lǐng)域的重中之重—嵌合抗原受體T細(xì)胞療法（CAR-T）比作“醫(yī)藥界的阿波羅11”，是最有希望治愈癌癥的一個顛覆性科學(xué)突破。不過中國制藥工業(yè)要稍微慢半拍，雖然也有象江蘇恒瑞、百濟(jì)神州這樣的中國藥企緊隨國際抗腫瘤免疫療法大潮流，開發(fā)了自主知識產(chǎn)權(quán)的抗PD-1/PD-L1抗體，恒瑞最近還把其抗PD-1抗體轉(zhuǎn)讓給美國Incyte制藥公司，但更多的中國藥企對另一個如火如荼的一類抗腫瘤新藥—抗體藥物偶聯(lián)（ADC）藥物的開發(fā)更情有獨鐘。繼江蘇恒瑞在2013年4月向國家食品藥品監(jiān)管局提交了首個基于曲妥珠單抗和DM1的ADC藥物（SHR-A1201）的臨床實驗申報（IND）之后，包括煙臺榮昌制藥的“注射用重組人源化抗HER2單抗-MMAE偶聯(lián)劑”（RC48）等多個ADC類藥物也向CFDA提交了臨床申請。更多的研究機(jī)構(gòu)和制藥企業(yè)紛紛進(jìn)入或正在進(jìn)入ADC藥物研發(fā)領(lǐng)域。但是ADC藥物的開發(fā)涉及抗體、細(xì)胞毒素、以及復(fù)雜的化學(xué)偶聯(lián)技術(shù)，從研發(fā)到監(jiān)管技術(shù)壁壘都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它小分子和生物制劑的開發(fā)。考慮到一些企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)對ADC藥物開發(fā)的技術(shù)挑戰(zhàn)估計不足，筆者準(zhǔn)備在今后的一段時間內(nèi)陸續(xù)和讀者探討一些ADC藥物開發(fā)當(dāng)中可能遇到的技術(shù)問題。

1、ADC以哪類藥物申報？

圖1、輝瑞ADC藥物Mylotarg的分子示意圖

絕大多數(shù)的ADC藥物是由靶向腫瘤細(xì)胞表面抗原的單克隆抗體和細(xì)胞毒素通過接頭（也稱連接器）偶聯(lián)而成。圖1是首個上市ADC藥物Mylotarg（輝瑞，在2000年獲得FDA批準(zhǔn)上市，后在2010年自動撤市）的分子示意圖。因為通常ADC的主要作用機(jī)制是通過小分子效應(yīng)分子或彈頭來完成，而整個ADC又是一個大分子化合物，所以對ADC到底應(yīng)該屬于哪類藥物的認(rèn)定比較復(fù)雜（按定義應(yīng)該以主要作用機(jī)制為準(zhǔn)但ADC的確是大分子化合物）。美國FDA對ADC藥物的監(jiān)管程序也隨著時間推移發(fā)生過一些變化，在2003年之前ADC由藥物評價和研究中心（Center for Drug Evaluation and Research，CDER）評審（根據(jù)主要作用機(jī)制是小分子化藥），而在2003年之后，ADC藥物被視為和單克隆抗體藥物相同，都由生物制劑評價和研究中心（Center for Biologics Evaluation and Research，CBER）評價。所以，F(xiàn)DA在2000年以化藥這個主要作用模式批準(zhǔn)了史上第1個ADC藥物gemtuzumab ozogamicin的新藥申報（NDA，商品名Mylotarg），而在2011年和2013年分別作為大分子生物藥批準(zhǔn)了西雅圖遺傳的brentuximab vedotin（商品名Adcetris）和基因泰克的traztuzumab emtansine（商品名Kadcyla）的生物制劑許可（BLA）。

2、ADC作為生物制劑在美國是否享有12年市場獨占期？

美國FDA依據(jù)“公共健康服務(wù)法”（PHSA）和在2010年補充頒布并作為平價醫(yī)療法案一部分的“生物制劑價格競爭和創(chuàng)新法案”（BPCIA）監(jiān)管ADC藥物的申報。因此ADC藥物的第一個BLA應(yīng)該享受12年市場獨占期，也就是說FDA在批準(zhǔn)一個BLA之后12年內(nèi)將不批準(zhǔn)其它生物仿制藥（ABLA）上市（FDA Guidance for Industry（August 2014）；Reference Product Exclusivity for Biological Products Filed Under 351（a）of the PHS Act）。但是由于ADC藥物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要作用模式通過小分子化藥完成，抗體主要起著靶向輸送作用，所以對ADC藥物是否是第一個BLA的認(rèn)定需要具體情況具體分析。比如Adcetris由抗CD-30單克隆抗體和細(xì)胞毒素MMAE連接組成，而CD-30和MMAE之前作為單藥使用從未獲得FDA批準(zhǔn)上市，所以Adcetris和其兩個組成部分從監(jiān)管角度都是全新的，毫無疑問是第一個BLA。盡管FDA到目前為止還沒有公布，但筆者相信Adcetris能獲得12年生物制劑的市場獨占期。但Kadcyla有所不同，雖然其效應(yīng)分子TM-1從未獲得FDA批準(zhǔn)上市，但其抗HER2抗體trastuzumab（商品名Herceptin）早在1998年就獲得FDA的生物制劑許可（BLA）。據(jù)此FDA可能不會認(rèn)定Kadcyla是首次BLA，無法享受生物制劑的12年市場獨占期。但是根據(jù)2014年10月的“Guidance for Industry：New Chemical Entity Exclusivity Determinations for Certain Fixed-Combination Drug Products”，Kadcyla也可以看做是trastuzumab和TM-1固定劑量的復(fù)方組合，而TM-1之前從未獲批上市，根據(jù)該項條款Kadcyla可以獲得NDA的5年市場獨占期。

所以，ADC是否享受生物制劑許可的12年市場獨占期將“因藥而定”，同時需要和FDA協(xié)調(diào)，引用有利于藥廠的法律條款。比如如果能使FDA確信Kadcyla只是trastuzumab單抗的一個結(jié)構(gòu)修飾，并導(dǎo)致安全性、純度和活性的變化（me-better），則認(rèn)定是第一個BLA，應(yīng)該獎勵12年市場獨占期。

3、ADC藥物的申報由FDA的那個部門負(fù)責(zé)，是ONDQA還是OBP?

因為ADC藥物的結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜，既要評價來自單克隆抗體部分的生物制品質(zhì)量，也要監(jiān)管來自細(xì)胞毒素，接頭、以及效應(yīng)分子（細(xì)胞毒素+接頭）等小分子部分的質(zhì)量屬性，還有最終產(chǎn)品ADC藥物的質(zhì)量控制。所以ADC藥物的評價由新藥質(zhì)量評價辦公室（Office of New Drug Quality Assessment，ONDQA）和生物制品辦公室（Office of Biological Products，OBP）協(xié)同完成。前者審查ADC的小分子部分（細(xì)胞毒素和接頭）、后者為單克隆抗體的發(fā)酵、細(xì)胞系（cell banking）、和結(jié)構(gòu)鑒定把關(guān)。兩個辦公室對最終產(chǎn)品（final drug substance，ADC DS）共同負(fù)責(zé)。圖2表明FDA的這兩個部門對ADC藥物審查的具體分工。

圖2、美國FDA對ADC評審的責(zé)任分配

如圖2所示，OBP負(fù)責(zé)ADC藥物抗體部分的質(zhì)量審查，具體要求和對單克隆抗體的審批完全相同。這不僅包括MAb的一級、二級、和三級結(jié)構(gòu)，糖基化程度、翻譯后修飾、片段或聚集體的檢驗、電荷和電荷變體的存在、以及對靶向抗原的親合力和特異性評價，也包括單抗或其中間體對FcγR和FcRn的親和力和效應(yīng)功能測定。而且因為一些單抗本身具有細(xì)胞毒性，所以對單抗或其中間體活性的鑒定不僅僅限于對靶向細(xì)胞內(nèi)的信號傳導(dǎo)。當(dāng)然病毒和宿主細(xì)胞的含量也必須定量分析。

ONDQA部分對ADC藥物的監(jiān)管也和對小分子新藥申報完全相同。這包括對細(xì)胞毒素、接頭、以及效應(yīng)分子（細(xì)胞毒素+接頭）的分子手性、光學(xué)純度、晶體形態(tài)、來自起始原料和中間體、生產(chǎn)過程中的所有雜質(zhì)、重金屬、催化劑、溶劑殘留物等。任何高于0.1%的雜質(zhì)（細(xì)胞毒素、接頭、以及效應(yīng)分子）都必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定。

4、ADC藥物到底有多復(fù)雜，如何檢測？

ADC藥物非常復(fù)雜，其復(fù)雜程度遠(yuǎn)不止是一個小分子化藥和生物制劑的疊加。除了以上OBP負(fù)責(zé)的單抗部分和ONDQA負(fù)責(zé)的小分子部分之外，OBP和ONDQA共同監(jiān)控最終ADC藥物的產(chǎn)品質(zhì)量。雖然通常檢測ADC藥物純度的方法和單抗相同（SDS-PAGE/CGE，SEC-HPLC），但ADC藥物有其特殊性，比如ADC藥物經(jīng)常出現(xiàn)聚合（aggregation）而且包括效應(yīng)分子等片段（fragments）也可能脫落（不穩(wěn)定）。而且引入不同性質(zhì)以及個數(shù)的效應(yīng)分子對ADC藥物分子的大小、電荷、糖基化、以及活性和單抗本身相比會發(fā)生較大變化。ONDQA負(fù)責(zé)的兩個最重要的驗證性實驗有藥物-單抗比例（drug-antibody ratio，DAR）和藥物分布（drug distribution）。前者是連接到抗體藥物的平均比例，后者是含有1至多個藥物的分布。顯然，藥物偶聯(lián)的不確定性（heterogeneity of drug conjugation）還會因為糖基化的不確定性（heterogeneity of glycosylation）進(jìn)一步疊加，導(dǎo)致樣品分析更多的復(fù)雜性和挑戰(zhàn)（見圖3）。其中左圖是完整ADC的質(zhì)譜圖（糖基化），而右圖是一個脫糖基化ADC的質(zhì)譜圖，后者更清楚地顯示在ADC藥物中抗體攜帶藥物（美登素）的數(shù)目分布。但是，因為圖3是質(zhì)譜圖，其質(zhì)量分布只表明ADC藥物的分子量分布，而不是藥物對抗體連接位點的分布，所以實際情況更為復(fù)雜。

圖3、ImmunoGen的一個美登素ADC質(zhì)譜實例，比較糖基化單抗（左圖）和脫糖基化單抗（右圖）攜帶藥物的數(shù)目和分布（Copyright Solvias AG）

顯然，ADC藥物的分析方法必須精確分析DAR和藥物分布，常見分析方法有疏水作用層析（HIC）、UV/VIS光譜、UV-MALDI質(zhì)譜分析等，其中HIC常用于通過半胱氨酸偶聯(lián)的ADC。但是因為賴氨酸偶聯(lián)ADC的電荷異質(zhì)性，以上這些方法并不適用通過賴氨酸偶聯(lián)ADC的方法學(xué)建立，對這類ADC藥物的分析常常采用MALDI-TOF和ESI-TOF質(zhì)譜。

總之，ADC藥物非常復(fù)雜，無論是監(jiān)管還是生產(chǎn)工藝其復(fù)雜程度都高于傳統(tǒng)的生物藥和小分子化學(xué)藥。所以在進(jìn)入ADC研發(fā)領(lǐng)域之前，藥企不僅需要了解ADC藥物的市場競爭，制定適合自己的研發(fā)策略，也要充分考慮ADC藥物的研發(fā)、申報、和生產(chǎn)的技術(shù)壁壘。

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