在生物大分子药物(如治疗性蛋白、单克隆抗体、融合蛋白、多肽、核酸药物等)和疫苗的研发中,免疫原性评估都是至关重要的环节,各国药监部门(NMPA,FDA和EMA等)均对该评估高度重视,出台了一系列法规[2,6~8]确保该研究科学、规范以保障用药安全与疫苗有效性。两者的免疫原性研究都需要检测患者/受试者体内是否产生了针对该生物制品的抗体(抗药抗体 ADA 或 抗疫苗抗体 AVA)。检测方法类似,使用的检测平台高度重叠,如 ELISA和 ECLIA等。但它们的目标、意义和侧重点存在显著区别,对生物大分子药物而言,因其可能带来对疗效和安全性的负面影响,免疫原性是常需要规避的风险;对疫苗而言,免疫原性(特指针对目标抗原的保护性免疫反应)是其发挥作用的根本基础,评估重点是能否诱导足够强且持久的保护性免疫效应。上述这些也正是药监部门审批生物药物和疫苗时的核心考量之一。
药物免疫原性概述
大分子药物(治疗性蛋白、多肽及其衍生物,以及含有上述组分的药物,例如抗体偶联药物)研发过程中,免疫原性研究是不可或缺的一环。该类药物可能会引发受试者体内免疫反应,产生抗药抗体(见图1)。不必要或非预期的免疫反应可能导致中和药物的生物学活性,或与对应的内源性蛋白产生交叉免疫反应,也可能导致过敏反应和不良事件的发生,对患者的安全和药物的有效性均有重要影响。
图1 ADA产生机制[1]
药物免疫原性研究主要聚焦在抗药抗体的检测和表征上,通常应获得抗药抗体的发生率、滴度、存续时间和中和能力数据。有些情况下,需要对抗药抗体进一步表征,如同种型和IgG 亚型或者与相关内源性蛋白的交叉反应。在必要情况下,免疫原性风险识别中应考虑对细胞免疫进行评估。
图2 药物免疫原性多层级检测策略示意图[2]
抗药抗体(ADA)检测模式包括间接式、桥接式等,检测平台有ELISA、MSD、Gyros、Biacore、RIP、FCM等,以上不同的检测模式和检测平台各有优劣,方法开发过程中根据研究项目情况进行适当选择。必要情况下,可增加亲和捕获洗脱(ACE)、固相提取和酸解离(SPEAD)、磁珠提取和酸解离(BEAD)、沉淀和酸解离(PandA)等前处理方式提高药物耐受性或去除靶标干扰。
图3 抗药抗体(ADA)部分检测方法的比较[3]
中和抗体(NAb)的检测常用方法包括基于细胞分析方法(CBA)、竞争性配体结合法(CLBA)、基于酶活分析方法等,这些方法亦各有优劣,方法开发过程中根据药物作用机制进行选择。必要情况下,亦可采取前述前处理方法提高药物耐受性或去除靶标干扰。
表1 NAb检测方法[4]
MoA
药物类型
靶标
药物-靶标相互作用
示例
推荐分析方法模式
激动剂
重组蛋白或抗体
细胞受体
药物结合、激活补体
细胞因子,生长因子,EPO,促红细胞生成素,与内源性蛋白质无同源性的激动剂
首选CBA,非细胞分析方法则作为备选方案
拮抗剂
单克隆抗体
体液靶点
药物结合、抑制补体
Golimumab, ustekinumab, adalimumab
CLBA
单克隆抗体
细胞受体
药物与细胞受体结合,并竞争抑制受体-配体相互作用
Natalizumab, trastuzumab, tocilizumab
CBA或CLBA
可溶性受体
配体
可溶性受体与配体结合,并阻断受体-配体相互作用
Etanercept, abatacept
CLBA;有合适细胞系可选CBA
抗体介导的靶向细胞内递送强效细胞毒性效应
ADC
细胞受体
ADC 与细胞受体结合,并促进负载物的内化
Brentuximab vedotin, adotrastuzumab emtansine
推荐CBA;耐药性不满足,CLBA法亦可行
通过抗体效应作用实现靶细胞裂解
单克隆抗体
靶细胞受体, FcγR或补体
抗体Fc片段与FcyR以及补体结合
Rituximab, cetuximab, alemtuzumab
推荐基于细胞的效应分析,基于细胞的结合分析,或者合理可解释情况下选择CLBA
酶替代
酶
补充缺乏的蛋白;可能需要细胞受体协助酶摄取
酶在循环过程中发挥作用,或者通过细胞摄取方式发挥作用
Human factor IX, imiglucerase, idursulfase, galsulfase
酶生物活性分析和/或CBA;部分情况下这两种方法可能均需要
疫苗免疫原性概述
疫苗通常是指为预防、控制疾病的发生、流行,用于人体免疫接种的预防性生物制品,另外还有治疗性疫苗。按其组成成分和生产工艺可分为灭活疫苗、减毒活疫苗、亚单位疫苗、基因工程重组蛋白疫苗、核酸疫苗、结合疫苗、联合疫苗等。
疫苗通过接种后诱导机体产生针对病原体或其毒素的特异性免疫反应而发挥作用,因此,可通过检测疫苗诱导的适应性免疫水平预测有效性。根据疫苗特性、接种途径等不同,疫苗可诱导体液免疫、细胞免疫或黏膜免疫。现阶段临床试验主要采用体液免疫相关指标作为免疫原性评价指标,如中和抗体、IgG等。通常通过检测疫苗接种前、后特异性抗体水平的变化来评估,评价指标包括几何平均滴度(GMT)/几何平均浓度(GMC)及其增长倍数(GMI)、抗体阳转率、抗体保护率、抗体阳性率等。细胞免疫应答指标多为抗原特异性免疫细胞的计数和特异性细胞因子的表达水平,包括特异性T细胞:CD4+、CD8+、Th1、Th2、Th17、Treg细胞亚群;CD3+T细胞、CD20+B细胞和CD16+NK细胞的比例等;以及T细胞免疫相关的细胞因子:IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IFN-γ、TNF-α等释放水平。疫苗开发过程中的免疫原性评估的生物分析方法见图4。
图4 疫苗开发中的不同生物分析检测方法[5]
大分子药物与疫苗免疫原性研究比较
从临床研究群体、抗体及其分析方法等方面进行免疫原性比较,从而使我们对药物与疫苗的免疫原性研究有更深入的了解;比较详见表2。
表2 药物与疫苗免疫原性研究比较
药物
临床研究群体
I期:健康人或患者;≥II期:患者
免疫原性
风险控制
抗药抗体
不仅会改变药物在体内的代谢过程,还有可能产生直接的药效中和作用或带来安全性风险。
抗体分析方法
相同点
ADA检测基于抗原抗体结合分析方法,临界值作为样品判断标准。
不同点
1. 检测试剂多为药物自身。
2. 临界值:降低假阴性可能,需筛选、确证、滴度、中和检测的递进分析。
3. 阳性对照抗体选择:针对药物特性选择商品化抗体或自制特异性抗体。
4. 单一针对药物的抗体分析。
5.分析方法:1)ADA:ELISA、MSD、Gyros、Biacore、RIP、FCM等,检测模式包括间接式、桥接式等;
2)NAb: CBA、CLBA、基于酶活分析方法等。
抗体评价指标
抗药抗体的发生率、滴度、存续时间和中和能力
疫苗
临床研究群体
治疗性疫苗
I期:健康成年人(少数高风险人群),≥II期:目标人群(多数为婴幼儿或老人)
预防性疫苗
患者群体
免疫原性
是效果,需提高及深入分析
特异性抗体
梦寐以求:是否产生特异性抗体以及产生的抗体性质(是否为中和抗体,亲和力水平,效价)是评价疫苗保护作用关键指标。
相同点
IgG检测基于抗原抗体结合分析方法,临界值作为样品判断标准。
不同点
1. 检测试剂则多采用特异的抗免疫球蛋白抗体。
2. 临界值:获取后作为免后阳转标准,样品直接一步检测。
3. 阳性对照抗体:若已有国际/国家标准品则其作为第一选择,对于创新型疫苗,若没有国际/国家标准品则退而求次之采取抗药抗体体选择阳性对照的策略。
4. 针对不同血清型多价检测。
5. 分析方法:标记免疫试验、中和试验、沉淀试验、凝集试验以及补体参与的试验等。
抗体评价指标
GMT/ GMC/GMI、抗体阳转率、抗体保护率、抗体阳性率等
药物免疫原性与患者、药物、环境等因素息息相关,患者因素包括遗传因素、患者疾病类型或状态、儿童与成人差异等,药物因素包括抗体源性与结构、配方及储存条件、给药剂量、方案及频次、药靶相关因素等。在药物研发中,常需要尽可能地降低抗体药物ADA风险,采取策略通常包括制备人源化或全人源抗体、使用更天然的抗体分子结构、去除T细胞或B细胞表位、联合用药等。
疫苗的免疫原性也受多种因素影响,包括抗原特性、佐剂、接种途径、剂量、宿主因素、疫苗配方、免疫系统状态和环境条件等,优化这些因素有助于提高疫苗效果。
参考文献:
[1] Antidrug antibodies in the current management of cancer. M Borregón, K Martínez, A Ramos, et al. Cancer Chemotherapy and Pharmacology, 2022, 89:577–584.
[2] 药物免疫原性研究技术指导原则,NMPA,2021年3月。
[3] Immunogenicity of biologic agents in rheumatology. V Strand, J Goncalves, JD Isaacs. Nature Reviews Rheumatology, 2021.
[4] Strategies to Determine Assay Format for the Assessment of Neutralizing Antibody Responses to Biotherapeutics. B Wu, S Chung, XR Jiang, et al. The AAPS journal, 2016.
[5] 2020 White Paper on Recent Issues in Bioanalysis: Vaccine Assay Validation, qPCR Assay Validation, QC for CAR-T Flow Cytometry, NAb Assay Harmonization and ELISpot Validation (Part 3 –Recommendations on Immunogenicity Assay Strategies, NAb Assays, Biosimilars and FDA/EMA Immunogenicity Guidance/Guideline, Gene & Cell Therapy and Vaccine Assays). Bart Corsaro, Tong-yuan Yang, Rocio Murphy, et al. Bioanalysis, 2021, 13(6): 415–463.
[6] FDA: Immunogenicity Testing of Therapeutic Protein Products—Developing and Validating Assays for Anti-Drug Antibody Detection Guidance for Industry, 2019.01.
[7] 疫苗临床试验技术指导原则(征求意见稿),NMPA,2024年9月。
[8] 疫苗临床试验抗体分析方法研究技术指导原则(征求意见稿),NMPA,2020。
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