基因產(chǎn)品類型和臨床分析技術解析

截止2022年11月份，全球至少有40款以上的基因治療藥物上市，包括離體基因治療藥物如CART產(chǎn)品倍諾達，慢病毒體外基因修飾造血干細胞產(chǎn)品Zynteglod等，也包括體內(nèi)基因治療藥物如溶瘤病毒產(chǎn)品Imlygic，治療SMA的反義寡核苷酸藥物Spinraza，治療雙拷貝RPE65基因突變所致視力喪失的AAV2載體藥物Luxturna，用于新冠病毒預防的mRNA疫苗BNT162b2和mRNA-1273等。

從藥物的作用機理和生產(chǎn)工藝進行分類，基因治療如下圖1，可分為離體基因治療藥物和體內(nèi)基因治療藥物。離體基因治療藥物通常需經(jīng)歷人體取出細胞，細胞在體外基因改造后再回輸?shù)饺梭w的過程。體內(nèi)基因治療藥物通常使用載體將目的基因序列直接導入人體細胞中，發(fā)揮基因表達調(diào)節(jié)，基因替代以及藥物遞送表達等藥效學作用。

圖1：基因治療產(chǎn)品類別

基因治療藥物相對于傳統(tǒng)抗體藥物，小分子化藥，有更為復雜的結(jié)構，工藝和作用機理，這也為臨床生物分析帶來了極大的挑戰(zhàn)。如下圖2，傳統(tǒng)大分子藥物評估需進行體內(nèi)試驗通常需要評估藥物在體內(nèi)的安全性和有效性，由于大分子藥物在人血液中的即時濃度和人體對藥物的免疫反應是影響藥物在體內(nèi)的安全性和有效性較為關鍵的因素，大分子藥物的PK檢測和免疫原性檢測也是重要的分析檢測項。類比大分子藥物的體內(nèi)評估，基因治療藥物通常也需要進行有效性和安全性評估?；诨蛑委熕幬锏姆肿恿繕O大，以及非常復雜的組成，基因治療藥物的PK檢測和免疫原性檢測內(nèi)容會更加多樣，同時面臨多方面的挑戰(zhàn)。

   圖2：臨床研究生物分析目的

 根據(jù)《基因治療產(chǎn)品非臨床研究與評價技術指導原則》，筆者列舉了體內(nèi)基因治療產(chǎn)品需要進行了臨床前和臨床生物分析內(nèi)容如圖3，體內(nèi)基因治療藥物的類型多樣，根據(jù)藥物的特征和作用機理進行全部或者部分檢測項的生物分析檢測，其中免疫原性/免疫毒性/免疫反應檢測是體內(nèi)基因治療產(chǎn)品必備也是最為通用的生物，筆者在此將從基因治療產(chǎn)品的免疫原性評估角度，對不同基因治療產(chǎn)品需要做的免疫原性評估內(nèi)容和方法學難點進行解析。

                     圖3：基因治療產(chǎn)品生物分析檢測內(nèi)容

免疫原性對基因治療藥物的影響

基因治療藥物的免疫原性評估的內(nèi)容和深入程度度需要基于多方面的考量，對除了疫苗以外的基因治療產(chǎn)品來說，如圖4所示，大體是基于風險的評估，給藥途徑/方案，患者/適應癥，載體生物學特征，表達產(chǎn)物特性，導入基因特性等多維度進行評估?；蛑委煯a(chǎn)品進入人體發(fā)生免疫原性的概率和發(fā)生免疫原性后造成后果的嚴重程度，是基因治療產(chǎn)品進行免疫原性評估的兩個重要考量點。免疫原性對安全性和有效性的影響也會直接影響到免疫原性評估的內(nèi)容，程序以及分析方法的設計。

圖4：基因治療產(chǎn)品的風險評估要素

風險評估案例1-病毒載體的體液免疫原性

同為病毒載體的基因治療藥物溶瘤病毒和AAV Based藥物，病毒載體的體液免疫原性對兩種類型的基因治療藥物安全性和有效性的影響并不一樣。溶瘤病毒通常為局部注射，通過直接裂解腫瘤和激發(fā)人體的免疫系統(tǒng)協(xié)同發(fā)揮藥理學作用，機體產(chǎn)生對于溶瘤病毒的病毒載體的體液免疫可以限制病毒載體在人體中的擴散，某種意義來說是安全性指標。AAV Based藥物需要通過AAV載體遞送到人的細胞中，長期表達某些蛋白來發(fā)揮藥效學作用，機體對AAV載體預存的體液免疫會影響AAV載體進入人體細胞內(nèi)，從而影響到AAV對人體細胞的感染效果，進行影響到藥物有效性性。基于此風險評估，在藥物研發(fā)過程中，溶瘤病毒通常只監(jiān)控病人用藥后體液免疫原性，AAV based藥物通常需要在入組篩查時進行體液免疫原性檢測篩查，低于某一閾值的病人才會進行用藥。

風險評估案例2-基因治療表達產(chǎn)物的細胞免疫原性

mRNA病毒疫苗，mRNA腫瘤疫苗和AAV based藥物均是通過人機體細胞表達蛋白或者多肽，進而發(fā)揮藥效學作用。對于mRNA病毒疫苗，mRNA腫瘤疫苗來說，表達產(chǎn)物的細胞免疫原性是疫苗發(fā)揮藥效學作用的重要指標，但是對于AAV based藥物表達產(chǎn)物如果產(chǎn)生細胞免疫原性將會影響到藥效，同時也會影響到安全性，是有效性和安全性的重要考察指標。mRNA病毒疫苗表達的非人源蛋白，T細胞反應較為激烈，細胞免疫評估過程中使用多肽刺激就能夠滿足檢測的靈敏度需求；mRNA腫瘤疫苗表達的人源突變蛋白/突變多肽, T細胞反應較為溫和，對于細胞免疫原性評估，使用多肽刺激進行評估方法的靈敏度有達不到需求的風險，可能需要使用抗原呈遞APC刺激培養(yǎng)進行評估。AAV based藥物的表達產(chǎn)物通常為人源蛋白，發(fā)生細胞免疫原性的概率較小，但是一旦免疫原性，對于安全性的影響將會極其嚴重，使用多肽進行評估監(jiān)控細胞免疫原性是必不可少的。

通常情況下在臨床早期均需要對基因治療藥物進行一些炎癥細胞因子檢測，表征基因治療藥物先天免疫對安全性的影響。對于體液免疫和細胞免疫，基于安全性和有效性的考量，如圖5所示，不同基因治療藥物需要進行的免疫原性考察項以及對藥物安全性和有效性的影響。

圖5：不同類別基因治療產(chǎn)品的免疫原性評估內(nèi)容

總結(jié)討論

對于不同類型的基質(zhì)治療產(chǎn)品需基于藥物類型，免疫原性對藥物有效性和安全性的影響進行風險評估，制定合適的免疫原性分析策略。熙寧生物基于在臨床生物分析的資深經(jīng)歷可對不同類型的新興基因治療產(chǎn)品建立符合臨床研發(fā)需求的免疫原性分析策略。

體液免疫原性檢測和細胞免疫原性檢測是基因治療產(chǎn)品免疫原性評估的兩個重要內(nèi)容。熙寧生物基于基因治療臨床免疫原性評估實踐將會陸續(xù)推出系列文章，對基因治療藥物中和抗體檢測的難點和要點，細胞免疫原性評估的難點要點進行系統(tǒng)論述，歡迎持續(xù)關注。

熙寧生物基于對基因治療產(chǎn)品特征的充分了解， 豐富的臨床樣品分析實踐，技術過硬，質(zhì)量可靠的價值觀，全面的臨床生物分析技術平臺，提供臨床前，IIT和臨床階段基因治療藥物全流程，一體化的生物樣品分析服務。歡迎交流咨詢。