首次人体试验中的免疫毒性风险

在首次人体（FIH）试验研究中，免疫抑制剂和免疫刺激剂的免疫介导毒性风险有所不同。免疫抑制剂（如抑制T细胞或B细胞或阻断可溶性细胞因子）可能会增加感染风险，而在长期连续给药时，还可能因感染致癌病毒而增加癌症风险。然而，这些风险通常不会在FIH研究中观察到，由于急性毒性风险较低，通常可以采用更高的起始剂量。相反，旨在直接或间接激活免疫系统的免疫刺激剂可能会导致急性毒性，包括细胞因子释放综合征（CRS）、免疫细胞激活相关神经毒性综合征（ICANS）和自身免疫反应，通常需要更低的FIH起始剂量。2006年TGN1412灾难性事件凸显了免疫调节剂不当FIH剂量选择的潜在后果。这一事件促使采用最低预期生物效应水平（MABEL）来确定安全起始剂量。MABEL计算考虑了多种药代动力学和药效学（PK/PD）数据，例如靶点结合、受体占有率（RO）、暴露-反应分析以及相关动物种属中的药理学剂量暴露。然而，在FIH剂量选择中过度强调安全性，可能会导致保守的剂量设定和更长的剂量递增时间，使过多患者暴露于无效或亚治疗剂量。一些监管机构，如FDA，正变得更加开放地接受非MABEL策略，而不再是严格依赖最敏感的方法，以更快地达到药理学活性剂量。之前，国际药品开发创新与质量联盟（IQ Consortium）发表了一篇论文，基于对88种免疫调节药物的调查，发现约1/3的具有晚期数据的分子，其最大耐受剂量、有效剂量或推荐的2期剂量比起始剂量高出100倍以上，再次印证了传统MABEL策略的保守性。

 

PMDA和工业界过往经验

近期，日本药品监管机构PMDA与诺华、强生、百时美施贵宝、赛诺菲、吉利德等药企发表了一篇白皮书《Beyond MABEL: An Integrative Approach to First in Human Dose Selection of Immunomodulators by the Health and Environmental Sciences Institute (HESI) Immuno-Safety Technical Committee (ITC)》，探讨了MABEL以外的免疫调节药物FIH起始剂量计算策略，并给出大量案例，略作分享。

文中分析了2001年至2022年公开可用的356种免疫调节剂的数据。如下图所示，免疫调节剂被分为两组：A组是非肿瘤适应症（如过敏或自身免疫疾病），主要是免疫抑制剂，急性毒性风险较低；B组是用于肿瘤适应症的药物，主要是免疫刺激剂，急性毒性风险较高。MABEL方法成为肿瘤相关免疫调节剂（B组）FIH剂量设定的首选方法，达70%。尤其是CD3双特异性抗体，100%采用MABEL法。

MABEL法中最常用的两个指标是RO值（%）和细胞实验的ECx（有效浓度）。那么企业究竟如何选择这些量值呢。先看下RO值（%），如下图所示。总体趋势是对于高风险免疫调节剂使用小于50%的RO值，而对于低风险产品则使用大于50%的RO值。然而，在选择具体数值时存在一些差异。例如，对于免疫激活剂，公司A选择了10%的RO作为起始点，公司C选择了20%，公司G则在20%-50%之间。公司D和F采用了小于50%的RO范围。对于免疫抑制剂，基本选择了大于50%的RO。

对于ECx选择方面，对于免疫激动剂，4家公司（A、B、C、J和K）倾向于选择EC10作为起始点。一些公司（D、F、J和K）还展示了不同的取值区间，例如EC20-EC30或EC20-EC50。对于免疫抑制剂，如果是新靶点药物，公司D选择EC30-EC50。对于已经有临床先例的靶点，公司A、D、F选择EC50-EC80进行计算。

 

优化免疫调节剂FIH剂量设定的决策树

文中修订了免疫调剂FIH起始剂量计算的决策树。该修订版决策树的主要流程与Leach等人提出的框架一致，采用三级体系：1）基于作用机制、靶点药理学和/或临床经验的安全性风险；2）体外人体实验和/或毒理学动物模型的相关性；3）基于非临床毒理学研究的临床安全性风险。如下图所示。对于MABEL和PAD途径，比较容易理解，不再赘述，根据风险级别，选择合适的RO值和ECx即可。对于安全性风险较低的低毒性分子，传统的NOAEL，HNSTD/STD10（肿瘤药物）也可以作为计算依据之一。

案例一：新型共刺激抗体A1

A1是一种免疫激动型IgG1单抗，靶点在多种免疫细胞上表达，具有直接激活免疫系统的作用。另外，该靶点在肿瘤细胞也表达，可以通过抗体依赖的细胞毒性（ADCC）机制杀伤肿瘤细胞。另外，正常毒理学实验动物（如猴）中靶点表达很低或缺失，因此A1采用了基于MABEL的FIH起始剂量。

A1仅与食蟹猴的靶点具有高亲和力（与人类抗原相似），因此在食蟹猴中进行了为期4周的GLP毒理学研究，剂量分别为10 mg/kg和100 mg/kg，未观察到不良反应。随后，将HNSTD设定为100 mg/kg。然而，由于正常猴的靶点表达很低，因此采用鼠源替代分子在小鼠同种异体肿瘤模型中进行了PK/PD和疗效研究，这些研究对FIH剂量的确定至关重要。

由于食蟹猴毒理学研究得出的起始剂量过高（HNSTD=16.7 mg/kg或NOAEL =10 mg/kg），因此主要根据小鼠替代分子的PK/PD数据来确定FIH起始剂量。为了估算MABEL，从小鼠同种异体肿瘤模型中获取的替代单抗的PK/PD数据建模，从小鼠数据中计算MABEL剂量（即靶点抑制），并根据替代单抗与小鼠靶点和A1与人类靶点之间的亲和力差异进行调整，同时从小鼠和猴的药代参数外推到人体。MABEL被设定为在预测的平均稳态Cmax下导致血清可溶性靶点抑制10%的剂量，从而得出10 mg Q3W的FIH起始剂量，该剂量获得了监管部门认可。临床上，该剂量未显示出剂量限制性毒性（DLT）、输液反应或细胞因子产生。

这个案例适用于那些在人体中存在毒性风险但在健康猴中未表现出毒性的免疫激活药物。使用替代单抗和具有更接近人类靶点表达的小鼠肿瘤模型进行PK/PD评估，可能更适合用于预测FIH剂量。回顾性分析发现，基于PK/PD建模的药理活性剂量（PAD，即300 mg）更适合用于定义临床起始剂量，从而在没有DLT的情况下，得出具有更高药理学水平的剂量，该剂量距离临床目标剂量仅5倍。

案例二：免疫细胞连接器抗体H4

H4是一种免疫刺激型人源化双抗，包含针对肿瘤相关抗原（TAA）和效应细胞共刺激受体的结合域，Fc为IgG1亚型，临床用于治疗严重且危及生命的癌症。

在确定H4抗体FIH试验的起始剂量时，综合考虑了药理学和毒理学研究的数据。基于药理学数据的FIH起始剂量估算，通过体外实验研究H4介导的靶细胞杀伤和效应细胞激活，计算出能够产生约90%最大药理活性（PA）的浓度。90%的PA对应的FIH起始剂量为亚毫克级别。选择基于90% PA计算起始剂量，而不是基于最低预期生物效应水平（MABEL，≤30% PA）的原因是：在体外药理学研究中，H4相比另一种针对相同TAA的免疫刺激性双抗（T细胞接合剂，TCE），在相同浓度下显著减少了细胞因子释放。

基于毒理学数据的FIH起始剂量是根据食蟹猴1个月重复给药毒性研究中的HNSTD确定的。在食蟹猴实验中未观察到细胞因子释放。根据ICH S9规定，应用6倍安全系数计算得到的基于HNSTD的FIH起始剂量，比基于药理学数据（90% PA）计算得到的剂量高出约1000倍。尽管基于HNSTD计算的FIH起始剂量较高，但由于H4是一种免疫刺激性分子，可能存在人体中不可预测的毒性，因此建议采用相对保守的方法，即采用基于90% PA的亚毫克起始剂量，如下图虚线所示，并向监管部门提交该方案。

然而，监管部门未接受该提议的FIH起始剂量，强调了这种新型未经临床验证的治疗药物，不应将细胞因子释放数据与其他分子进行比较。根据监管部门的建议，最终选择了大约低8倍的FIH起始剂量，对应的PA约为40%-50%（即MABEL方法），这使得临床研究中需要增加两个额外的剂量组。

案例三：一种新型免疫刺激性抗体偶联物NJH395

NJH395是一种新型的抗肿瘤免疫刺激型抗体偶联物（ISAC），由一个小分子TLR7激动剂与经过临床验证的抗体偶联而成。为了评估NJH395的PK和PD关系，研究者在食蟹猴中进行了多项研究。NJH395通过静脉注射给予食蟹猴，单次给药剂量范围为3至30 mg/kg，多次给药剂量范围为0.1至10 mg/kg，Q3W。

药效学终点分析：0.1 mg/kg和0.3 mg/kg剂量的NJH395未出现明显的细胞因子升高或炎症。3 mg/kg和10 mg/kg组单次给药出现血清IL-6升高和心率增加。1 mg/kg重复给药后，6至12小时内细胞因子（如IL-6、IP-10、IL-1RA、MCP-1和I-TAC）升高更为显著，第三次药后心率增加，但心电图显示QT延长风险极小。30 mg/kg剂量导致血清细胞因子升高，组织（尤其是大脑）出现明显炎症，形成病变。基于上述数据，体内细胞因子释放的MABEL被定为0.3 mg/kg。

毒理学：在7周的GLP非人灵长类动物毒理研究中，NJH395以3 mg/kg或10 mg/kg单次，或1 mg/kg Q3W共3次的方式给药。与PK/PD研究一致，NJH395导致血清细胞因子增加，由于ADA的存在，96小时后清除率增加，影响后续剂量的暴露量，并似乎加剧了细胞因子释放。1 mg/kg和3 mg/kg给药后的急性期反应（即炎症）在3周恢复期内缓解。组织病理学结果与T细胞激动和细胞因子释放综合征相关。多次给药的HNSTD被确定为1 mg/kg。

FIH研究分为两部分：单次递增剂量（SAD）和多次递增剂量（MAD）。鉴于作用机制新颖，I期研究设计为先进行SAD，再进行MAD阶段。

SAD起始剂量：基于食蟹猴PK/PD研究数据，采用MABEL方法估算SAD起始剂量。0.3 mg/kg剂量未观察到IL-6（安全性细胞因子）或IP-10（药效学细胞因子）的升高。该剂量转换为人体HED为0.1 mg/kg，符合FDA指导建议。与食蟹猴耐受的10 mg/kg单次给药相比，预测SAD的暴露安全系数为AUC的343倍和Cmax的93倍。

MAD起始剂量：基于食蟹猴GLP毒理学研究的多次给药HNSTD估算MAD起始剂量，因为重复给药后CRS风险更大，ADA的增强效应需要考虑，而ADA主要在多次给药后出现。猴HNSTD为1 mg/kg，预计患者中的最小推荐起始剂量（MRSD）约为0.05 mg/kg。这种方法被监管部门接受。

案例四：用于非肿瘤适应症的T细胞连接器J1

J1是一种基于IgG1的双抗，能够同时结合T细胞上表达的CD3和靶细胞，用于治疗非肿瘤适应症。

鉴于其非肿瘤适应症，非临床评估和选择FIH起始剂量的关键考虑因素是充分降低患者安全性风险，例如靶向T细胞激活、细胞因子释放。食蟹猴被确定为部分相关动物种属，之所以称为部分，因其仅与食蟹猴CD3结合，只能用于评估与J1的CD3结合臂相关的非特异性活性。在食蟹猴中，可用于研究降低CD3⁺ T细胞的非特异性激活及其导致的细胞因子释放的风险。J1通过静脉输注以10 mg/kg、30 mg/kg和100 mg/kg的剂量QW给药，共给药5次。简而言之，在最高剂量下未观察到与J1相关的不良反应。高剂量为NOAEL。但是，由于食蟹猴中缺乏目标靶点，与FIH起始剂量确定相关的安全性不具备参考价值。

J1的FIH起始剂量是通过改良的MABEL方法估算的，该方法建议使用与药理活性最相关的指标，而不是最敏感的指标。决策性的体外数据包括：1）细胞杀伤实验中的靶细胞杀伤和细胞因子释放；2）健康供体和患者中的T细胞激活和细胞因子释放；3）共孵育实验中靶细胞杀伤的靶向与非靶向窗口。在细胞杀伤实验中，EC₅₀为0.12 μg/mL。此外，在患者来源的PBMCs中，在0.1 μg/mL浓度下未观察到可测量的T细胞激活或细胞因子释放，且在健康供体的血浆中，在0.1 μg/mL浓度下未检测到细胞因子。最后，在共孵育实验中，T细胞激活的靶向与非靶向EC₁₀的差异超过100倍。

尽管Saber等人在2017年推荐FIH剂量在10%–30%药理活性水平是可接受的，但细胞杀伤实验中的EC₅₀被认为是J1活性的最相关指标，并且与任何细胞因子释放无关。因此，FIH起始剂量5 μg/kg（0.1 μg/mL*50mL/kg）。

该剂量获得FDA认可。

案例五：用于过敏性疾病治疗的单抗B1

B1是一种人源化IgG1单抗，通过修饰增强了其ADCC活性，专门用于治疗过敏性疾病。在FIH剂量计算中，综合考虑了B1的作用机制、靶点特性以及非临床研究的结果，采用了NOAEL、MABEL和PK/PD建模的方法。

基于NOAEL的剂量估算：在食蟹猴8周重复给药毒性研究中，NOAEL被确定为100 mg/kg。根据NOAEL方法和10倍安全系数，初步估算的人体剂量为10 mg/kg。

基于MABEL的剂量估算：通过猴的PK/PD研究中靶点表达细胞数量的减少来估算体内MABEL。根据血液中不同靶点表达细胞的情况，体内MABEL被估算为0.001至0.01 mg/kg。

体外细胞耗竭实验：使用人血液进行的体外细胞耗竭实验显示，B1在0.1至1 ng/mL的浓度下能够耗竭靶点表达细胞。然而，由于将体外ADCC活性外推到体内面临挑战，该结果未用于FIH剂量设定。

细胞因子释放评估：体外评估了B1对人外周血细胞因子释放的影响。B1在少数供体中诱导了轻微的IL-6和IFN-γ细胞因子释放，但细胞因子浓度接近定量下限且无浓度依赖性。此外，在猴毒性研究中，B1输注超过15分钟后未观察到明显的细胞因子升高。基于作用机制和上述结果，认为CRS不是FIH剂量的风险。

PK/PD建模与模拟：基于食蟹猴研究数据进行PK/PD建模和模拟，以支持基于MABEL的剂量。估算的人体MABEL剂量为0.001 mg/kg。

综合考虑，基于NOAEL的FIH剂量计算为10 mg/kg，而基于MABEL的方法显示FIH剂量为0.001 mg/kg。由于B1是一种强效免疫细胞耗竭剂且具有免疫激活活性，因此最终选择以0.001 mg/kg作为B1的初始剂量（基于体内MABEL方法）。监管机构同意了这一方案。

在健康志愿者的I期研究中，B1在所有测试剂量（包括0.001 mg/kg的FIH剂量）下均比预期更长时间地耗竭了靶点表达细胞。I期试验中未观察到严重不良事件。综上所述，体内MABEL剂量在患者中显示出药理活性，是合理的且并未过于保守。

案例六：免疫检查点抑制剂单抗H3

H3是一种人源化单抗，其Fc区无效应功能，靶向一种免疫检查点受体，用于肿瘤学适应症。FIH试验的起始剂量选择综合考虑了毒理学和药理学研究的数据。此外，还利用了针对同一靶点的竞争抗体（CMP-A）的临床安全性经验，通过CMP-A与H3进行对比（即反向转化）来指导起始剂量的选择。

基于毒理学的起始剂量：食蟹猴1个月重复给药毒性研究中确定的HNSTD为100 mg/kg/周，计算得到的起始剂量为16.7 mg/kg（应用6倍安全系数）。

基于药理学的起始剂量：利用小鼠中替代单抗的抗肿瘤药效数据来预测人体的有效剂量。具体而言，评估了小鼠同种异体肿瘤中肿瘤浸润性淋巴细胞中靶点的RO，并将其与抗肿瘤药效相关联。研究发现，当肿瘤中靶点RO在谷浓度时达到≥95%时，小鼠表现出强大的抗肿瘤效果。以相同程度的肿瘤RO为目标，预测H3在人体中的有效剂量为2.5 mg/kg。由于预测的有效剂量为2.5 mg/kg，因此将起始剂量设定为1 mg/kg，比有效剂量低一个剂量水平，以确保足够的安全性。此外，该起始剂量比基于体外RO测定（全血）的MABEL剂量高出3000多倍。

临床安全性经验支持：H3的起始剂量选择还得到了CMP-A的临床安全性经验的支持。CMP-A在临床上的2期推荐剂量为10 mg/kg，静脉注射，Q2W。在此剂量下，药物耐受性良好，未达到MTD。通过对比体外KD值和人血液RO的EC50值，发现H3在临床上比CMP-A强1.3至2.7倍。在根据体外效力差异（3倍）对剂量进行标准化后，H3的1 mg/kg起始剂量比CMP-A在临床上的推荐2期剂量10 mg/kg低3倍。

H3的全部临床前药理学和毒理学数据支持1 mg/kg的起始剂量。该起始剂量进一步基于同一靶点的临床安全性经验以及与临床分子CMP-A的体外效力对比得到了合理化，并在FIH试验中成功实施。

案例七：用于非肿瘤适应症的细胞因子阻断三特异性抗体M1

M1是一种新型多价抗体，旨在抑制三种可溶性炎症细胞因子的药理活性。临床拟用于治疗自身免疫和炎症性疾病。这三种靶点的表达和功能已被充分表征，并且已有大量临床经验。M1没有预期的急性毒性风险，，主要风险在于，由于抑制先天免疫，长期给药可能会增加感染风险。

在非人灵长类动物中，M1耐受性良好，但由于部分动物皮肤中金黄色葡萄球菌和其他细菌的增殖，出现了不良的皮肤脓肿和皮炎，因此无法确定NOAEL。然而，之前的研究已经表明，食蟹猴中的这种感染并不会直接转化为人体风险。

体外药理活性实验可用于确定M1对每种细胞因子生物活性。因此，基于其拮抗机制、对靶点的现有知识、药理相关体外和体内模型的可用性以及单药治疗的临床安全性经验，认为FIH研究受试者没有高风险的不良安全事件。因此，未采用基于MABEL方法的起始剂量。

为了安全起见，在定义FIH起始剂量时，考虑了血液和靶组织中对所有三种细胞因子的结合。使用M1的人PK参数估计值、TK数据和预测的药理效应。由于FIH研究是在轻度炎症疾病患者中进行的，为了避免过多患者接受亚治疗剂量，需要避免极低的RO。因此，起始剂量被定义为在靶组织中达到一定水平靶点结合的剂量。

体外活性评估：通过不同的体外实验生成了M1对每个靶点的各种结合亲和力值。选择在体外细胞实验中生成的EC₅₀值，作为更接近体内情况的指标，用于计算M1对细胞因子的结合百分比。

多靶点周转模型：使用针对可溶性内源性细胞因子的单抗的多靶点周转模型，预测在血浆和靶组织中对每种细胞因子的结合百分比。细胞因子在血液中的表达量来自内部数据和文献，靶组织中的表达量来自文献数据。假设单抗在组织中的分布为30%（范围为10%至50%）。

靶点结合预测：选定的起始剂量预计在靶组织中对三种细胞因子的结合程度分别为20%、10%和95%。虽然对其中两种细胞因子的结合程度较低，药理效应可能较小，但对第三种细胞因子的结合可能在起始剂量下产生药理效应。而且，第三张细胞因子已有大量非临床和临床经验，认为发生显著不良事件的风险较低。另外，预计在血液中对所有三种细胞因子的结合程度均大于95%。

暴露量评估：起始剂量下的预测暴露量（Cₘₐₓ和AUC）比猴子在最低给药剂量下观察到的暴露量低数百倍。

由于在毒理学研究中未确定NOAEL，M1利用PK/PD建模确定的首次人体剂量。