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细胞治疗临床检测解决方案——免疫原性&安全性&生物标志物篇

返回列表 来源: 发布日期: 2023.04.21

01  免疫细胞治疗产品特性

免疫细胞治疗产品的特征与传统药品有显著区别,如需要考量:不良反应的发生率、持续时间和严重性;细胞在人体内增殖存活和免疫原性的不确定性;复制性慢病毒/复制性逆转录病毒(RCL/RCR)、遗传毒性、致瘤性的不确定性等。与传统小分子或生物大分子药物有所不同,目前尚缺乏免疫细胞产品在人体中大规模应用的经验。为了获得预期治疗效果,免疫细胞治疗产品可能需要通过特定的操作措施、给药方法或联合治疗策略来进行给药,并实时监测,观察产品的长期疗效,或暴露罕见的不良反应等 。

图1. 抗CAR免疫反应的作用机制[1]

迈杰医学为精准医疗提供生物标志物的发现和验证、新药临床试验病人的分子检测和入组筛选、检测方法开发及伴随诊断试剂盒商业化等一体化解决方案,解决创新药物研发痛点及用药痛点。凭借核酸、蛋白、细胞等转化医学全平台 可为CGT药物临床实验提供生物标志物检测,如药代动力学、药效学、免疫原性、外源基因整合位点、安全性和生物标志物等检测。



02  检测指导原则


免疫原性




CAR-T细胞的临床药理学评估包括药代动力学、药效学和免疫原性研究,其中,免疫原性研究可以评估CAR-T细胞的免疫反应造成的潜在风险。
药物的免疫原性是指药物和/或其代谢物诱发对自身或相关蛋白的免疫应答或免疫相关事件的能力。免疫原性研究在药物开发全周期始终值得关注,FDA建议在产品开发过程中开发检测针对CAR-T细胞(CAR和共表达转基因,如果适用)的体液和细胞免疫反应的方法。应考虑可能影响CAR-T细胞免疫原性的患者相关因素(如遗传、年龄、性别、疾病状态、一般免疫状态、针对CAR-T细胞的预存抗体以及伴随用药)和产品相关因素(如自体/同种异体CAR-T细胞来源;CAR分子结构和翻译后修饰;共表达转基因;产品杂质;制剂辅料;以及容器封闭材料) [2]

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图2. Considerations for the Development of Chimeric Antigen Receptor(CAR) T Cell Products

FDA行业指导草案(2022.03)

抗药抗体( ADA 检测

考虑到与临床安全性和疗效的相关性,免疫原性研究通常集中在抗药抗体的检测和表征研究上。抗药抗体的检测通常应采用多层级分析方法,首先对所有样本进行筛选试验,之后对疑似抗体阳性样本的特异性进行确证试验,对已确证抗体阳性的样本进行滴度试验,以及对抗体中和活性进行检测。其中在已确证抗体阳性的样本中,有时还应考虑对抗体同种型、亚型和结合表位进行检测。

在多层级的分析方法中:筛选试验又称结合抗体试验,用于检测与药物结合的抗体;确证试验用于确定药物结合抗体的特异性;滴度试验用于检测抗药抗体产生的强度;中和抗体是指能够干扰药物与其靶点相互作用的抗药抗体,中和活性试验评估抗药抗体对药物的中和能力/程度。抗药抗体滴度、持续周期、以及中和活性检测信息对于判断抗药抗体对药代动力学、药效动力学、安全性和有效性的影响非常重要。

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图3. 免疫原性多层级检测策略示意图——药物免疫原性研究技术指导原则 (2021.03)


中和抗体( NAb )检测

中和活性是指抗药抗体具有抑制药物生物学活性的能力。中和抗体可以通过阻断产品到达其靶标或干扰受体/配体结合,从而干扰药物的体内活性。

中和活性试验一般仅对抗药抗体阳性样本进行检测,通常不需要确证研究。由于生物活性检测具有一定的复杂性,某些情况下,需要进一步确定受试者是否产生了真正的中和抗体,应考虑以下方面:

(1)不相关的抑制分子可能引起中和活性,从而难以确认中和活性是由中和抗体还是其他抑制分子导致。若担心存在非特异性抑制,应考虑进行竞争试验。

(2)除了药物,细胞系可能对多种刺激产生应答。在这种情况下,可在药物存在时检测中和抗体,此时中和抗体应答会被特异性阻断,而其它刺激引起的应答不会被阻断。

(3)基质含有的可溶性受体或内源性药物类似物可能导致错误结果。在这种情况下,直接进行基质样本的检测或封闭基质因子(若已知)有助于了解试验结果。

(4)还应考虑样本中是否存在药物,特别是半衰期较长的药物。
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图4. 药物免疫原性研究技术指导原则 (2021.03)
安全性




使用慢病毒载体的基因治疗已成为治疗多种疾病的一种有前景的选择。2017年8月,美国批准了第一种CAR-T细胞疗法tisagenlecleucel(CTL019,Kymriah),用于治疗患有急性淋巴细胞白血病的儿童和年轻成人患者[3]。采用慢病毒整合性载体将外源基因插入整合到细胞基因组中,某些插入位置可能会导致关键基因突变或激活原癌基因,从而导致恶性肿瘤风险增加。慢病毒载体具有插入致癌的理论潜力,对已经接受慢病毒载体基因治疗的患者进行持续随访仍然是必要的,有助于了解这些载体的长期安全性和有效性。

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图5. CAR-T 细胞治疗产品质量控制检测研究及非临床研究考虑要点(2018年6月5日)

2021年发布的《基因修饰细胞治疗产品非临床研究与评价技术指导原则(试行)》则明确将"插入突变风险评估"作为非临床安全性研究的内容,并详细规定关键风险因素的评估要点。可见慢病毒载体整合位点检测已经成为细胞治疗产品IND评审及临床试验安全性评估的必检内容。

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图6. 基因修饰细胞治疗产品非临床研究与评价技术指导原则(试行)(2021.11)


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图7. 免疫细胞治疗产品临床试验技术指导原则(试行)(2021.02)



03  检测方法推荐

免疫原性检测




药物开发应基于药物作用机制,产品相关因素,以及拟用适应证等因素预测免疫原性风险,基于免疫原性风险设计相应的研究进行风险识别。一方面应尽量选择免疫原性潜在风险较小的候选药物,另一方面应探索如何减少和控制免疫原性的不良影响。
CAR结构的非自身成分或来自基因转移载体的残留蛋白具有免疫原性,使得CAR-T细胞诱发体液和细胞抗CAR免疫反应。这种反应可能反过来限制其疗效,从而抑制后续CAR-T细胞给药的成功[4-6]。在临床对抗CAR免疫反应的纵向研究中,对于理解免疫原性如何导致治疗失败尤为重要。需要开发经过验证的检测方法,以充分监测CAR-T细胞候选细胞的免疫原性,并使研究者能够评估这些反应的临床相关性,在适当的情况下,实施适当的循证缓解和管理策略。

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图8. 临床监测、缓解和管理抗CAR免疫[1]

鉴于CAR-T细胞的扩增和持久性在实体瘤试验中仍然不理想,对所用CAR构建体的免疫反应的作用变得越来越重要,应该重新审视。因此,建立体液和对CAR构建体及相关转基因的细胞免疫应答是至关重要的。检测抗CAR抗体可以基于细胞或酶联免疫吸附试验(ELISA),理想情况下应该能够测量T细胞表面表达的所有CAR成分的免疫原性,并预测其对细胞产物的可能影响(如细胞毒性潜能)[7]。对于细胞免疫反应,能够在CAR构建体中定位并分析最具免疫原性的表位,更有利于好的CAR设计和提高新技术的疗效 [8-11]

表1. 用于监测抗CAR免疫原性的检测方法[1]

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安全性检测




临床CAR-T细胞治疗使用整合载体系统是治疗血液系统恶性肿瘤的一种有效方法,其中最常用的载体是慢病毒和γ-逆转录病毒载体。

慢病毒载体可以将新的和校正的基因引入细胞治疗产品中,治疗人类疾病,越来越多被应用于临床环境中,包括癌症的T细胞免疫治疗。尽管慢病毒是将目的基因递送和稳定整合到宿主细胞基因组中的理想载体,但它们可能对人类健康构成风险,例如整合介导的转化和产生能够感染非靶细胞的复制型慢病毒(RCL)[12]。在载体材料的制造过程中,RCL的无意重组和随后的发展会引发安全问题。为了评估这种风险,所有经慢病毒载体修饰并用于患者使用的细胞产品必须在患者治疗前进行RCL测试,监管机构也要求对输注到患者体内的T细胞产物进行RCL筛查。
由于载体颗粒具有RCL中发现的许多蛋白质和核苷酸序列,生物测定已被证明是检测RCL最灵敏的方法[13]。目前美国食品药品监督管理局(FDA)的指导方针建议为此使用基于细胞的检测,这可能需要长达6周的时间才能得出结果。然而,基于qPCR的检测是用于新鲜输注产品中RCL快速评估的快速替代方法。Skrdlant LM等研究开发并鉴定了针对RCL包膜基因序列(水泡性口腔炎病毒G糖蛋白[VSV-G])的qPCR检测方法,该检测符合定量实时PCR实验出版的最低信息(MIQE)指南。证明了VSV-G序列检测的敏感性、线性、特异性和可重复性,假阳性率较低 [12]

Shao L等发现,γ-逆转录病毒载体比慢病毒载体更有可能插入启动子、非翻译和外显子区域,而慢病毒载体整合位点更有可能发生在内含子和基因间区域。一些整合事件在转录和转录后水平上影响了基因的表达。此外,γ-逆转录病毒载体对宿主转录组的影响更强。结果表明,载体整合与CAR-T细胞融合和临床反应相关[14]


生物标志物检测



微小残留病灶(MRD)被认为是最强的预后相关预测因子,也是血液系统恶性肿瘤治疗过程中有效的决策因素。MRD的预后价值主要体现在动态风险分层能力方面。尽管在治疗结果和科学研究中显示出了益处,但MRD监测在淋巴瘤治疗中并没有广泛应用,迫切需要一种更灵敏、更可重复性、更多功能的MRD监测方法。

与其他MRD监测方法相比,NGS方法具有巨大的潜力(技术的独特性,信息的全面性,识别克隆进化的能力和标准化的能力),被广泛应用。在许多高质量研究中被证明是可靠的,具有启发性,已被一些国际专家组推荐为疾病监测方式。随着未来进一步优化令人满意的定量和更高的经济效益,基于NGS的MRD监测在常规临床实践中具有更广泛的应用潜力 [15]

表2. 流式细胞术与NGS在MRD监测中识别的IGH/IGK重排的比较

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迈杰医学CGT经验展示


蛋白中心



抗药性抗体分析方法应准确、灵敏、特异、耐用,能检测出包括IgG和IgM等所有亚型,同时基于风险采用多层次检测策略评价ADA,按照筛选分析、确证分析、中和分析等进行逐层分析。

表3. ADA方法验证参数/项目经验

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图9. ADA/NAb检测流程
细胞中心



CAR-T治疗效果要得到保障,流式细胞术少不了。流式在CAR-T细胞疗法中有多种关键性的应用,回输前后都不可或缺,整个过程中都需要监控CAR-T细胞群体组成,并评估体内细胞的持久性和治疗效果。

表4. 流式细胞术在CAR-T细胞免疫治疗相关检验中的应用专家共识

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表5. MEDx流式细胞平台生物标志物检测能力一览

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分子中心



  • 截止目前,已合作上百个创新药企,250+临床项目,临床试验样本量10,000+。

表6. NGS平台经验展示

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表7. 细胞治疗经验

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  • CAR-T慢病毒/逆转录病毒插入事件检测:

  • (CAR-T细胞产品)偏好性研究、安全性研究(药物安全性水平)

  • (临床试验)安全性检测(病人安全性水平)

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图10. 慢病毒整合位点检测方法概览
  • 验证性能数据

插入位点准确性验证:源自单克隆/寡克隆样本的7个插入事件,NGS检测结果与sanger检测结果一致;
灵敏度验证:单克隆样本与阴性样本按照拷贝数梯度掺比,LOD为0.027 copies/ng DNA;
线性定量验证:单克隆样本与多克隆样本梯度掺比,NGS检测定量值与理论值相关性R square = 0.98;
精密度验证:批内、批间2重复验证,插入事件完全一致;
稳定性验证:血液样本-20°C保存1个月、血液样本- 80°C保存12个月、核酸样本-20°C保存7个月。

表8. 迈杰医学细胞治疗临床检测解决方案

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迈杰医学已积累了丰富的CGT临床项目检测服务经验,包括IIT试验,临床前期及I期临床项目40+项。公司可凭借转化医学全平台为细胞与基因治疗赋能,提供生物标志物的发现和验证、新药临床试验病人的分子检测和入组筛选、检测方法开发及伴随诊断试剂盒商业化等一体化解决方案,真正实现精准医疗!

References

[1] Wagner DL, Fritsche E, Pulsipher MA, Ahmed N, Hamieh M, Hegde M, Ruella M, Savoldo B, Shah NN, Turtle CJ, Wayne AS, Abou-El-Enein M. Immunogenicity of CAR T cells in cancer therapy. Nat Rev Clin Oncol. 2021 Jun;18(6):379-393.

[2] Considerations for the Development of Chimeric Antigen Receptor (CAR) T Cell Products; Draft Guidance for Industry, March 2022, https://www.fda.gov/ media/156896/download.

[3] Milone MC, O'Doherty U. Clinical use of lentiviral vectors. Leukemia. 2018 Jul;32(7):1529-1541.

[4] Jensen MC et al. Antitransgene rejection responses contribute to attenuated persistence of adoptively transferred CD20/CD19-specific chimeric antigen receptor redirected T cells in humans. Biol. Blood Marrow Transplant 16, 1245–1256 (2010).

[5] Lamers CHJ et al. Immune responses to transgene and retroviral vector in patients treated with exvivo-engineered T cells. Blood 117, 72–82 (2011).

[6] Riddell SR et al. T-cell mediated rejection of gene-modified HIV-specific cytotoxic T lymphocytes in HIV-infected patients. Nat. Med 2, 216–223 (1996).

[7] Potthoff B, McBlane F, Spindeldreher S & Sickert D A cell-based immunogenicity assay to detect antibodies against chimeric antigen receptor expressed by tisagenlecleucel. J. Immunol. Methods 476, 112692 (2020).

[8] Jahn E-M & Schneider CK How to systematically evaluate immunogenicity of therapeutic proteins - regulatory considerations. N. Biotechnol 25, 280–286 (2009). 

[9] European Medicines Agency. Immunogenicity assessment of biotechnology-derived therapeutic proteins (EMEA/CHMP/BMWP/14327/2006). https://www.ema.europa.eu/en/immunogenicityassessment-biotechnology-derived-therapeutic-proteins (2018).

[10] Shankar G et al. Assessment and reporting of the clinical immunogenicity of therapeutic proteins and peptides-harmonized terminology and tactical recommendations. AAPS J. 16, 658–673 (2014).

[11] US Food and Drug Administration. Immunogenicity Testing of Therapeutic Protein Products— Developing and Validating Assays for Anti-Drug Antibody Detection (FDA-2009-D-0539; 03/15/2019). https://www.fda.gov/regulatory- information/search-fda-guidance-documents/immunogenicity-testing-therapeutic- protein-products-developing-and-validating-assays-anti-drug (2020).

[12] Skrdlant LM, Armstrong RJ, Keidaisch BM, Lorente MF, DiGiusto DL. Detection of Replication Competent Lentivirus Using a qPCR Assay for VSV-G. Mol Ther Methods Clin Dev. 2017 Sep 21;8:1-7. 

[13] Cornetta K, Koop S, Nance E, House K, Duffy L. Replication-Competent Lentivirus Analysis of Vector-Transduced T Cell Products Used in Cancer Immunotherapy Clinical Trials. Methods Mol Biol. 2020;2086:181-194.

[14] Shao L, Shi R, Zhao Y, Liu H, Lu A, Ma J, Cai Y, Fuksenko T, Pelayo A, Shah NN, Kochenderfer JN, Norberg SM, Hinrichs C, Highfill SL, Somerville RP, Panch SR, Jin P, Stroncek DF. Genome-wide profiling of retroviral DNA integration and its effect on clinical pre-infusion CAR T-cell products. J Transl Med. 2022 Nov 8;20(1):514.

[15] Deng X, Zhang M, Zhou J, Xiao M. Next-generation sequencing for MRD monitoring in B-lineage malignancies: from bench to bedside. Exp Hematol Oncol. 2022 Sep 3;11(1):50.


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