药物免疫毒性非临床评价:策略、关注点与模型选择-浦灵生物
2025/03/28

免疫毒性(Immunotoxicity)在药物安全性评价中不太容易处理。它不像肝肾毒性那样有现成的血清指标,也不总能在一段常规毒理学终点里显形,却足以改变一个项目的开发路径。评价的难点不在技术,而在判断:哪些药物需要做、做到什么程度、用什么模型。

本文结合《药物免疫毒性非临床研究技术指导原则》的思路,梳理免疫毒性评价的核心策略、关注点与方法选择。

起点:风险导向与证据权重

免疫毒性评估没有固定套餐,遵循的是具体问题具体分析。核心策略是证据权重分析(Weight of Evidence,WoE),分阶段、分层级地推进风险评估。判断之前,先收集五类信息。

信息类别具体内容
药物自身特性化学结构、物理化学性质、作用靶点及其在免疫细胞与组织中的表达模式、药理作用机制
已有数据同类药物的免疫毒性数据、早期体外与离体研究(靶向与非靶向免疫效应筛选)、常规毒理学研究结果
暴露信息药物在体内的吸收、分布、代谢、排泄(ADME)特征,尤其是免疫器官与组织中的暴露水平
临床相关因素适应症是否涉及免疫系统疾病、目标用药人群(免疫功能低下或亢进者、孕妇、儿童)、给药方案(剂量、频率、途径、周期)
临床研究信息早期临床试验中观察到的任何免疫相关信号

这些信息汇总后形成初步判断,再决定后续研究的深度与广度。支持注册申报的关键安全性研究应在具备 GLP 资质的机构完成,以保证数据的可靠性、完整性与可溯源性。

值得说明的是,WoE 不是打分表。它的作用是让「做与不做」有依据:同一个靶点,适应症不同、给药周期不同,结论可以完全相反。

关注点一:免疫抑制

免疫抑制指药物导致免疫系统功能下调或免疫监视能力减弱。机制上可能有三条路径:直接杀伤或抑制免疫细胞(淋巴细胞、巨噬细胞),阻断关键免疫信号通路(TCR/BCR 信号、细胞因子信号),或间接影响免疫调节因子。

从常规终点读信号

一般毒理学试验先给出提示。需要关注的终点包括免疫器官(胸腺、脾脏、淋巴结、骨髓)的重量与组织病理学变化、血液学参数(淋巴细胞计数、白细胞分类)、血清球蛋白水平。这些指标不专门指向免疫功能,但异常往往是较早出现的线索。

初步数据显示风险,或需要明确受影响的具体免疫组分与功能时,应加做附加免疫毒性研究。常用的几项各有分工:T 细胞依赖性抗体反应(TDAR)试验评估体液免疫与细胞免疫的协作功能,NK 细胞活性测定反映天然免疫的杀伤能力,巨噬细胞吞噬功能测定看清除功能,淋巴细胞亚群分析(流式细胞术)给出细胞组成的比例变化。

四项指标放在一起,才能判断抑制发生在哪一环。TDAR 下降而亚群比例正常,与亚群比例改变但 TDAR 保留,指向的机制并不相同。

剂量与恢复期数据同样要读。免疫抑制常表现为剂量依赖,低剂量组无变化、高剂量组出现器官重量下降,说明机体仍保有代偿空间;停药后恢复期能否回到基线,则决定这种抑制是可逆的药理作用,还是不可逆的损伤。这两项信息对临床起始剂量与监测方案的影响,往往大于单个阳性指标的幅度。

致癌性风险是免疫抑制评估的延伸。广泛或严重的免疫抑制会削弱机体对肿瘤细胞的免疫监视,增加特定类型肿瘤的发生风险。对于靶向免疫系统的小分子药物,即使未引起广泛免疫抑制,也需仔细评估其对肿瘤免疫监视关键细胞(如 T 细胞、NK 细胞)的影响,再结合 WoE 判断是否需要进行啮齿类动物致癌性试验。

关注点二:免疫增强与免疫激活

另一端是免疫应答异常上调。机制可能包括直接刺激免疫信号通路、模拟内源性免疫刺激分子、抑制免疫负向调节通路,或间接影响免疫调节因子。

具体风险有三类。自身免疫:过度激活可能破坏免疫耐受,诱发或加剧自身免疫性疾病,需关注一般毒理学研究中与自身免疫相关的病理变化或生物标志物。细胞因子释放综合征(CRS):预期会激活免疫应答的药物,尤其是生物制品如单克隆抗体、细胞治疗产品,需要重点关注。超敏反应:非靶向的免疫刺激可能引发 I 至 IV 型超敏反应,药物也可能通过非 IgE 依赖途径(如直接激活肥大细胞)引起类过敏反应,评估需结合药物结构、作用机制及动物模型中的观察。

体外释放试验与起始剂量

CRS 的评估通常在 GLP 条件下进行,采用人源外周血单个核细胞(PBMC)或全血做体外细胞因子释放试验,观察药物在不同浓度下诱导多种细胞因子(如 IL-6、TNF-α、IFN-γ)释放的潜力。结果直接影响后续临床起始剂量的选择。

试验设计上有两处常被忽略。一是浓度跨度,只测一个临床相关浓度无法画出释放曲线,需覆盖从低到高的多个浓度点;二是供体来源,PBMC 来自不同个体,应答强度差异明显,单供体数据不足以支撑剂量决策,通常需要多供体平行比较。

对高风险药物,基于最小预期生物学效应剂量(MABEL)或药理学活性剂量(PAD)估算首次人体试验(FIH)的起始剂量,通常比按毒性终点外推更稳妥。这需要充分的体外药理学数据,如效应浓度(EC50/ECmax)、受体占位等信息。细胞治疗产品的这类评价,可参考CAR-T 与 NHP中的做法。

关注点三:免疫系统发育毒性

发育免疫毒性的评估时机由三个条件决定:药物具有潜在免疫毒性,可能用于孕期、哺乳期妇女或儿童,或药物能够在子代中产生足够暴露。

评估通常放在增强的产前产后发育毒性研究(ePPND)或专门设计的发育免疫毒性研究(DIT)中进行。内容包括子代动物免疫器官发育、免疫细胞组成、对标准抗原的免疫应答能力。这几项与成年动物的评价指标并不通用,方案需要在设计阶段就单独设置。

时间窗是需要提前确认的参数。免疫系统在出生后仍在发育,给药覆盖的时段不同,观察到的效应可能完全不同;子代暴露能否达到母体暴露的量级,也要靠毒代数据核实。缺少这两项前提,阴性结果不足以说明药物对发育中的免疫系统没有影响。

模型选择:相关性先于习惯

方法选择取决于 WoE 分析结果、药物特性以及待解决的具体问题。标准毒理学研究提供基础信息,附加免疫毒性研究(TDAR、NK 细胞活性测定、流式细胞术分析淋巴细胞亚群、体外细胞因子释放试验)用于深入特定功能或风险。

相关种属的判断

模型选择首先要看相关性:所选动物种属的靶点表达、药理反应、代谢途径应与人具有相似性。啮齿类模型常用于初步筛选和标准研究,如 TDAR,成本与周期都更可控。

问题出在生物制品上。抗体药物、融合蛋白、基因与细胞治疗产品的靶点种属特异性强、作用机制复杂,啮齿类动物可能并非相关种属,也无法充分模拟人类免疫应答。这类项目中,非人灵长类(NHP)通常更具预测价值:免疫系统组成、生理反应与人类接近,可评估复杂的免疫调节作用、细胞因子释放风险以及潜在的免疫原性。

选择 NHP 也意味着对执行能力的要求提高。动物来源、给药与采样、流式 panel 的配置、免疫病理的判读,任何一环不稳定都会削弱数据的说服力。具体的方案设计与终点设置,见NHP 免疫毒性研究,相关的功能学与安全药理学配套评价可参考安全药理评估。早期探索性研究若尚未进入 GLP 体系,非GLP毒理研究提供了另一种推进节奏。

还有一项常被并入免疫毒性讨论的内容:免疫原性。生物制品在动物体内诱导的抗药抗体,会改变药物的暴露与清除,进而影响毒性结果的解读。抗药抗体的发生率与滴度,需要与毒代数据一起看,否则暴露不足导致的「无毒性」容易被误读为安全。

时间安排:分阶段推进

免疫毒性评估按风险管理原则分阶段进行,每一阶段要回答的问题不同。

阶段主要工作
早期发现利用体外筛选、初步药理与毒理信息做早期风险识别
IND 申报前完成必要的常规毒理学研究;按 WoE 结果决定是否加做附加免疫毒性研究,TDAR 可能需要在首次人体试验前完成;高风险药物的体外细胞因子释放试验通常必需
临床开发与 NDA 申报前根据临床进展、新的非临床发现或监管要求,开展更深入或更长期的研究,如发育免疫毒性研究、致癌性试验(若免疫抑制相关风险提示需要)

浦灵-前台

阶段划分的意义在于让数据在需要它的时候到位。常规毒理学研究先行,是因为它产出的器官重量、血液学与病理数据本身就是 WoE 的输入;附加研究后置,是因为它回答的是常规终点提出的问题。顺序颠倒,研究容易做成清单而非判断。

时间上的错位往往比研究数量更影响结论。IND 前缺少 TDAR,首次人体试验的剂量依据就少一块;NDA 前补做发育免疫毒性或致癌性试验,往往意味着时间表被动调整。反过来,对低风险药物堆砌全套附加研究,也只是增加成本,并不提升结论的确定性。

药物免疫毒性的非临床评价是一个动态过程,靠的是把药物特性、暴露信息与临床开发计划放在一起判断。免疫抑制、免疫增强与发育免疫毒性三条线索各自对应不同的方法组合,模型的相关性则决定了这些数据能外推多远。

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