大分子藥物研發(fā)
伴隨著近年大分子藥物市場的不斷發(fā)展，大分子藥物也逐漸成為生物醫(yī)藥公司的研發(fā)熱點。大分子藥物具有功效高、安全性高、特異性強(qiáng)、生產(chǎn)周期短等特點，生物大分子藥物包括蛋白質(zhì)、多肽、抗體、疫苗、核酸等多用于治療 腫瘤、心腦血管疾病、免疫性疾病、等重大疾病。
案例：PD1/PDL1藥物評價模型
背景介紹：
抗PD-1/PD-L1抗體的開發(fā)成為近來腫瘤免疫治療的熱點。針對共同抑制免疫檢查點的單克隆抗體在幾項惡性腫瘤中已經(jīng)表現(xiàn)出了顯著的抗腫瘤活性,并延長了病人的生存期，抗PD-1/PD-L1抗體藥物也因此被寫入了腫瘤臨床指南，并在多種癌種治療中推薦一線使用。
挑戰(zhàn)因素：
1、 PD1/PDL1人鼠同源性存在差異，人源抗體在小鼠體內(nèi)藥效不理想，無法真實反應(yīng)抗體藥效。
同源腫瘤模型
在野生型小鼠結(jié)腸癌模型中，無論是C57BL/6J或BALB/c背景小鼠上，Anti-mPD1 表現(xiàn)出顯著的抗腫瘤藥效。
靶點人源化小鼠：
由于人鼠PD1蛋白存在差異，因此部分PD1為靶點的大分子抗體無法在小鼠體內(nèi)表現(xiàn)出抗腫瘤藥效，因此需要將PD1靶點人源化。
在C57BL/6J背景靶點人源化小鼠（B6-PD1,B6-PDL1 B6-PD1/hPDL1）以及BALB/c背景靶點人源化小鼠（BALB/c-PD1, BALB/c-PDL1 BALB/c-PD1/hPDL1）上，Keytruda，Opdivo, 以及Tecentriq均表現(xiàn)出顯著的抗腫瘤藥效。
靶點人源化細(xì)胞系匹配對應(yīng)靶點人源化小鼠。
在B6小鼠接種MC38細(xì)胞系，B6-hPDL1小鼠接種MC38細(xì)胞系，B6小鼠接種MC38-hPDL1細(xì)胞系，以及B6-hPDL1小鼠接種MC38-hPDL1細(xì)胞系模型中，分別評價Tecentriq及Imfinzi藥效功能，結(jié)果如下圖所示：Tecentriq在4個模型中均表現(xiàn)出顯著抗腫瘤藥效，Imfinzi在B6-hPDL1小鼠接種MC38-hPDL1細(xì)胞系模型中表現(xiàn)出顯著藥效，在B6-hPDL1小鼠接種MC38細(xì)胞系及B6小鼠接種MC38-hPDL1細(xì)胞系中表現(xiàn)出部分藥效；在B6小鼠接種MC38細(xì)胞系模型中完全無效。
由于PDL1不僅表達(dá)在腫瘤細(xì)胞上，在其他免疫細(xì)胞，抗原提呈細(xì)胞及基質(zhì)細(xì)胞中也有表達(dá)。Tecentriq為人鼠共識別PDL1抗體，Imfinzi僅能識別人PDL1靶點。Tecnetriq對hPDL1及mPDL1均有阻斷效果，而Imfinzi僅能與hPDL1結(jié)合，無法抑制mPDL1與mPD1結(jié)合活性，僅能阻斷hPDL1與mPD1相互結(jié)合，從而發(fā)揮藥效。僅阻斷腫瘤細(xì)胞或免疫細(xì)胞中的PDL1與PD1結(jié)合，無法完全使T細(xì)胞解除抑制而發(fā)揮出全部的抗腫瘤藥效，表現(xiàn)出腫瘤仍可以緩慢生長。因此PDL1靶點藥效評價，需要靶點人源化細(xì)胞系匹配對應(yīng)靶點人源化小鼠。
由于PDL1不僅表達(dá)在腫瘤細(xì)胞上，在其他免疫細(xì)胞如抗原提呈細(xì)胞及基質(zhì)細(xì)胞中也有表達(dá)。Tecentriq為人鼠共識別PDL1抗體，Imfinzi僅能識別人PDL1靶點。Tecnetriq對hPDL1及mPDL1均有阻斷效果，而Imfinzi僅能與hPDL1結(jié)合，無法抑制mPDL1與mPD1結(jié)合活性，僅能阻斷hPDL1與mPD1相互結(jié)合，從而發(fā)揮藥效。僅阻斷腫瘤細(xì)胞或免疫細(xì)胞中的PDL1與PD1結(jié)合，無法完全使T細(xì)胞解除抑制而發(fā)揮出全部的抗腫瘤藥效，表現(xiàn)出腫瘤仍可以緩慢生長。因此PDL1靶點藥效評價，需要靶點人源化細(xì)胞系匹配對應(yīng)靶點人源化小鼠。
免疫系統(tǒng)人源化模型：
在黑色素瘤、肺癌、乳腺癌、結(jié)腸癌等細(xì)胞系模型中，檢測Anti-PD1/PDL1陽性藥藥效數(shù)據(jù)。具體數(shù)據(jù)如下圖所示：在PBMC-NCG模型中，Tecentriq在MDA-MB-231及RKO模型中均表現(xiàn)出顯著腫瘤抑制效果；Keytruda及Tecentriq在A375黑色素瘤中，表現(xiàn)出一定的腫瘤抑制效果。
在NCG二代衍生品系的HSC重建模型HSC-NCG-IL15中，評價Anti-PD1/PDL1藥效，結(jié)果如下圖所示：Tecentriq在肺癌細(xì)胞系HCC827, NCI-H1975及結(jié)腸癌細(xì)胞系RKO表現(xiàn)出較為顯著抗腫瘤藥效效果。
兩個模型比較如下表，分別從免疫系統(tǒng)，免疫細(xì)胞以及細(xì)胞系三個方面對兩種模型比較，兩種模型各具自己的優(yōu)缺點。如何選擇合適的模型，需要以藥物的機(jī)制出發(fā)，參考類似藥物藥效結(jié)果來綜合評估。
免疫重建模型 | 免疫檢查點人源化模型 |
1. 人源免疫系統(tǒng)，靶點分布與人較為類似。 2. 存在鼠源細(xì)胞，可能會有GVHD反應(yīng)。免疫器官中，淋巴結(jié)較少。 3. 可接種人源細(xì)胞系不需進(jìn)行靶點改造。 | 1. 擁有完整健全的免疫系統(tǒng)，能模擬免疫細(xì)胞之間相互作用對腫瘤的治療作用。 2. 在鼠源的免疫系統(tǒng)上，對所需靶點進(jìn)行人源化改造。 |
以藥物的機(jī)制出發(fā)，參考類似藥物藥效結(jié)果來綜合評估。