白皮書

抗體偶聯(lián)藥物 (ADC) 將抗體的特異性和長體內(nèi)循環(huán)時間，與化學(xué)細胞抑制劑或其他活性藥物的毒性結(jié)合起來，使用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)接頭來降低全身毒性并增加治療指數(shù)。這種大分子和小分子的組合增加了復(fù)雜性。需要多個生產(chǎn)過程來生產(chǎn)天然抗體，藥物和接頭，然后偶聯(lián)形成最終的抗體-藥物偶聯(lián)物。

上述各組分偶聯(lián)的過程增加了控制點的數(shù)量，使得在產(chǎn)品開發(fā)生命周期中需要額外的規(guī)范和強化的分析表征。分享一篇諾華等多家藥企聯(lián)合發(fā)表的文章，闡述從CMC監(jiān)管角度對ADC藥物的考量。

原文較長，小編將分為兩個部分和大家一起閱讀：

• 第一部分為ADC的關(guān)鍵質(zhì)量屬性和控制策略；

• 第二部分主要是關(guān)于ADC工藝變更的考慮。

圖 1. 典型抗體偶聯(lián)藥物的結(jié)構(gòu)

ADC的關(guān)鍵質(zhì)量屬性和控制策略

自從第一種ADC進入臨床和制藥市場以來，業(yè)界對ADC生產(chǎn)的理解取得了顯著進展，逐漸迭代的新技術(shù)也增加了對工藝和產(chǎn)品的理解。不斷增加的理解會影響產(chǎn)品控制策略，從工藝放大和技術(shù)轉(zhuǎn)移中學(xué)習(xí)到知識并為下一個項目提供先驗經(jīng)驗。

作者在此以本妥昔單抗 (Brentuximab vedotin，內(nèi)源半胱氨酸，DAR ~4，毒性藥物為MMAE) 為例闡明逐漸發(fā)展的產(chǎn)品開發(fā)和工藝理解。

1. 控制策略基于科學(xué)理解的加深而演化 (圖8)

本妥昔單抗從2007年首次臨床研究到2017年在超過65個國家商業(yè)化生產(chǎn)以來，產(chǎn)品批量逐漸增加，供應(yīng)源也從臨床前的單一供應(yīng)源轉(zhuǎn)變未成熟和市場化ADC擁有的多種供應(yīng)源，控制策略也隨著對工藝科學(xué)理解的加深而逐漸演化 (圖2)。

圖 2. 2007 vs. 2017年本妥昔單抗的差異與進步

圖 8. 在開發(fā)過程中或由于先驗知識而導(dǎo)致的對產(chǎn)品和工藝的理解的潛在擴展，從而產(chǎn)生了先進的控制策略 - 例如brentuximab vedotin作為從生成的數(shù)據(jù)主體中得到的經(jīng)驗教訓(xùn)。臨床階段 = 處于臨床階段，但未保留用于商業(yè)化；商業(yè)化階段 = 處于臨床階段，并在工藝表征/驗證后繼續(xù)進行。請注意：未在商業(yè)化階段繼續(xù)進行或移至下游 (例如DP級) 的測試需要合理的理由，例如在開發(fā)和工藝表征期間證明的一致性 (“已驗證”) 或由IPC控制或在最后階段有可靠地確認。中間體控制 (“控制點”) 可以是IPC或放行測試

2. 控制策略

ADC的控制策略 (圖3) 必須使產(chǎn)品對患者持續(xù)安全且有效。雖然對DS和DP的控制策略可能會在小分子和大分子的監(jiān)管指南中了解，但對藥物連接子或單克隆抗體 (即藥物中間體, DI) 的控制期望并不明確。

• ADC藥物需要更復(fù)雜的控制策略：藥物接頭和單克隆抗體將被偶聯(lián)為一個ADC整體，因此 ADC的控制策略應(yīng)體現(xiàn)支持DS (原料藥) 和DP (制劑) 質(zhì)量屬性所需的控制策略，而不是傳統(tǒng)單純針對單克隆抗體或小分子藥物的控制水平。而且在后續(xù)生產(chǎn)過程中使用DI可能會進一步引入雜質(zhì)和純化步驟，這一情況也應(yīng)該納入總體控制策略中。

• 偶聯(lián)方式與控制策略：早期ADC工藝通常使用嚴格的非位點特異性偶聯(lián)技術(shù)，因此可能具有藥物接頭抗體的位置和分布的變異性?，F(xiàn)代偶聯(lián)技術(shù)及其控制策略已經(jīng)取得進展，可以使藥物接頭在單克隆抗體上偶聯(lián)產(chǎn)生位置和數(shù)量都均一的ADC (圖4)。當(dāng)然，多年的非位點特異性偶聯(lián)經(jīng)驗表明該方法也能產(chǎn)生均一的產(chǎn)品，雖然蛋白偶聯(lián)并不特定于單一位點。因此使用非位點特異性偶聯(lián)的控制策略中可能需要更關(guān)注對DAR值的控制。

圖 3. ADC生產(chǎn)和控制策略示例 (可能有其他工藝)

圖 4. 不同偶聯(lián)化學(xué)ADC的舉例

3. 用于ADC生產(chǎn)的單抗中間體的質(zhì)量屬性

單克隆抗體中間體 (mAb DI) 是ADC藥物的重要組成部分，因此該單抗提供一個整體ADC分子的主要質(zhì)量屬性，即其與預(yù)期目標分子結(jié)合的特異性。

ADC DS和DP的一些屬性實際上是mAb DI提供的 (這里注意一個概念是mAb DI和藥物連接子DI共同構(gòu)成最終的ADC DS和DP)，由單克隆 抗體決定的ADC DS和DP的質(zhì)量屬性應(yīng)在mAb DI的水平上進行控制 (而不是在偶聯(lián)后的DS和DP中控制 ) 。這方面的例子可能包括但不限于：

• 病毒清除：外來病毒因子在生產(chǎn)過程中的風(fēng)險最高，存在于細胞培養(yǎng)階段，受細胞培養(yǎng)IPC和下游純化中的病毒去除能力控制。ADC DS生產(chǎn)和DP生產(chǎn)都不涉及來病毒因子的重要來源或緩解措施， 因此在mAb DI處進行控制是合適的 。

• 糖基化：mAb的糖基化發(fā)生在細胞培養(yǎng)階段，其水平和模式可能受下游純化的影響。除非偶聯(lián)直接涉及聚糖，否則ADC DS生產(chǎn)過程和DP過程都不會影響糖基化。因此在mAb DI處進行控制是足夠的。

• 殘留HCP和DNA：來自細胞培養(yǎng)階段的宿主細胞蛋白HCP和殘留DNA受下游mAb純化中的去除能力緩解。ADC DS生產(chǎn)和DP生產(chǎn)都不是這些雜質(zhì)的重要來源或緩解措施。因此在mAb DI處進行控制是合適的。

在中間體，DS和DP的制造過程中受到影響的質(zhì)量屬性可能需要對mAb藥物中間體進行限制，以確保DS和DP達到其所需質(zhì)量。例如：

• 氧化水平：由于ADC生產(chǎn)過程會影響抗體的氧化水平，因此可能有理由將mAb DI中允許的氧化水平限制到低于純mAb作為DS時可接受的水平。這也可能適用于其他潛在的翻譯后修飾，如脫酰胺或天冬氨酸異構(gòu)化。

單抗作為ADC藥物的中間體與單純的單克隆抗體藥物物質(zhì)實際上是存在客觀差異的 (盡管兩者有許多共同的質(zhì)量屬性，監(jiān)管機構(gòu)也有類似的期望)。例如，元素雜質(zhì)應(yīng)在最終藥品中解決，而不是在可能引入此類雜質(zhì)的制造工藝階段解決，因此這些不應(yīng)成為單克隆抗體藥物中間體控制的一部分。

總體而言，用于生產(chǎn)ADC的mAb DI的控制將側(cè)重于在整個開發(fā)和制造歷史中提供一致的性能，包括代表性批次和可比性研究，以及了解對穩(wěn)定性隨時間的影響。最初，質(zhì)量屬性可以在生產(chǎn)過程的多個點進行測量，除了DS和 DP 所需的放行之外，可以根據(jù)科學(xué)和產(chǎn)品知識實施mAb DI和連接體DI的單個“控制點”，以確保mAb DI和由此產(chǎn)生的ADC的質(zhì)量，這將減輕DS和DP放行帶來的一些分析負擔(dān) (圖3)。

4. 用于ADC生產(chǎn)的藥物連接子中間體的質(zhì)量屬性

藥物連接子作為ADC的另一DI為ADC提供兩 個主要質(zhì)量屬性 ，即 連接子與mAb中某些殘基反應(yīng)形成共價鍵的能力和藥物的毒性 。藥物連接子DI的其他質(zhì)量屬性主要與缺乏潛在有害雜質(zhì)和污染物有關(guān)。

與單克隆抗體DI一樣， 藥物連接子生產(chǎn)的監(jiān)管方法與小分子藥物作為DS和DP的審查類似 。同樣，這在一定程度上是合理的但可能會導(dǎo)致繁重的要求。例如，必須確保控制藥品中的元素雜質(zhì)，但這可以通過除要求在藥物連接體 DI階段遵守ICH Q3D限值以外的其他方式來實現(xiàn)。

從藥物連接體DI到DS和DP的整個制造過程中的質(zhì)量屬性可能需要對藥物連接子DI設(shè)定可接受標準，以確保DS和DP嚴格滿足定義的質(zhì)量要求。這方面的例子可能是：

• 可偶聯(lián)的藥物連接子雜質(zhì)水平：這些雜質(zhì)通常在藥物連接子制造過程中產(chǎn)生，并可能導(dǎo)致ADC中的偶聯(lián)雜質(zhì)。ADC DS和DP中雜質(zhì)的可檢測性可能非常具有挑戰(zhàn)性， 一種行之有效的方法是限制藥物連接體DI中此類雜質(zhì)的水平 。不可偶聯(lián)的藥物連接子雜質(zhì)可在藥物連接子DI階段進行檢測，但其最終控制通常涉及對DS進行FDRI (游離藥物和相關(guān)雜質(zhì)) 測試。

• 新偶聯(lián)技術(shù)：對于連接子偶聯(lián)到多種藥物的新型偶聯(lián)技術(shù)，建議進一步了解質(zhì)量屬性和異質(zhì)性，以減輕與安全性和有效性相關(guān)的任何風(fēng)險。

5. ADC中未偶聯(lián)單克隆抗體水平的控制

早期的ADC生產(chǎn)過程可能導(dǎo)致與單抗偶聯(lián)的藥物連接子水平不同，有時會導(dǎo)致ADC DS中殘留大量未偶聯(lián)的單抗。未偶聯(lián)抗體有時被稱為DAR0種類。

• 風(fēng)險：未偶聯(lián)抗體與患者體內(nèi)靶標結(jié)合從而阻斷結(jié)合位點并阻止偶聯(lián)毒性藥物的目標ADC發(fā)揮其全部治療潛力，并且DAR0含量的任何變化都可能導(dǎo)致療效不同。

• 針對DAR0的放行規(guī)范：目前的一些體外和體內(nèi)研究表明，在許多情況下DAR0不是ADC活性的有效抑制劑，甚至可能具有有益作用。更現(xiàn)代的偶聯(lián)技術(shù)可實現(xiàn)可重復(fù)的偶聯(lián)模式和高效的偶聯(lián)。如果可以在產(chǎn)品和工藝表征中證明DAR0水平低或可重復(fù)，則可能不需要針對DAR0物種制定ADC DS和DP放行規(guī)范。

6. 游離藥物相關(guān)雜質(zhì) (FDRI) 的控制

游離藥物，游離藥物連接子，游離藥物連接物雜質(zhì)或任何其他形式的未與單克隆抗體偶聯(lián)的游離細胞毒性藥物被定義為“FDRI” 。它們可能是與工藝相關(guān)的雜質(zhì)或降解物，在制造過程中或儲存過程中隨時間推移而產(chǎn)生，可能來自不同的來源。

FDRI是一種重要的質(zhì)量屬性，直接影響ADC的安全性和有效性。要實施的控制水平應(yīng)基于許多因素：

• 應(yīng)審查FDRI對患者的風(fēng)險(安全性和有效性)：雜質(zhì)的細胞毒性可能低于藥物本身，了解它們的生物學(xué)特性可以為允許某些 (更高) 雜質(zhì)水平提供理由。如果尚未獲得這些數(shù)據(jù)，可以采用保守的方法假設(shè)其細胞毒性與藥物相似。由于這些FDRI在靜脈輸注后立即到達全身范圍，因此安全性和毒理學(xué)評估應(yīng)考慮到這一點。

• 工藝和產(chǎn)品特性：工藝和產(chǎn)品特性將有助于了解工藝中FDRI產(chǎn)生或減少的位置。

• FDRI的穩(wěn)定性：穩(wěn)定性數(shù)據(jù) (包括DS和DP的壓力研究) 可用于了解FDRI水平如何隨時間變化。 如果在開發(fā)過程中始終如一地證明穩(wěn)定性，則可以不用在進一步的穩(wěn)定性方案中包含F(xiàn)DRI測試 。此外，通過改變連接子的結(jié)構(gòu)可以降低偶聯(lián)物對水解過程的敏感性，并避免藥物從抗體中不受控制地釋放，當(dāng)然這也需要考慮到風(fēng)險策略。

• 批間差異：在生產(chǎn)規(guī)模，生產(chǎn)工藝和批次之間保持一致的性能，都表明雜質(zhì)含量低到可以接受，這也可以為從放行標準中刪除FDRI提供理由。

對于早期開發(fā)的ADC和上市的ADC，建議采用基于風(fēng)險 的FDRI控制方法 ，這應(yīng)反映特定雜質(zhì)對患者的潛在影響所產(chǎn)生的不確定性和關(guān)鍵程度。先針對FDRI設(shè)置臨床標準，這些標準隨后可從最終上市發(fā)布的標準中“驗證”出來 (需要先進的工藝和產(chǎn)品特性驗證雜質(zhì)去除，從而證明將FDRI從標準中移除是合理的)。該方法有助于將歷史上繁重的測試和控制負擔(dān)減輕并不影響上市藥物安全性或有效性。

ICH Q3A(R2)提出了可用于證明FDRI限值合理性的概念： 如果雜質(zhì)不是”異常毒性”，則FDRI的閾值為0.15 wt%是可以接受的 。例如，對于本妥昔單抗已證實MMAE在劑量高達2.7 μg/kg時不具有藥理活性，當(dāng)以每3周1.8 mg/kg的指示劑量水平給藥時，該水平相當(dāng)于活性ADC的0.15 wt%。因此游離MMAE應(yīng)歸類為”效力不強” (圖5)，如果它作為雜質(zhì)以0.15 wt%存在于DS中，則不會造成安全問題。

如果在開發(fā)和工藝驗證過程中持續(xù)觀察到低水平的FDRI，并且觀察到的或潛在的雜質(zhì)不被認為具有異常效力，那么從常規(guī)控制策略中刪除FDRI測試可能是合理的。

圖 5. 以brentuximab vedotin為例展示FDRI的毒性考慮

7. 控制ADC中可與單抗偶聯(lián)的雜質(zhì)

構(gòu)建ADC的偶聯(lián)工藝也可能將一些小分子雜質(zhì) (非目標小分子) 與單克隆抗體上的反應(yīng)位點偶聯(lián)起來 。

為了防止ADC效力降低或?qū)颊咴斐砂踩L(fēng)險， 通常在藥物連接子DI階段控制此類可偶聯(lián)雜質(zhì) 。在偶聯(lián)后實施對偶聯(lián)雜質(zhì)的控制具有挑戰(zhàn)性，因為ADC中偶聯(lián)雜質(zhì)的可檢測性通常很低。要實施的控制水平基于許多因素：

• 應(yīng)審查該小分子偶聯(lián)雜質(zhì)對患者的風(fēng)險，如安全性和有效性方面影響。

• 工藝和產(chǎn)品變異性：始終一致的雜質(zhì)概況將有助于證明工藝控制并確保一致的DS和DP質(zhì)量。

• 限值：藥物，連接子和藥物連接子中間體是小分子，其分子量通常小于4000 Da (同時考慮雙有效載荷)，占最終ADC產(chǎn)品 (假設(shè)平均DAR=4) 總質(zhì)量的<10% (約160,000 Da)，而DI藥物連接子及其雜質(zhì)在DI轉(zhuǎn)化為DS和DP時還被稀釋，這可用于支持DI中雜質(zhì)限度高于0.15%雜質(zhì)水平 (0.15%是傳統(tǒng)用于小分子API的限值, ICH Q3A)。

對于小分子雜質(zhì)的控制策略，估計來自藥物連接子中間體的3.0 wt%小分子雜質(zhì) (假設(shè)所有雜質(zhì)都能與mAb偶聯(lián)）將導(dǎo)致最終ADC DS和DP中的雜質(zhì)含量為0.15 wt%。如果ADC的劑量為每3周一次50 mg，則產(chǎn)生的雜質(zhì)劑量為75 μg (平均日劑量為3.6 μg)，這遠低于需要鑒定的雜質(zhì)的每日總攝入量200 μg (ICH Q3B)。

8. ADC效力和DAR的控制

ADC的效力通常是DS和DP的放行標準的一部分。使ADC具有細胞毒性的成分是藥物連接子DI，并且通常會進行控制以確保此DI具有正確的結(jié)構(gòu)和組成。

• ADC的效力：用于制造ADC的一些單克隆抗體本身可能具有ADCC或CDC功能，但是 這些效力通常比ADC的效力低一個數(shù)量級 ，因此在單克隆抗體DI中驗證效力的價值非常有限，僅驗證與靶標 (例如表位，受體，靶細胞上的其他結(jié)構(gòu)) 的結(jié)合就足夠了，盡管監(jiān)管機構(gòu)繼續(xù)要求提供ADCC或CDC活動的更多證據(jù)。如果單抗被故意設(shè)計為消除ADCC或CDC功能，則有科學(xué)理由不將這些測試納入mAb DI。

• DAR的控制：對于大多數(shù)ADC，平均藥物抗體比與DAR曲線之間存在直接相關(guān)性。對于半胱氨酸連接ADC (如本妥昔單抗)，可以通過色譜分析DAR曲線,從該曲線可以計算出平均DAR。對于賴氨酸連接ADC (例如曲妥珠單抗美坦新)，平均DAR由紫外光譜法確定，質(zhì)譜法或成像等電聚焦可用于量化藥物分布。數(shù)學(xué)建模表明平均DAR與MS確定的DAR曲線呈泊松分布。因此，曲妥珠單抗美坦新中嚴格控制紫外光譜法確定的平均DAR可實現(xiàn)高度控制的藥物分布 (圖6)。

圖 6. 在小規(guī)模實驗室和大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)中曲妥珠單抗美坦新的藥物分布的可比性 (平均DAR均為3.5)，通過RP-HPLC-ESI-MS進行評估

9. 工藝驗證的注意事項

ADC的制造需要很多步驟，可能需要幾個月的時間。作者總結(jié)了兩種不同的工藝驗證策略：

• 傳統(tǒng)線性驗證策略(圖7A)：ADC的傳統(tǒng)驗證 (PPQ) 要求使用經(jīng)過驗證的ADC原料藥 (DS) 來驗證成品批次 (DP)，而DS又由經(jīng)過驗證的mAb中間體 (抗體) 和經(jīng)過驗證的藥物連接體中間體制備而成 。開發(fā)材料 (例如關(guān)鍵臨床材料) 只能用作支持數(shù)據(jù)。這種線性驗證流程要求在開始驗證下一步之前完成一步的PPQ，最終可能會延遲MAA (EMA營銷授權(quán)申請) 的提交，因為注冊檔案中必須提供驗證數(shù)據(jù)。

• 獨立驗證每個制造階段(圖7B, C)：PPQ 的主要目標是證明該過程按預(yù)期工作并生產(chǎn)出符合預(yù)定義質(zhì)量標準的產(chǎn)品。該策略需要高度證明工藝輸入代表預(yù)期的商業(yè)化材料，類似于主要穩(wěn)定性批次的論證。示例一見圖7B，即mAb DI的GMP批次將用于生產(chǎn)DS和DP的主要穩(wěn)定性批次，但也將用作驗證DS和DP工藝的輸入；示例二見圖7C，其中主要DS穩(wěn)定性批次還用作驗證DP的輸入。這種替代策略不僅節(jié)省時間，而且可以有效利用材料，并確保在整個驗證中代表多個批次。

圖 7. 連接主要穩(wěn)定性研究和PPQ的三種不同驗證策略場景 (A-C)，場景C顯示了代表性ADC可用作DP PPQ輸入的示例

原文鏈接：CMC Regulatory Considerations for Antibody-Drug Conjugates.pdf