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過繼性免疫細胞療法(ACTs)是指收集患者(自體)或健康供體(同種異體)的免疫細胞(殺傷性T細胞)，經過基因工程改造后在體外大量擴增，并回輸患者體內，消滅腫瘤細胞的療法。ACTs包括工程化T細胞受體(TCR)治療、嵌合抗原受體(CAR)T細胞治療、自然殺傷細胞(NK)治療和腫瘤浸潤淋巴細胞(TIL)治療等。其中自體CAR-T療法雖然在血液學惡性腫瘤的臨床治療中取得了積極療效，但其仍存在諸如易復發、非靶向毒性、對實體瘤的療效不佳、成本高和制造復雜等挑戰。

為了應對這些挑戰，大量研究致力于優化與改善自體和異基因治療的CAR工程化和設計。除此之外，其他細胞療法包括TCR-T或γδT細胞，先天細胞(包括NK細胞)和同種異體“現成”療法也在快速研究中。由于存在包括獨特的藥代動力學(PK)特征、內在和外在的患者相關因素，以及異質性T細胞群導致的產品差異等特殊性，ACTs的劑量-暴露和暴露-反應(安全性和有效性)關系錯綜復雜。同時，缺乏相關的臨床前模型是影響臨床前到臨床轉化，設計首次人體試驗(FIH)研究和劑量選擇的主要障礙。

從臨床藥理學和定量藥理學角度，優化CAR-T和TCR-T細胞療法開發的最佳實踐和考慮因素

為了解決ACTs面臨的臨床藥理學相關挑戰，國際藥物開發創新與質量聯盟(IQ)成立了一個工業界小組。該小組通過回顧現有數據中的臨床藥理學知識和CAR-T藥代(PK)/藥效學(PD)模型，分別討論了FIH研究設計(如劑量選擇)和TCR-T療法的注意事項。這是首份關于CAR-T和TCR-T在臨床藥理學和定量藥理學方面的工業界集體觀點白皮書。

表征多相細胞動力學、劑量-暴露和暴露-反應關系，以及CAR-T細胞療法的影響因素

細胞動力學表征

CAR-T細胞由于“活體藥物”的性質，輸注后會在體內擴增并表現出獨特的PK(也稱為細胞動力學(CKs))，通常包括分布、擴增、收縮和持續四個不同的階段(圖1)。在細胞治療中，CK、暴露和擴增這些PK術語通常可以互換使用，并且可以通過非房室模型分析(NCA)或基于群體PK方法來表征。其中最大觀測濃度(Cmax)、達峰時間(Tmax)和濃度-時間曲線下面積(如給藥后0至28天(AUC0-28d))表征細胞的擴增；觀察到可量化濃度的最后時間(Tlast)和終末半衰期(t1/2)為細胞持久性的參數，不過這兩個參數應該謹慎解讀，因為它們在很大程度上依賴于隨訪時間。

圖1.CAR-T治療的典型CK(濃度-時間)特征

療效和安全性的劑量-暴露-反應關系

Cmax和AUC是通常用于暴露-反應分析的暴露指標。對于已批準的CAR-T療法，通常沒有明確的劑量-暴露關系。

（1）療效的暴露-反應關系

與無應答者相比，應答者通常具有較高的擴增水平(Cmax和AUC0-28天)。在liso-cel治療2L+LBCL(僅限非移植)，以及ide-cel治療多發性骨髓瘤中，更高擴增與更長的無進展生存期(PFS)相關。同樣，在tisa-cel治療3L+FL中，更高擴增與應答者中更長的持續反應期(DOR)相關。不過，在某些情況下，例如3L+大B細胞淋巴瘤(LBCL)、3L+濾泡性淋巴瘤(FL)的tisa-cel，2L+LBCL的liso-cel中，兩組之間沒有明顯的擴增差異。同時，在急性淋巴細胞白血病(ALL)和3L+LBCL的tisa-cel治療的應答者中，觀察到了更長的CAR-T持久性，不過這可能受到應答者與非應答者隨訪時間不同的影響，因此應該謹慎解讀。總的來說，不同適應癥或研究之間的差異，也可能是與無應答者數量較少(總客觀緩解率(ORR)高)和/或相對樣本量較小有關。

（2）安全性的暴露-反應關系

CAR-T細胞活化和后續細胞因子釋放導致的細胞因子釋放綜合征?(CRS)是CAR-T治療的主要目標安全性問題。此外，神經系統事件(NE)?是另一個常見的安全性問題，然而，其潛在機制尚不完全清楚。對于CRS和NE，已經廣泛評估了暴露-反應關系，通常情況下，不同CAR-T療法較高的擴增通常與較高的CRS和/或NE等級或發生率相關。未觀察到發生這些安全性事件患者的Tmax存在明顯差異。

（3）實體瘤適應癥的劑量-暴露-反應關系

由于腫瘤組織中T細胞的活化和轉運、腫瘤微環境的異質性和免疫抑制性以及潛在的靶外腫瘤毒性，不同于血液系統惡性腫瘤，實體瘤的細胞治療更加復雜，目前還沒有批準用于實體瘤治療的細胞療法。不過已經有一些劑量依賴性的藥代動力學關系報道，并且在擴增更高的患者中趨向更好的療效。

（4）影響劑量-暴露-反應關系的多重因素

細胞治療的劑量-暴露-反應關系受到患者相關內在因素(如疾病負荷、靶標表達、免疫狀況)、外在因素(如既往治療、淋巴細胞耗竭或其他合并用藥)以及產品相關因素(如T細胞表型)的影響(圖2)。

雖然固定劑量和基于體重的劑量兩種給藥方式，在血液瘤或實體瘤中都有使用，但患者的人口學特征(如體重、年齡、性別和種族)對CK的影響似乎很小，具體來說，體重(BW)或體表面積(BSA)似乎不是影響CK動力學或療效的顯著協變量。而腫瘤負荷通常被認為是影響CAR-T療法有效性、安全性或CK的關鍵基線特征。例如，liso-cel治療3L+LBCL中，與低腫瘤負荷的患者相比，腫瘤負荷高的患者應答率較低，CRS和NE發生率較高，細胞擴增更高；在tisa-cel治療彌漫性大B細胞淋巴瘤中，疾病負荷對安全性而不是CK有明顯影響。腫瘤負荷的影響與高腫瘤負荷下的T細胞耗竭以及低腫瘤負荷時缺乏抗原刺激有關。

圖2.影響細胞動力學和臨床生物標志物或療效和安全性終點的關鍵產品和患者相關特征

來自ZUMA-1研究的Axi-cel數據顯示，低劑量或高劑量皮質類固醇的使用對CK或療效沒有負面影響，而且預防性和早期干預實際上導致了更低的累積皮質類固醇用量，以及更好的安全性；同時，已知淋巴細胞清除被認為可以通過消除穩態細胞因子和免疫抑制元件，來改善CAR-T的擴增、持久性、功能和療效；

此外，CAR-T產品中的T細胞表型(例如T細胞的健康程度)可能對CK或療效產生重大影響。例如，axi-cel的研究中發現，T細胞的健康狀態(如較短的體外倍增時間和較高的CCR7+CD45RA組成)，與體內更高的擴增能力和更持久的反應相關；類似的，從患者獲得的T細胞質量，取決于年齡、先前的治療線數等。例如，化療引起的早期譜系細胞減少與體外殺傷反應下降有關；CD4+和CD8+CAR-T細胞的比例組成與動物模型中更好的擴增和功效相關，不過，在6種已批準的CAR-T細胞療法中，除了liso-cel外，其他產品并未明確定義CD4+:CD8+比例。

轉化、劑量選擇和FIH研究設計注意事項

臨床前到臨床的轉化

由于物種間免疫系統差異、模擬腫瘤抗原的表達和內在特性、腫瘤微環境、疾病和患者個體的免疫差異等方面存在問題，同時CAR-T又具有其獨特的結構設計，包括多個結構域(如結合區、共刺激和激活結構域等)和可變的表型，細胞治療存在一系列在轉化方面的挑戰。

FDA的指南已經就相關的體外和體內模型提供相關建議，用于常規CAR-T細胞特性表征。例如，評估抗原依賴性CAR-T增殖、殺傷效力和細胞因子誘導的體外功能實驗，能提供有關細胞產品活性的信息；小鼠體內模型可以闡明臨床前環境中的作用機制，評估腫瘤外組織的毒性和靶標表達等。但由于物種差異，體內實驗中人源化小鼠模型仍存在局限性。因此，建議將CK特征(例如抗原依賴性擴增和收縮)與藥理學終點一起表征(例如在考察臨床前小鼠的腫瘤殺傷動力學模型時)。

由于臨床前模型與臨床的相關性有限，以及CAR-T產品的活性特質，CAR-T的FIH起始劑量選擇還未存在標準的方法。FDA指南建議借鑒既往臨床研究中其它CAR-T產品的經驗，來預測可接受風險的起始劑量(圖3A)。IQ工作組通過探索文獻發現，血液瘤和實體瘤中CAR-T治療的FIH起始劑量大致相似(1×10^6個CAR-T細胞/kg)，TCR-T療法的起始劑量通常高于CAR-T細胞療法。由于CAR-T分布在實體瘤中的局限性，可能導致較低的E:T比率，實體瘤治療獲得最佳療效所需的劑量可能會相對較高。

IQ工作組內部討論了基于經驗性方法確定CAR-T臨床劑量，嘗試以異速放大的方式從臨床前模型中將按比例縮放到人體，例如，基于體表面積(BSA)的縮放方法將小鼠有效劑量轉換為人體等效劑量(圖3B)。

圖3.直接來自臨床文獻(A)或臨床前數據(B)的經驗劑量轉換示意圖

另一種劑量轉化的方法是基于利用對標CAR-T的結果(圖4A)。通過臨床前動物療效模型，將對標CAR-T和研發CAR-T進行統計分析或經驗建模得到”活性參數“。隨后，利用對標CAR-T的臨床劑量-安全性或劑量-有效性信息，為研發CAR-T推導出具有一定的臨床活性的可耐受劑量。

隨著新型靶向產品的試驗不斷涌現，建立一個多尺度、機制性的PK/PD模型來描述CAR-T擴增與腫瘤殺傷之間的相互作用，并基于合理假設的動物數據預測CAR-T在人類中的表現是十分必要的(圖4B)。可以使用基于臨床前體外和體內數據的一些關鍵模型參數(如CAR結合、CAR-T細胞擴增和腫瘤殺傷)，對臨床數據進行解讀或校準。

圖4.直接從活性因子(A)進行經驗劑量轉換的示意圖;PK/PD建模(B)方法預測car-T的首次人體起始劑量。

FIH研究設計注意事項

除起始劑量選擇外，其他與FIH給藥劑量相關的考慮因素包括：

（i）選擇基于體重(BW)或BSA或固定的劑量；

（ii）劑量分次或基于疾病負荷的劑量；

（iii）單劑量與重復劑量；

（iv）劑量遞增策略；

（v）淋巴細胞耗竭方案的選擇。

根據公開的臨床研究數據，采用固定劑量方法啟動FIH試驗是首選和推薦的策略，因為它可以簡化生產過程并降低劑量錯誤的風險。盡管未發現BW和BSA是影響細胞擴增或療效的顯著協變量，但強烈建議在固定劑量的開發過程中評估BW或BSA，以進一步證明該策略的合理性。

對于CRS或神經毒性高風險患者，可采用劑量分次或基于腫瘤負荷給藥的策略。高腫瘤負荷患者使用低劑量以減輕毒性，低腫瘤負荷患者使用高劑量以確保靶向和腫瘤清除。不過，劑量分次或基于腫瘤負荷的給藥也可能會給臨床操作帶來挑戰，或難以評估劑量-擴增或劑量-反應關系，以及限制患者選擇。因此，建議通過對照研究來評價和優化基于風險的給藥策略。

盡管許多患者在接受CAR-T細胞療法的單次劑量后會出現復發，但重復給藥的臨床結果尚未完全明了。部分研究報道顯示，第一次輸注前優化清淋方案以及第二次輸注時增加CAR-T劑量，與第二次輸注后更長的CAR-T持久性以及更高的ORR和延長的PFS相關。但由于制造過程、給藥前淋巴細胞清除要求、免疫原性等因素，重復給藥可能在同種異體CAR-T治療中更適用。

對于傳統的腫瘤治療方法，毒性和療效均與劑量高度相關，而在細胞治療中，劑量與療效和安全性的關系并不總是線性的。對于細胞療法，起始劑量通常已經處于有效劑量范圍內，療效可以與毒性一樣迅速觀察到。在劑量爬坡過程中，建立毒性和療效概率區間(TEPI)是細胞治療的最佳方法之一，因為它整合了安全性和有效性數據，以最大限度地提高患者的治療效益。類似的，使用貝葉斯最優區間(BOIN)引導的劑量遞增策略，可能比使用貝葉斯logistic回歸模型(BLRMs)或3+3設計更為合適。

CAR-Ts發現和開發的建模和仿真策略

目前，已有多種建模和模擬方法(M&S)為CAR-T療法的臨床前和臨床開發提供信息(圖5)。例如，經典的房室模型可以描述細胞動力學(CK)的基本要素、根據半衰期的差異推斷效應和記憶細胞亞群、以及評估和解釋臨床效應中的變異性和劑量-暴露-效應關系；基于生理的藥代動力學(PBPK)或定量系統藥理學(QSP)模型，可以預測T細胞在作用部位的分布或了解各種T細胞亞群與腫瘤的相互作用；半機制模型可以描述T細胞亞群的擴增和激活以優化表型組成、表征細胞因子釋放動力學以了解CRS、優化清淋方案等。

從半機制到機制的CK/PD、以及QSP建模方法，可用于了解腫瘤CAR-T相互作用的機制，并了解不同變量(如結合親和力、靶密度、CAR密度、腫瘤負荷等)的影響，有助于關聯體外到體內的結果以及臨床前到臨床的轉化，例如：

機制建模方法已經被用在B-cell ALL中，理解CAR-T細胞、白血病和B細胞動態對治療結果的影響，包括患者的反應、副作用、復發以及相關的關鍵因素，或者用于表征在多發性骨髓瘤中BCMA靶向的CAR-T細胞和腫瘤動態變化；

Mueller-Schoell等在群體QSP模型中合并了不同的CAR-T細胞表型，以表征非霍奇金淋巴瘤患者中多相CAR-T細胞CK的特征，并研究了CAR-T產品表型組成對生存結果的影響。基于建模分析，作者提出了一個臨床綜合評分，即最大幼稚CAR-T細胞與基線腫瘤負荷歸一化，可以作為患者生存結果的潛在預測因子。

針對CAR-T治療的腫瘤外靶向毒性(尤其是實體瘤)，PBPK/PD建模方法可以幫助建立臨床前CK/PD關系，并可能擴展到臨床預測。Khot等在黑色素瘤異種移植小鼠模型中，研究了外周PK以及Cr-51標記的小鼠T細胞在各種組織中的分布，開發了一個完整PBPK模型來表征T細胞的分布數據。

圖5.建模和模擬方法為CAR-T療法的臨床前和臨床開發提供信息。

盡管近年來大量研究探索了各種定量CAR-T模型，但由于缺乏相關的臨床前動物模型以及患者特異性和產品特異性因素，它們在實際藥物開發中的實際效用仍然有限。目前的起始劑量選擇策略仍是高度經驗性的，機制建模雖然能更好地指導劑量選擇，未來還需要進一步驗證針對特定患者群體給藥建議的機制建模方法，以及對CAR-T臨床結果的先驗預測。

CAR-T細胞療法的獨特免疫原性和生物分析挑戰和考慮因素

與所有生物治療品一樣，CAR-T細胞也有可能在患者中引發免疫反應，細胞介導的免疫應答和ADA介導的補體激活，都有可能降低CAR-T細胞的擴增和持久性、影響安全性、或中和CAR結構域與腫瘤抗原結合的能力，例如：

CAR的獨特設計結構包括胞外、跨膜、胞內、以及共刺激域，都與潛在的MHC I類和II類免疫反應相關；
嵌合受體的近膜表達，以及正常細胞更新產生的可溶性受體，也可能導致T細胞引發的體液/抗藥物抗體(ADA)反應；
基因編輯過程中引入的基因編輯組分、基因組和病毒載體中的蛋白質，也可能激活先天免疫應答；
來自生產培養過程中的污染物以及輸注過程中的聚集/團塊細胞，也被認為可能激活早期免疫應答。

同時，適應性細胞介導的T細胞應答(CTL和效應性Th)通常在輸注后大約3-6個月左右發生，其并不影響細胞的擴增和靶標結合的階段，但可能具有長期的記憶成分，并對CAR-T細胞再次給藥或連續治療過程中的CK和療效產生顯著影響。需要注意的是，抗藥物抗體(ADA)不太可能干擾基于qPCR的CAR-T藥代動力學測定，但有可能干擾基于流式細胞術的CK。

同時，目前在靶向CD19或BCMA的CAR-T細胞療法中，并未觀察到免疫原性影響療效，因此，無需進行中和抗體評估；類似地，沒有觀察到CTL介導的殺傷作用，也排除了進行細胞介導的免疫原性的評估需要。不過，隨著行業向下一代多結構域CAR、非B細胞靶標和實體瘤適應癥的發展，監測免疫原性是非常重要的。

TCR-T細胞療法的獨特臨床藥理學考慮

盡管細胞治療領域以CAR-T細胞療法為主，但多種TCR-T細胞療法也在積極研究中，并且TCR-T療法可能潛在地克服CAR-T療法目前的一些局限性，包括對靶抗原表面呈遞的要求。TCR-T細胞和CAR-T細胞療法具有相似的作用機制，包括靶向結合導致突觸形成，并具有通過定向釋放細胞溶解蛋白(例如穿孔素和顆粒酶)進行連環殺傷的能力。不過，在制定臨床藥理學策略時，TCR-T和CAR-T之間存在重要差異，主要原因如下：

首先，TCR-T療法通常包含依賴內源性信號機制的天然或工程化TCR，在安全性上比CAR-T細胞更具有優勢；同時，如果敲除了內源性TCR(例如，為了防止TCRα/β錯誤配對)，可能需要對輸注產品中的其他T細胞亞群進行表征/監測(例如，同時具有內源性和轉導TCR的細胞，或既沒有轉導又沒有內源性TCR的細胞)；

其次，與血液惡性腫瘤相比，更高比例的TCR-T細胞療法正在積極開發用于實體腫瘤，因此，對T細胞在作用部位的生物分布和活性的理解，可能在指導臨床藥理策略方面發揮更為關鍵的作用；

第三，TCR-T的細胞輸注量通常更高，達到10億級別(1×10^9-100×10^9)，這可能與TCR-T輸注后擴增較低、生物分布限制以及腫瘤微環境差異有關。同時，評估了四項TCR-T研究顯示，輸注后TCR-T的暴露量隨著劑量增加而呈明顯上升的趨勢，并且不受相關因素的影響(例如，淋巴清除、生產制造、IL-2合并給藥、腫瘤類型等)；

第四，由于物種間的免疫系統差異，將TCR-T臨床前研究數據轉化為臨床CK/PD更具挑戰，由于需要MHC-I肽段呈遞，同種小鼠模型無法復制人類TCR-MHC-I相互作用，除非進行人源化改造；

第五，TCR-T細胞療法在親和力和T細胞活性之間的關系方面，與CAR-T細胞存在不一致。單一TCR-肽段-MHC相互作用的親和力較弱，通常需要四聚體或六聚體之后形成足夠的結合親和力，以進行可靠的測量；同時，準確測量細胞表面通過MHC表達的肽段，也可能非常具有挑戰性。出于上述原因，通常使用功能親和力(functional avidity)的指標——即在不同濃度的肽段表位下，T細胞的健康/活性，作為最大半數有效濃度，來進行體外到體內的轉化。

總的來說，盡管TCR-T和CAR-T療法有許多相似之處，但TCR-T的定量藥理模型更加復雜，并且在轉化TCR與肽MHC的相互作用方面也存在挑戰。

總結

細胞療法，如CAR-Ts和TCR-Ts，被認為是“活的生物藥品”，因為它們經歷了體內擴增，并表現出獨特的多相細胞動力學特征。IQ工作組希望上述描述的CAR-T和TCR-T細胞療法的臨床藥理學和藥代動力學考慮因素以及最佳實踐，將有助于加速這些潛在治愈性療法對癌癥患者的開發和可用性。

參考文獻：

Mody H, Ogasawara K, Zhu X, et al. Best Practices and Considerations for Clinical Pharmacology and Pharmacometric Aspects for Optimal Development of CAR-T and TCR-T Cell Therapies: An Industry Perspective. Clin Pharmacol Ther. 2023;114(3):530-557.

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