Особенности разработки, доклинических и клинических исследований биомедицинских клеточных продуктов

Биомедицинские клеточные технологии  (БМК) являются активно развивающимся в России направлением регенеративной медицины, на которое возложены большие надежды в области трансплантологии и терапии заболеваний, не имеющих на сегодняшний день эффективных методов лечения.

На сегодняшний день известно о более, чем 2000 клинических испытаний, проводимых в этой области по всему миру.

Учитывая сложность состава и динамический характер БМК, приходится  соблюдать специализированные фармацевтические и биофармацевтические требования для каждой программы разработки конечного продукта из отдельных клеточных компонентов.

В статье, посвященной особенностям разработки, доклинических и клинических исследований биомедицинских клеточных продуктов рассматривается, что в основе  программы разработки БМК лежит выбор материалов и производственных процессов с точки зрения терапевтической функции, поддержания и сохранения клеточной популяции. Целостность клеточного компонента — это один из важнейших аспектов для БМКП.
Этот показатель должен оцениваться по способности клеток к выживанию и сохранению генотипа и фенотипа, которые необходимы для выполнения определенных функций при клиническом применении.

Основными задачами при разработке БМКП являются:
–  повышение контроля за дифференциацией трансплантированных клеток;
–  исключение инфицирования продукта на каждом этапе;
–  достижение максимальной эффективности продукта в пораженном органе;
–  исключение иммуносупрессии трансплантируемыми клетками;
–  обеспечение миграции клеток в пораженный участок тела.

В БМКП могут содержаться неклеточные компоненты, например:
— биоматериалы,
— биоактивные молекулы,
— белки или химические вещества.

Они выполняют функции структурной основы, среды для роста, биологической сигнализации, изменения пути доставки активного вещества или удержания клеток после введения.

Помимо этапа разработки БМКП, оценка таких компонентов может быть включена в исследование конечного продукта в целом.

Биоматериал должен обеспечивать правильное функционирование клеток и тканей, с которыми он находится в непосредственном контакте. Для подтверждения эффективности этого взаимодействия, а также для поддержания общей производительности продукта, рекомендовано соблюдать следующие требования:
– отсутствие компонентов, токсичных для роста клеток или снижающих запланированную производительность;
–  соблюдение параметров, необходимых для надлежащей структурной поддержки, оптимизации жизнеспособности и роста клеток или других функциональных характеристик;
–  обеспечение биосовместимости структурного компонента с клетками и тканями;
– обеспечение подходящей для достижения желаемого эффекта кинетики высвобождения биоактивных молекул.

Чтобы установить биосовместимость, нужно указать следующее:
1. характер биологических реакций;
2. биоматериал, необходимый для получения тканевого или клеточного компонента из организма донора;
3. доказательства достижения желаемой реакции ткани в данной модели.

Стабильность неклеточных компонентов оценивается как в присутствии, так  и в отсутствие клеточных компонентов, чтобы определить, подвергаются ли неклеточные компоненты деградации или физико-химическим изменениям (например, агрегации, окислению), которые могут повлиять на качество продукта. Аналогичные исследования следует проводить и для клеточных компонентов.
После определения состава  БМКП, представляются параметры, позволяющие определить роль каждого компонента и целесообразность данной композиции.

Из-за сложности природы БМКП описать полноценно все характеристики готового продукта представляется затруднительным.

Даже небольшие вариации производственного процесса могут сильно изменить конечный продукт, что, в дальнейшем отразится на поведении продукта в организме реципиента и может привести к нежелательным побочным эффектам и снижению эффективности. Поэтому, любые изменения в производственном процессе должны сопровождаться исследованиями сопоставимости, чтобы результаты предыдущих доклинических исследований не были признаны недействительными.

Учитывая, что исследование сопоставимости может значительно задержать всю клиническую программу разработки БМКП, лучшее решение в этом случае — тщательное определение и строгий контроль производства тестовых клеточных продуктов для доклинических исследований.

В большинстве случаев рекомендуется организация GMP/GTP сертифицированного производства БМКП, предназначенных для доклинических исследований.

Основные цели доклинических исследований БМКП:
1)  определение принципа действия БМКП;
2)  фармакологические и токсикологические эффекты;
3)  предсказание реакции человеческого организма на продукт;
4)  определение доз, безопасных для клинических испытаний;
5)  определение способа введения и кратности применения;
6)  определение продолжительности действия;
7)  обнаружение побочных реакций и длительность последующего наблюдения за ними;
8)  определение органов, на которые может быть оказано токсическое воздействие;
9)  определение критериев включения пациентов;
10)  определение параметров мониторинга пациентов, получающих данное лечение;
11)  выявление потенциальных рисков для здоровья населения (окружающих людей, членов семьи и т. д.).

До начала этих исследований следует провести исследования in vitro (например, изучение пролиферации, гетерогенности, уровня дифференцировки клеток и тканей, функциональной активности, иммунофенотипирование, морфологическая оценка) и экспериментальные исследования на животных моделях, для установления биологической значимости конкретного вида животных для исследуемого продукта.

Чтобы определить фармакодинамику,  используются маркеры биологической активности. Например, для тканевой регенерации применяются соответствующие тесты, подтверждающие, что ткань/функция действительно восстанавливается. Если они предназначены для адаптивной терапии больных раком, то иммунологическое действие должно быть адекватно подтверждено.

Предварительные исследования эффективности включают:
1. подтверждение положительного эффекта БМКП на течение заболевания;
2. определение безопасных и эффективных дозировок;
3. определение сроков хранения продукта при сохранении его эффективности.

Исследования устанавливают минимальное и оптимальное эффективное количество БМКП, необходимое для достижения желаемого эффекта.

Биораспределение, потенциальные нежелательные эффекты БМКП и его биоактивных компонентов изучаются на животных моделях в ходе исследований вторичной фармакологии. Клетки могут мигрировать из места их предполагаемого назначения после системного введения, а также могут секретировать дополнительные биологически активные молекулы, взаимодействующие с иными мишенями и представляющие интерес для дальнейшего изучения их клинического применения.

Необходимость токсикологических исследований оценивается индивидуально для каждого БМКП. Если не происходит немедленного отторжения клеток организмом реципиента, то исследования токсичности могут быть проведены одновременно с исследованиями безопасности и эффективности. Продолжительность наблюдения за токсикологическими эффектами должна превышать длительность наблюдения за фармакологическими эффектами. Данные, полученные из токсикологических исследований, помогут определить уровень начальной дозы и схему последующей эскалации дозы в клинических исследованиях и значительно снизить токсический риск у будущих участников.

В случае предполагаемой аллогенной трансплантации БМКП, необходимо также провести исследования иммуногенности к антигенам БМКП, не встречающимся у реципиента, и исследования цитотоксических реакций к поверхностным антигенам клеток, входящих в состав БМКП.

В фазе клинических исследований относительно БМКП используются стандартные требования, применимые к другим лекарственных препаратам. План клинических исследований включает исследования фармакодинамики, фармакокинетики, механизма действия, дозировки и рандомизированные клинические исследования.

Терапия БМКП может включать некоторые хирургические вмешательства, соответствующие способу введения или проведению сопутствующего лечения, для достижения желаемого терапевтического эффекта.

Биологические эффекты БМКП сильно зависят от окружающей среды in vivo, самой процедуры трансплантации, от иммунной реакции пациента и «поведения» клеток в его организме. Все эти эффекты должны быть приняты во внимание, их стандартизация и оптимизация должны быть неотъемлемой частью клинических исследований.

В фазе клинических исследований БМКП изучаются 6 основных параметров.
1. Фармакодинамика.
2. Фармакокинетика.
3. Дозировка.
4. Клиническая эффективность.
5. Клиническая безопасность.
6. Фармакобезопасность и управление рисками.

БМКП потенциально могут вызывать иммунный ответ (иммуногенность). Индукция иммунного ответа может быть желаемым эффектом некоторых продуктов, таких как терапевтические вакцины. Для других БМКП иммуногенность представляет риск.
Кроме того, клетки, входящие в состав БМКП, имеют следующие динамические особенности:
–  могут изменяться с течением времени под влиянием микросреды;
–  могут дифференцироваться в естественных условиях в нежелательные типы клеток;
–  могут развивать нежелательные автономные функции (например, клетки с характеристиками кардиомиоцитов формируют фокус, который генерирует электрическую активность, несогласованную с остальными частями сердца);
–  стволовые клетки, которые имеют потенциал развития в различные типы зрелых тканей, могут трансформироваться и инициировать формирование опухолей;
–  могут быть представлены различными типами клеток, и может быть не ясно, какой тип клеток несет ответственность за конкретный токсический или лечебный эффект;
–  могут мигрировать, вследствие чего системное введение БМКП может привести к распространению клеток в различные ткани организма, в т. ч. в непредвиденные.

Сложность производственного цикла БМКП может наложить практические ограничения на дозировку полученного продукта или ввести лимит концентрации или объема продукта, который может быть доставлен в организм реципиента. Таким образом, эти факторы могут ограничить диапазон доз, реализуемых на ранних стадиях клинических исследований.

Рекомендуется использовать «шахматное лечение» (Staggered treatment), для ограничения количества субъектов, которые могут подвергнуться непредвиденным рискам. В «шахматном лечении» есть определенный интервал последующего наблюдения (follow-up) между введением продукта пациенту или группе пациентов и введением следующему пациенту или группе пациентов. Интервал внутри когорты или между когортами должен быть достаточно продолжительным, чтобы отследить острые неблагоприятные события до введения той же дозы БМКП следующим пациентам или до увеличения дозы.

Основная цель клинических испытаний ранней фазы — оценка безопасности и фармакологической активности. Она может развиваться медленно или отсроченно по сравнению с традиционными лекарственными средствами, поэтому важно продолжать мониторинг пациентов независимо от того, получили они полную схему лечения или нет.

Принимая во внимание значительную неопределенность частоты и тяжести побочных реакций при клинических исследованиях БМКП, необходимо включать в протокол правила остановки исследования. В зависимости от оценки ситуации протокол клинического применения БМКП может быть пересмотрен и изменен в целях снижения риска для субъектов исследования.

Изменения могут коснуться критериев включения (например, чтобы исключить лиц с высоким риском развития побочных реакций), снижения дозы, подготовки продукта, способа введения, плана мониторинга. После внесения изменений в протокол, клиническое исследование возобновляется.

Хорошо продуманные правила остановки исследования гарантируют, что риски для субъектов будут оправданными.

Источник: www.rmj.ru