治療藥物濃度監(jiān)測(cè)在免疫檢查點(diǎn)抑制劑應(yīng)用中的研究進(jìn)展*

施麗紅，肖洪濤

610041 成都，四川省腫瘤醫(yī)院·研究所，四川省癌癥防治中心，電子科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院 臨床藥學(xué)部

1 免疫檢查點(diǎn)抑制劑的應(yīng)用現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

腫瘤免疫療法為晚期腫瘤患者的治療帶來了福音，尤其免疫檢查點(diǎn)抑制劑(immune checkpoint inhibitors,ICIs)的問世為腫瘤治療打開了新紀(jì)元。程序性細(xì)胞死亡蛋白-1(programmed cell death protein-1,PD-1)抑制劑、PD-1配體(programmed cell death protein Ligand-1,PD-L1)抑制劑和細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4(cytotoxic T lymphocyte-associated protein 4,CTLA-4)抑制劑為目前廣泛使用的3類ICIs。2011年，首個(gè)CTLA-4抑制劑ipilimumab被批準(zhǔn)用于不可切除的或轉(zhuǎn)移性的黑色素瘤，目前已有多個(gè)ICIs經(jīng)美國食品藥品管理局(Food and Drug Administration,FDA)、歐洲藥品管理局和國家藥品管理局批準(zhǔn)用于不同類型的腫瘤，其中，在中國上市的藥物有8個(gè)。ICIs與化療藥物聯(lián)用或單藥維持治療，使得部分患者取得顯著的臨床獲益。

盡管ICIs能夠延長(zhǎng)多種腫瘤患者的生存期，但是ICIs的臨床應(yīng)用仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)：1)25% ～ 30%的ICIs使用者會(huì)發(fā)生免疫相關(guān)不良反應(yīng)(immune-related adverse events,irAEs)，其中3～4級(jí)不良反應(yīng)的發(fā)生率為6%～10%，甚至有0.3%～1.3%的使用者會(huì)出現(xiàn)致命性的irAEs[1-2]；2)ICIs治療的總體有效率低，僅在少數(shù)癌癥中產(chǎn)生實(shí)際的持續(xù)療效，5年生存率最多達(dá)到30%～40%，更有10%的患者會(huì)發(fā)生超進(jìn)展[3-4]；3)ICIs的給藥以固定劑量為主，且進(jìn)口ICIs的給藥劑量是基于外國人群數(shù)據(jù)得出，該劑量是否適用于中國人群仍需進(jìn)一步一研究；4)ICIs當(dāng)前的給藥策略是大于實(shí)際需求量，從藥物經(jīng)濟(jì)學(xué)角度非最佳，ICIs的給藥劑量具有很大的優(yōu)化空間[5-6]；5)ICIs的價(jià)格昂貴，治療成本高。隨著ICIs高質(zhì)量臨床研究的開展，不斷有新的藥物和新的適應(yīng)癥獲批，ICIs的臨床應(yīng)用日趨廣泛。因此，篩選ICIs的優(yōu)勢(shì)人群，規(guī)避無效人群的過度用藥，減少不良反應(yīng)的發(fā)生，最終改善患者生活質(zhì)量，延長(zhǎng)患者生存，是ICIs實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療的關(guān)鍵。

2 免疫檢查點(diǎn)抑制的治療藥物濃度監(jiān)測(cè)

治療藥物濃度監(jiān)測(cè)(therapeutic drug monitoring,TDM)在精準(zhǔn)醫(yī)療中發(fā)揮重要作用。TDM是促進(jìn)個(gè)體化藥物治療的重要手段之一，主要用于治療窗窄、有明確量效關(guān)系、具有較大個(gè)體間差異、呈現(xiàn)非線性代謝的藥物。TDM的核心是根據(jù)個(gè)體的藥代動(dòng)力學(xué)(pharmacokinetics,PK)特征而調(diào)整給藥劑量，使得患者體內(nèi)藥物暴露快速達(dá)到有效水平，并減少藥物不良反應(yīng)[7]。TDM已經(jīng)常規(guī)用于一些小分子藥物，如抗菌藥物、抗癲癇藥物、免疫抑制劑和部分抗腫瘤藥物。已有共識(shí)推薦對(duì)抗腫瘤單克隆抗體(monoclonal antibodies,mAbs)進(jìn)行TDM以促進(jìn)腫瘤患者個(gè)體化治療[8-9]。TDM在ICIs精準(zhǔn)治療中的應(yīng)用價(jià)值正在探索中。

2.1 ICIs的代謝特點(diǎn)

ICIs的PK參數(shù)存在較大的個(gè)體間變異[10]。從清除率(clearance,CL)的變異來看，avelumab的變異系數(shù)(variable coefficient,CV)為25%，度伐利尤單抗和阿替利珠單抗的CV是30%，而納武利尤單抗和帕博利珠單抗的CV則高達(dá)35%[11]。當(dāng)前使用的ICIs均為靜脈制劑，生物利用度為100%。ICIs主要分布于血管腔內(nèi)，分布容積有限(大約4～7 L)。因此，影響ICIs體內(nèi)PK變異的主要因素存在于消除途徑。

mAbs主要的消除機(jī)制是非特異性的胞飲作用或受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進(jìn)行細(xì)胞攝取，然后進(jìn)行蛋白降解。有2種不同的分解代謝途徑：1)新生兒Fc受體保護(hù)消除，由抗體的Fc區(qū)域與Fc受體非特異性相互作用后發(fā)生，是治療性mAbs和內(nèi)源性免疫球蛋白G常見的消除途徑[12]；2)靶點(diǎn)介導(dǎo)的消除(target-mediated drug disposition,TMDD)，由抗體Fab區(qū)與其抗原靶點(diǎn)之間的特異性相互作用產(chǎn)生。TMDD取決于細(xì)胞表面抗原的表達(dá)水平，而靶蛋白的數(shù)量有限，會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，導(dǎo)致mAbs的非線性PK特征，CL隨著給藥劑量增加而降低[13]。TMDD是引起mAbs PK變異的重要原因之一。尚未發(fā)現(xiàn)任何的PK相互作用和藥物遺傳學(xué)因素參與ICIs的個(gè)體間變異[11]。

2.2 ICIs的量效關(guān)系

明確的量效關(guān)系是臨床開展TDM的前提之一。ICIs的量效關(guān)系復(fù)雜，而且已有的關(guān)于ICIs量效關(guān)系的研究結(jié)論不一[10,14-15]。PK和藥效學(xué)(pharmacodynamics,PD)研究是研發(fā)ICIs的核心。臨床試驗(yàn)的給藥劑量以及后期新治療策略的給藥劑量選擇均是基于劑量爬坡試驗(yàn)的最大耐受劑量(maximum tolerated dose,MTD)。與傳統(tǒng)化療藥物不同，ICIs更多依賴的是PK和PK/PD模型。ICIs在Ⅰ期臨床試驗(yàn)中沒有推薦的MTD，且劑量爬坡試驗(yàn)因?yàn)闆]有達(dá)到MTD而中斷。

2.2.1 CTLA-4抑制劑 Ipilimumab是目前唯一明確的具有劑量依賴性PD特性的ICI，劑量越大，療效越好，不良反應(yīng)越嚴(yán)重[15-16]。一項(xiàng)基于黑色素瘤患者的Ⅱ期臨床試驗(yàn)顯示：與0.3 mg/kg和3 mg/kg劑量相比，10 mg/kg時(shí)ipilimumab的療效更優(yōu)，但不良反應(yīng)也更嚴(yán)重[16]。在一項(xiàng)為期5年的隨訪研究中，727名Ⅲ/Ⅳ期黑色素瘤患者按照1∶1分配到ipilimumab 10 mg/kg組和3 mg/kg組，結(jié)果顯示10 mg/kg組的5年生存率顯著高于3 mg/kg組[25% (95%CI: 21～29)vs19% (95%CI: 15～23)]，不良反應(yīng)的發(fā)生率也更高(79%vs64%)[17]。盡管已有的研究表明ipilimumab的穩(wěn)態(tài)最小濃度能夠預(yù)測(cè)療效和不良反應(yīng)，但是目前仍未確定能夠使患者獲益最大且能耐受的最佳藥物濃度范圍。

2.2.2 PD-1/PD-L1抑制劑 與CTLA-4抑制劑不同，PD-1與PD-L1不存在明顯的量效關(guān)系(劑量—效應(yīng)以及暴露—效應(yīng))，且表現(xiàn)出時(shí)間依賴性的PK參數(shù)改變特性，尤其是清除相關(guān)的參數(shù)。隨著重復(fù)給藥，PD-1和PD-L1抑制劑的暴露水平會(huì)隨著CL的減少而增加，且應(yīng)答者CL的變化幅度大于無應(yīng)答者[18]。

在腎細(xì)胞癌患者中，納武利尤單抗0.3、2、10 mg/kg q3w的治療效果與批準(zhǔn)的給藥劑量(3 mg/kg q2w)的治療效果相當(dāng)[19]。一項(xiàng)研究納武利尤單抗暴露與療效及安全性的研究中，76名非小細(xì)胞肺癌患者均接受3 mg/kg q2w方案治療，并于2、4、10周測(cè)量患者體內(nèi)的單抗?jié)舛龋委煈?yīng)答者的谷濃度幾何平均值顯著高于疾病進(jìn)展者，且隨著治療時(shí)間的延長(zhǎng)，兩組間的比例差距逐漸增大，且較高的谷濃度與更長(zhǎng)的總體生存率相關(guān)，但不良反應(yīng)的發(fā)生與藥物暴露無關(guān)[20]?；€腫瘤負(fù)荷、ECOG評(píng)分均是影響納武利尤單抗CL的重要因素，基線腫瘤體積越大，患者的ECOG評(píng)分越差，則基線的CL也更大[21-22]。納武利尤單抗的CL較基線的變化能夠預(yù)測(cè)患者的療效，完全緩解、部分緩解、疾病穩(wěn)定和疾病進(jìn)展患者的CL較基線的下降比例分別為45%、35%、25%和20%[21]。

帕博利珠單抗于2014年被FDA批準(zhǔn)用于轉(zhuǎn)移或不可切除的黑色素瘤，現(xiàn)已廣泛用于非小細(xì)胞肺癌、頭頸部腫瘤以及霍奇金淋巴瘤等腫瘤。大量的臨床研究表明帕博利珠單抗的劑量與無進(jìn)展生存期和不良反應(yīng)發(fā)生率之間無顯著相關(guān)性，也無明顯的量效關(guān)系。群體PK模型證實(shí)200 mg q3w與2 mg/kg q3w的給藥策略，患者的血漿暴露水平、療效和不良反應(yīng)之間無差別[23]。由此可見，對(duì)于平均體重較低的中國人而言，基于體重給藥將顯著節(jié)約藥物成本[24]。與納武利尤單抗相似，隨著治療周期的推進(jìn)，帕博利珠單抗CL的下降越多則患者對(duì)藥物的治療反應(yīng)越好[25]。

2.3 ICIs TDM的意義

2.3.1 優(yōu)化給藥策略 大部分ICIs在較低的給藥劑量時(shí)便能發(fā)揮抗腫瘤作用，而當(dāng)前的ICIs給藥劑量大于實(shí)際需求量。Ⅰ期臨床試驗(yàn)中，納武利尤單抗0.1 mg/kg q2w給藥時(shí)即可發(fā)揮活性和產(chǎn)生最大受體占有率，然而目前的推薦劑量為240 mg q2w或480 mg q4w[5]。帕博利珠單抗的劑量>1 mg/kg時(shí)即可對(duì)淋巴細(xì)胞產(chǎn)生最大刺激作用，而現(xiàn)有的給藥推薦為200 mg q3w或400 mg q6w[6]。度伐利尤單抗目前的推薦劑量為10 mg/kg q2w，所能達(dá)到的穩(wěn)態(tài)谷濃度為91.9 μg/ml，大于其目標(biāo)谷濃度50 μg/mL，提示更小的給藥劑量同樣可以達(dá)到目標(biāo)血藥濃度[26]?？紤]到實(shí)際濃度與最低有效濃度之間存在巨大的差距，研究者已經(jīng)嘗試?yán)糜?jì)算機(jī)建模和貝葉斯模型對(duì)這些藥物做進(jìn)一步的模擬研究以優(yōu)化給藥策略[18]。隨著治療的進(jìn)行，藥物的CL會(huì)逐漸下降，且藥物應(yīng)答者CL的下降尤其顯著。利用TDM測(cè)得患者的谷濃度，再將谷濃度值代入已經(jīng)確證的群體PK模型中，以預(yù)測(cè)患者的CL從而指導(dǎo)后續(xù)的給藥計(jì)劃。優(yōu)化給藥劑量不僅不改變抗腫瘤療效，而且能節(jié)省醫(yī)療成本，甚至提高患者的用藥依從性。

2.3.2 篩選免疫治療的優(yōu)勢(shì)人群 目前臨床上PD-1的最佳獲益人群篩選標(biāo)準(zhǔn)為高腫瘤突變負(fù)荷、微衛(wèi)星高度不穩(wěn)定、錯(cuò)配基因修復(fù)缺失以及PD-L1高表達(dá)并匹配腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞的存在[27]。但是以上標(biāo)準(zhǔn)對(duì)療效的預(yù)測(cè)有限，亟需尋找更佳的療效預(yù)測(cè)標(biāo)記物?？紤]到患者對(duì)藥物的臨床反應(yīng)在清除方面的獨(dú)特變化，研究者提出通過測(cè)量首劑給藥后的谷濃度評(píng)價(jià)基線藥物CL，早期識(shí)別無應(yīng)答者，避免患者持續(xù)使用無效藥物。若某患者的測(cè)量值低于相應(yīng)給藥劑量的中位數(shù)，那么可以將患者的濃度和相關(guān)的協(xié)變量(體重、年齡、白蛋白水平、ECOG評(píng)分等)輸入到群體PK模型中。根據(jù)患者的用藥史，采用貝葉斯方法模擬出患者的CL，由此早期識(shí)別出納武利尤單抗和帕博利珠單抗的無應(yīng)答者。相反，如果患者的血藥濃度高于中位水平，則可通過貝葉斯方法模擬出一個(gè)合適的給藥劑量，保證藥物濃度在目標(biāo)范圍[18]。已經(jīng)有研究證實(shí)基于TDM和PK模型指導(dǎo)的給藥策略相較于基于體重的給藥策略和固定劑量給藥法能夠顯著降低藥物的浪費(fèi)，而并不影響的暴露和療效[28]。

2.4 ICIs開展TDM的困境

盡管TDM在優(yōu)化ICIs給藥方案，篩選最佳獲益人群，以及節(jié)約醫(yī)療資源方面的價(jià)值已經(jīng)初步體現(xiàn)，但TDM要用于ICIs的個(gè)體化用藥指導(dǎo)仍要克服很多困難[9]。

mAbs的半衰期較長(zhǎng)，且為周期性用藥，達(dá)到穩(wěn)態(tài)濃度需要4～5個(gè)免疫治療周期。Ipilimumab在使用4個(gè)周期后才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)，根據(jù)穩(wěn)態(tài)濃度再調(diào)整給藥劑量則不夠及時(shí)。如果能夠明確達(dá)穩(wěn)態(tài)之前藥物暴露與總體生存期的關(guān)系，就能確定早期血藥水平是否可以指導(dǎo)劑量選擇，及時(shí)調(diào)整治療方案。

ICIs量效關(guān)系復(fù)雜。除ipilimumab以外，大部分ICIs目前并未建立明確的量效關(guān)系，也無確定的有效治療濃度范圍和最佳檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)。當(dāng)利用CL的變化篩選應(yīng)答者時(shí)，需要有明確的截?cái)嘀祦韰^(qū)分應(yīng)答者與非應(yīng)答者。

與所有的mAbs大分子藥物一樣，ICIs彌散到腫瘤等外周組織的能力有限,因此使用ICIs之后通過監(jiān)測(cè)與循環(huán)受體完全占用相關(guān)的血漿水平，并不意味著腫瘤部位完全占用，從而療效獲益最大。此外，使用mAbs之后，會(huì)誘發(fā)機(jī)體產(chǎn)生抗藥抗體(anti-drug antibodies,ADAs)。ADAs會(huì)影響藥物的PK和PD特性，而且mAbs與ADAs結(jié)合后失去活性。已經(jīng)有研究者在ICIs的治療中觀察到ADAs的產(chǎn)生[29]。因此，設(shè)定ICIs的治療窗時(shí)應(yīng)綜合考慮各種因素。

可靠、快捷且經(jīng)濟(jì)的檢測(cè)方法是臨床應(yīng)用的前提。目前mAbs常見的濃度測(cè)量方法有酶聯(lián)免疫吸附法、均質(zhì)遷移率測(cè)定、電化學(xué)發(fā)光免疫測(cè)定、液相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜(liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)[30-33]。LC-MS/MS用于mAbs濃度測(cè)量時(shí)先要使用試劑盒對(duì)樣本進(jìn)行預(yù)處理[33]。與TDM中常用的高效液相色譜分析相比，以上測(cè)定方法的成本較高，且目前TDM的檢測(cè)費(fèi)用均未納入醫(yī)保支付范圍，一定程度限制了臨床應(yīng)用。

3 總結(jié)與展望

TDM在ICIs個(gè)體化治療中的臨床價(jià)值日益凸顯?；赥DM的PK參數(shù)可以作為生物標(biāo)記物的補(bǔ)充用來指導(dǎo)抗癌治療，尤其PD-1/PD-L1抑制劑CL的變化可以作為潛在的具有良好應(yīng)答患者的生物標(biāo)記物，早期識(shí)別最有可能對(duì)ICIs有反應(yīng)的患者，避免不必要的延長(zhǎng)治療和最終能夠取得臨床獲益的患者早期終止治療。對(duì)于具有明確量效關(guān)系的CTLA-4抑制劑，TDM指導(dǎo)下的劑量調(diào)整可幫助盡早達(dá)到有效治療濃度，減少不良反應(yīng)的發(fā)生。

為了提高患者依存性，減少患者出入院次數(shù)，節(jié)約治療成本，目前已有醫(yī)生嘗試用納武利尤單抗480 mg q4w的方案替代說明書推薦的基于體重的3 mg/kg q2w方案和240 mg q2w的固定劑量方案，帕博利珠單抗的使用過中出現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象[34-35]。越來越多的研究者開始探索將ICIs的給藥間隔與劑量同時(shí)加倍，以觀察療效和不良反應(yīng)是否與之前短間隔小劑量相當(dāng)。考慮到ICIs的療效不會(huì)隨劑量無限增加，有必要在TDM及PK-PD模型的輔助下探索最佳的給藥間隔和劑量，推動(dòng)更合理的藥品規(guī)格設(shè)置，節(jié)約成本。此外，ICIs應(yīng)答者的CL會(huì)隨時(shí)間下降，是否有必要隨著給藥周期的延長(zhǎng)降低給藥劑量仍需確定。未來需要設(shè)計(jì)更多的前瞻性隨機(jī)對(duì)照研究來確定TDM對(duì)ICIs的治療獲益。