X1 金毅-转基因动物致癌试验的综述 金毅

转基因动物在致癌试验中的应用金毅, PhD, DABT苏州药明康德新药开发股份有限公司第四届药物毒理学年会2014年10月29日中国昆明演讲纲要⏹药物安全评价中致癌试验的法规和要求⏹转基因动物在致癌试验中的应用和优势⏹用于致癌试验的转基因动物介绍⏹致癌试验的法规的修改和展望⏹致癌试验的意义和目的⏹非临床安全性评价的一个重要部分⏹评估新药在临床上长期服用是会导致癌症⏹有关致癌试验的法规早在1995年颁发, 于1997年修定⏹S1A Need for carcinogenicity studies for pharmaceuticals⏹S1B Testing for carcinogenicity of pharmaceuticals⏹S1C (R2) Dose selection for carcinogenicity studies of pharmaceuticals⏹M3 Timing during clinical development⏹何类新药需要做致癌试验⏹新药在临床上连续使用超过六个月（诸如治疗高血压和糖尿病的药物）⏹新药的一次使用少于六个月，但会重复使用（诸如临床上治疗感染，过敏，忧郁的药物）⏹某些新药由于其药理机制含致癌性⏹何时需要做致癌试验⏹一般在申报新药上市前⏹通常临床2-3期试验不需要致癌试验，但特殊情况下会要求提前做，如新药的致癌性很大。

⏹也有在新药批准上市后做致癌试验，诸如抗肿瘤药。

⏹需做两种动物的致癌试验，通常是用大鼠和小鼠⏹每个试验需要至少一个对照组和三个试验组⏹每组需雌雄动物各50至70个⏹给药周期连续两年⏹全部组织脏器的收集，处理和病理诊断⏹药代分析两年致癌试验的局限性⏹两年致癌试验已被广泛应用于新药致癌性的安全评估⏹两年致癌试验的局限性⏹过长的试验周期：2-3年的时间⏹过多的试验动物：500-600⏹昂贵的试验费用：> $1 millions⏹较多的动物死亡率和自发性肿瘤⏹预测的局限性⏹较高的假阳性⏹属于鼠类专有的肿瘤⏹没有剂量效应⏹高剂量的毒性Carcinogenicity data from approved drugs (US)Alden et al, Vet Path 2011EHCC: Enhanced Human Cancer Concern转基因动物在致癌试验中的应用历史⏹常见的用于致癌试验的转基因动物：⏹P53+/- 小鼠⏹rasH2 小鼠⏹TG·AC 小鼠⏹有关转基因动物的法规⏹1997 年修订版的ICH S1B就已论及可利用转基因动物进行致癌试验，可取代两年的小鼠致癌试验⏹1997-2003/2004期间转基因动物的应用相对缓慢⏹缺乏相应的历史资料⏹缺乏足够数量的试验以证明其可行性和预测性⏹申报到FDA较多的是p53+/- 和TG.AC小鼠⏹2005年以后转基因动物的应用开始增加⏹FDA推荐rasH2 小鼠模型⏹p53 and Tg.AC小鼠呈减小的趋势，而rasH2小鼠呈增加的趋势⏹至2013年，P53小鼠支持了17个新药注册，而rasH2小鼠支持了21个新药注册年度 P53 Tg.AC rasH2 其他 总数 非传统致癌试验的比例2002 5 4 1 0 10 162003 9 11 3 3 26 442004 7 3 6 1 17 282005 1 0 13 0 14 232006 5 1 6 1 13 182007 5 1 9 1 16 23 2008 3 1 12 0 16 22 2009 0 1 5 0 6 10 2010 2 0 12 0 14 33 2011 0 1 17 1 19 44 2012 0 0 9 3 12 24 2013 0 0 23 0 23 52申报给FDA 致癌试验方案的统计⏹p53 and Tg.AC 小鼠 呈减小的趋势 ⏹rasH2小鼠呈增加的趋势 ⏹非传统致癌试验的比例呈增加的趋势⏹反映了FDA 的观点转基因动物致癌试验的问卷调查⏹2014年初对国际大型药企的致癌试验的问卷调查⏹总共14家国际大型药企被问卷，11家反馈了信息, 包括 Abbvie,Allergan, AZ, BMS, GSK, Lilly, Merck, Pfizer, Roche, Sanofi,⏹9/11家公司回答已经在使用转基因动物致癌试验⏹6/11家公司表示转基因动物的致癌试验是目前的首选⏹5/11家公司表示传统的两年鼠类致癌试验是目前的首选⏹2/5 家做过转基因动物致癌试验但比例小于10%⏹1/5 家表示极少使用转基因动物做致癌试验Data provided by Laura Dill MortonrasH2 小鼠模型⏹生物学特性⏹由转基因小鼠C57BL/6J和野生型小鼠BALB/CbyJ繁育而成⏹携带人的c-Ha-ras 肿瘤基因⏹死亡率和自发性肿瘤率很低⏹在致癌试验中的应用⏹目前致癌试验中应用最多的转基因动物模型⏹可用于具遗传毒性和非遗传毒性药物的致癌试验⏹用于口服或注射类的药物⏹rasH2小鼠比大鼠有更高的肿瘤预测性个例分析 (Nambiar, et al 2013)10个化合物2个化合物呈阳性结果（大鼠和rasH2小鼠）•胃十二肠上皮癌（与靶器官有关）•卵巢粒状细胞瘤（与靶器官有关）3个化合物呈阳性结果（大鼠）•甲状腺滤泡瘤（大鼠专一的，其机制已知晓）•肝细胞腺瘤（高剂量下产生的）rasH2显示更高的测试准确性P53+/- 小鼠模型和TG.AC小鼠模型⏹P53+/- 基因敲除小鼠模型⏹是在C57BI/6的背景下杂交成功的⏹也具有很低的自发性肿瘤发生率⏹但是主要是在36周前的年龄，在80周年龄以后, 大部份动物会产生自发性的淋巴瘤, 骨肉瘤和血管肉瘤⏹最初曾经用来测试具有遗传毒性或可能具有遗传毒性的化和物。

目前这个模型一般只用来测试遗传毒性非常确定的化合物⏹TG.AC转基因小鼠模型⏹TG.AC小鼠模型曾被用来检测局部给药类药物的致癌性, 但是近年来已不为FDA所推荐, 主要是由于其敏感性不确定, 而导致试验结果的不可靠性转基因动物致癌试验的设计Group Number/sex Animal number Dose(mg/kg/day) Concentration (mg/mL)Males FemalesTransgenic mice1 Control254 TK1001-251026-291501-251526-290 02 Low dose258 TK2001-252026-332501-252526-3350 53 Mid dose258 TK3001-253026-333501-253526-33300 304 High dose258 TK4001-254026-334501-254526-33600 605 Positive reference(MNU)25 5001-25 5501-25 75(SD, IP)7.5Wild type mice6 Control254 TK6001-256026-296501-256526-290 07 High dose258 TK7001-257026-337501-257526-33600 60致癌试验的法规的修改和展望⏹目前有关两年啮齿类动物的致癌试验的法规ICH S1正在修定过程之中。

⏹新的法规要求通过以证据分析为主的方法来确定是否需要进行致癌试验(Marone et al 2014)。

⏹通过对一个由多家药企联合建立的资料库的数据分析,几乎所有药物的致癌性可根据其六个月或更短周期的毒性试验的结果分为三类：⏹第一类：极有可能的致癌物，两年的致癌试验不会增加更多的价值;⏹第二类：致癌性不确定, 两年的致癌试验可能会增加价值;⏹第三类又分成两个亚类：⏹第一亚类是在大鼠试验中具致癌性但是其肿瘤发生机制与人的关系甚微，两年的致癌试验没有价值；⏹第二亚类是同时在大鼠和人中有致癌性,两年的致癌试验是无意义的。

期待中的新法规将大大地增加转基因动物在致癌试验中应用。

例如, 对于致癌可能性较小的药物只需应用六个月的转基因小鼠致癌试验。

⏹致癌试验的法规修订将为免去两年的致癌试验提供法规的依据总结⏹转基因动物的致癌试验近年来已得到显著的增加，并已为新药审批机构接受。

⏹rasH2 小鼠⏹p53+/- 小鼠⏹转基因动物模型提供了很多两年啮齿类动物致癌试验所不具备的优势,包括较短的周期, 较高的预测性, 较低的试验成本。

⏹目前正在修改之中的致癌法规将为转基因动物的致癌试验提供更多的法规依据References⏹ICH-S1A: The need for Long-term Rodent Carcinogenicity Studies of Pharmaceuticals,March 1996⏹ICH-S1B: Testing for Carcinogenicity of Pharmaceuticals, Feb. 1998⏹ICH-S1C: Dose Selection for Carcinogenicity Studies of Pharmaceuticals, March 1995 ⏹ICH-S1C(R): Addendum to Dose Selection for Carcinogenicity Studies ofPharmaceuticals: Addition of a Limited Dose and Related Notes, Dec. 1997⏹FDA Draft Guidance: Statistical Aspects of the Design, Analysis, and Interpretation ofChronic Rodent Carcinogenicity Studies of Pharmaceuticals, May 2001⏹FDA Guidance: Carcinogenicity Study Protocol Submissions, May 2002⏹Website⏹/cder/guidance/index.htmThank you! 谢谢Standard Bioassay for Carcinogenicity⏹2 Species (rats & mice)⏹At least 50 animals per sex/dose group⏹500-750 in total⏹3 Doses⏹Maximum Tolerated Dose or 25x human exposure⏹Mid Dose⏹Therapeutic Dose⏹Study duration:⏹Lifetime treatment, 2 years⏹Pathology evaluation⏹All organs and tissues Assessed⏹Toxicokinetics in main study or satelliteCurrent Guidelines on Carcinogenicity TestingCovered by ICH guidelines⏹S1 Currently under revision⏹S1A Need for carcinogenicity studies for pharmaceuticals⏹S1B Testing for carcinogenicity of pharmaceuticals⏹S1C (R2) Dose selection for carcinogenicity studies of pharmaceuticals ⏹M3 Timing during clinical development⏹“21 CFR 320.32 Adverse event reporting, interpreted in an FDAguidance” Guidance to Industry and Investigators, Safety Reporting Requirements for IND and BA/BE studies” Dec 2012Regulatory Requirement of Carcinogenicity Testing⏹Any pharmaceuticals whose expected clinical use is continuous for atleast 6 months⏹Certain classes of compounds may be expected to be used repeatedlyin an intermittent manner (allergy, depression, and anxiety, etc.)⏹Some drugs with concern on their carcinogenic potentialWhen to Perform Carcinogenicity Study⏹They usually need to be completed before application for marketingapproval⏹They are not needed in advance of the conduct of large scale clinicaltrials (Phase 2-3) unless there is special concern for the patientpopulation⏹Can be performed post-approval for drugs to treat certain seriousdiseases (such as life-threatening, or where no satisfactory alternative therapy exists, such as cancer drugs)⏹In instances where the life-expectancy in the indicated population isshort (i.e. less than 2 to 3 years), no long-term carcinogenicity studies may be required.Carcinogenicity Program⏹The basic scheme comprises one long-term rodent carcinogenicitystudy, plus one other study of the type that supplements the long-term carcinogenicity study and provides additional information that is not readily available from the long-term assay⏹Additional in vivo tests for carcinogenicity include⏹Short- or medium-term in vivo rodent test system⏹Models of initiation-promotion in rodents or models of carcinogenesis usingtransgenic animals⏹A long-term carcinogenicity study in second rodent species, usually mouse⏹If the findings of a short- or long-term carcinogenicity study and of genotoxicitytests and other data indicate that a pharmaceutical clearly poses a carcinogenichazard to humans, a second carcinogenicity study would not usually useful。