免疫检查点抑制剂药动学和药效学的关系

杨云云，骆锦前，王 卓

(上海长海医院药学部，上海 200433)

近年来，肿瘤免疫治疗有望成为继手术、放化疗和靶向治疗后肿瘤治疗领域的一场革新。肿瘤免疫治疗通常靶向毒性T淋巴细胞相关抗原4(cytotoxic T-lymphocyte antigen 4，CTLA-4)、程序性细胞死亡蛋白受体1(programmed cell death 1，PD-1)和程序性细胞死亡蛋白配体1(programmed cell death-ligand 1，PD-L1)。以CTLA-4、PD-1和PD-L1为作用靶点的免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitor，ICI)可调节机体自身的免疫反应，以发挥抗肿瘤作用[1]。这些免疫疗法的联合应用会产生更好的有效率和更长的无进展生存期，但其不良反应发生概率也会增加[2]。识别预测及筛选药效学(pharmacodynamics，PD)生物标志物能够筛选出对免疫治疗有反应的患者，同时需要关注其相应的毒性反应的发生。到目前为止，仅部分研究涉及ICI的暴露量与药动学(pharmacokinetics，PK)/PD的关系。已被批准上市的ICI包括CTLA-4抑制剂、PD-1抑制剂和PD-L1抑制剂，大部分呈现出典型单克隆抗体的特性，表现为清除率低、分布容积小和半衰期长等特点。目前，ICI浓度检测均采用酶联免疫吸附测定(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)方法，对纳武利尤单抗(nivolumab，Opdivo)浓度检测方法的研究较多，包括经典的ELISA法、改良ELISA法、液相色谱-串联质谱法(Liquid chromatography-tandem mass spectrometry，LC-MS/MS)及其联用纳米表面分子导向限制性酶解技术(nano-surface and molecular orientation limited proteolysis，nSMOL)，见表1。本文汇总目前能够获得的ICI的PK/PD参数，分析剂量、体内暴露量和给药间隔优化效应与其耐受的关系，并讨论这类药物是否有进行治疗药物监测(therapeutic drug monitoring，TDM)的意义。

表1 ICI的PK参数

1 CTLA-4抑制剂的PK/PD研究

1.1 伊匹单抗

伊匹单抗为全人源性免疫球蛋白G1(IgG1)κ单克隆抗体，是首个被批准的ICI，给药剂量在0.3～10 mg/kg范围内为线性、非时间依赖性的PK模型，血浆浓度和时间数据显示为双室模型；静脉给药后为双相消除，分布半衰期为27.4 h，缓慢消除半衰期为14.7 d；剂量在0.3～10 mg/kg范围内，其剂量与暴露量成正比[3-4]。体外数据显示，伊匹单抗浓度在1～10 μg/ml范围内能有效抑制CTLA-4[5]。理论上，依据体外实验结果推测成人给予单剂量3 mg/kg后，其体内血浆浓度>10 μg/ml的时间高达60 d。然而，尚无研究结果证实体外实验结果可以推测到体内，也不可能根据血浆浓度推断其在肿瘤中的浓度。

在一项Ⅱ期临床试验中，诊断为难治性Ⅲ/Ⅳ期黑色素瘤的成人患者被随机分为两个剂量组，分别给予伊匹单抗3、10 mg/kg，每3周给药1次，共给药4次，在下次给药前测定其Cmin均>10 μg/ml[22]。已有研究结果证实，伊匹单抗的Cmin与肿瘤完全缓解率、部分缓解率、总生存时间(overall survival，OS)及免疫相关不良事件(immune-related adverse effect，irAE)相关[23-24]。因此，随着伊匹单抗剂量的增加，在肿瘤治疗反应增强的同时，irAE发生率和严重程度也随之升高，在低剂量组(0.3 mg/kg)未发现4级irAE，见表2。

表2 伊匹单抗的PK数据和irAE的发生率

一项Ⅲ期临床试验比较了伊匹单抗3 mg/kg组与10 mg/kg组治疗无法切除或转移的黑色素瘤，结果显示，与3 mg/kg组相比，10 mg/kg组在延长OS的同时irAE也随之增加，见表3。暴露量-效应的关系方面，Cmin为统计学意义的反应预测因子，其暴露量与死亡的危险比也具有统计学意义。成人和≥12岁儿童的推荐剂量为3 mg/kg，每3周给药1次(共4次)，个体间PK变异为30%～46%。因此，对于伊匹单抗治疗无反应或可能出现irAE的患者，可进行TDM，以帮助评价临床状况和调整给药方案。

表3 伊匹单抗的剂量与irAE的相关性

1.2 Tremelimumab

Tremelimumab目前为全人抗CTLA-4 IgG2，尚处于Ⅱ期和Ⅲ期临床试验中，该抗体有双相型PK曲线特征，已有不同研究报道其最大耐受剂量(maximum tolerated dose，MTD)[6-7]。一项剂量递增的Ⅰ期临床试验结果显示，Tremelimumab的MTD为10 mg/kg，因为15 mg/kg组6例患者中有3例出现了剂量限制性的毒性，而且Cmin>30 μg/ml能够使大部分患者获益[6]。另外一项剂量递增的Ⅰ期临床试验中，Tremelimumab给药方案为3～10 mg/kg，每28 d给药1次(q28 d)或每90 d给药1次，结果显示，MTD为6 mg/kg，每90 d给药1次[25]。临床前研究结果显示，Tremelimumab有效的Cmin为10～30 μg/ml，该浓度能够诱导足够的T细胞产生免疫刺激。Tremelimumab的暴露量指标[曲线下面积(AUC)、Cmin]与治疗疗效相关(完全缓解率、部分缓解率和SD)。纳入样本量为3 452例的群体药动学模型研究中，OS与Tremelimumab清除率显著相关[7]。该结果随后被一项Ⅲ期临床试验证实，147例快代谢患者的平均OS为9.6个月，146例慢代谢患者的平均OS为15.8个月，可见Tremelimumab的清除率与OS相关。与快代谢相关的因素包括男性、内源性IgG升高、肌酐清除率升高、乳酸脱氢酶水平和功能状态(performance status，PS)评分≥1分。然而，上述个体化因素对Tremelimumab清除率的影响均<30%。因此，在Tremelimumab清除率对OS的影响方面，急需临床试验评价对于快代谢患者是否需要增加剂量或增加给药频次。上述研究结果显示，Tremelimumab有需要进行TDM。

2 PD-1抑制剂的PK/PD研究

2.1 纳武利尤单抗

纳武利尤单抗为完整的人源性单抗，其剂量为0.1～20 mg/kg，PK模型为线性，清除率随时间变化，在治疗后16周达稳态[8，26-27]；其PK为两室模型、两相清除(包括快分布阶段和缓慢清除阶段)。体外数据显示，纳武利尤单抗与PD-1分子有高亲和力，并且其浓度在0.04 μg/ml时即可抑制70%的T细胞上的PD-1受体[28]。该研究结果还显示，纳武利尤单抗与PD-1分子的高亲和力(>70%)与剂量无关，单次或重复给予0.3～10 mg/kg的剂量，其与PD-1分子的结合也无法达到100%。一项大型的剂量递增Ⅰ期临床试验中，纳武利尤单抗剂量在0.1～10 mg/kg范围内并未发现MTD，并且剂量-效应和暴露量-效应的关系会达到平台期，如黑色素瘤患者剂量≥1 mg/kg和非小细胞肺癌(non-small cell lung carcinoma，NSCLC)患者剂量≥3 mg/kg时，暴露量-效应即达到平台期[29]。其他研究结果显示，该药的暴露量、第1次给药后的浓度无法预测其OS、≥3级不良反应以及由于3级以上不良反应导致的撤药率[30-31]。最近有研究结果显示，纳武利尤单抗的暴露量与治疗结局相关，NSCLC患者的肿瘤缩小率与暴露量无明显相关性，但在其剂量逐渐增至3 mg/kg时，肿瘤的进展率随着剂量的增加而降低。对纳武利尤单抗有反应的NSCLC患者比进展期的患者有更高的纳武利尤单抗暴露量。因此，各项研究之间存在差异，需要进一步研究，由于该药尚无MTD，建议可根据暴露量进行剂量的调整，以利于改善治疗效果[29，32]。最近的几项研究结果显示，纳武利尤单抗的清除率与OS、死亡率高度相关，低的基础清除率和清除率随时间降低可能会提高治疗的反应和生存率[29-31，33-34]。清除率高相关的因素包含男性、PS评分>0分、体重高和白蛋白水平低，其他的因素如年龄、种族、初始乳酸脱氢酶水平、轻度肝功能异常、肿瘤类型和负荷及PD-1的表达可能会影响清除率，但是均并不具有临床相关性(<20%)[8]。固定剂量给药方案(240 mg，每2周给药1次或480 mg，每4周给药1次)与以体重为基础的给药方案(3 mg/kg，每2周给药1次)相比，其暴露量与安全性无区别，大部分Ⅲ期临床试验均采用固定剂量给药。纳武利尤单抗的疗效与其清除率高度相关，但与其暴露量(第1次给药后平均谷浓度)的相关性不高。

2.2 帕博利珠单抗

帕博利珠单抗的PK为两室模型，剂量在0.3～10 mg/kg，每2周给药1次或每3周给药1次时为线性消除；当剂量<0.3 mg/kg，每3周给药1次或药物浓度<0.68 μg/ml时为非线性消除[35-36]；当剂量>2 mg/kg 每3周给药1次能够使95%的靶点饱和，血清浓度与靶点饱和有直接的关系[35]。在剂量递增的Ⅰ期剂量临床试验中，0.005～10 mg/kg的剂量范围内未发现MTD，若每3周重复给药1次，19周会达稳态浓度[36]。帕博利珠单抗的清除与年龄、性别、种族、PS、初始肿瘤负荷和类型以及肝肾功能的状态无相关性，但是会受体重影响，因此，该药需要根据患者的体重调整剂量[12,37-38]。有研究结果表明，200 mg，每3周给药1次的固定剂量给药与2 mg/kg，每3周给药1次有相似甚至更高的药物暴露量[13]，见表4。该结果提示，固定剂量给药也适合帕博利珠单抗，但超重患者按照固定剂量给药、低体重患者按照体重调整给药均有使暴露量减少的风险存在。一项回顾性研究纳入了KEYNOTE-002、KEYNOTE-010和KEYNOTE-024等临床试验数据，未发现剂量-效应和暴露量-效应的关系[39]。模型显示，帕博利珠单抗在剂量2～10 mg/kg范围内，以6周的AUC为暴露量指标不能预测其肿瘤大小[12]。因此，需要研究是否可以将清除率的变化作为早期预测OS的标志。

2.3 西米普利单抗

西米普利单抗PK参数的数据极少，1～10 mg/kg，每2周给药1次或350 mg，每3周给药1次，其PK参数为线性，与剂量成比例。剂量升高的Ⅰ期临床试验中，每2周给药1次，给药8次后可达稳态浓度，时间约为4个月[40]。西米普利单抗350 mg，每3周给药1次与3 mg/kg，每2周给药1次有相似的暴露量，因此，目前推荐剂量为350 mg，每3周给药1次，直至疾病进展或毒性出现[14-15]。在10～30 μg/ml浓度范围内，西米普利单抗的Cmin和AUC0～2周与完全缓解率无关[41]。

3 PD-L1抑制剂的PK/PD研究

3.1 阿特珠单抗

阿特珠单抗剂量在1～20 mg/kg范围内为线性，临床前研究和Ⅰ期临床试验的目标谷浓度为Cmin>6 μg/ml；同时，1～20 mg/kg的剂量有抗肿瘤活性，且在该剂量范围内未达到MTD[42-43]。因此，阿特珠单抗15 mg/kg，每3周给药1次在后续的Ⅰ期试验中被证实能够维持Cmin>6 μg/ml[42，44]。

3.2 阿维鲁单抗

阿维鲁单抗剂量在3～20 mg/kg范围内，其AUC和血浆峰浓度(Cmax)随剂量增加而增加[45]。其为两室模型，根据群体药动学模型数据，需要2～3个周期后达稳态，表观分布容积为4.7 L。其等电点高(8.9～9.3)，能够解释其半衰期较短，因为单克隆抗体等电点高会增加其在组织和肿瘤的分布，使肝脏清除率升高。临床前体外实验结果显示，阿维鲁单抗血清浓度>1 μg/ml时能够与>90%的靶点结合[18，45]。Ⅰ期临床试验纳入了实体瘤患者，3～10 mg/kg，每2周给药1次的给药剂量能够结合>90%的靶点[45]。由于阿维鲁单抗3 mg/kg的剂量很难保证Cmin为1 μg/ml，因此，欧洲和美国批准的剂量为10 mg/kg，每2周给药1次。按照体重标准的给药方案已被批准，其能够保证体重在30～204 kg范围内的患者有足够的药物暴露量[46]。PD-L1的状态、肿瘤负荷和轻中度肝肾损伤不会影响阿维鲁单抗的清除率，但是重度肝肾损伤尚无研究。

3.3 德瓦鲁单抗

德瓦鲁单抗剂量<3 mg/kg时PK为非线性，剂量>3 mg/kg时PK为线性[47-48]。群体药动学模型显示，固定剂量与以体重为基础的剂量方案能够达到相似的稳态暴露量，但美国和欧洲的推荐剂量均为10 mg/kg，每2周给药1次[20-21，47]。

4 结论

ICI为临床近年来才开始使用的药物，较多的药物尚无PK/PD的研究，目前对于PD-1和PD-L1抑制剂暴露量与疗效之间是否具有相关性仍存在质疑。很多因素影响药物的清除，包括年龄、性别、种族、肿瘤负荷、PS及免疫原性，但是其对PK参数的影响≤30%，被认为对临床实际应用的影响不大。但是，体重、清除率已被证实与其中某些药物相关(伊匹单抗、帕博利珠单抗和阿维鲁单抗)。CTLA-4抑制剂中的伊匹单抗和Tremelimumab的暴露量与效应及疗效与毒性关系的研究较多。纳武利尤单抗、帕博利珠单抗随时间变化的清除率也被研究得较多，且纳武利尤单抗的清除率与OS、死亡率相关。尚需更多研究阐述ICI的浓度和(或)清除率-效应的关系，以更好地确定ICI体内浓度和(或)清除效果的相关性，还需要与根据药物PK参数指导给药方案对比的研究。只有更多循证药学研究阐明ICI暴露量参数与疗效和(或)安全性之间的定量规律，才能为临床个体化给药的调整提供更有意义的依据和方法。