干货分享｜TGN 1412和BIA 10-2474两个临床试验“惨案”对新药首次人体临床试验的启示（上）

Medicine is a science of uncertainty and an art of probability.

——Sir William Osler（1849-1919）

2006年在英国伦敦进行的TGN 1412的I期临床试验所导致的灾难性意外曾一度是医药行业的热点新闻。TGN 1412是一种人源化单克隆抗体，由德国TeGenero公司研发，拟将其应用于类风湿性关节炎等自身免疫性疾病及白血病的治疗。多数单克隆抗体的作用机制是拮抗某一生理反应，而TGN 1412则恰恰相反，其可与T细胞上的CD28受体结合并单独激活T细胞，使T细胞增殖分化，进一步激活体内免疫系统。TGN 1412的临床试验获得了英国药品和保健产品管理局（Medicines and Healthcare products Regulatory Agency，MHRA）的批准。

2006年3月13日，在伦敦Northwick Park医院进行的TGN 1412首次应用于人体的双盲、随机、安慰剂对照的I期临床试验（8位健康男性受试者入组，其中6人为试验药组，2人为安慰剂对照组），6位健康受试者在注射了起始剂量的TGN 1412后的90分钟左右相继而出现了严重的全身炎症反应并伴随头痛、肌痛、恶心、腹泻、低血压等不良症状。在随后的12~16小时内，由于受试者先后出现了多器官功能衰竭和弥散性血管内凝血而全部转入重症监护病房（ICU）接受治疗。在给药后的24小时内，受试者又相继出现了意料之外的淋巴细胞和单核细胞耗竭。经抢救，6名受试者无1例死亡，但是反应最严重的1例受试者在ICU住院治疗3个多月后，因药物不良反应导致脚趾和手指缺血坏死而接受了全部足趾的切除术和3个手指的部分切除术，而2名安慰剂对照组的受试者则未出现任何不良反应。事发后，MHRA立即勒令中止试验并旋即展开了相关调查，最终于当年5月25日公布了调查的最终结论：没有证据显示TGN 1412在药物生产、储存等过程中存在问题^[1-2]。

十年后，类似的悲剧再次在法国上演。BIA 10-2474是由葡萄牙Bial制药公司研发的一种脂肪酸酰胺水解酶（Fatty acid amide hydrolase，FAAH）抑制剂，其作为大麻素系统镇痛药而被开发。知名的制药公司辉瑞和强生也分别开发过以FAAH为靶标的镇痛药，例如辉瑞（Pfizer）的PF-04457845进行了药物临床I期、临床II期研究，由于其缺乏有效性，而最终止步于临床II期研究。此前有关FAAH抑制剂的一系列临床研究中均无安全性不良报告，BIA 10-2474的临床试验在2015年6月获得了Brest机构审查委员会（Institutional Review Board，IRB）的批准。

2015年7月至2015年12月，期间共有84名健康受试者参与了BIA 10-2474的单中心、双盲、随机、安慰剂对照的I期临床试验。试验分为单剂量递增（Single Ascending Dose，SAD）、多剂量递增（Multiple Ascending Dose，MAD）以及额外设计的开放式设计的食物相互作用（Food Interaction，FI）和药效学（Pharmacodynamics，PD）部分^[3]。48名健康受试者参加了SAD部分（0.25、1.25、2.5、5、10、20、40和100mg）的试验，24名健康受试者参加了MAD部分（2.5mg 10天、5mg 10天、10mg 10天和20mg 10天）的试验，此外还有12名受试者参加了40mg的FI研究。在SAD和FI试验期间没有任何严重不良事件（Serious Adverse Events，SAEs）的报告。MAD研究于2016年1月6日爬坡至第五个剂量组（50mg），8名受试者中的6人被随机分配接受了BIA 10-2474的给药，剩余2人接受了安慰剂给药。在MAD研究中，每名受试者在研究期间需服用10次研究药物，每天1次，每次服用50mg BIA10-2474或与其外观相同的安慰剂。2016年1月10日晚上，在第5次服药之后，BIA 10-2474试验药组中的1名受试者出现了严重的神经系统症状而被紧急送往医院救治，随后其余受试者由于出现不同程度的不良反应而被陆续送往医院。最终，1名健康受试者在连续5次口服50mg BIA 10-2474 的7天后死亡，另外5名受试者出现了不同程度的脑损伤的症状。事发后，法国国家药品和保健品安全局（Agence nationale de sécurité du médicament et des produits de santé，ANSM）成立了临时专家科学委员会展开了相关调查，通过分析BIA 10-2474 的相关数据，讨论了造成这次I期临床试验中严重不良反应可能的几个药物作用机制^[3-4]。

首次人体试验（First In Human clinical trial，FIH）是创新药物研发过程中重要里程碑之一，但由于缺乏对人体应用的经验，只能根据临床前药理、毒理研究数据探索人体可耐受的剂量范围。因此，与其他类型的I期临床试验相比，FIH试验面临的未知情况更多，风险级别更高，在试验设计和具体操作的过程中理应格外慎重，应当从全方面、多角度地考虑药物的药理学与毒理学终点、实验动物的种属和安全系数来确定适当的人体起始给药剂量。

下文，笔者将根据FDA指南梳理NOAEL法估算MRSD的步骤并从TGN 1412和BIA 10-2474两个事件分析NOAEL法计算药物首次人体给药剂量所存在的局限性。

FIH试验中须确立耐受性试验最大推荐起始剂量（Maximum Recommended Starting Dose，MRSD）。2005年，美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）颁布了创新药人体研究的剂量设置指南——《健康成年志愿者首次临床试验药物最大推荐起始剂量的估算指导原则》，建议将药物毒理学研究中实验动物长期给药（一般为28天或3个月连续给药）的最大无毒性反应剂量（No Observed Adverse Effect Level，NOAEL）用于人体研究者中起始剂量的估算。由最合适的动物种属的NOAEL计算人体等效剂量（Human Equivalent Dose，HED），除以安全因子（Safety Factor，一般默认为10），即得到人体MRSD。一般以药物毒理试验剂量为基础或以药物的生物暴露量为基础估算MRSD，以合适的动物毒理试验中所确定的NOAEL已被广泛地接受用于确定健康志愿者的安全起始剂量，其具体步骤如下：

（1）未见毒性反应剂量（NOAEL）的确定

不同文献对于NOAEL有不同的定义，但在计算MRSD时应采用以下定义：与对照组相比未使毒性反应明显增加的剂量。在确定NOAEL时，应考虑生物学意义上的不良反应，即便其不具有统计学意义。从适当的动物研究中得出NOAEL已成为普遍接受的安全基准。应当注意的是，NOAEL不等于未观察到反应的剂量（No Observed Effect Level，NOEL），后者指任何反应，而非仅是毒性反应，尽管在某些情况下两者可能相同。NOAEL也不应与观察到的毒性反应最低剂量（Lowest Observed Adverse Effect Level，LOAEL）或最大耐受剂量（Maximum Tolerated Dose，MTD）相混淆，后两者均以发现毒理反应为基础，一般不用于成年健康志愿者的起始剂量的确定。在动物毒理试验中确定NOAEL的关键在于如何判断毒性反应，通常有三种类型的结果可用于确定NOAEL：（1）明显的毒性反应，如明显的临床症状或肉眼和显微镜下可见的病变；（2）毒性反应的替代指标，如血清肝酶水平升高；（3）过度放大的药效反应：不同药物的毒性反应在性质和程度上可以有很大的差异，而对某种反应是否判定为毒性反应往往各方有不同的意见。

采用NOAEL法确定健康志愿者的给药剂量已被广泛接受。某些情况下，与药物毒性反应相关的生物利用度的数据、代谢特征和血浆药物浓度等临床前数据也会影响NOAEL的确定。原则上，I期临床试验的健康志愿者在起始剂量下不应该出现任何临床前试验中观察到的毒性反应。

（2）人体等效剂量（HED）换算的两种方法

1）根据体表面积换算

相关动物的试验研究中的NOAEL被确定之后，应选择恰当的方法将其转换成HED。动物全身性给药的毒性终点，如NOAEL与MTD，将其量化为体表面积剂量（即mg/m²）通常在不同的动物种属间呈现出良好的比例关系。体表面积归一法是一种从动物剂量估算HED的普通接受的方法。对于抗肿瘤药物，以体表面积（mg/m²）计算剂量时，导致10%啮齿类动物死亡的剂量（LD₁₀）和非啮齿类动物的MTD均与人体的MTD具有较好的相关性。同时，起始剂量的估计应充分考虑临床试验的安全性，一般也应当选择基于体表面积的校正因子将NOAEL剂量转化为HED，以得到最终的FIH起始剂量。

表1根据体表面积将动物剂量换算成人体剂量

2）使用mg/kg换算

表1中将动物的NOAEL转换为HED的转换因子的推导是基于以下假设：即当将剂量标准化为体表面积时，NOAEL与HED的比例为1：1。然而，某些情况下，如有数据显示不同种属间NOAEL的mg/kg剂量相似时，设定HED（mg/kg）等于NOAEL（mg/kg）则可能更合适。此法得出的HED（mg/kg）数值，相对于小鼠，大鼠和狗，分别是使用的mg/m²方法的12倍、6倍和2倍，若不能满足相关条件仍应使用mg/m²法计算HED，从而得出更为安全的MRSD。

应该注意的是，对于相对分子质量＜100 kDa 的药品，应采用体表面积剂量归一法计算HED，而相对分子质量＞100 kDa 的药品，一般直接将mg/kg 表示的NOAEL剂量推算为HED。

（3）合适的动物种属的选择

药物毒理学的研究可以得到一系列NOAEL，并计算得到相应的HED，再选择一个HED来推算MRSD。在无相关性数据的情况下，一般默认最敏感的动物种属（即HED最低的种属）为推算健康成年志愿者首次临床试验MRSD的最为合适的动物种属。若不采用最敏感种属的选择，则需要考虑动物种属间对药物的吸收、分布、代谢和排泄之间存在的差异或者借鉴以往同类药物的研究经验从而选择特定动物种属来预测药物对人体可能产生的不良反应。

（4）安全系数的使用

根据最合适动物种属的NOAEL确定了HED后，可用安全系数提供一个安全阈值，以确保受试者的用药安全。当考虑到从动物外推到人体时，需要考虑以下因素对安全系数变化的影响：（1）药物对人类与动物药理学活性存在差异；（2）某些毒性反应在动物中判别有难度（例如头痛、肌痛、精神障碍）；（3）受体密度或亲和力的差异；（4）无法预期的毒性反应；（5）药物ADME的种属差异。以上这些因素的影响是需要降低根据动物NOAEL的HED推算出的人体初始剂量。

在实际应用中，临床试验的MRSD是用HED除以安全系数来确定。通常使用的安全系数为10，该数值是根据历史经验而确定，并不一定适用于所有情况，安全系数应根据实际情况加以适当调整。当安全性风险增大时，安全系数应当加大；而有数据支持安全性风险减小时，安全系数可适当减小。安全系数类似浮动标尺可根据对健康志愿者安全型风险的增减而适当调整。安全系数增减的程度要通过对现有数据的分析来确定。安全系数的增加和减少，尤其是调整到低于10的情况，必须有充分明确的理由。

（5） MRSD计算方法的举例

以SD大鼠、食蟹猴NOAEL剂量（mg/kg）推算A药的HED：

SD大鼠28天连续给药的起始剂量30mg/kg 作为NOAEL，人体重以60kg计算，安全系数1/5；

HED＝30×0.16×60×1/5=58mg/d

食蟹猴28天连续给药的起始剂量12.5mg/kg作为NOAEL，人体重以60kg计算，安全系数1/5；

HED＝12.5×0.32×60×1/5=48mg/d

选择较为安全的48mg/d作为MRSD。

TGN 1412起始剂量的设置完全符合FDA指南所推荐的NOAEL法，其分别在恒河猴和食蟹猴两种实验动物中进行了毒理学研究，研究中没有观察到包括全身免疫系统失调和超敏反应等不良反应，此外也无任何其他可能存在心血管系统、呼吸系统或中枢神经系统毒性的提示，研究显示了TGN 1412良好的耐受性。基于上述实验结果，参考食蟹猴重复给药的毒性研究结果（NOVEL值为50mg/kg），TGN 1412临床试验所采用的剂量为0.1mg/kg，仅为食蟹猴NOAEL剂量的1/500，然而即便是在如此审慎的给药剂量下，TGN 1412的人体首次给药剂量仍然远高于其药理学起效剂量^[6]。

TGN 1412与T细胞上的CD28受体结合后，可激活T细胞，使其增殖分化，进一步激活体内免疫系统。研究显示，0.1mg/kg的给药剂量已经可使90%以上的CD28受体与“超级激动剂”TGN 1412结合^[2]。对CD28分子进行同源性分析结果显示，TGN 1412与CD28受体结合的6个氨基酸位点在人与猴之间具有较好的同源性，而且人和猴T细胞上的CD28表达水平也相当，但猴的CD28上跨膜区域的3个氨基酸与人类有所不同，造成了细胞信号转导结果的差异^[7]。TGN 1412的首次人体给药后，其与受试者体内T细胞上的CD28受体结合使其被大量激活形成了免疫风暴并最终导致了严重的不良反应，提示以NOAEL法从动物剂量外推至人体给药剂量，可能存在缺陷^[2][6][7]。

在BIA 10-2474事件中，MRSD的计算方法采用的仍是NOAEL法。研究人员将BIA 10-2474在四种实验动物（大鼠、小鼠、犬、猴子）中进行了毒理学研究，未见其明显的毒性作用，对其可能发生在人类身上的毒性也无潜在提示。因此在设计起始剂量时，从四种实验动物中选择了最为敏感种属大鼠（NOAEL值为30mg/kg），采用NOAEL法得出的SAD和MAD研究的最高给药剂量均为96mg，而根据BIA 10-2474的药理活性机制，FAAH抑制剂在人体中发挥药理效应的最低剂量为1.25mg，5mg的剂量可达到完全抑制，发生致死事件时的BIA 10-2474给药剂量（50mg）为有效剂量的10~40倍。有研究显示，即使在药理学有效剂量之下，BIA 10-2474也可能引起抑制FAAH之外的脱靶效应（off-target），存在潜在的安全风险^[4][8][9]。

综上，NOAEL法的药物剂量选择是基于最小毒性风险，并非选择对人体具有最小药理活性的药物剂量，其存在一定的缺陷。为避免类似TGN 1412的悲剧再次发生，欧洲药品管理局（European Medicines Agency，EMA）于2007年发布了新的指导原则，建议新药的首次人体给药剂量的设定，除了从安全性角度考虑估算NOAEL人类等效剂量的同时还应考虑临床前研究中包括体内和体外的药理学起效剂量，建议采用最小生物效应水平（Minimal Anticipated Biological Effect Level，MABEL）开始给药^[10]。

FDA指南对首次人体给药剂量的推荐重点在于临床前毒理学研究中用药剂量未观察到不良反应的水平（NOAEL），通过合适种属的NOAEL值与合适的安全系数得到HED。与此不同的是，EMA指南则强调最小预期生物效应水平（MABEL）的方法，其要求综合参考所有体内外的药理学与毒理学研究数据来确定HED，相比NOAEL法更为审慎。NOAEL法通俗易懂，其用于计算小分子药物的首次人体给药剂量也一直保持较好的安全记录，但其忽略了药物对不同种属动物的药理与毒理学的差异，尤其是对于大分子生物药。但也应当注意的是，EMA所推荐的MABEL法主要是针对诸如单克隆抗体等的大分子生物药。NOAEL法在将来也仍可能作为计算小分子化学类药物首次人体给药剂量的最常用的方法，但对于某些作用机制和作用靶点认识有限以及临床前数据预测价值较低的具有高安全风险的药物，以MABEL法设计药物的起始剂量可能更为妥当^[4][11]。

本文为《TGN 1412和BIA 10-2474两个临床试验“惨案”对新药首次人体临床试验的启示》的上篇，回顾了TGN 1412和BIA 10-2474两个临床试验“惨案”，介绍了FDA行业指南推荐的首次人体给药剂量的NOAEL法，并从两个事件中分析了NOAEL法计算药物首次人体试验起始剂量所存在的局限性。后续也将介绍为避免TGN 1412事件再次发生，EMA指南所引入的主要针对生物大分子药物的MABEL法，以及 BIA 10-2474事件带给药物临床试验领域从业者的其他启示。

参考文献

[1] Suntharalingam G, Perry M R, Ward S, etal. Cytokine Storm in a Phase 1 Trial of the Anti-CD28 Monoclonal AntibodyTGN1412[J]. N Engl J Med, 2006, 355(10):1018-1028.

[2] Kenter M J, Cohen A F. Establishing riskof human experimentation with drugs: lessons from TGN1412[J]. Lancet, 2006,368(9544):1387-1391.

[3] ANSM.ClinicalStudyProtocolBIA10-2474[EB/OL](2016-01-22)[2017-11-09].

http://ansm.sante.fr/content/download/84681/1069223/version/1/file/protocole_BIAL_102474+10122012016131259.pdf.

[4] Philip Chaikin PharmD MD FCP. The Bial10‐2474 Phase 1 Study—A Drug Development Perspective and Recommendations forFuture First-in-Human Trials[J].Journal of Clinical Pharmacology, 2017,57(6):690-703.

[5] FDA Guidance for Industry Estimating theMaximum Safe starting Dose in Initial Clinial Trials for Therapeutics in AdultHealthy Volunteers[EB/OL] (2005-07-06)[2017-11-09].

https://www.fda.gov/downloads/drugs/guidance

complianceregulatoryinformation/guidances/ucm07078932.pdf.

[6] Attarwala H. TGN1412: From Discovery toDisaster[J]. Journal of Young Pharmacists Jyp, 2010, 2(3):332.

[7] ANSM.Report by the Temporary SpecialistScientific Committee(TSSC),"FAAH(Fatty Acid Amide Hydrolase)",on the Causes of The Accident during Phase1Clinical Trial[EB/OL].(2016-04-25)[2017-11-09].

http://www.ansm.sante.fr/var/ansm_site/storage/original/application/744c7c6daf96b141bc9509e2f85c227e.pdf.

[8] 魏春敏, 王水强, 王涛.创新药物首次人体试验风险评估的相关考虑[J]中国临床药理学杂志, 2017, 33(1):90-94.

[9] Whitebread S, Dumotier B, Armstrong D, etal. Secondary pharmacology: screening and interpretation of off-targetactivities - focus on translation.[J]. Drug Discovery Today, 2016,21(8):1232-1242

[10] EMA.Guidanceon strategies to identify and mitigate risks for first-in-human and earlyclinical trials(CTs) with investigational medicinal products withinvestigational medicinal products.[EB/OL]London:EMA.2007-07-09[2017-11-09] http://www.ema.europa.eu/docs/en_GB/document_library/Scientific_guideline/2017/07/WC50023

2186.pdf

[11] 李江帆, 薛薇, 胡欣,等. 法国BIA 10-2474临床试验事件对我国研究者的启示[J].中国药物警戒, 2018, 15(2):94-97.

科学事务部 任倩倩|供稿