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嘉峪檢測網(wǎng) 2024-12-30 08:31
ICH E14/S7B Q&A指導(dǎo)原則中提出“雙陰性”的概念，即hERG陰性和體內(nèi)安全藥理結(jié)果陰性，以降低臨床QT間期延長的風(fēng)險。其中，ICH E14/S7B Q&A也強調(diào)采用清醒動物開展非嚙齒類動物安全藥理研究的重要性，并需要注意研究體系的可靠性和靈敏度。這也就引出了一個話題，即非嚙齒類動物心血管遙測研究的最佳實踐是什么？本文主要參考GSK、Pfizer、Amgen、AZ、Charles River等團隊2023年發(fā)表的一篇名為《Best practice considerations for nonclinical in vivo cardiovascular telemetry studies in non-rodent species: Delivering high quality QTc data to support ICH E14/S7B Q&As》的文章。
研究前考慮
種屬選擇
心血管安全藥理研究的種屬最好與非臨床毒理研究保持一致。因此，種屬選擇的依據(jù)也是類似的，比如與人體的生理學(xué)和藥理學(xué)相關(guān)性。如果使用與毒理研究不同種屬開展研究，需要說明其合理性。常用的非嚙齒類動物種屬主要包括犬、非人靈長類和小型豬。
研究設(shè)計
優(yōu)先選擇的設(shè)計是交叉設(shè)計（crossover design），即每個動物都會經(jīng)歷所有治療，每種治療方案之間設(shè)置一定的清洗期。交叉設(shè)計的初衷是因為動物個體間變異比較大，這種設(shè)計可以與自身進行對照，解決變異問題。不過，如果藥物PK或PD效應(yīng)維持過久，導(dǎo)致清洗期設(shè)置有一定挑戰(zhàn)，比如清洗期需要2-3周，交叉設(shè)計就不太適用了，可以考慮平行設(shè)計（parallel design）。但平行設(shè)計就需要設(shè)置vehicle對照，且多組平行開展，動物用量相應(yīng)增加。體內(nèi)心血管安全藥理還有一種稱為劑量爬升的設(shè)計（ascending dose design），每個動物先接受vehicle，然后低、中、高劑量，中間設(shè)置清洗期。相較于交叉設(shè)計，劑量爬升設(shè)計雖然使用的動物數(shù)量是一樣的，潛在的風(fēng)險是將時間效應(yīng)和可能的治療作用兩個變量混在一起。雖然也有文獻回顧性分析發(fā)現(xiàn)，QTc間期受day-to-day的時間效應(yīng)影響很小，是一個引起低變異（low variability）的變量，但通常還是首選拉丁方交叉設(shè)計。
交叉設(shè)計使用最多的是Williams square。如下圖所示，核心變量有3個，劑量、給藥時間點和動物，即采用什么動物分別在什么時間節(jié)點以什么劑量給藥。常用的設(shè)計方案是4只動物+4種給藥處理（Vehilce+3劑量水平給藥組）。當(dāng)然，為提高統(tǒng)計效力及降低可能的異常動物剔除風(fēng)險，也可以考慮6只或8只動物的設(shè)計。
統(tǒng)計模型
取決于給藥前數(shù)據(jù)的使用與否或如何使用，體內(nèi)心血管安全藥理統(tǒng)計模型主要有3個，分別是“Single-delta”ANOVA、“Double-delta”ANOVA和ANCOVA，姑且稱之為模型一、模型二和模型三吧。模型一和二的主要區(qū)別在因變量，前者的因變量是post-dose QTc，后者是ΔQTc（post-dose QTc-pre-dose QTc）。模型三的因變量是post-dose QTc，同時將pre-dose QTc作為協(xié)變量。從統(tǒng)計效力看，模型三高于模型二，故模型二不太常用。
那模型一和模型三該怎么選擇呢？首先，交叉設(shè)計是與動物自身對照，基線協(xié)變量并不關(guān)鍵，故模型三較模型一并無太大優(yōu)勢。其次，模型三要求各劑量組之間基線和藥后最佳擬合的斜率要一致，否則使用共同斜率會出現(xiàn)偏差。另外，如果出現(xiàn)動物缺失或某些數(shù)據(jù)缺失，模型三也會出現(xiàn)偏差。此外，如果清洗期設(shè)置不夠充分，模型三也會出現(xiàn)人為誤差。因此，模型一（Single-delta ANOVA）在交叉設(shè)計非嚙齒類心血管安全藥理試驗中更被推薦。
效力分析對研究設(shè)計也有幫助，包括確定動物數(shù)量和組別數(shù)量?？梢栽诮o定樣本量和預(yù)計變異度的前提下，基于研究機構(gòu)內(nèi)的一組研究（如15-30項）進行效力分析。通過ANOVA或ANCOVA從每項研究中估計變異性，然后合并這些變異性得出一個中位數(shù)值。使用變異性值和交叉設(shè)計統(tǒng)計模型，可以在固定的樣本量下，假設(shè)80%的統(tǒng)計效力和0.05的顯著性水平，推導(dǎo)出QTc間期（及其他心血管終點）的MDD（指在統(tǒng)計上可以出現(xiàn)顯著性的給藥組和對照組之間的最小差異）。
關(guān)于統(tǒng)計部分，原文還介紹了MDD和LSD（Least-significant difference）的區(qū)別和背景研究數(shù)據(jù)變異度的表征，篇幅所限，不作展開。
劑量選擇和目標(biāo)暴露量要求
非嚙齒類動物體內(nèi)心血管安全藥理試驗劑量對應(yīng)的暴露量應(yīng)該覆蓋主要藥理學(xué)活性，且如有可能，最好超過最高臨床穩(wěn)態(tài)Cmax。通常交叉設(shè)計選擇vehicle+3劑量組，低劑量不產(chǎn)生作用或產(chǎn)生很小的作用（如NOEL劑量），中劑量可以在產(chǎn)生作用的閾值附近（如LOEL劑量），高劑量或者產(chǎn)生明顯的心血管作用或者接近最大耐受劑量（maximum tolerated dose, MTD）。根據(jù)ICH E14 Q&A，非臨床的最大暴露量要覆蓋臨床高暴露量場景，比如腎或肝損傷場景下的最大Cmax，又如可能的藥物-藥物相互作用影響下的暴露量增加。所以，嚴(yán)格講，非臨床暴露量是比臨床預(yù)期有效劑量下的暴露要高的。但是，在開展非臨床研究時，臨床可能的最高暴露量是未知的?？梢越Y(jié)合預(yù)期的心血管作用和動物整體耐受性選擇劑量，如果高劑量接近MTD，則可能覆蓋高臨床暴露。
另外一個影響劑量設(shè)計的因素是不同種屬之間的QTc敏感性。比如人對莫西沙星、多非利特或索他洛爾的QTc作用的敏感性是犬和猴的2-3倍。所以，動物敏感度的降低，對暴露量的要求也就更高。
陽性對照研究
這里的陽性對照并不是指每項研究均需要設(shè)置陽性對照組。陽性對照研究的目的更多是采用陽性藥物驗證體系的靈敏度和可靠性。陽性對照研究應(yīng)采用與受試藥物同樣的方法，如相同的種屬、硬件、軟件和數(shù)據(jù)分析方法。如果實驗室的硬件、動物種系等有變化，陽性對照試驗需重新開展。
遙測信號質(zhì)量測定
動物需要通過手術(shù)植入設(shè)備，以記錄和傳輸信號，用于測量和分析動脈血壓和心電圖（ECG）。這些動物通常會在不同的研究中重復(fù)使用。所以，不同研究之間需要根據(jù)供試品的PD和PK特點，設(shè)置充足的洗脫期。新植入的動物，首次研究開始前，需要驗證動物的遙測信號波形，以確認與歷史背景值是否一致。非試驗期間，也需要定期對動物進行信號質(zhì)量的定性和定量檢查。每次研究之前，需要確認ECG信號的質(zhì)量，確保P-QRS-T波形正常，未出現(xiàn)心律失常。
研究過程中的考量
遙測ECG數(shù)據(jù)收集
影響ECG信號質(zhì)量和可靠性的方面有很多。其中，植入遙測裝置的手術(shù)方法是至關(guān)重要的。內(nèi)置導(dǎo)聯(lián)通常是單一Ⅱ?qū)?lián)，12導(dǎo)聯(lián)ECG對于遙測系統(tǒng)尚不可行。多項研究已經(jīng)證實，將正、負導(dǎo)聯(lián)分別放置在橫膈膜、頸靜脈，可以產(chǎn)生相對理想的波形。在II導(dǎo)聯(lián)上測量QT間期可以清晰地識別Q波的開始和T波的結(jié)束，并且U波不太明顯，與心室復(fù)極結(jié)束相對應(yīng)。
收集遙測數(shù)據(jù)的動物，應(yīng)處于相對安靜的環(huán)境，盡量減少房間進入次數(shù)和對動物的干擾。需詳細記錄環(huán)境條件和進出情況，為后續(xù)實驗結(jié)果解釋提供依據(jù)。每次給藥時，建議從給藥前至少2小時開始收集數(shù)據(jù)，直至給藥后至少20小時。具體收集時間長短要結(jié)合PK和PD調(diào)整。另外，減少晝夜節(jié)律影響，建議每次給藥選擇同一時間。連續(xù)收集數(shù)據(jù)可以在更廣泛的心率范圍內(nèi)完整表征QT/RR或QT/HR關(guān)系，從而增加對這些數(shù)據(jù)用于計算個體動物QT校正因子的信心。此外，收集ECG波形時，不建議濾波，采樣頻率至少為500Hz，可以提供大概2毫秒的分辨率。
收集血樣測定藥物暴露量
首先體內(nèi)心血管安全藥理伴隨PK檢測是非常有意義的，可以與體外hERG、臨床暴露等數(shù)據(jù)進行對比和分析，還可以進行濃度-QTc相關(guān)性分析。由于動物頻繁采血會影響心率，從而干擾ECG信號，故通常不要求收集完整PK曲線數(shù)據(jù)。下表給出了5種不同的PK采集方案。當(dāng)然，第1種方案是全PK數(shù)據(jù)收集。第2種是選擇其中1天收集，翻下前文的拉丁方交叉設(shè)計表格，任1天應(yīng)該都有不同劑量的動物給藥，所以每個劑量僅能收集1-2只動物PK血。第3種方案僅采集其中1個劑量的血樣，優(yōu)先選擇能引起QTc變化的劑量。而且，也不是收集完整PK樣本，比如僅收集藥前血、Tmax和24h的樣本。最后兩種方案，一個是設(shè)立衛(wèi)星組，單獨用于PK樣本收集，一個則是采信供試品在其它試驗中獲得的PK或TK數(shù)據(jù)。每種方案，各有利弊。
心率校正QT間期
通過心率（heart rate, HR）校正QT間期是必要的，因為HR降低（RR間期延長）會導(dǎo)致QT間期延長。反之，HR增加則會縮短QT間期。常用的校正公式是Fridericia和Bazett方法，通常用于人的QT間期校正，采用的心率是60bpm（RR 1000毫秒），是一種固定的QT/RR關(guān)系。這種方法的缺點是不能充分反映個體差異。另外，動物的靜息心率通常更高，所以人體的QT校正方法并不適用。目前，食蟹猴和小型豬尚沒有通用的校正方法，犬是有的，犬通常采用Van de Water方法校正。不過，遙測獲得的大量數(shù)據(jù)，可以用于準(zhǔn)確測定個體的QT/RR關(guān)系。
表征QT/RR（或QT/HR）關(guān)系的方法有線性和非線性兩種。
線性校正可以采用以下公式。IACF為個體動物校正因子。
非線性校正方法由Holzgrefe開發(fā)，需要先用QT和RR的原始數(shù)值，經(jīng)log對數(shù)轉(zhuǎn)化后，得到β。再用β和RRref等，計算具體動物的QTc。
RRref有建議值，犬/小型豬為750毫秒（HR 80 bpm），猴為500毫秒（HR 120 bpm）。
文章最后對體內(nèi)QTc試驗最佳實踐的建議總結(jié)出一張表格，將工業(yè)界的專家建議、可能偏離最佳實踐的風(fēng)險進行了羅列。如下表所示，有興趣的可以參閱原文。
來源：藥理毒理開發(fā)
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