細胞治療製品の非臨床開発におけるベストプラクティス

ネイサン・マンリー、ケイティ・スピンク著

細胞治療の分野は現在、エキサイティングな拡大期を迎えています。数多くの治療候補が臨床試験へと進み、さらに多くの候補が前臨床パイプラインを通過しています。初期段階の細胞治療製品候補が増加するにつれ、臨床への橋渡しを支える効果的な前臨床開発戦略を定義する必要性も高まっています。細胞ベースの治療薬は多様で多機能な性質を持つことが多いため、細胞治療に対して「万能」な前臨床プログラムを定義することは不可能です。その代わり、提案された投与経路と適切な適用手順の実現可能性を裏付け、候補製品の特定の治療特性に対処し、潜在的な安全性の懸念を完全に特定できるよう、前臨床試験をカスタマイズしなければなりません。

細胞治療の前臨床プログラムを成功させるには、いくつかの特有の課題に対処する必要があります。第一に、既存の前臨床モデルの臨床的妥当性を問うことは今に始まったことではありませんが、多くの細胞治療製品が複数の作用機序を持つ可能性が高く、それぞれの機序が特定のモデルシステムでどの程度忠実に再現されるかが異なることを考えると、この懸念はさらに重みを増します。第二に、多くの細胞治療は長期的、あるいは永続的な宿主への生着を目的として設計されているため、製品の潜在的な治療効果を適切に示し、潜在的な安全性の懸念を明らかにするには、長期間の生存期間を要する前臨床試験が必要になることがよくあります。さらに、新しい臨床投与デバイスの使用を意図した細胞治療では、大型動物モデルでの実現可能性および安全性試験を含める必要があるかもしれません。最後に、ヒト細胞治療製品の前臨床試験において重要な検討事項は、宿主の免疫応答が安全上の懸念となるか、あるいは免疫療法製品の場合にはそれが適切かどうかという点です。これらの課題に対処するための唯一の解決策は存在しませんが、この分野の継続的な進歩により、前臨床の取り組みを効率化し、そのトランスレータビリティ（臨床への橋渡し可能性）を高めるための一般的な戦略が明らかになってきました。

本稿では、現在の規制ガイダンス文書や業界のソートリーダーの知見に基づき、細胞治療製品の前臨床開発プロセスの概要を説明し、プログラムの効率を向上させるための効果的な戦略を議論するとともに、前臨床試験で対処すべき主要な規制要件の概略を述べます。プログラムの成功に不可欠であることから、前臨床モデルの選択、重要な前臨床概念実証（PoC）の有効性および安全性試験の設計と実施、そして前臨床開発中の規制当局との関与の最適なタイミングといったトピックに特に焦点を当てます。

ベッドサイドからベンチへ、そして再びベッドサイドへ

細胞治療の前臨床開発についてよくある誤解は、それがベンチ（研究室）からベッドサイド（臨床）への直線的な旅の一部であるという考えです。実際には、前臨床開発が開始された後、製品の意図する臨床用途が必然的に進化することは珍しくありません。むしろ、製品の意図する臨床応用を特定することから始まり、その臨床用途に導かれ、最終的にそこへ戻るという循環型のアプローチをとることで、前臨床での無駄な努力を避け、細胞治療製品開発全体を効率化することができます。¹ この「ベッドサイドからベンチへ、そして再びベッドサイドへ」というアプローチを実践する効果的な方法は、できるだけ早い段階でターゲット製品プロファイル（TPP）を作成することです。

TPPは、患者の選択基準・除外基準、治療投与の方法とタイミング、用量、潜在的な安全性の懸念、製品の期待される作用機序（MoA）など、細胞治療製品の意図する臨床使用の主要な要素を定義するため、前臨床の取り組みを導く上で不可欠です。² 前臨床開発の前にTPP案を作成することは、医薬品の有効性および安全性試験のための適切な前臨床モデルシステムの選択を助け、前臨床試験の設計を導き、前臨床開発中に対処すべき最適な治療用量やMoAなどの知識のギャップを特定するのに役立ちます。開発初期には未知の要素が多く、研究者がTPPの作成をためらうこともありますが、代替案として、理想的なシナリオから製品が実現可能であるために必要な最低限の基準まで、細胞治療製品の潜在的な属性を特定する方法があります。最終的に、TPPは医薬品の臨床使用ラベルの作成を導くものとなります。TPP作成に向けた早期の取り組みは、その後の前臨床および製品開発の取り組みが、製品の目的に最大限沿った形で行われるようにする助けとなります。

候補細胞治療製品の意図する目的とターゲット市場を定義する取り組みでは、現在の標準治療（SoC）についても調査すべきです。これらの既存治療の一部は競合となるため、その相対的なコスト、投与の容易さ、患者の転帰に対する影響と持続性は、新しい細胞治療製品の市場導入に影響を与える重要な比較対象となります。³ 高コストが予想される、あるいは複雑な投与手順を必要とする細胞治療は、有効性に対するハードルが高くなります。安価で容易なSoCの選択肢と競合するためには、候補となる細胞治療は患者に対して大幅に優れた治療上の利益を提供しなければなりません。これらのトレードオフは、製品のTPPを作成する際に慎重に検討する必要があります。以下で詳しく述べるように、前臨床試験は、新しい候補治療が現在のSoC治療と比較してどうなるか、あるいは場合によってはどのように相乗効果を発揮するかについて、早期の読み取りを提供できます。新しい細胞治療製品の意図する臨床経路を慎重にマッピングすることで、その前臨床プログラムを適切に調整し、重要な疑問に対処し、臨床市場への導入を成功させることができます。

適切な前臨床モデルシステムの選択

細胞治療製品の高度に専門化された複雑な機能的性質を考慮すると、有効性および安全性試験のための適切なモデルシステムの選択は、効果的な前臨床開発にとって極めて重要です。異なるタイプの前臨床モデルシステムを選択するための規制上の前例はありません。むしろ、研究者の目標は、細胞治療製品の意図する臨床使用の重要な要素（TPPで定義されるものなど）を最も正確に再現するモデルシステムを特定し、その選択の妥当性を適切な規制当局に確認することです。^4-5 公開されている前臨床および臨床の細胞治療データが急速に拡大しているため、新しい細胞治療プログラムが既存のデータを相互参照する可能性を前臨床計画の第一歩として検討すべきであり、それが要求される 新規の 試験のサブセットを減らすことにつながる可能性があります。さらに、 in vitro システムは、以下のような特定の種類の非臨床有効性や安全性のデータを生成する場合、 in vivo 動物モデルよりも適している可能性があります。例えば、製品の有効性がヒトのリガンドや細胞との相互作用を必要とする場合（キメラ抗原受容体を用いた免疫療法など）、あるいは製品の安全性が、検出に in vitro での増殖を必要とする残留細胞集団の不在に基づいている場合（放射線照射された細胞治療製品における残留増殖細胞など）です。動物実験を既存のデータや in vitro 試験に置き換えることは、プログラムの効率化と動物への負担軽減の両面から、可能な限り検討されるべきです。⁶

一般的に、細胞治療製品の非臨床有効性や安全性を十分に評価するには、ある程度の in vivo 試験が必要となります。 in vivo モデル選定における重要な要素には、1）対象疾患の解剖学的、生理学的、生化学的パラメータを反映していること、2）細胞用量、投与頻度、投与時期・方法などの投与パラメータ、3）臨床的に関連のある有効性および安全性の評価項目を測定できる能力、が含まれます。これらの検討事項にどう対処するのが最善かという点において、小動物モデルと大型動物モデルのどちらが必要か（あるいは両者の組み合わせが必要か）という点が重要な問いとなります。小動物モデル（マウスやラットなど）には、トランスジェニック疾患・損傷モデルが豊富であること、コストや飼育環境の面から大規模な試験群を設定しやすいこと、そして何より、ヒト細胞治療製品の長期生着を可能にする免疫不全系統が利用できることなど、いくつかの利点があります。一方、大型動物モデル（ブタ、ヒツジ、ウサギ、イヌ、非ヒト霊長類など）は、上記の点では制限があるものの、臨床で使用する投与デバイスを用いて臨床用量を試験できるという利点があります。また多くの場合、臓器の解剖学的構造や損傷・疾患の病態生理においてヒトに近い再現性を提供できるため、細胞治療製品の臨床的な安全性と有効性をより高い精度で予測できる可能性があります。^7-9 小動物か大型動物かという問題に加え、ヒト細胞治療製品の動物由来の同等物を用いて試験を行う「相同モデル」が必要かどうかも検討すべき点です。相同モデルは、ヒト特異的な因子の存在に作用機序（MoA）が依存するヒト細胞治療製品（多くの免疫療法など）や、ヒトでの長期生着が想定・要求されるものの、動物では十分に実証できない製品において必要となる場合があります。

非臨床モデルの選定は製品ごとに異なるため、候補となる細胞治療製品の独自の有効性や安全性の特性を評価するのに最適と考えられる非臨床モデルを特定した段階で、規制当局からフィードバックを得ることを強く推奨します。開発プロセスの早い段階で規制当局の合意を得ておくこと（米国FDAとのINTERACTミーティングなどを通じて）¹⁰は、選択した非臨床モデルの妥当性を確認するために必要なパイロット試験を特定するのに役立ち、製品の非臨床戦略全体が規制当局の期待と確実に合致するようにします。

適切な非臨床モデルシステムが特定されたら、研究者はパイロット試験を実施し、そのモデルを細胞治療製品の特定の試験ニーズに合わせて調整する必要があります。例えば、パイロット試験には、製品の有効性の検出と動物被験体の長期生存および健康維持が適切にバランスされるよう、損傷や疾患の重症度を調整することが含まれます。また、予備的な用量漸増試験の実施や、製品投与のタイミング、方法、頻度の精緻化にもパイロット試験を活用できます。長期的な臨床的持続性が期待される細胞治療製品の場合、パイロット試験を通じて、持続的な生着をサポートするために必要な免疫抑制療法の最適化も可能です。最後に、パイロット試験は、候補となる有効性および安全性の評価項目を厳密に検証し、その後の概念実証（PoC）有効性試験や重要な安全性試験の統計的検出力を裏付けるデータを提供するためにも使用できます。適切な非臨床モデルを確立し、パイロット試験から得られた追加情報を活用することで、細胞治療製品を臨床試験へと進めるための最大限の根拠となるPoC有効性試験および安全性試験を設計することが可能になります。

ピボタル前臨床試験の設計

本稿の最終セクションでは、細胞治療製品のピボタル前臨床PoC（概念実証）有効性試験および安全性試験を設計するための一般的なガイドラインと主要な要件の概要を説明します。初期の臨床試験において患者の安全性が最優先事項であるため、ピボタル前臨床安全性試験は、設計および実施の面で、PoC有効性試験よりも厳格なガイドラインを遵守する必要があります。対照的に、前臨床PoC試験の設計は、臨床的に意義があり、かつ細胞治療製品の治療的MoA（作用機序）に関する洞察を提供する有効性データを生成するものであるべきです。これらの異なる目的を考慮し、各タイプのピボタル前臨床試験を設計する際には、考慮すべきいくつかの重要な要素があります。

まず、試験のエンドポイント、コホートサイズ、対照群、試験期間などの前臨床設計のロジスティクスに細心の注意を払う必要があります。これらのパラメータは、得られる有効性および安全性データの解釈可能性と臨床的妥当性に影響を与えるためです。PoC有効性試験では、適切な対照群と比較して、治療に関連する変化を1つ以上の所定の評価項目で検出できるよう、統計学的に十分なコホートサイズを設定しなければなりません。対照治療は、少なくとも、試験薬（TA）と同じ方法で投与される試験用媒体（TV）で構成されるべきです。臨床的妥当性は、比較のために別のコホートに標準治療（SoC）を適用することで（臨床的に適切な場合は、TAとの併用も検討）、高めることができます。PoC有効性試験の試験期間は、患者の転帰改善につながる可能性が高い持続的なベネフィットを実証するのに十分な長さであるべきであり、また、細胞治療製品の仮説上のMoAをさらに特徴付けるためのサンプリングを含めるべきです。ピボタル安全性試験の場合、エンドポイントは短期的および長期的な in vivo での細胞製品の生体内分布を、臨床的に適切な投与方法を用いて特徴付け、治療または投与手順に関連する全身性および局所的な毒性を評価するものであるべきです。⁵ したがって、安全性試験のコホートサイズは、潜在的な安全性の懸念が発生する予想頻度によって決定されます。通常、適切な年齢の雄および雌の両方の被験体において複数のTAロットを試験する必要があり、TVを投与する対照群を含める必要があります。ピボタル安全性試験の試験期間およびサンプリングは、投与された細胞の予想される in vivo での残存性および増殖状態によって決定され、腫瘍や異所性組織の形成といった関連する長期的な安全性の懸念を評価するのに十分な長さでなければなりません。多能性幹細胞由来製品の場合、PSCをスパイクしたTAを用いた個別の腫瘍原性試験が必要となることもあります。

TAロットの選択および投与量に関する基準も、ピボタルPoC有効性試験と安全性試験では異なる場合があります。PoC有効性試験では、製造プロセスおよび製品特性の両面において、意図する臨床用細胞治療製品と同等のTAロットを使用すべきです（関連する差異がある場合は記録すること）。対照的に、ピボタル前臨床安全性試験に使用されるTAロットは、臨床製造プロセスを用いて生成されなければならず（ただし、現在の医薬品適正製造基準（GMP）に準拠している必要はありません）、初期の臨床リリースに使用される意図した製品仕様を満たしている必要があります。PoC有効性試験の設計には用量反応試験（すなわち、目標とする臨床用量に比例した用量に加え、1つ以上の無効用量）を組み込むべきですが、安全性試験には、製品の毒性に十分に対処するため、意図する最大臨床用量と比例的に同等、またはそれを超える用量を含めるべきです。重要な点として、製品開発中に製品特性評価手法が進化・改善される可能性が高いため、ピボタル前臨床試験で使用した各TAロットの十分な保存サンプルを、将来の分析開発や比較試験のために維持しておく必要があります（理想的には、パイロット試験で使用したTAも同様です）。

最後に、ピボタル前臨床有効性試験と安全性試験で求められる品質管理および文書化のレベルには違いがあります。安全性試験は、PoC有効性試験とは異なり、通常、現在の医薬品非臨床試験実施基準（GLP）およびそれに対応する品質管理に従って実施されなければなりません。¹¹ さらに、ピボタル安全性試験によって生成されたすべての結果は、試験データを表形式で完全に網羅した監査済みの試験報告書に文書化する必要があります。

前述の通り、関連する規制当局からガイダンスを得るタイミングは、細胞治療の前臨床プログラムを成功させるための重要な要素であり、後期段階のピボタル試験においては特に重要です。ピボタル前臨床試験で生成されたデータは、候補となる細胞治療が臨床試験の準備ができているかどうかを判断するリスク・ベネフィット分析において極めて重要な役割を果たします。このこと、およびプログラムのコスト、タイムライン、動物の生命への重大な影響を考慮すると、研究者は臨床試験を可能にするすべての前臨床安全性試験の設計とエンドポイントについて、実施前に規制当局の承認（FDAとのPre-INDミーティングなどを通じて）を得ることが不可欠です。理想的には、この規制当局とのやり取りのタイミングは、第1相臨床試験の製造プロセスが確定し、臨床グレードの製品を特徴付けリリースするために使用される分析試験法が特定され、候補細胞治療製品の前臨床有効性および安全性を評価するために使用される主要試験のプロトコル概要が作成された後であるべきです。

結論

総括すると、ここで説明した原則は、細胞治療製品の前臨床開発におけるベストプラクティスの概要を示すものです。成功する前臨床プログラムは、候補製品の意図する臨床用途の理解から始まり、それによって導かれ、開発の主要段階における規制当局との関与によってさらに強化されます（図1）。同様に、前臨床モデルの選択と試験設計は、候補細胞治療製品の特定の有効性および安全性の属性に対処するために最適化されるべきです。革新的な細胞治療製品の数が増え続ける中、堅牢で臨床的に導かれた前臨床プログラムを導入することは、より多くの患者がこのエキサイティングな分野の変革的な可能性から恩恵を受けられるようにする一助となります。

図1：細胞治療製品の前臨床開発パス – 細胞治療製品の最適な前臨床開発パスは、意図する臨床用途を定義し、TPP（目標製品プロファイル）の草案を作成することから始まります。その後、前臨床開発は、初期プログラム（既存の臨床または前臨床データおよび予備的なin vitroスクリーニング実験に基づく）、モデル選択、パイロット試験、そして最後に臨床試験を可能にするピボタル試験へと進みます。青いボックスは、前臨床モデルの選択後およびピボタル試験の実施前に規制当局の承認を得る段階など、規制当局との関与の主要な段階を示しています。細胞治療製品の意図する臨床用途は、前臨床開発プロセス全体を通じてさらに形成され、洗練されます。前臨床活動から意図する臨床用途へのフィードバックの重要なポイントは、点線の矢印で示されています。アスタリスクは、将来の分析開発努力および比較試験のためにTAの保存サンプルを生成すべき前臨床活動を示しています。