FDA關于CAR-T產品的臨床藥理學研究經驗分享

目前，所有經美國FDA批準的過繼性T細胞療法，均采用從自體來源分離的T細胞來發揮抗腫瘤作用。過繼性T細胞療法中，又以嵌合抗原受體（CAR）T細胞產品的臨床開發進程進展迅速，已獲得監管機構批準，用于治療某些B細胞淋巴瘤、白血病以及多發性骨髓瘤。

CAR-T細胞產品是經過基因修飾的T細胞，其設計目的是識別特定的細胞表面抗原（如B細胞上表達的CD19抗原或B細胞成熟抗原BCMA）。CAR-T細胞療法的作用機制包括：識別特定細胞表面抗原，進而觸發下游信號傳導，隨后分泌細胞因子，最終實現對靶細胞的殺傷。

在藥物研發過程中，藥代動力學（PK）數據和藥效動力學（PD）數據的收集十分常見，它們是監管決策過程中的關鍵組成部分，無論是針對普通人群還是特定人群的劑量合理性論證與治療方案優化，均需依賴這些數據。然而，與小分子藥物或治療性蛋白質不同，CAR-T細胞療法這類復雜生物制品，給藥物研發中傳統臨床藥理學方法的應用帶來了獨特挑戰：1）CAR-T細胞在給藥后會在體內呈指數級擴增，因此傳統的質量平衡原理不再適用；2）與傳統藥物相比，CAR-T細胞在體內還能存活更長時間，這使得清除率、半衰期等典型藥代動力學參數無法用于給藥方案的確定。

FDA臨床評價團隊和臨床藥理團隊通過公開可訪問的生物制品許可申請（BLA）獲批清單數據庫，獲取監管審查文件，篩選出2017年8月至2025年2月期間獲批的CAR-T細胞療法。提取了臨床藥理學相關的關鍵信息，具體包括：給藥劑量、PK、作用機制、PD，以及藥物計量學（含群體藥代動力學分析、暴露-反應分析和基于模型的評估）。

2017年8月至2025年2月期間，FDA共批準了7款自體CAR-T細胞產品，可大致分為兩類：1）抗CD19 CAR-T細胞產品：包括Kymriah（tisagen lecleucel）、Yescarta（axicabtagene ciloleucel）、Tecartus（brexucabtagene autoleucel）、Breyanzi（lisocabtagene maraleucel）、Aucatzyl（obecabtagene autoleucel；2）抗BCMA CAR-T細胞產品：包括Abecma（idecabtagene vicleucel）、Carvykti（ciltacabtagene autoleucel）。

劑量

劑量選擇方面：獲批CAR-T細胞產品的首次人體臨床試驗劑量，主要基于該產品的臨床前研究數據。此外，既往臨床研究數據也為后續首次人體研究的劑量確定提供了參考。

獲批給藥劑量類型：獲批CAR-T產品的給藥劑量分為固定劑量和基于體重的劑量兩種，部分產品同時獲批兩種給藥方式。

淋巴耗竭藥物使用：在驗證CAR-T細胞產品安全性和有效性的試驗中，所用的淋巴耗竭藥物為環磷酰胺（劑量250-900mg/m2）和氟達拉濱（劑量25或30mg/m2）。使用這類藥物的目的是提升CAR-T細胞在體內的擴增能力與存續時間。

PK

與其他治療類別藥物一致，通過細胞擴增和存續情況評估CAR-T細胞的藥代動力學，是全面評價該類產品安全性和有效性的核心環節。研究表明，細胞的擴增與存續情況不僅與抗腫瘤效果相關，還與不良反應發生率升高有關，包括細胞因子釋放綜合征（CRS）、神經毒性、B細胞缺乏癥等嚴重風險。

給藥方式：目前所有獲批CAR-T細胞產品均采用單次靜脈輸注給藥，僅Aucatzyl采用分次給藥方式。

體內過程：輸注后，CAR-T細胞快速分布至全身各組織；隨后與靶抗原結合，激活T細胞信號通路，啟動指數級擴增過程。大部分活化的CAR-T細胞會進入收縮期，部分細胞則轉化為記憶表型，從而實現更長時間的體內存續。

分布相特征：由于支持藥代動力學評估的試驗中，PK采樣方案存在局限性，目前獲批產品的初始分布相尚未得到充分表征。

血液中PK特征：根據CAR-T細胞產品的現有數據，其在血液中的藥代動力學特征表現為“快速擴增期”后緊跟“雙指數衰減期”（即快速下降與緩慢下降兩個階段，見下圖）：

擴增期關鍵參數：擴增期的PK特征通過“峰值濃度（Cmax，即CAR-T細胞最高水平）”和“達峰時間（Tmax，即達到Cmax的時間）”來描述。

曲線下面積（AUC）：通過非房室分析測定0-28天內的CAR-T細胞水平，得出部分曲線下面積（pAUC，即AUC0-28天）。AUC0-28天是綜合型PK參數，可反映CAR-T細胞的擴增與收縮特征。

體內存續與生物分布

體內存續評估：CAR-T細胞的體內存續情況可通過“半衰期”和“血液中最后可量化水平”推斷；其終末半衰期需從CAR-T細胞水平隨時間變化曲線的“緩慢下降期”中推導。在7款產品中，僅Kymriah和Carvykti的半衰期得到了評估。

生物分布評估：CAR-T細胞的PK分析還包括對骨髓分布的評估（即骨髓中CAR-T細胞水平相對于血液中的比例）。例如，對Kymriah的生物分布評估顯示，輸注后3個月和6個月時，其在骨髓中的分布比例分別約為67%和69%。

PK定量檢測方法

CAR-T細胞PK的定量檢測采用兩種方法：1）流式細胞術：有助于特異性表征T細胞亞群（如CAR-T細胞輸注后，血液樣本中CD4+和CD8+T淋巴細胞的比例）；2）定量聚合酶鏈反應（qPCR）：包括數字液滴PCR（ddPCR），該方法檢測轉基因序列的特異性和靈敏度均高于流式細胞術。

PD

對于目前獲批的、靶向B細胞特異性抗原的CAR-T細胞產品，其作用機制為：與表達靶抗原的細胞特異性結合，啟動信號級聯反應，促進T細胞活化、增殖，獲得效應功能，并產生細胞因子和趨化因子。這些過程最終導致靶腫瘤細胞被清除、表達靶抗原的B細胞耗竭，進而引發B細胞缺乏癥。

基于上述機制，不同靶點CAR-T產品的藥效動力學評估重點不同：

抗CD19 CAR-T產品：FDA批準的該類產品PD評估指標包括細胞因子與趨化因子水平變化、B細胞缺乏癥；

抗BCMA CAR-T產品：兩款獲批產品的PD評估除上述“細胞因子與趨化因子水平變化、B細胞缺乏癥”外，還包括血清可溶性BCMA水平的下降。

基于模型的評估

群體藥代動力學（popPK）和暴露-反應（E-R）分析的藥物計量學框架，可直接拓展用于CAR-T細胞療法的基于模型評估：1）popPK分析：目前已應用于4款CAR-T細胞療法（Kymriah、Yescarta、Breyanzi、Carvykti）；2）E-R分析：已對全部7款CAR-T細胞產品完成該分析。

案例分享

案例1：Kymriah與Yescarta

PopPK評估

Kymriah是首個建立CAR-T療法popPK模型的產品，后續FDA將相同的半機制性結構模型應用于Yescarta的PK特征分析。該模型最初用于描述小鼠對單核細胞增生李斯特菌或淋巴細胞脈絡叢腦膜炎病毒的免疫應答，核心結構包括：以速率ρ進行指數擴增，直至Tmax；隨后進入雙指數衰減階段，分別以速率α（初始衰減斜率）和β（終末衰減斜率）下降。

半衰期（t?/?）通過公式“ln(2)/速率”計算，結果如下：1）Kymriah：初始衰減半衰期（t?/?-α）為4.3天，終末衰減半衰期（t?/?-β）為220天；2）Yescarta：初始衰減半衰期（t?/?-α）為3.3天，終末衰減半衰期（t?/?-β）為173天。

需注意的是，由于Kymriah的中位隨訪時間僅90天，Yescarta僅93天，對終末衰減半衰期（t?/?-β）的估算結果需謹慎解讀。

協變量影響分析

通過popPK模型評估了多種協變量（如托珠單抗、皮質類固醇使用、疾病負荷、患者人口統計學因素、既往抗腫瘤治療、生產屬性）的影響，關鍵發現如下：1）接受托珠單抗治療的患者，CAR-T細胞暴露量（Cmax或AUC????天）約升高2倍。這可能是因為CAR-T細胞擴增更強或衰減更慢的患者，更易發生3-4級CRS，進而更可能需要托珠單抗治療；2）托珠單抗治療CRS并未影響Kymriah與Yescarta的擴增速率；3）所有評估的協變量均未對兩款產品的PK產生顯著影響。

E-R評估

Kymriah獲批用于25歲及以下難治性或復發性（二次及以上復發）B細胞前體急性淋巴細胞白血病（ALL）患者，批準劑量范圍較寬：1）體重≤50kg患者：0.2-5.0×10?細胞/kg；2）體重>50kg患者：總細胞數0.1-2.5×10?。盡管劑量范圍寬泛，但未建立顯著的劑量-療效關系。

暴露量與療效、安全性的關聯

療效關聯：在ALL患者中，Kymriah無應答者相比應答者，表現出CAR-T細胞擴增更慢、達峰時間更長的趨勢；

安全性關聯：通過基于模型的方法分析CAR-T細胞動力學參數（Cmax、AUC????天）與CRS風險的關系，結果顯示：Kymriah與Yescarta的CAR-T細胞擴增速率越高，CRS發生概率越高。

案例2：Breyanzi

PopPK評估

為表征Breyanzi靜脈輸注后通過qPCR檢測的動力學特征，并明確可能影響個體患者CAR-T細胞動力學的協變量，研究建立了經驗性popPK模型。該模型采用“分段細胞生長動力學模型”，能良好擬合PK參數，包含三個階段：1）滯后期（lag phase）；2）生長期（growth phase）；3）雙指數衰減期（快速衰減后進入緩慢衰減，轉基因可存續數月）。

典型PK參數

單次輸注Breyanzi后的典型細胞動力學參數如下：1）Tmax（滯后期持續時間[Tlag]與生長期持續時間[Tgro]之和）：8.49天；2）倍增時間（Tdbl）：0.751天；3）Cmax：21100拷貝/μg；3）初始（α相）衰減半衰期（HLα）：5.07天；終末（β相）衰減半衰期（HLβ）：564天。

協變量影響分析

明確了多個對PK參數有影響的協變量，但需注意：這些影響僅為相關性，不能解讀為因果關系：1）年齡是影響Cmax和倍增時間（Tdbl）的顯著協變量。與≥65歲患者（N=96）相比，<65歲患者（N=142）的中位Cmax和AUC????天分別升高3.1倍和2.3倍；2）基線腫瘤大小：與HLα呈正相關；3）托珠單抗/皮質類固醇使用：用于治療CRS或神經毒性（NT）時，與Cmax和HLα升高呈正相關；4）生產工藝：擬商業化的CAR-T細胞生產工藝，相比原始工藝和商業化前工藝，滯后期更長。

E-R評估

多數CAR-T細胞產品表現出“劑量-暴露”“劑量-療效”關系平坦的特征，因此Breyanzi的暴露-反應分析重點在于探索可能影響療效或安全性的潛在因素。

Breyanzi以“明確組成的CAR陽性活T細胞”（含CD8+和CD4+組分）給藥，發現：1）療效（最佳總體緩解率，BOR）關聯：CD4+T細胞擴增速率、基線CD4+T細胞數量與BOR呈正相關；最終產品中CD8+亞群數量與BOR呈負相關；2）安全性（CRS、NT）關聯：CD4+T細胞擴增速率、基線CD4+T細胞數量與1級以上（GR1+）NT呈正相關；3）CD4:CD8比例的影響：最終產品中CD4:CD8比例是與BOR、CRS發生率、NT發生率相關的重要因素。在CD4+與CD8+細胞擴增速率相同的情況下，CD4:CD8比例升高至2:1時，BOR、CRS發生率、NT發生率均隨之升高。

引自：FDA Experience on CAR T Cell Pharmacokinetics/Pharmacodynamics and Model-Based Assessments

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