第三章 臨床試驗審查基準-非臨床試驗
二、 基因毒性( Genotoxicity)
依據基因治療製劑的性質,可能會需要進行基因毒性試驗。可藉 由下述之三步驟方法,達成執行這些試驗的目的:
1. 探討是否發生基因體修飾之現象,並偵測後續任何異常的細 胞行為。
2. 評估嵌入性突變所導致的毒性議題,並探討造成這些毒性的 作用機轉;還應評估脫靶修飾(off-target modifications)而 導致的毒性問題。
3. 鑑別並描述基因體嵌入位點之特性,並評估轉殖基因和鄰近 序列可能產生的交互作用。
(一) 嵌入性突變
53
基因毒性議題包括嵌入性突變和後續的致癌作用等,應於合適 的體外/體內模式中審慎評估。倘若出現陽性結果,則應在基因 治療製劑首次投予至人體之前,進行額外的測試,以確保此產 品之安全性。應根據擬開發與使用之產品類別,明確說明可達 成上述目標的試驗計畫。
標準的基因毒性試驗一般較不適合用來評估基因治療製劑之 基因毒性風險,但若須釐清特定不純物或產品傳輸系統中成分
(如複合材料)的基因毒性風險疑慮時,仍可能需要執行標準 的基因毒性試驗。需特別注意的是,可能會需進行ICH S2(R1)
中某些類型的基因毒性測試,以利基因治療製劑首次投予至人 體之前,排除任何可能歸因於最終產品配方中可能引發基因毒 性作用之成分。
載體DNA嵌入基因體所導致的嵌入性突變可能會造成多種情 況,例如改變宿主基因的表現(活化/抑制)、使宿主基因失去 活性(破壞了open reading frame, ORF)、活化/抑制鄰近的沉 默/活化基因、或是轉譯出新類型的活性融合蛋白等。嵌入性突 變可能造成多種不同的結果,這可能不會影響細胞生長,也可 能會造成細胞的生長優勢或劣勢。為了探討此類基因修飾所誘 發的任何不良反應,建議可藉由體外及(或)體內試驗探討嵌
54
入性突變的影響。應考慮在已建立之細胞株、初代細胞或動物 模式中執行基因毒性試驗,藉此評估基因治療製劑的安全性。
(二) 載體特定的考量
若是載體會嵌入宿主基因體以表現相關之轉殖基因,應探討其 嵌入宿主基因體可能產生之風險,無論是依循預期的嵌入表現 方式〔例如當使用反轉錄病毒/慢病毒(retroviral/lentiviral)載 體時〕,或是預期不會發生嵌入(例如當使用腺病毒、腺相關 病毒或質體載體時),皆應進行研究及討論。
對於具有嵌入宿主DNA能力的基因治療製劑,依據最終產品 的投予方式(局部投予或系統性投予)、標的目標組織/器官,
以及目標細胞的生物狀態,來決定是否需要進行基因毒性試驗。
即使基因治療製劑所含之活性藥物成分預期不會嵌入宿主 DNA,仍須視產品特性決定是否需要進行體內或體外試驗以 偵測嵌入情形之發生,以排除任何安全性的疑慮。例如:若治 療基因的表現會持續很久時間,則應謹慎探討基因治療製劑的 持久性,以及DNA載體嵌入基因體的可能性。如果確定有嵌入 情形,則應確定嵌入之套數和鑑別嵌入位置,並監測後續不良 的生物效應和細胞行為變化。另外,根據所使用的載體特性(例
55
如,使用會嵌入人類基因體之載體),在首次投予基因治療製 劑至人體之前,可能需要進行延伸性之體外及體內試驗,來說 明該產品是否有因嵌入造成腫瘤形成(insertional oncogenesis)
的問題。
僅依據載體的選擇和細胞的嵌入總量(total integration load),
是無法用來預測基因治療製劑的基因毒性風險,需對帶有基因 毒性嵌入風險的細胞是否仍然在體內形成,以及細胞過度增生 是否最終會惡化成腫瘤的所有因素,來做全面通盤瞭解。因此,
必須將有關載體嵌入人類基因體及其可能產生之相關風險列 入考量。
由於微生物不太可能造成DNA轉移和嵌入宿主細胞基因體的 安全問題,因此針對噬菌體(bacteriophages)和基因修飾之微 生物(genetically modified microorganisms;如乳酸桿菌、沙門 氏菌),可無須考量其是否具有基因毒性。