En nuestro último blog sobre evaluación preclínica de fármacos (Farmacología de seguridad preclínica en una nueva era; Drug Discovery Today Volumen 27, n.° 1, enero de 2022) discutimos cómo las pruebas de seguridad convencionales no han podido identificar problemas de seguridad antes de la fase clínica y las nuevas tecnologías que se están generando para abordar esta limitación ( Chi et al. Drug Discovery Today 24 (1) de enero de 2022 .
Los eventos que amenazan la vida (LT) que no se han identificado en las pruebas preclínicas se deben a la falta de pruebas preclínicas que representen la fisiología humana.
El proceso preclínico es muy estricto pero conduce a un alto nivel de desgaste y uso de recursos.
Últimamente ha mejorado el número de candidatos terapéuticos que llegan a la fase clínica I (13,8%). Sin embargo, este es un proceso costoso (promedio de 2600 millones de USD) con una alta tasa de fracaso en la etapa clínica: 25 % fase II, 14 % fase III y 31 % NDA (Solicitud de nuevo fármaco).
En base a esto, existe la necesidad de crear metodologías que permitan la identificación temprana de perfiles de seguridad insatisfactorios minimizando el riesgo para los sujetos de estudios clínicos y la redirección de recursos (perspectiva 3R)
Perfiles de toxicidad no alertados en modelos animales, un ejemplo:
El receptor de superficie de células T CD28a es un objetivo terapéutico para tratar la leucemia linfocítica crónica (LLC) de células B. Theralizumab, un anticuerpo monoclonal (mAb ), se une a CD28. Cuando se probó en roedores, no se emitió ninguna alerta de seguridad. Sin embargo, en el estudio de fase I, 6 voluntarios sanos expuestos sufrieron el síndrome de liberación de citoquinas (CRS) y falla multiorgánica. La explicación de la discrepancia es la falta de memoria efectora CD4 en ratones, por lo que no se induce el CRS. El estudio en macacos no detecta el CRS debido a su falta de células T CD28. El experimento de confirmación: cuando se injertaron células humanas (células madre, hígado o timo) en ratones inmunodeficientes y se restableció la capacidad de inducción de CRS.
Interacción entre la terapia y los objetivos no deseados: toxicidad fuera del objetivo
La toxicidad fuera del objetivo es una causa clave de la deserción de los candidatos. Para predecirlo, los candidatos se examinan in vitro frente al panel de objetivos que se sabe que, si se activan/inhiben, provocan EA.
El efecto de la terapia sobre hERG o la subfamilia 2 de canales de potasio (K+) dependientes de voltaje (KCNH2) debe ser anterior a los estudios en humanos. Se ha demostrado que la inhibición en hERG está relacionada con la prolongación del intervalo QTc y con torsades des point ( TdP ) potencialmente fatales.
La técnica de gránulos de látex/ferritina-glicidil metacrilato conjugados con fármacos aísla las proteínas diana de los lisados celulares y las purifica/identifica en espectrometría de masas. Esta instancia podría revelar interacciones fuera del objetivo potencialmente peligrosas antes de la fase clínica.
Metabolismo
Los estudios convencionales deben evaluar las etapas de absorción, distribución, metabolismo y excreción (ADME) de los candidatos en desarrollo. El uso de estudios de hepatocitos humanos cultivados, microsomas hepáticos, cortes de tejido, junto con modelos animales, podría reflejar la fisiología multiorgánica. Sin embargo, se deben considerar las diferencias relevantes de algunos modelos animales con la fisiología humana. Por ejemplo, el comportamiento de las enzimas citocromo humanas difiere del de los microsomas de perros y ratas y no les permite revelar una toxicidad terapéutica específica.
La discrepancia se aborda nuevamente mediante el trasplante de hepatocitos humanos a modelos de ratón y la recopilación de datos como los obtenidos en humanos.
Se propone la metodología de órgano en chip ( OoC ), para imitar el entorno fisiológico humano. OoC puede emular la función de los órganos para confirmar los datos de ADME, mientras que el uso de multi-OoC podría acercarse a recopilar la fisiología humana. Ejemplos de multi-OoC desarrollados son los sistemas hígado-riñón y corazón-hígado. Estos han podido responder al aumento de la secreción de albúmina con un aumento del sistema de citocromos como respuesta a la exposición terapéutica o para medir la cardiotoxicidad mediante mediciones eléctricas/mecánicas en los cardiomiocitos.
Papel del microbioma en la intoxicación por drogas
Se ha observado que las modulaciones del microbioma pueden conducir a la intoxicación por fármacos. El nitrazepam es metabolizado por la microflora a una especie de amino que es teratogénica en ratas. El antiviral (soruvidina) que se tomó simultáneamente con 5-fluoruracilo (FU) causó la muerte de 18 voluntarios en un primer estudio en humano (FIH) en Japón. Después de investigar esta evidencia, se concluyó que la soruvidina se metabolizó a bromovinylU (BVU), lo que inhibió irreversiblemente la enzima que eliminaba el 5-FU, lo que resultó en una acumulación letal.
Sobre la base de estos datos, existe la necesidad de desarrollar estrategias de detección para aclarar el efecto del microbioma en los candidatos ADME en desarrollo. Esta necesidad está siendo atendida por plataformas de fermentación ex vivo para incubar los candidatos en la microbiota del colon humano.
Conclusiones
Siempre que sea posible, los estudios en humanos deben incluir voluntarios sanos o pacientes con antecedentes médicos delimitados para evitar interferencias con la identificación de la toxicidad inducida por la terapia. Si el fármaco está destinado a ser utilizado de forma crónica, las pruebas in vitro e in vivo deben cubrir períodos prolongados para aumentar la probabilidad de observar signos de toxicidad crónica.
Para aumentar la previsibilidad de la evaluación preclínica, se proponen tecnologías novedosas (detección de toxicidad de alto rendimiento, OoC y modelos de ratón humanizados). A pesar de su éxito, estas metodologías requieren validación: que los resultados negativos en las pruebas preclínicas se traduzcan en una disminución significativa de la responsabilidad por la seguridad en el entorno clínico.
Como ocurrió con hERG , se acepta ampliamente que el doble resultado negativo del bloqueo mínimo de hERG in vitro y la prolongación de QTc en roedores reduce la probabilidad de aumento de QTc del 20 % al 3,8 % y la TdP del 10 % al 0,1 %. Esto impulsó la integración de este ensayo en proyectos de desarrollo preclínico.