從基礎研究到新藥臨床試驗申請（IND, Investigational new drug）— 學術單位推動實務經驗分享（影片有中英德法義日韓俄印尼西班牙越南文字幕）

謝謝 Blake 的邀請 很榮幸有機會再次來到百業分享堂 分享我的研究工作 我是楊馥蓁 目前在 Stanford University 當 Staff Scientist 在上一次的分享中 我介紹了實驗室針對乳糜瀉 Celiac Disease 的小型分子新藥開發 這一次 我將介紹在學術單位工作的我們 如何把研究成果 推進邁向臨床試驗申請的過程 首先 簡單的自我介紹 我畢業於國立陽明交通大學 微生物及免疫學研究所 在博士班期間 專注於如何調控免疫細胞 在黏膜組織中的功能 特別是在大腸發炎性疾病中扮演的角色 博士班期間 我熟悉動物的疾病模式 建立 也因為地緣關係 與臺北榮總臨床醫師有密切的合作 因此 也參與了臨床檢體的實驗與分析 在取得博士學位之後 我獲得了國家實驗室的補助 前來 Stanford University 化學所進行博士後研究 延續我過去在博士班的研究能量和經驗 博士後研究內容 致力於針對和診斷與治療乳糜瀉 也就是麩質不耐症的小分子藥物進行體內外功能性測試 和藥物動力學等相關的研究 最近 我們集結了研究的成果 並往申請新藥臨床試驗的旅途上邁進 接下來 我將概略的分享我們為什麼對乳糜瀉的診斷和治療有興趣 會以學術單位為出發 在申請新藥臨床試驗的過程中的一些考驗和經驗 首先聊聊為什麼實驗室對乳糜瀉有興趣 罹患乳糜瀉的人在美國大約佔1% 其中又以女性佔為多數 由於診斷上的條件限制 使得大概有83%的患者因為無症狀或飲食上的限制 導致無法被有效的診斷和確認罹患乳糜瀉 通常在相對晚期時才被診斷出疾病 乳糜瀉是一種慢性發炎疾病 主要病徵發生在小腸 其中 以十二指腸發炎反應比較為嚴重 造成腸道發炎的原因主要是因為飲食中含有麩質 也就是 gluten protein 而引起一連串腸胃道的免疫反應 小麥、黑麥、大麥中這些含有麩質蛋白質 透過腸道酵素會被分解成小胜肽 隨後會被腸道免疫細胞辨識、吞噬當作抗原 進而引起免疫細胞的活化 促使免疫反應和發炎反應的產生 而過度的發炎反應就會使得腸道上皮細胞受損 因此 這具代表性的診斷方式之一 就是透過腸道的內視鏡觀察小腸絨毛 是否因為受損而有萎縮的情況 在右邊的流程圖可以發現 要確認患有乳糜瀉 需要經過一連串血清檢測、基因檢測 腸道內視鏡觀察和組織切片 那因為上面敘述的這些檢測方法 往往由於患者因為日常食用含有麩質飲食 引起的不適 而比較傾向選擇無麩質飲食 使得檢測結果常常會有偽陰性的情況發生 不容易進行結果的判讀 進而影響了診斷率 那目前還沒有FDA覈批准的藥物 所以患者只能透過選擇無麩質飲食 來避免腸道發炎反應的情況產生 因此在生活品質上 因為有飲食上的限制 造成很多的不便和經濟上的負擔 目前有許多文獻已經很清楚的說明 造成小腸發炎的主要原因有三個 第一個是接觸到麩質的食物 第二個是超過90%的乳糜瀉患者 都帶有特殊的抗原呈現基因HLA-DQ2或DQ8 第三個就是 Transglutamines 2, TG2的活性 TG2是一種常見於身體各個器官 或是大部分細胞都會表現的一個酵素 那它的活化會促使麩質蛋白質 從無害變成有害的造成發炎反應的抗原 我們實驗室研究乳糜瀉超過20年的時間 那尤其是針對這個TG2 protein 有發表很多著作 也證明在腸胃道中 TG2的活化程度和麩質蛋白質的攝取有正相關 因此我們針對抑制TG2活性 進行了小分子藥物的開發 我們設計的小分子藥物 它可以有效的結合在TG2 protein的活性位上 阻斷它和麩質小胜肽的作用 避免有害的抗原產生 那我們設計的藥物它具有高度的水溶性 而且在酸性環境中是相對穩定 並且半衰期很短 很適合用於口服 也不容易累積在組織中造成毒性或副作用的風險 那這個小分子藥物還有一個很大的特點是 我們結合了螢光分子 所以能夠協助臨床醫師 在進行內視鏡觀察小腸絨毛時 比較容易找到TG2活性較強的位置 助於取得比較客觀的組織檢體進行評估和診斷 那針對我們設計的這個小分子藥物 我們實驗室近年來陸續發表了幾篇論文 包括解構了蛋白質、藥物位點 然後細胞測試和活體的小鼠實驗等 我在2021年的時候加入實驗室 所以在Preclinical Development的階段 主要負責Non-GLP小鼠和大鼠的藥物動力學 藥物效能確認和壁粒組織切片的準備 那我們後來將這些結果彙整了之後 我們獲得了Stanford新藥加速器 就是IMA的協助 往IND申請的方向邁進 那IMA Stanford Innovative Medicine Accelerator 它協助我們規劃和準備所需要的實驗數據 其中包含尋找美國境內的CRO廠商 進行大型的動物藥物毒理測試 協助我們規劃budget 然後幫助我們確認新藥臨床試驗申請是否符合法規 也提供部分的資金協助我們完成文件的準備 我們在藥物開發的初期 就和腸胃科的臨床醫師有密切的合作 也因此我們很順利地邀請到 在Stanford Medicine的臨床醫師 病理醫師和 Clinical Trial 的 coordinator 加入團隊 讓這個計畫能夠推行得更順利 從2021年初開始進行活體動物測試 到今年暑假我們拿到了IND的approval 開始我們Phase I Clinical Trial 在準備IND文件的時候 有一些臨床前研究是需要被完成 以提供數據證明藥物的穩定性和安全性 例如需要提供藥物本身的化學配方、製程 和產量是否穩定足以提供支持臨床試驗的一些結果和證明 那藥物本身的安全性和毒性 是需要進行臨床前評估的 包括體外和活體的藥理學 藥物動力學 例如吸收、分佈、代謝和排泄 還有初步的毒理實驗 non-GLP的動物實驗 在完成這些最初的臨床前評估以後 我們就進行了IND申請的準備工作 包括GMP的藥物生產和GLP的毒理實驗等等 毒理實驗和安全性的藥理實驗 會提供藥物安全性的一些很重要的資訊 完成第一階段CMC和 Safety and Toxicity 的評估之後 有IMA內部的Regulatory的人員 協助我們進行一次書面的Pre-IND Consulting Meeting 那我們後來根據了FDA的回覆 提供了一些必要的實驗數據 也確認了臨床試驗的可行性 在學術單位其實很難像在藥廠的規模 擁有不同的專業的團隊 能夠及時給予不同的意見和協助 所以以CMC和GLP的毒理實驗為例子 我們很仰賴CRO公司 幫忙我們生產足量的GMP藥物 和幫忙我們完成GLP毒理實驗的Package 但在團隊中還是需要具備 足夠的化學知識的化學家 去guiding這些CRO的公司 在製作和優化藥物上 還有進行功能性的確認 那針對毒理實驗的實驗設計 也需要團隊中有pharmacology知識的人 和CRO公司反覆的確認 我們施打的劑量 我們收取的時間點 和我們評估的條件是什麼 那完成上述所有的實驗 和收齊所有的結果之後 最後就是和臨床醫師一起評估和設計 臨床收案的條件 受試者的招募人數 還有安全性的監控 那這些數據和Solid Point完成之後 我們就向FDA進行臨床新藥試驗的申請 那我們很幸運地 在一個月之內就收到了核准通知 然後開始準備IRB和臨床的工作 在臨床試驗第一期 最重要的就是確認藥物的安全性 所以我們在臨床試驗上 要問的最重要的兩個問題是 一、受試者在服藥之後 是不是有不良反應產生 二、藥物在血清中的濃度和存留時間 那因為藥物的安全和毒性 是第一期中最重要的評估指標 所以我們在受試者服用藥物前 會進行生命徵象的評估 學理的檢查和疾病史的調查 那受試者在服用藥物之後 除了當天和隔天 會進行抽血和生命徵象的評估之外 在後面的連續30天之內 我們會持續在固定時間 以問卷和電訪的方式進行追蹤調查 確認藥物沒有不良的反應 我們的實驗設計 主要分成Phase Ia 和 Ib 那Ia的受試者會分為兩組 是健康且沒有乳糜瀉病史的受試組別 和曾經被診斷有乳糜瀉的患者 那各自會分成三個不同藥物劑量的組別 每一位受試者都會 口服單一次一個劑量的藥物溶液 總共有18位受試者 那在Ib我們會依照在Ia得到的結果 選擇有效且安全的劑量 去招募乳糜瀉患者 然後並根據他們的病理組織來確定 確認藥物的功效 那設計臨床實驗需要考慮很多細節 那其中一個最大的不確定因素就是 我們是不是能夠如期完成我們的IND 在收到IND Approval後 會在clinicaltrials.gov的網站上面 看到我們臨床試驗相關的資訊 那進行新藥臨床試驗的時候 需要非常非常多臨床人員協助和幫忙 我們在團隊上面搭配了兩位臨床醫師 和兩位clinical trial coordinator 去加速我們受試者的招募和臨床的評估 那clinical trial coordinator在臨床試驗中 扮演非常非常重要的角色 他們負責聯絡招募受試者 提供藥物的配送 然後確認所有的臨床相關的文件 都準確無誤的即時登錄在雲端 電子文件當中保存 那受試後的追蹤和電訪 也都需要兩位clinical trial coordinator來完成 臨床試驗是否能夠按時執行完成 有一部分仰賴受試者招募的速度 以學術單位而言 因為我們很難和全國各醫療院所合作 擴大招募的範圍 所以我們僅就於Sanford附近的社區進行招募 招募的方式有 例如我們會張貼海報在校園或是醫院內 或是與當地Celiac Community Foundation合作 辦理線上的講座 另外就是和臨床醫師合作 從他們的病人資料庫當中 尋找乳糜瀉的患者 詢問他們是不是有加入臨床試驗的意願 我們在今年9月開始招募的第一批 第一個劑量的健康受試者 並在執行下一個劑量之前 彙整了所有的臨床資料 進行藥物的安全性評估會議 在確認沒有安全疑慮之後 才會往下一個目標劑量進行測試 目前我們已經完成 用於健康受試者上的第二個劑量的收案 在安全評估會議之後 我們將會進行第三個劑量 與第一批低劑量的乳糜瀉患者測試 很期待將來會有機會 分享更多我們在臨床試驗上面的成果 也謝謝大家的聆聽 如果對乳糜瀉的新藥開發 有興趣或是其他問題 歡迎來信或透過LinkedIn和我聯絡 給予指教 謝謝各位