驯鹿发表文献：全人BCMA靶向CAR (CT103A) T细胞免疫疗法长期可持续性的模型解释

摘要

为了弄清楚CT103A的药代动力学特征并研究其长期持续存在的潜在原因，我们应用非线性混合效应模型建立了基于18个患者队列的CT103A的群体药代动力学（PopPK）模型，并分析了CAR T细胞克隆进化。结果表明，发现髓外扩散会损害Cmax，因此将其作为协变量添加到修改后的模型中。该模型显示托珠单抗和皮质类固醇对CT103A扩增率没有影响。通过CAR整合位点分析，外周 CT103A持续升高的患者中不存在显性克隆。最后，具有较低收缩率常数和较高Cmax以及记忆CT103A分数的患者可以获得更好的临床反应。

综上所述，本研究开发了一种全人抗BCMA CAR T细胞疗法的PopPK模型，并总结了其模型特征。我们认为CT103A的长期持续存在归因于记忆CAR T细胞部分，而不是克隆进化。这项研究将提高人们对CAR T细胞免疫疗法的药代动力学和PopPK的认识。

介绍

药代动力学是药理学的一个分支，专门用于描述给予患者的药物的命运，包括药物吸收、分布、代谢和排泄的程度和速率（Whiting等，1986）。由于个体的药代动力学可能随时间而变化，而且个体内药代动力学参数的大多数变异性是不可预测的，因此在人群水平上研究药代动力学非常重要（Currie，2018年）。作为源自患者自身血液的“活药”，CAR T细胞不遵循经典药物的典型药代动力学模型（Grupp 等，2013；Stein 等，2019）。因此，对CAR T细胞的药代动力学研究可以提高我们对其功效、安全性和最佳剂量的理解。

我们之前报道了一项针对18名复发/难治性多发性骨髓瘤患者的新型全人BCMA靶向CAR(CT103A) 的I期研究（http://www.chictr.org.cn, Number, ChiCTR1800018137）。CT103A转基因持续时间中位数为307.5天。在1年时，只有一名患者的抗药物抗体(ADA)呈阳性。在这项研究中，我们还旨在找出CT103A长期持续存在的潜在原因。

结果

患者特征

纳入患者的基线特征列于表1。他们的中位年龄为53.5岁（范围为38-66岁），其中 38.9%的年龄≥60岁。10名患者为男性，8名患者为女性。5名患者患有髓外多发性骨髓瘤 (EMM) (27.8%)。

EMM 的定义是由于血行扩散导致的骨外位置存在软组织肿块，这些肿块与受累骨骼不相邻。6名患者(33.3%)曾接受过自体HSCT，而4名患者(22.2%)曾接受过鼠类抗BCMA CAR T细胞治疗（http://www.chictr.org.cn, Number, ChiCTR-OPC- 16009113）。CT103A以1、3和6×106 CAR阳性T细胞/kg 给药。总共18名 (94.4%) 患者中有17名(94.4%)出现CRS，其中1名(12/17, 70.6%)为1级和2.4级 (4/17, 23.5%) 和1名(1/17, 5.9%) 患者分别经历了3级和 4级CRS。11名患者(61.1%)接受了托珠单抗治疗，12名患者(66.7%)接受了皮质类固醇治疗以治疗CRS。

表 1 基线时的患者和疾病特征。

CT103A的PopPK基础模型

在本研究中，CT103A的细胞动力学通过液滴数字PCR(ddPCR)的转基因测量和流式细胞术在淋巴细胞中表达CAR受体的CD3+细胞的百分比确定（Lou等，2020）。由于流式细胞术和基于 ddPCR的测量之间存在显着的线性相关性（p

图 1. 基于模型的 CT103A 药代动力学分析。(A)CT103A 临床研究中外周转基因的1年临床反应的药代动力学(B)与观测数据相比，基本模型（左）和修改模型（右）模拟的视觉预测检查。空心圆圈代表观察值，实线和虚线分别代表观察的中位数和 95% CI。中间的红色阴影区域代表1000次模拟结果的中位数的90%置信区间，蓝色阴影区域代表 1000 次模拟结果的第 2.5和97.5个百分位数的90%置信区间。(C) 髓外扩散和先前疗法（先前的其他CAR T细胞疗法和自动 HSCT）对贝叶斯事后随机效应估计的影响。EMM，髓外多发性骨髓瘤(D)髓外扩散和先前疗法（先前的其他CAR T细胞疗法和自动 HSCT）对 AUC0-28 的影响。(E)CT103A转基因拷贝数随时间变化的个体拟合图。(F)绘制输注后第14天和第90天反应与剂量的概率。将第14天的概率拟合到逻辑回归，并显示标准误差条。蓝色空心圆圈代表观测数据；红线代表估计数据。(G) 使用/不使用类固醇（左）和使用/不使用托珠单抗（右）的一年临床反应。

CT103A PopPK结构基础模型改编自tisagenlecleucel模型，并通过应用非线性混合效应模型(NONMEM)开发而成。输注后，CT103A 的拷贝数在最初几天下降，然后以速率ρ呈指数增长。在时间Tmax达到最大浓度Cmax后，CT103A膨胀动力学随后是双指数收缩，包括初始快速收缩（恒定速率α）和随后的持续收缩（恒定速率 β）。最初的收缩发生得很快，被认为对应于有效CAR-T细胞群的快速下降。CT103A下降的第二阶段随着时间的推移逐渐发生，这被认为是由记忆CAR T细胞群的持续存在引起的。Fb是CT103A在峰值扩张(Tmax)时收缩率为β的分数。CT103A PopPK 基础模型的公式在方程式1中给出如下：

使用预测校正的视觉预测检查(pcVPC)和个人拟合（图1B左面板和图 1C）评估模型评估。补充材料中包含其他诊断。计算了主要参数即 Cmax、Tmax、foldx、fb、α和β的固定效应和随机效应，并在补充表S1中列出。初始倍增时间（ln 2/ρ）和初始（ln 2/α）和终末（ln 2/β）下降的半衰期分别为1.78、6.04和149.39天。

协变量评估和模型修改

为了探索外在和内在因素对 CT103A PopPK 基础模型的影响，我们随后对患者人口统计数据（年龄、性别和体重）、先前治疗（先前的鼠抗BCMA CAR T细胞治疗（http://www.chictr.org.cn, Number, ChiCTR-OPC-16009113) 和自体造血干细胞移植 (auto-HSCT)), 髓外扩散 (Bhutani et al., 2020; Sevcikova et al., 2019), 剂量和CRS 等级（图 1D；补充图 S3；补充表 S2）。结果表明，在这些外在和内在因素中，只有髓外扩散对 Cmax 有显着影响。髓外骨髓瘤患者的Cmax显着低于没有髓外扩散的患者 (p=0.0258)。这一结果与我们之前报道的同一患者队列的 Kaplan-Meier 分析一致，这表明髓外扩散与PFS缩短相关（p = 0.015）（Wang 等人，2021）。

此外，我们还探讨了输注后前 28天所有因素对曲线下面积的影响 (AUC0-28)。我们的结果表明，先前进行过自动 HSCT 或髓外扩散的患者的 AUC0-28 显着降低（分别为 p = 0.0357 和 0.0372）（图 1E）。在将髓外扩散作为协变量包括在内后，构建了一个修改模型（表 2），并显示了其诊断结果（图 1B右面板和图 2）。修改后的模型公式如方程式2所示：

表 2. 修改后的模型 PK 参数。

图 2. 修改后的 m41ode 的诊断。(A)个人预测浓度与观察浓度（左）。人群预测浓度与观察浓度（右）。红线代表回归线。(B)条件加权残差与时间 (左) 和总体预测浓度(右)。红线和蓝色虚线分别代表条件加权残差等于0和±4 的位置。

剂量优化

为了帮助优化给药策略，我们构建了剂量反应曲线的逻辑回归模型（图 1F）。在第14天没有发现更高剂量的反应概率增加（p=0.487）。此外，所有剂量在第90天的反应概率为100%。此外，如先前报道的，在 6×106 CAR T细胞/kg 剂量组中≥3级CRS的发生率显着高于其他两个剂量组。因此，出于效率和安全原因，1×106 CAR T 细胞/kg是CT103A的推荐剂量。值得注意的是，这些剂量优化结果仅对这种用于BCMA的全人类CAR T细胞有效。

托珠单抗/皮质类固醇对CT103A扩增和长期疗效的影响

托珠单抗和皮质类固醇经常用于治疗CRS，这是CAR T细胞治疗的一种靶向副作用。然而，托珠单抗或皮质类固醇是否会影响CAR T细胞的扩增存在争议。此外，从未报道过托珠单抗和皮质类固醇对多发性骨髓瘤患者靶向BCMA CAR T细胞扩增的影响。

在这项研究中，12名患者静脉注射地塞米松（10 mg/dose，范围 5∼20 mg/dose）或甲基强的松龙（40 mg/dose，范围 10∼200 mg/dose）用于CRS管理。中位累积地塞米松等效剂量为 40 mg（范围 10 ∼ 198.75 mg），中位皮质类固醇治疗持续时间为3天（范围 1∼18 天）。此外，11名患者以8mg/kg体重（本研究中最大剂量为720mg）静脉内接受托珠单抗治疗 CRS。

在这里，我们基于PopPK模型（方程 3）确定了这两种药物对 CT103A 膨胀率 ρ 的影响。T1和T2分别定义为托珠单抗和皮质类固醇的首次给药时间。F1和 F2定义为托珠单抗和皮质类固醇对扩张率的影响，并使用 NONMEM 计算为0.966 和 0.944，两者均接近 1（补充表 S3）。因此，托珠单抗和皮质类固醇均未发现影响 CT103A 扩增速率。此外，长期疗效不受托珠单抗或皮质类固醇给药的影响（图 1G）。激素组和非激素组的缓解率分别为91.67%（11/12）和50%（3/6），而托珠单抗分别为81.82%（9/11）和71.43%（5/7）组和非托珠单抗组。

克隆多样性和效应器/记忆分数分析

由于四名患者（患者001、007、009和010）表现出持久的高水平外周CT103A（输注后至少9个月内高于2,000 拷贝/μg gDNA），我们通过分析CAR整合位点来监测克隆起源，这在补充方法中有所描述。值得注意的是，所有这些受试者的克隆多样性在输注后均未出现明显下降（图 3A、B）。这一发现表明这些患者的 CT103A中不存在显性克隆。此外，我们分析了这四名患者的CAR-T人群的成分。他们的CAR T细胞群分为效应CAR T细胞（红线），具有快速激活和提取，以及记忆CAR T细胞（蓝线），并且具有缓慢扩张和持久性（图 3C）。所有这四名患者在Tmax后都显示出高比例的记忆CAR T细胞。

图 3. 长期高水平外周 CT103A 患者的克隆多样性和效应/记忆分数分析。(A) 输注后至少 9 个月持续高 CT103A 转基因拷贝数 (>2000 拷贝/μg DNA) 的患者的克隆整合位点分布分析。青色表示收集低丰度（

讨论

由于CAR T细胞疗法极大地改变了淋巴恶性肿瘤的治疗格局，因此对该领域的药代动力学研究有更大的需求。到目前为止，很少有研究关注CAR T细胞治疗的PopPK。只有一种抗CD19 CAR T，tisagenlecleucel，已经通过数学建模进行了分析。

在这项研究中，我们开发了基于18名患者的PopPK模型。尽管患者队列很小，但对CT103A转基因数量进行了密集测试，基于此数据开发的PopPK模型得到了很好的诊断。

在这里，我们开发了最近发表的新型全人类BCMA靶向CAR(CT103A)的PopPK模型。然而，PopPK模型和剂量优化仅对这种用于BCMA的CAR-T细胞有效。在之前的研究中，CT103A的总体缓解率（ORR）为100%，72.2%的患者达到完全缓解或严格完全缓解（sCR）。在1年时，77.8%的患者可检测到CAR转基因。中位CAR转基因持续时间为 307.5 天。只有一名患者的抗药抗体呈阳性。长持久性和低免疫原性的良好表现可能部分归功于CT103A中构建的全人BCMA抗体。CT103A的这种长期可持续性可能是由于完全由人类组成，没有不同物种诱导的免疫原性。对于使用其他一些抗 BCMA CAR产品治疗的患者，在输注后6个月内，CAR转基因浓度大多低于外周血中的定量水平。另一方面，高记忆CAR T细胞部分发挥了重要作用。

在之前报道的 tisagenlecleucel 模型中（Stein et al., 2019），没有协变量对 tisagenlecleucel 扩增的细胞动力学参数有统计学意义的影响，因此 tisagenlecleucel 的最终细胞动力学模型与基础模型相同。然而，与 tisagenlecleucel 模型不同，髓外扩散在统计学上显着影响 Cmax，并已作为协变量添加到最终模型中。参数θextramedulary (extramedulary=yes) 用于修改基础模型。先前的研究报道，髓外多发性骨髓瘤与高风险特征相关，例如高 LDH 水平、高风险细胞遗传学或高风险基。

托珠单抗和皮质类固醇对CAR T细胞扩增的影响存在争议。Marco L. Davila 等人报道，给予淋巴毒性大剂量类固醇治疗CRS会导致抗 CD19 CAR-T 细胞快速消融（Shank 等人，2017 年）。另一方面，其他一些研究报告称，与非类固醇组相比，类固醇组具有更大的暴露量和更长的CAR-T细胞功能持续时间中位数。此外，一项基于PopPK模型的研究表明，托珠单抗和皮质类固醇对tisagenlecleucel的扩增率没有影响。在本研究中，我们的结果表明托珠单抗和皮质类固醇对 CT103A 的扩增率和长期疗效均无影响。

总之，本研究在18名复发/难治性多发性骨髓瘤患者中开发了一种新型全人 BCMA 靶向 CAR (CT103A) 的PopPK模型。计算模型常数。发现髓外扩散会损害 Cmax，因此将其作为协变量添加到修改后的模型中。表明治疗CRS的疗法（托珠单抗和皮质类固醇）的效果对CT103A扩增率没有影响。我们认为CT103A的长期持续存在归因于记忆CAR T细胞部分，而不是克隆进化。我们的研究将提高人们对CAR T细胞免疫疗法的药代动力学和PopPK的理解。

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具体方法详见：A Model Perspective Explanation of the Long-Term Sustainability of a Fully Human BCMA-Targeting CAR (CT103A) T-Cell Immunotherapy

doi:10.3389/fphar.2022.803693