安全性・非臨床Research × Nonclinical / トピック 13 of 15

オフターゲット・交差反応性

意図しない標的・組織・配列への作用を、モダリティ抗体・低分子・核酸・細胞治療など、医薬品の種類・創薬手法の区分。ごとに適した方法で評価できているか

意図した薬理作用の外側で起こる結合・取り込み・発現・編集は、そのまま予期しない毒性につながり得ます。オフターゲットの「入口」がモダリティで大きく異なるため、リスクの起点に合わせて評価を組んでおくことが、安全域の設定と初回投与量の根拠になります。

7モダリティを比較65装置・試薬の代表例

共通の考え方共通する考え方は、まず作用機序から「意図しない作用がどこで起こり得るか」を仮説立てし、in silico・in vitro・in vivoを組み合わせて特異性と分布を確認することです。ICH S6(R1)(バイオテクノロジー応用医薬品)やS9(抗悪性腫瘍薬)の枠組みのもとで、モダリティ固有のリスクに応じた評価を追加します。

モダリティ別の進め方(7比較)

モダリティアプローチ(手法)読み出し・指標留意点
抗体(mAb)ヒト組織交差反応性試験(TCR)開発中の抗体を染色試薬として組織標本に反応させ、標的以外への結合を調べる非臨床試験。を実施。凍結ヒト正常組織パネル(概ね30組織以上、FDA/EMAの想定を満たす範囲)に対し、被験抗体自体を検出試薬として免疫組織化学染色し、標的発現目的タンパク質をコードする遺伝子を宿主細胞内で転写・翻訳させ、機能的なタンパク質として産生させる工程。組織との整合と想定外の膜/細胞質細胞内部の区画。大腸菌では還元的で、そのままではジスルフィド結合ができにくい。染色の有無を確認します。標的以外への結合可能性の把握に用います。組織別の染色パターン(陽性部位・染色局在・強度)、標的発現目的タンパク質をコードする遺伝子を宿主細胞内で転写・翻訳させ、機能的なタンパク質として産生させる工程。との整合性TCRT細胞が抗原を認識する受容体。他家CAR-Tではこれを壊してGvHDを防ぐ設計がある。は結合の可能性を示すスクリーニングで、in vivo生きた動物の体内で試験を行うこと。物質が吸収・代謝を受けた実際の状態での影響を見られる。の毒性を直接予測するものではありません。ICH S6(R1)バイオ医薬品の非臨床安全性評価の考え方を示すICHガイドライン。種選択などの枠組みを定める。では動物種選択の根拠としての価値は限定的とされ、種選択は配列相同性や機能アッセイ結合ではなく標的の働きを止める・動かすといった生物学的効果のほうを測る評価。で別途確認します。
ADC抗原非依存の取り込みによる毒性を評価します。ペイロード・リンカー由来の毒性に加え、正常組織へのFcγR免疫細胞側にある抗体Fcの受け皿となる受容体。活性化型と抑制型があり、両者のバランスが効く。やマクロピノサイトーシス等を介した非特異的取り込みを、抗原陰性細胞・組織や非結合対照ADC標的を選ぶ抗体に、細胞傷害性の薬物(ペイロード)をリンカーでつないだ分子。との比較で検討します。抗原陰性系での細胞毒性物質が細胞の生存や増殖を障害する性質のことで、過剰な細胞毒性条件下では偽陽性の遺伝毒性シグナルが生じやすくなる。、主要毒性標的組織(骨髄・肝・角膜/眼など、ペイロードクラス依存)の所見用量規定毒性の多くはペイロード抗体薬物複合体(ADC)で抗体に結合させる強力な細胞毒(薬物)です。抗体によって標的の細胞まで運ばれ、そこで細胞を殺す作用を担います。詳しく →由来で標的非依存に生じ得ます。ペイロードのクラス既知毒性を踏まえて設計します。
mRNA-LNP意図しない組織での発現目的タンパク質をコードする遺伝子を宿主細胞内で転写・翻訳させ、機能的なタンパク質として産生させる工程。(異所性発現)と生体内分布投与した薬が体内のどこにどれだけ届き、どれだけ留まるかを測る評価のこと。を評価します。IVIS等による発現分布、RT-qPCR/バイオアッセイ細胞を使って生物活性を見る試験。作用機序に合わせて抗体の効力を評価する。での組織別mRNA量・タンパク発現、投与部位外(特に肝への集積)を確認します。LNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。構成脂質の反復投与毒性・炎症性も併せて評価します。組織別の発現量細胞が目的のタンパク質を作る量。低いと必要量の確保に手間がかかり、製造コストが上がる。・分布、肝など非標的組織での発現目的タンパク質をコードする遺伝子を宿主細胞内で転写・翻訳させ、機能的なタンパク質として産生させる工程。、局所/全身の炎症反応LNPmRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。肝指向性ナノ粒子やウイルスベクターが肝臓に集まりやすい性質。分布評価の出発点になる。が強く、発現目的タンパク質をコードする遺伝子を宿主細胞内で転写・翻訳させ、機能的なタンパク質として産生させる工程。分布は投与経路・製剤製剤。原薬を処方・充填して、最終的な投与形態に仕上げた製品。で変わります。
AAV(遺伝子治療)カプシドウイルスの遺伝物質を包むタンパク質の殻。AAVでは直径数十ナノメートルの正二十面体の構造をとる。指向性(トロピズムウイルスベクターが特定の組織・細胞に向かう指向性。AAVでは血清型ごとに異なる。)のずれによる異所性発現目的タンパク質をコードする遺伝子を宿主細胞内で転写・翻訳させ、機能的なタンパク質として産生させる工程。・分布を評価します。ベクターゲノム生体内分布投与した薬が体内のどこにどれだけ届き、どれだけ留まるかを測る評価のこと。qPCR核酸を増幅しながら蛍光の増え方を追い、標的DNA・RNAの量を測る装置です。増幅の立ち上がりの早さから濃度を求めます。詳しく →によるDNAコピー数)と、導入遺伝子ベクターで細胞に運んで働かせる目的の遺伝子。の組織別発現(RT-qPCR/タンパク)を測定し、生殖腺分布や意図しない組織での長期発現リスクも確認します。組織別ベクターゲノムコピー数、導入遺伝子ベクターで細胞に運んで働かせる目的の遺伝子。発現目的タンパク質をコードする遺伝子を宿主細胞内で転写・翻訳させ、機能的なタンパク質として産生させる工程。分布、生殖腺への分布血清型AAVのカプシドの種類による分類。組織指向性が異なり、狙う臓器や細胞に応じて選び分けられる。により指向性が異なります。プロモーターRNAポリメラーゼが結合して転写を開始するDNA上の特定の塩基配列領域。選択で発現目的タンパク質をコードする遺伝子を宿主細胞内で転写・翻訳させ、機能的なタンパク質として産生させる工程。の組織特異性分析法において、共存する不純物・分解物・添加剤などが存在しても目的成分だけを正確に測定できる能力。をある程度制御できます。
siRNA・ASO(核酸)配列相同性に依存するハイブリダイゼーション相補的な塩基配列を持つ核酸鎖同士が水素結合して二重鎖を形成する反応。依存オフターゲット意図した標的以外の似た配列に結合・作用してしまうこと。核酸医薬の毒性や副作用の一因。(部分相補配列への作用)をin silicoコンピュータ上の計算で予測・解析すること。配列からT細胞エピトープのリスクを安価に広く洗い出す一次評価。で予測し、必要に応じてトランスクリプトーム等で確認します。加えて、化学修飾核酸の糖・骨格・末端に施し、安定性・結合力・免疫原性を整える改変。クラスに固有のハイブリダイゼーション非依存毒性(例:ホスホロチオエート骨格の酸素をイオウに置き換えた結合で、ヌクレアーゼ耐性を高める狙いがある。の蛋白結合、肝・腎への蓄積、補体活性化T細胞を抗原刺激や人工的な刺激試薬で活性化し、増殖・機能発揮できる状態に誘導する操作。)を評価します。予測オフターゲット意図した標的以外の似た配列に結合・作用してしまうこと。核酸医薬の毒性や副作用の一因。遺伝子への影響、肝・腎の毒性所見、免疫刺激/補体関連の指標オフターゲット意図した標的以外の似た配列に結合・作用してしまうこと。核酸医薬の毒性や副作用の一因。には配列依存と化学クラス依存の2系統があり、切り分けて考えます。補体活性化T細胞を抗原刺激や人工的な刺激試薬で活性化し、増殖・機能発揮できる状態に誘導する操作。はサル等で顕在化しやすい点にも留意します。
細胞治療(CAR-T・iPS)オンターゲット・オフツモール(正常組織が同じ抗原を発現目的タンパク質をコードする遺伝子を宿主細胞内で転写・翻訳させ、機能的なタンパク質として産生させる工程。することによる正常組織傷害)を評価します。標的抗原の正常組織発現をデータベース/免疫染色抗体を用いて、組織のどこに目的のタンパク質があるかを色素で染め出して調べる手法。で確認し、正常細胞に対する共培養細胞傷害・サイトカイン放出免疫が短時間で信号物質を大量に放出し、発熱・血圧低下・臓器障害へ進む激しい反応。アッセイを実施します。CAR特定の抗原を認識するよう設計し、細胞に導入して指向性を与える人工の受容体。結合ドメインの交差反応ある抗原に対して生じた抗体が、構造の類似した別の抗原にも結合・反応する現象。性も検討します。抗原陽性正常細胞に対する細胞傷害活性標的細胞をどれだけ殺傷できるかで測る、NK細胞製品の効力(ポテンシー)指標。・サイトカイン産生、標的抗原の正常組織発現目的タンパク質をコードする遺伝子を宿主細胞内で転写・翻訳させ、機能的なタンパク質として産生させる工程。分布iPS由来製品では造腫瘍性iPS細胞などに由来する製品で、分化しきらず腫瘍化する恐れのある細胞が残っていないか調べる安全性評価です。詳しく →残存未分化細胞iPS細胞などに由来する製品で、分化しきらず腫瘍化する恐れのある細胞が残っていないか調べる安全性評価です。詳しく →など別軸の評価も必要です。
低分子標的ファミリー内の選択性目的物と不純物を、溶出位置をどれだけ離して分けられるかの度合い。分離の分解能を左右する。(キナーゼパネル等)と、ファミリー外の広域セーフティパネル(GPCR細胞膜を貫通し多くの薬の標的となる受容体群。近年クライオEMで構造が解かれつつある。・イオンチャネル・トランスポーター・酵素)で当たりを網羅的に見ます。心毒性に直結するhERG心筋の再分極を担うカリウムチャネルの一種。薬が塞ぐとQT延長や不整脈につながるため早期に評価する。自動パッチクランプ板の微小な穴に細胞を吸い付け、多数のウェルを一度に記録するパッチクランプ。高いスループットが特徴。で必ず評価しますパネル各標的の阻害率・IC50対象の働きを半分に抑えるのに必要な薬物濃度で、値が小さいほど強く阻害する。hERG阻害の強さを表す。選択性目的物と不純物を、溶出位置をどれだけ離して分けられるかの度合い。分離の分解能を左右する。スコア、hERG心筋の再分極を担うカリウムチャネルの一種。薬が塞ぐとQT延長や不整脈につながるため早期に評価する。 IC50と曝露に対する安全域、CiPAhERG単独に頼らず、複数のイオンチャネルへの作用を統合してTdPリスクを予測する枠組み。関連チャネル(Nav1.5・Cav1.2)への作用低分子で最大のリスク源です。構造の似た標的ほど外しにくく、選択性目的物と不純物を、溶出位置をどれだけ離して分けられるかの度合い。分離の分解能を左右する。の確保が化学最適化の主戦場になります

このトピックで使う装置・試薬65

装置・試薬の多くはモダリティを問わず共通に使われます。ここでは各モダリティの文脈での使い方として示しており、名称のリンク先(製品ガイド)は横断で参照できます。

抗体10
装置・機器4
試薬・キット6
  • 被験抗体のビオチン化・標識キット(自己検出試薬化)Thermo Fisher EZ-Link Sulfo-NHS-LC-Biotin、Vector Laboratories Biotinylation Kit、Abcam Lightning-Link HRP/Biotin
  • ヒト抗体オンヒト組織検出キット(内因性IgG背景低減)Vector Laboratories H.O.H. Immunodetection Kit (HOH-3000)、Vector Laboratories ImmPRESS Anti-Human IgG (HRP) Polymer、Abcam Human on Human HRP-DAB Kit
  • ポリマー検出系・アビジンビオチン検出系Vector Laboratories VECTASTAIN Elite ABC-HRP、Vector Laboratories ImmPRESS Polymer Kit、Agilent Dako EnVision+ System-HRP
  • 発色基質(DAB等)・対比染色Vector Laboratories DAB Substrate Kit (SK-4100)、Agilent Dako Liquid DAB+、Vector Laboratories Hematoxylin QS
  • 陽性・陰性対照抗体(アイソタイプ対照)Vector Laboratories Human IgG Control、BioLegend Human IgG1 Isotype Control、Thermo Fisher Human IgG Isotype Control
  • 凍結ヒト正常組織パネル(30組織超)Amsbio Human Frozen Tissue Arrays、BioIVT ヒト凍結正常組織、Cureline 正常組織バンク
ADC9
装置・機器4
試薬・キット5
  • 細胞生存・細胞傷害アッセイ試薬Promega CellTiter-Glo 2.0、Promega CytoTox-Glo、Thermo Fisher PrestoBlue
  • マクロピノサイトーシス指標(蛍光デキストラン)Thermo Fisher Dextran, Fluorescein 70 kDa、Thermo Fisher Dextran, Alexa Fluor 488、Sigma-Aldrich FITC-Dextran
  • FcγR遮断抗体・エンドサイトーシス阻害剤BioLegend Human TruStain FcX、Sigma-Aldrich EIPA(マクロピノサイトーシス阻害)、Cayman Chemical Cytochalasin D
  • 抗原陰性細胞株・非結合対照ADCATCC CHO-K1/HEK293(抗原陰性)、アイソタイプ対照ADC(社内調製)、非標的化mcMMAF/DM1複合体(社内対照)
  • ペイロード/リンカー由来毒性評価用ADC構成品MedChemExpress MMAE/MMAF、Levena Biopharma vc-MMAE リンカー・ペイロード、Sigma-Aldrich DM1/DM4
mRNA-LNP10
装置・機器4
試薬・キット6
  • ルシフェラーゼレポーターアッセイ試薬・基質Promega Bright-Glo Luciferase Assay System (E2610)、Promega ONE-Glo、PerkinElmer/Revvity XenoLight D-Luciferin
  • RT-qPCR用逆転写・定量試薬Thermo Fisher TaqMan RNA-to-Ct 1-Step Kit、Qiagen QuantiTect Probe RT-PCR、Bio-Rad iTaq Universal Probes One-Step
  • 組織RNA抽出キットQiagen RNeasy Mini/Plus、Thermo Fisher TRIzol Reagent、Qiagen miRNeasy
  • タンパク発現・分泌測定(ELISA/免疫測定)R&D Systems Quantikine ELISA、Meso Scale Discovery (MSD) V-PLEX、Thermo Fisher ELISA Kits
  • 炎症性サイトカイン・自然免疫マーカー測定Meso Scale Discovery U-PLEX/V-PLEX Cytokine、BD CBA、Thermo Fisher Cytokine ELISA(IL-6/IFN等)
  • LNP構成脂質(反復投与毒性・炎症評価用)Avanti Polar Lipids DSPC/コレステロール、BroadPharm ALC-0315/ALC-0159、Cayman Chemical SM-102
AAV9
装置・機器4
試薬・キット5
  • ゲノムDNA抽出キット(組織別vgコピー用)Qiagen DNeasy Blood & Tissue Kit、Qiagen QIAamp DNA Mini、Thermo Fisher PureLink Genomic DNA
  • ddPCR/qPCR定量試薬(導入遺伝子・ITR標的)Bio-Rad ddPCR Supermix for Probes (no dUTP)、Thermo Fisher TaqMan Gene Expression Master Mix、カスタムTaqManプローブ/プライマー(Thermo Fisher)
  • 組織別導入遺伝子発現定量(RT-qPCR)試薬Thermo Fisher TaqMan RNA-to-Ct 1-Step Kit、Qiagen RNeasy + QuantiTect、Bio-Rad One-Step RT-ddPCR Advanced Kit
  • 導入遺伝子タンパク発現検出(IHC/ELISA)Vector Laboratories ImmPRESS/VECTASTAIN ABC、R&D Systems Quantikine ELISA、Meso Scale Discovery アッセイ
  • 生殖腺・組織分布評価用対照物質AAV空カプシド対照(社内)、リニアライズドプラスミド標準(コピー数標準)、Thermo Fisher/IDT 合成DNA標準
核酸10
装置・機器4
試薬・キット6
  • RNA抽出・ライブラリ調製キット(RNA-seq)Qiagen RNeasy Plus、Illumina Stranded mRNA Prep、Thermo Fisher TRIzol
  • RT-qPCR定量試薬Thermo Fisher TaqMan Assays、Bio-Rad SsoAdvanced Universal SYBR Green、Qiagen QuantiTect
  • 補体活性化マーカー測定キット(ハイブリダイゼーション非依存毒性)Quidel/QuidelOrtho MicroVue Complement Panel (C3a/C5a/Bb/sC5b-9)、Svar/Wieslab Complement System ELISA、Thermo Fisher Complement ELISA
  • 肝・腎機能/傷害バイオマーカー測定Meso Scale Discovery 腎障害パネル (KIM-1等)、Roche cobas 臨床化学(ALT/AST/BUN)、Abcam ALT/AST アッセイキット
  • 細胞毒性・肝細胞取り込み評価試薬Promega CellTiter-Glo、Promega CytoTox-ONE (LDH)、Thermo Fisher LIVE/DEAD Viability Kit
  • 化学修飾オリゴ(ホスホロチオエート/LNA/GalNAc)IDT カスタムPS/LNAオリゴ、Bio-Synthesis GalNAc-siRNA/ASO、Axolabs 修飾オリゴ合成
細胞治療10
装置・機器4
試薬・キット6
  • 正常組織発現データベース(標的抗原の正常発現確認)Human Protein Atlas(proteinatlas.org)、GTEx Portal、Human Cell Atlas / TCGA
  • hiPSC由来正常細胞(オフツモール毒性の代理組織)FUJIFILM CDI iCell Cardiomyocytes、FUJIFILM CDI iCell Hepatocytes/Endothelial Cells、iCell Neurons
  • 細胞傷害・生存率アッセイ試薬Promega CytoTox 96 (LDH)、Promega CellTiter-Glo、Thermo Fisher LIVE/DEAD Fixable / xCELLigence eSight
  • サイトカイン放出測定キット(IFN-γ/IL-6等)Meso Scale Discovery V-PLEX Proinflammatory Panel、R&D Systems Quantikine ELISA (IFN-γ/IL-6)、BD Cytometric Bead Array (CBA)
  • 標的/対照細胞株(陽性・陰性抗原発現)ATCC 抗原陽性腫瘍株、抗原ノックアウト/陰性対照株(社内)、Promega Bioassay 標的細胞株
  • CAR結合ドメイン交差反応性評価試薬組換え標的/相同抗原タンパク(R&D Systems/ACROBiosystems)、細胞マイクロアレイ交差反応スクリーニング(Charles River Retrogenix Cell Microarray)、蛍光標識抗原(社内調製)
低分子7
装置・機器3
試薬・キット4
  • キナーゼ選択性パネル(受託プロファイリング)Eurofins DiscoverX KINOMEscan、Reaction Biology キナーゼプロファイリング、Thermo Fisher SelectScreen
  • 広域セーフティパネル(受託)Eurofins SafetyScreen44 Panel
  • イオンチャネル安定発現細胞株hERG安定発現CHO / HEK293細胞株
  • 細胞毒性アッセイPromega CellTiter-Glo 2.0、Promega CytoTox-Glo
規制・注意評価法は作用機序と製品特性から個別に設計するのが基本で、規制当局との事前相談が推奨されます。抗悪性腫瘍薬ではICH S9により一部評価が簡略化され得る一方、遺伝子・細胞治療は各極の専用ガイダンス(生体内分布・造腫瘍性等)に沿った追加評価が求められます。ここに挙げた手法は代表例で、対象製品ごとに取捨選択されます。

一次資料ICH S6(R1)(バイオテクノロジー応用医薬品の非臨床安全性評価)、ICH S9(抗悪性腫瘍薬の非臨床評価)、ICH M3(R2)(非臨床試験の実施時期)。遺伝子治療の生体内分布・カプシド指向性はFDA/EMAの遺伝子治療関連ガイダンス、細胞治療のオンターゲット・オフツモールは各極の細胞治療関連ガイダンスを参照。核酸医薬のオフターゲット評価はオリゴヌクレオチド関連の規制ガイダンスおよび業界コンソーシアム(OSWG:Oligonucleotide Safety Working Group)の考え方に準拠。

← 研究・非臨床マップの一覧へ