基于Berzosertib的人类剂量预测实现疟疾药物重定位的案例研究

《Clinical Pharmacology & Therapeutics》：Repurposing Drugs for Malaria through a Human Dose Prediction: A Case Study with Berzosertib

通过人类剂量预测实现疟疾药物重定位：一项关于贝佐塞替布的案例研究 摘要 重定位已确立临床安全性的药物，为降低疟疾新药开发的成本和时间提供了一种宝贵的方法。在此，研究人员通过评估预测的疟疾有效人类剂量是否处于临床确立的安全性和耐受性范围内，探讨了将抗癌激酶抑制剂贝佐塞替布（berzosertib）用于疟疾治疗的可行性。首先，在恶性疟原虫（Plasmodium falciparum）感染的人源化小鼠模型中进行了口服剂量分馏研究，以评估贝佐塞替布的抗原虫药代动力学-药效学（PK-PD）特性。研究表明，贝佐塞替布的活性强烈依赖于其浓度维持在最小杀原虫浓度（MPC）以上的时间。随后，研究人员开发了人体生理药代动力学（PBPK）模型，用于模拟暴露-反应关系，并确定满足MPC以上浓度持续维持的药效学目标特征的有效人类剂量。预测表明，治疗无并发症的血期疟疾感染需要每日静脉注射75 mg贝佐塞替布，连续给药六天。该剂量显著低于癌症治疗中确定的临床最大耐受剂量（MTD），后者被确定为在21天周期中每周两次静脉注射440 mg，持续长达18周。尽管贝佐塞替布具有重定位潜力，但仍需进一步的临床前开发以确保其符合现有及新兴抗疟药的标准。

论文解读：基于Berzosertib的人类剂量预测实现疟疾药物重定位

研究背景与引言

疟疾在全球范围内持续造成沉重负担，2024年估计有2.82亿病例和61万死亡病例。恶性疟原虫（Plasmodium falciparum）是非洲地区最流行的致病种，占病例的约99%。目前，推荐的一线治疗方案青蒿素联合疗法（ACT）中青蒿素成分出现部分耐药性，这凸显了开发能够靶向耐药虫株的有效疗法的紧迫性。新药发现与开发过程漫长且昂贵，因此，将已在人体中证明安全性和耐受性的药物从原始适应症重定位到热带病领域，提供了一种极具成本效益的加速策略。恶性疟原虫的激酶组已被探索为具有前景的抗疟靶点，近期研究调查了抗癌激酶抑制剂用于疟疾的潜力。本研究聚焦于贝佐塞替布（Berzosertib，曾用名VE822、VX-970、M6620），这是一种选择性的人共济失调毛细血管扩张症和Rad3相关（ATR）蛋白激酶抑制剂，目前正处于针对晚期实体瘤的I期和II期临床开发阶段。本研究旨在通过整合PK-PD建模和生理药代动力学（PBPK）建模，预测贝佐塞替布的抗疟人类剂量，并通过比较疟疾有效剂量下的游离药物血浆浓度与癌症治疗中确立的最大耐受剂量（MTD）下的浓度，阐明其重定位潜力。

关键技术方法

研究人员采用了多项关键技术方法。首先，在恶性疟原虫感染的NSG人源化小鼠模型中进行了剂量递增和剂量分馏研究，利用非线性混合效应建模（NONMEM）建立了鼠类的PK-PD模型，确定了PK-PD驱动因子。其次，利用PK-Sim软件构建了人体PBPK模型，输入贝佐塞替布的物理化学及体外ADME（吸收、分布、代谢、排泄）参数，并利用Middleton等人的癌症患者临床数据进行优化验证。最后，在Simulx软件中整合人体群体PK模型和源自小鼠模型的游离血浆PK-PD参数，进行人体暴露-反应模拟，以预测能够有效清除寄生虫的剂量方案。

研究结果

体外和体内药代动力学

实验测定了贝佐塞替布的物理化学及体外ADME性质。在健康Balb/C小鼠中的研究表明，其静脉（IV）给药后半衰期（t_1/2）较短，表观分布容积（V_d）和清除率（Cl）分别为7.7 L/kg和26 mL/min/kg。口服生物利用度为31%。

贝佐塞替布对无性血期恶性疟原虫有效

贝佐塞替布在体外对药物敏感的恶性疟原虫Pf3D7^0087/N9及多药耐药株PfDd2和PfK1显示出强效活性，总半数抑制浓度（IC_50,total）范围为10.5至14 ng/mL。在体内，通过人源化小鼠模型评估，随着剂量从0.5 mg/kg升至20 mg/kg，其疗效呈剂量依赖性增加。15和20 mg/kg剂量组在第7天相对于未治疗组显示出99.9%的原虫减少率。计算得出使第7天原虫血症降低90%的有效剂量（ED₉₀）为9.2 mg/kg/天，对应的C_max,ED90和AUC_{0–24 h,ED90}分别为98 ng/mL/天和1051 ng.h/mL/天。

恶性疟原虫感染人源化小鼠中贝佐塞替布的PK-PD关系

通过建立序贯PK-PD模型，确定了贝佐塞替布的全血典型EC₅₀和MPC_EC90（产生90%最大效应的有效浓度）分别为13.24 ng/mL和18.12 ng/mL。经校正小鼠血浆蛋白结合率（PPB）和血液/血浆比（B:P）后，得到未结合血浆EC₅₀和MPC_EC90分别为0.58 ng/mL和0.79 ng/mL。通过非线性回归分析比较C_max/MPC、AUC_{0–96 h}/MPC和MPC以上时间百分比这三个PK-PD指数与抗疟活性的关系，结果表明贝佐塞替布在人源化小鼠模型中表现出时间依赖性活性，其疗效主要由药物浓度高于MPC的时间百分比决定。

人体生理药代动力学模型和药代动力学参数

研究人员开发了一个人体PBPK模型来描述1小时静脉输注后的血浆PK。该模型利用贝佐塞替布的参数，并通过Middleton等人的临床数据进行了优化。模拟的血浆浓度-时间曲线与临床观察数据吻合良好，预测值与观测值的C_max和AUC_0–inf比值均在两倍以内，验证了模型的准确性。群体PK分析显示，双室模型配合线性消除最能描述浓度-时间数据。

人类抗疟剂量预测

利用人体群体游离血浆浓度和源自小鼠模型的PK-PD参数进行暴露-反应模拟。鉴于贝佐塞替布具有时间依赖性活性，研究人员优化了给药方案以确保未结合血浆浓度维持在0.79 ng/mL的MPC_EC90以上直至寄生虫被有效清除。模拟结果显示，单次给予癌症MTD当量（440 mg）无效。将给药频率增加至每48小时145 mg、每24小时75 mg或每12小时35 mg以维持有效浓度超过三个寄生虫生命周期（144小时）。其中，75 mg q24h和35 mg q12h方案对80-85%的人群显示出有效的寄生虫清除率。考虑到75 mg q24h方案所需给药次数减半，可能带来更好的患者依从性，因此被提议为有效的抗疟给药方案。与癌症化疗的MTD相比，该方案的C_max和暴露量分别低5.3倍和5.7倍；与整个癌症疗程（六个21天周期）相比，AUC_0–inf降低了约34倍。

讨论与结论

本研究表明，重定位临床已确立的药物是一种极具吸引力的策略。贝佐塞替布作为一种选择性的人ATR激酶抑制剂，显示出了对恶性疟原虫无性血期的体外和体内活性。通过预测的抗疟有效人类剂量与癌症治疗中确立的MTD进行比较，发现前者所需的剂量更低、治疗持续时间更短。具体而言，预测的疟疾有效剂量为每日静脉注射75 mg，连续六天，这显著低于癌症治疗中每周两次440 mg的MTD。由于游离药物血浆暴露量远低于临床MTD的安全边际，预计这将减少对人类靶点的脱靶抑制，从而潜在地降低副作用。然而，该研究也存在局限性，例如PBPK模型是利用癌症患者的临床数据优化验证的，而癌症与疟疾病理生理学之间可能存在的PK差异尚未被纳入考量。此外，对于无并发症的疟疾，口服给药是常规路径，因此评估贝佐塞替布口服给药的可行性以及探索长效注射制剂将是未来的研究方向。虽然贝佐塞替布在临床前显示出良好的安全性特征，但在推进临床试验前，仍需针对疟疾高发人群（如5岁以下儿童和孕妇）进行全面的毒理学研究。总之，贝佐塞替布显示出从重定位用于癌症治疗到疟疾治疗的潜力，本研究提出的模型指导工作流程也可用于识别其他候选药物及指导化学修饰。