Moderna mRNA小鼠PK/PD研究案例分享：：甲基丙二酸血症(MMA)mRNA-3705

2024-06-12

信使RNA临床1期

导读：甲基丙二酸血症（MMA）等代谢性疾病由蛋白缺陷导致，通过LNP-mRNA补充具有生物学活性的蛋白是目前的新兴疗法。Moderna在代谢性疾病领域布局了多个管线，包括mRNA-3705（针对MMA）、mRNA-3927（针对PA）和mRNA-3210（针对PKU）。上期文章我们以mRNA-3927为例，介绍了丙酸血症（PA）mRNA的小鼠PK/PD研究：详情点击链接查看：mRNA小鼠PK/PD研究案例分享：Moderna丙酸血症(PA)mRNA-3927 本期文章我们继续解读：用于甲基丙二酸血症（MMA）的mRNA-3705的临床前药代动力学/药效学（PK/PD）研究方法。 01 甲基丙二酸血症（MMA）疾病概述 MMA由甲基丙二酰-CoA变位酶（MUT）的缺陷或缺失引起，其在丙酸酯代谢途径中丙酰辅酶A（CoA）羧化酶（PCC）的下游起作用，催化L-甲基丙二酰-CoA可逆异构化为琥珀酰-CoA。MUT缺失会阻断丙酸酯代谢途径，导致有毒代谢物的积累，包括甲基丙二酸、2-MC和C3。甲基丙二酸血症和丙酸血症是一个代谢通路上的两种疾病，容易发生严重代谢性酸中毒、高血氨、昏迷甚至死亡。临床治疗手段主要为低蛋白饮食、急性期管理、肝移植或肝肾移植。图1：甲基丙二酸血症（MMA）的代谢缺陷 02 LNP-mRNA治疗MMA的作用机制 Moderna针对MMA的mRNA疗法mRNA-3705同丙酸血症药物mRNA-3927相似，利用脂质纳米颗粒（LNP）将编码功能性蛋白的mRNA递送至体内，表达形成具有生物学活性的蛋白，恢复丙酸酯代谢通路。具体而言，mRNA-3705由LNP包封，其mRNA编码具有生物学功能的MUT蛋白，通过在肝脏细胞内表达目标蛋白恢复肝脏中的MUT酶活性，从而减少甲基丙二酸等毒性代谢产物的积累。图2：LNP-mRNA治疗甲基丙二酸血症（MMA）的机制 03 mRNA小鼠PK/PD研究方法3.1 mRNA-3705（LNP-mRNA）制备首先是LNP-mRNA的制备。mRNA-3705中4种LNP脂质包括可电离脂质SM-86、磷脂、胆固醇和OL-56[聚乙二醇-脂质]，将脂质混合溶解在乙醇中；水相为含有mRNA的25mM乙酸钠缓冲液（pH5）。通过微流控将水相与脂质组分与以3：1的比例混合。包封形成的LNP-mRNA制剂溶解在20mM Tris（pH7.5）、8%蔗糖和1mM二乙烯三胺五乙酸配制的溶液中。经检测，mRNA-3705粒径为71 nm，多分散指数（PDI）为0.07，包封率为97%。 3.2 小鼠试验首先是小鼠模型的选择：MMA的PK和PD研究使用了不同的小鼠模型。其中PK模型为常规的CD1 (ICR)小鼠，而PD模型选用了Mut-/-;TgINS-CBA-G715V 小鼠模型。Mut-/-;TgINS-CBA-G715V小鼠转基因小鼠表达MMA突变体（p.G715V），这一突变为MMA患者中一种已被证实的突变（p.G717V）的小鼠同源物。5 周大时，突变小鼠的体重比杂合子同窝鼠减少约 26%。此外，Mut-/-;TgINS-CBA-G715V小鼠肝脏中MUT活性部分降低，导致血浆甲基丙二酸水平中度升高，这与携带 MUT p.G717V 突变的 MMA 患者的生物标志物相似。小鼠PK研究：不小于8周龄的CD1（ICR）小鼠以0.1、0.5或1.0mg/kg的剂量接受单次IV剂量的人MUT (hMUT) mRNA (mRNA-3705），其中每组分别含12只雌性和雄性。结果发现在0.1和0.5mg/kg组中雌性的剂量标准化血浆暴露量通常低于雄性，来自mRNA-3705的hMUT mRNA的血浆Cmax和AUCtlast值在1.0mg/kg组无明显的性别差异。图3：mRNA-3705给药后小鼠血浆的mRNA浓度小鼠PD研究：5-11周龄的Mut-/-;TgINS-CBA-G715V小鼠分别单次静脉注射PBS（2雌2雄）、0.2mg/kg mRNA-3705（2雌3雄）或0.5mg/kg mRNA-3705（3雌2雄）。与PBS对照相比，实验组小鼠肝脏hMUT蛋白浓度水平显著更高（0.2mg/kg组：45.0±42.2ng/mg；0.5mg/kg组：70.4±24.2ng/mg；对照：未检测到）。0.5mg/kg组与对照组相比，肝脏MUT酶活性显著升高（0.2mg/kg组：5.7±2.8 nmol/min/mg；0.5mg/kg组：10.7±6.5 nmol/min/mg；对照组：2.8±0.2 nmol/min/mg）。给药后24h，0.5mg/kg组小鼠血浆甲基丙二酸浓度显著更低，与MMA患者肝移植（标准治疗）后观察到的循环甲基丙二酸浓度降低的幅度相似；对照小鼠中未观察到代谢反应。与对照组相比，给药后24，实验组小鼠的肝脏、肾脏和心脏甲基丙二酸浓度也显著更降低。图4：mRNA-3705给药后小鼠中MUT酶活性及毒性代谢物浓度3.3 转化PK/PD建模基于上述临床前数据，mRNA、蛋白质和生物标记物的时间-浓度曲线，被用于独立开发临床前 PK/PD 模型。每个临床前 PK/PD 模型根据模型参数的异计量比例外推至人体。mRNA-3705预测的首次临床试验（FIH）剂量为0.1 mg/kg，远低于未观察到不良反应的限值（5 mg/kg）。表1 基于PK/PD模型估计mRNA-3705的FIH剂量参数 04 结论临床前PK/PK研究表明，mRNA-3705静脉给药后，可在小鼠血浆中检测到对应的mRNA，mRNA的暴露量随着剂量的增加而增加，且在低剂量组（0.1和0.5mg/kg组中）雌性小鼠的血浆暴露量通常低于雄性，而在高剂量组（1.0mg/kg） hMUT mRNA的血浆暴露量无明显的性别差异。此外，PD分析表明通过LNP递送的mRNA可驱动MUT的表达、恢复酶活性，降低毒性代谢产物的浓度。同时，基于以上数据的PK/PD模型可用于支持FIH研究的有效剂量选择，有望推动mRNA疗法为严重代谢性疾病带来治愈的希望。参考文献 [1] Baek R, Coughlan K, Jiang L, et al. Characterizing the mechanism of action for mRNA therapeutics for the treatment of propionic acidemia, methylmalonic acidemia, and phenylketonuria. Nat Commun. 2024 May 7;15(1):3804. doi: 10.1038/s41467-024-47460-9. [2] Moderna’s therapeutics: Methylmalonic acidemia (MMA) (mRNA-3705). Presentation Details. 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入生物制品微信群！请注明：姓名+研究方向！版权声明本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。