이 가이던스는 이 주제에 관한 FDA의 현재 견해를 나타낸다. 이 가이던스는 누구에게도 어떠한 권리를 설정하거나 부여하지 않으며, FDA나 일반 대중을 구속하지 않는다. 적용 법률과 규정의 요건을 충족한다면 다른 접근 방법을 사용할 수 있다. 다른 접근 방법을 논의하려면 이 가이던스의 시행을 담당하는 FDA 직원에게 연락한다. 담당 FDA 직원을 확인할 수 없으면 이 가이던스 표지에 적힌 해당 번호로 전화한다.

This guidance represents the Food and Drug Administration’s (FDA’s) current thinking on this topic. It does not create or confer any rights for or on any person and does not operate to bind FDA or the public. You can use an alternative approach if the approach satisfies the requirements of the applicable statutes and regulations. If you want to discuss an alternative approach, contact the FDA staff responsible for implementing this guidance. If you cannot identify the appropriate FDA staff, call the appropriate number listed on the title page of this guidance.

이 가이던스는 사람에게 사용하는 치료용 단백질 제품의 개발에 참여하는 제조업자와 임상시험자를 돕기 위한 것이다.² 이 문서에서 FDA는 치료용 단백질 제품의 안전성과 유효성에 영향을 미치는, 그 제품에 대한 면역반응 또는 그 제품과 관련된 면역 관련 이상반응을 평가하고 완화하는 위험 기반 접근 방법을 개괄하고 그 채택을 권고한다. 면역원성을 평가하고 완화하는 접근 방법은 사례별로 정하며, 이 가이던스에서 설명하는 위해성 평가를 고려하여야 한다. 이 가이던스에서 면역원성(immunogenicity)은 치료용 단백질 제품이 그 자신과 관련 단백질에 대한 면역반응을 일으키거나 면역 관련 임상 이상사례를 유발하는 성향으로 정의한다.

This guidance is intended to assist manufacturers and clinical investigators involved in the development of therapeutic protein products for human use.² In this document, FDA outlines and recommends adoption of a risk-based approach to evaluating and mitigating immune responses to or adverse immunologically related responses associated with therapeutic protein products that affect their safety and efficacy. Any given approach to assessing and mitigating immunogenicity is determined on a case-by-case basis and should take into consideration the risk assessment we describe. For the purposes of this guidance, immunogenicity is defined as the propensity of the therapeutic protein product to generate immune responses to itself and to related proteins or to induce immunologically related adverse clinical events.

이 가이던스는 치료용 단백질 제품에 대한 면역반응의 주요 임상적 결과를 설명하고, 개발 임상 단계의 위험 완화에 관한 권고를 제시한다. 또한 치료용 단백질 제품의 면역원성에 영향을 줄 수 있는 제품 특이적 요인과 환자 특이적 요인을 설명한다. 요인마다 의뢰자와 시험자가 이들 제품이 면역반응을 일으킬 가능성을 줄이는 데 도움이 될 수 있는 권고를 제시한다. 부록 A는 치료용 단백질 제품에 대한 면역반응으로 생기는 특정 이상 결과의 진단과 병태생리에 관한 보충 정보와 함께, 동물시험의 활용과 비교 면역원성 시험의 수행에 관한 간략한 논의를 제공한다. 이 가이던스는 치료용 단백질 제품에 초점을 맞추지만, 그 과학적 원칙은 관련 제품과 생물학적 물질(예: 펩타이드)에도 적용될 수 있다.

This guidance describes major clinical consequences of immune responses to therapeutic protein products and offers recommendations for risk mitigation in the clinical phase of development. It also describes product- and patient-specific factors that can affect the immunogenicity of therapeutic protein products. For each factor, recommendations are made for sponsors and investigators that may help them reduce the likelihood that these products will generate an immune response. Appendix A provides supplemental information on the diagnosis and pathophysiology of particular adverse consequences of immune responses to therapeutic protein products and brief discussions of the uses of animal studies and the conduct of comparative immunogenicity studies. Although this guidance focuses on therapeutic protein products, the scientific principles may also apply to related products and biological entities, for example, peptides.

이 가이던스는 항원 특이적 제품을 포함하여 면역계를 조절하거나 변경하는 데 쓰이는 제품을 포괄하지만, 질병이나 상태를 예방하거나 치료하기 위해 특정 면역반응을 유도하려는 제품(감염병 예방 백신 등)이나 다른 치료적 중재의 활성을 높이려는 제품은 다루지 않는다. 이 가이던스는 시험법 개발을 다루지 않으며, 이는 별도 가이던스에서 다룬다.³

Although this guidance encompasses products used to modulate or modify the immune system, including those that are antigen specific, it does not cover products that are intended to induce a specific immune response to prevent or treat a disease or condition (such as vaccines to prevent infectious diseases) or to enhance the activity of other therapeutic interventions. This guidance does not address assay development, which is covered in a separate guidance.³

이 가이던스를 포함한 FDA의 가이던스 문서는 법적 강제력이 있는 책임을 설정하지 않는다. 대신 가이던스는 어떤 주제에 대한 FDA의 현재 견해를 설명하며, 특정 규정이나 법률상 요건이 인용된 경우가 아니면 권고로만 보아야 한다. FDA 가이던스에서 should라는 단어는 어떤 것이 제안되거나 권장된다는 뜻이며, 요구된다는 뜻이 아니다.

FDA’s guidance documents, including this guidance, do not establish legally enforceable responsibilities. Instead, guidances describe the Agency’s current thinking on a topic and should be viewed only as recommendations, unless specific regulatory or statutory requirements are cited. The use of the word should in Agency guidances means that something is suggested or recommended, but not required.

치료용 단백질 제품에 대한 면역반응은 환자 안전성과 제품 유효성 모두에 문제를 일으킬 수 있다. 아나필락시스, 사이토카인 방출 증후군, 핵심 기능을 매개하는 내인성 단백질의 교차반응성 중화(부록 A.3 참조) 같은 면역 기반 이상사례 때문에, 의뢰자가 그렇지 않았다면 효과적이었을 수도 있는 치료용 단백질 제품의 개발을 중단한 일이 있었다.

Immune responses to therapeutic protein products may pose problems for both patient safety and product efficacy. Immunologically based adverse events, such as anaphylaxis, cytokine release syndrome, and cross-reactive neutralization of endogenous proteins mediating critical functions (see Appendix A.3), have caused sponsors to terminate the development of what otherwise may have been efficacious therapeutic protein products.

치료용 단백질 제품에 대한 원치 않는 면역반응은 그 생물학적 활성을 중화할 수도 있으며, 치료용 단백질 제품의 유효성을 억제할 뿐 아니라 이에 대응하는 내인성 단백질과 교차반응하여 그 생리적 기능을 잃게 함으로써 이상사례를 일으킬 수 있다(예: 치료용 에리트로포이에틴에 대한 중화항체는 내인성 단백질까지 중화하여 순수적혈구무형성증을 일으킨다)(Hermeling et al. 2004; Rosenberg and Worobec 2004; Rosenberg and Worobec 2005; Koren et al. 2008; Murphy 2011).

Unwanted immune responses to therapeutic protein products may also neutralize their biological activities and result in adverse events not only by inhibiting the efficacy of the therapeutic protein product, but also by cross-reacting to an endogenous protein counterpart, leading to loss of its physiological function (e.g., neutralizing antibodies to therapeutic erythropoietin cause pure red cell aplasia by also neutralizing the endogenous protein) (Hermeling et al. 2004; Rosenberg and Worobec 2004; Rosenberg and Worobec 2005; Koren et al. 2008; Murphy 2011).

치료용 단백질 제품에 대한 면역반응으로 생기는 이상 영향 대부분은 체액성 기전으로 매개되는 것으로 보이므로, 이 계열 제품에 대한 면역반응을 정의하는 주된 기준은 치료용 단백질 제품에 대한 순환 항체였다.⁴

Because most of the adverse effects resulting from elicitation of an immune response to a therapeutic protein product appear to be mediated by humoral mechanisms, circulating antibody to the therapeutic protein product has been the chief criterion for defining an immune response to this class of products.⁴

환자 관련 요인과 제품 관련 요인 모두 치료용 단백질 제품의 면역원성에 영향을 줄 수 있다. 이 요인들은 면역원성 위해성 평가의 핵심 요소이다. 이상적으로는 치료용 단백질 제품 개발 초기 단계에서 이 요인들을 고려하여야 한다. III항은 치료용 단백질 제품에 대한 면역반응의 성격과 위험 요인, 그리고 쓸 수 있는 완화 전략을 자세히 논의한다.

Both patient-related and product-related factors may affect immunogenicity of therapeutic protein products. These factors are critical elements in the immunogenicity risk assessment. Ideally, these factors should be taken into consideration in the early stages of therapeutic protein product development. Section III contains a detailed discussion of the nature of and the risk factors for immune responses to therapeutic protein products as well as possible mitigation strategies that may be employed.

치료용 단백질 제품으로 환자를 치료하면 뚜렷한 임상 증상이 없는 항체 반응부터 생명을 위협하는 파국적 반응까지 임상적 의미가 다양한 면역반응이 나타날 수 있다. 치료용 단백질 제품을 개발하는 동안 면역 관련 이상사례의 구체적인 기저 면역 기전을 밝히는 것이 권장되는데, 이 정보가 위험 완화 전략 수립을 쉽게 할 수 있기 때문이다(III.B.1~5항 참조). 위해성-유익성 평가에 필요한 정보의 범위는 제품의 기원과 특성, 우려되는 면역반응, 목표 적응증, 제안된 환자군에 따라 제품마다 다르다.

Treatment of patients with therapeutic protein products may result in immune responses of varying clinical relevance, ranging from antibody responses with no apparent clinical manifestations to life-threatening and catastrophic reactions. During therapeutic protein product development, elucidation of a specific underlying immunologic mechanism for immunologically related adverse events is encouraged, because this information can facilitate the development of strategies to help mitigate their risk (see section III.B.1–5). The extent of information required to perform a risk-benefit assessment will vary among individual products, depending on product origin and features, the immune responses of concern, the target disease indication, and the proposed patient population.

항체가 생기면 치료용 단백질 제품으로 치료받는 환자에서 제품 유효성이 제한될 수 있다. 중화항체는 유효성에 핵심적인 도메인을 특이적으로 표적으로 삼아 치료용 단백질 제품의 유효성을 차단할 수 있다. 예를 들어 치료용 효소의 흡수 도메인이나 촉매 도메인에 결합하는 항체는 제품 유효성 상실로 이어질 수 있다. 유효성 상실은 모든 제품에서 문제이지만, 생명을 구하는 치료제라면 가장 심각한 우려 사항이다. 치료용 단백질 제품에 대응하는, 대체 불가능한(nonredundant) 내인성 단백질과 교차반응하는 중화항체는 III.B항에서 논의하듯이 안전성에도 영향을 줄 수 있다. 중화항체와 비중화항체 모두 제거율을 높여(그 결과 혈청 반감기를 줄여) 제품의 약동학을 바꿀 수 있고, 반대로 혈청 반감기와 제품 활성을 연장할 수도 있다.

Development of antibodies can limit product efficacy in patients treated with therapeutic protein products. Neutralizing antibodies can block the efficacy of therapeutic protein products by specifically targeting domains critical for efficacy. For example, antibodies binding to either the uptake or catalytic domain of a therapeutic enzyme may lead to loss of product efficacy. Loss of efficacy is problematic for all products, but is of utmost concern if the product is a lifesaving therapeutic. Neutralizing antibodies that cross-react with a nonredundant endogenous counterpart of the therapeutic protein product can also impact safety, as discussed in section III.B. Both neutralizing and non-neutralizing antibodies may alter the pharmacokinetics of the product by enhancing clearance (and thereby shortening serum half-life) or, conversely, by prolonging serum half-life and product activity.

역가가 충분히 높으면 비중화항체가 치료용 단백질 제품을 Fc 수용체(FcR) 보유 세포로 잘못 보내 제품 유효성을 줄이거나 없앨 수 있다(Brooks et al. 1998; Wang et al. 2008). 또한 치료용 단백질 제품에 대한 일부 항체 반응은 임상 안전성이나 유효성에 뚜렷한 영향이 없더라도 항체 반응의 에피토프 확산(epitope spreading) 기전을 통해 중화항체 생성을 촉진할 수 있다(Disis et al. 2004; Hintermann et al. 2011). 약력학 바이오마커는 항체가 제품 활성을 방해하는지 평가하는 데 유용할 수 있으나, 임상적 의미를 판단하려면 대개 임상 반응과의 상관성이 필요하다.

If present at high enough titer, a non-neutralizing antibody may mistarget the therapeutic protein product into Fc receptor (FcR) bearing cells, thereby reducing or eliminating product efficacy (Brooks et al. 1998; Wang et al. 2008). Furthermore, although some antibody responses to therapeutic protein products may have no apparent effect on clinical safety or efficacy, they may promote the generation of neutralizing antibodies via the mechanism of epitope spreading of antibody responses (Disis et al. 2004; Hintermann et al. 2011). Pharmacodynamic biomarkers may be useful in the assessment of antibody-mediated interference with product activity, although correlation with clinical response is usually necessary to determine clinical relevance.

치료용 단백질 제품을 투여받은 환자에서 면역원성이 안전성에 미치는 결과는 매우 다양할 수 있고 흔히 예측할 수 없다. 따라서 초기 위해성 평가에서 면역원성 위험이 낮게 나오더라도, 그러한 반응에서 비롯될 수 있는 임상 사례에 대해서는 높은 수준의 의심을 유지하여야 한다. 신청자는 제품 특이적·환자 특이적 우려 사항에 근거하여, 제안하는 면역원성 시험 체계의 타당성을 제시하여야 한다. 다음 항들은 면역원성과 관련된 주요 안전성 우려 사항 몇 가지를 설명한다:

The safety consequences of immunogenicity may vary widely and are often unpredictable in patients administered therapeutic protein products. Therefore, a high index of suspicion should be maintained for clinical events that may originate from such responses, even if the initial risk assessment suggests a lower risk of immunogenicity. The applicant should provide a rationale for the proposed immunogenicity testing paradigm, based on product- and patient-specific concerns. The following sections describe a few of the major safety concerns associated with immunogenicity:

아나필락시스는 특정 임상 양상을 특징으로 하는 중대한 급성 알레르기 반응이다. 현재 FDA가 받아들이는 정의는 임상 진단 기준에 근거하며 특정 면역 기전을 명시하지 않는다(Sampson et al. 2006)(부록 A.1도 참조). 역사적으로 아나필락시스의 정의는 특이 IgE 항체의 관여를 전제로 하였다. 그러나 이런 기전 중심의 정의는 이상사례의 근거가 되는 특정 면역 기전을 언제나 밝힐 수 있는 것은 아닌 치료용 단백질 제품 개발과 그 밖의 임상 상황에서 문제가 될 수 있다. 관심 대상이 될 수 있는 이상사례를 모두 포착하기 위해, FDA는 추정되는 병태생리와 관계없이 아나필락시스 임상 진단 기준을 충족하는 모든 사례를 확인할 것을 권장한다.

Anaphylaxis is a serious, acute allergic reaction characterized by certain clinical features. The definition currently accepted by the Agency relies on clinical diagnostic criteria and does not specify a particular immunologic mechanism (Sampson et al. 2006) (also see Appendix A.1). Historically, the definition of anaphylaxis has invoked the involvement of specific IgE antibodies. However, such a mechanistic definition may be problematic in the context of therapeutic protein product development and other clinical settings where it may not always be possible to identify a specific immunologic mechanism as the basis of an adverse event. To capture all potential adverse events of interest, the Agency recommends identifying all cases meeting the clinical diagnostic criteria of anaphylaxis, regardless of the presumed pathophysiology.

반응 후 혈청 히스타민, 혈청 트립타제, 보체 성분의 평가나 제품 특이적 IgE 항체의 검출 같은 추가 정보는 아나필락시스 반응의 병태생리를 밝히고 그에 따라 관리·완화 전략을 세우는 데 도움이 될 수 있다.

Additional information, such as the assessment of serum histamine, serum tryptase, and complement components, following a reaction or the detection of product-specific IgE antibodies may help elucidate the pathophysiology of the anaphylactic response and thus guide control and mitigation strategies.

또한 항약물항체(anti-drug antibody, ADA)가 있다는 것만으로 아나필락시스나 다른 과민반응을 반드시 예측할 수 있는 것은 아니다. 이들 항체의 임상적 의미를 판단하려면 일반적으로 임상 반응과의 상관성이 필요하다. 그렇더라도 기저 기전을 규명하는 것은 여전히 중요한데, IgE 관여가 확인된 아나필락시스는 재노출과 잠재적 완화 치료 선택지에 대해 특정한 예후적 의미를 갖기 때문이다.

Furthermore, the presence of anti-drug antibody (ADA) alone is not necessarily predictive of anaphylaxis or other hypersensitivity reactions. Correlation with clinical response is typically required to determine the clinical relevance of these antibodies. Determination of the underlying mechanism remains of interest, however, because anaphylaxis with confirmation of IgE involvement has certain prognostic implications for repeat exposure as well as for potential therapeutic options for mitigation.

사이토카인 방출 증후군은 표적 면역세포에서 염증성 사이토카인이 급속히 방출되어 생기는 증상 복합체이다(Stebbings et al. 2007; Stebbings et al. 2013). 사이토카인 방출 증후군은 면역원성과 직접 관련되지는 않지만, 그 임상 양상은 아나필락시스 및 다른 면역 관련 이상반응과 겹친다. 이 증상 복합체를 다른 유형의 이상반응과 구별하는 것은 위험 완화에 유용할 수 있다. 기저 기전이 완전히 밝혀지지는 않았으나, 일부 경우에는 치료용 단백질 제품의 표적인 세포 표면 발현 활성화 수용체(예: T세포에 발현된 CD28)의 교차결합과 관련된 것으로 보인다.

Cytokine release syndrome is a symptom complex caused by the rapid release of proinflammatory cytokines from target immune cells (Stebbings et al. 2007; Stebbings et al. 2013). Although cytokine release syndrome is not directly related to immunogenicity, the clinical presentation of cytokine release syndrome overlaps with anaphylaxis and other immunologically related adverse reactions. Distinguishing this symptom complex from these other types of adverse reactions is potentially useful for the purpose of risk mitigation. Although the underlying mechanisms may not be fully understood, in some cases the mechanism appears to relate to the cross-linking of activating cell surface expressed receptors, which are the targets of the therapeutic protein product (e.g., CD28 expressed on T-cells).

임상 개발 초기 단계에서 투여 전후 사이토카인 농도를 수집할 필요가 있는지 판단하기 위해, 치료용 단백질 제품의 작용기전과 동물 및 시험관내 평가 결과에 초점을 둔 위험 기반 평가를 수행하여야 한다. 임상 이상사례가 생긴 경우, 이런 평가는 사이토카인 방출 증후군의 임상 진단을 뒷받침하는 근거가 되고 이를 다른 급성 약물 반응(예: 아나필락시스, 부록 A.2 참조)과 구별하는 데 도움이 될 수 있다.

A risk-based evaluation, focused on the mechanism of action of the therapeutic protein product as well as results of animal and in vitro evaluations should be performed to determine the need for collection of pre- and post-dose cytokine levels in the early phase of clinical development. In case of a clinical adverse event, such an evaluation may provide evidence to support the clinical diagnosis of cytokine release syndrome and help distinguish this entity from other acute drug reactions (e.g., anaphylaxis, see Appendix A.2).

치료용 단백질 제품은 증상성 불편감부터 갑작스러운 치명적 반응까지 다양한 급성 영향을 일으킬 수 있으며, 이런 반응은 과거에 흔히 “주입 반응(infusion reactions)”으로 묶여 왔다. 이 용어는 일정한 시간적 관계를 함축하지만, 그 밖에는 주입 반응이 잘 정의되어 있지 않으며 아나필락시스와 사이토카인 방출 증후군처럼 항체 반응과 직접 관련되지 않을 수 있는 사례를 포함한 폭넓은 임상 사례를 아우를 수 있다. 주입 반응에 대해 합의된 정의가 없는 상황에서, 특정 이상사례를 더 자세한 설명 없이 주입 반응으로 분류하는 것은 문제가 있으며 권장되지 않는다.

Therapeutic protein products may elicit a range of acute effects, from symptomatic discomfort to sudden, fatal reactions that have often been grouped as “infusion reactions” in the past. Although the term implies a certain temporal relationship, infusion reactions are otherwise not well defined and may encompass a wide range of clinical events, including anaphylaxis and other events that may not be directly related to antibody responses, such as cytokine release syndrome. In the absence of an agreed-upon definition for infusion reaction, the categorization of certain adverse events as infusion reactions without further detail is problematic and is not recommended.

의뢰자는 가능하면 치료용 단백질 제품 투여 시 관찰된 시점, 지속 시간, 구체적인 징후와 증상을 적는 등 더 서술적인 용어를 쓰고, 완화 전략 수립에 도움이 될 수 있는 기전 연구 자료를 제공하는 것이 권장된다.

Sponsors are encouraged to use more-descriptive terminology when possible, noting the timing, duration, and specific signs and symptoms observed upon administration of a therapeutic protein product and to provide data from mechanistic studies which may facilitate a mitigation strategy.

아나필락시스, 사이토카인 방출 증후군 및 그 밖의 급성 반응은 치료용 단백질 제품 투여와 시간적으로 연결되어 있다. 지연형 과민반응(즉, 혈청병)과 면역복합체 형성에 따른 면역반응은 일반적으로 아급성으로 나타난다. 그 결과 치료용 단백질 제품 투여와 비급성 반응 사이의 연관성은 확인하기 더 어려울 수 있으며, 기저 기전을 평가하려면 순환 면역복합체와 보체 활성화를 평가하여야 할 가능성이 높다. 임상 징후로는 치료용 단백질 제품에 대한 항체 반응이 진행 중인 상태에서 늦게 시작되는 발열, 발진, 관절통, 근육통, 혈뇨, 단백뇨, 장막염, 중추신경계 합병증, 용혈성 빈혈 등이 있을 수 있다(Hunley et al. 2004; Goto et al. 2009). 이런 반응이 의심될 때는 순환 면역복합체에 대한 실험실 평가가 진단 확인에 도움이 될 수 있다.

Anaphylaxis, cytokine release syndrome, and other acute reactions are temporally linked to administration of a therapeutic protein product. Delayed hypersensitivity (i.e., serum sickness) and immune responses secondary to immune complex formation typically have a subacute presentation. As a result, the association between administration of a therapeutic protein product and non-acute reactions may be more difficult to establish, and assessment of the underlying mechanism will likely require evaluation of circulating immune complexes and complement activation. Clinical signs may include delayed onset of fever, rash, arthralgia, myalgia, hematuria, proteinuria, serositis, central nervous system complications, and hemolytic anemia in the face of an ongoing antibody response to the therapeutic protein product (Hunley et al. 2004; Goto et al. 2009). When such a reaction is suspected, laboratory assessment for circulating immune complexes may help confirm the diagnosis.

실험실 평가의 필요성과 세부 사항은 개별 상황에 따라 달라지며, 해당 치료용 단백질 제품의 담당 심사부서와 논의하여야 한다.

The necessity and details of a laboratory assessment will depend on the individual situation and should be discussed with the respective review division for the therapeutic protein product.

ADA가 치료용 단백질 제품에 대응하는 대체 불가능한 내인성 단백질이나 관련 단백질과 교차반응하여 이를 억제하면 심각한 결과를 낳을 수 있다(Macdougall et al. 2012; Seidl et al. 2012). 내인성 단백질의 생물학적 기능이 다른 단백질로 대체 가능한(redundant) 경우에는, 내인성 단백질의 생물학적 기능이 모두 알려지거나 완전히 특성분석된 것은 아니므로, 치료용 단백질과 내인성 단백질이 억제되더라도 그 체계에 부담이 가해지기 전까지는 뚜렷한 임상 증후군이 나타나지 않을 수 있다(Stanley et al. 1994; Bukhari et al. 2011). 또한 이런 항체의 장기적 결과는 알려지지 않았을 수 있다.

ADA can have severe consequences if it cross-reacts to and inhibits a nonredundant endogenous counterpart of the therapeutic protein product or related proteins (Macdougall et al. 2012; Seidl et al. 2012). If the endogenous protein is redundant in biological function, inhibition of the therapeutic and endogenous proteins may not produce an obvious clinical syndrome until the system is stressed, because not all biological functions of an endogenous protein may be known or fully characterized (Stanley et al. 1994; Bukhari et al. 2011). Moreover, the long-term consequences of such antibodies may not be known.

내인성 단백질과의 교차반응성으로 생길 수 있는 또 하나의 결과는, 내인성 세포 표면 수용체에 대응하거나 막에 발현되는 내인성 사이토카인에 대응하는 치료용 단백질 제품에 대한 항체 반응에서 비롯된다. 이런 항체는 해당 세포 표면 수용체나 단백질에 교차반응적으로 결합하여 사이토카인 방출이나 그 밖의 세포 활성화 증상을 일으킬 수 있다.

An additional potential consequence of cross-reactivity to an endogenous protein results from antibody responses to a therapeutic protein product that is a counterpart of an endogenous cell surface receptor or a counterpart of an endogenous cytokine that is membrane-expressed. Such antibodies may cross-reactively bind to the respective cell surface receptors or proteins, causing cytokine release or other manifestations of cellular activation.

정상적인 태아 또는 신생아 발달에 핵심적인 내인성 단백질에 대응하는 치료용 단백질 제품의 경우, 이 면역반응이 임신 중이나 수유 중에 생기거나 증폭되면 치료용 단백질 제품에 대한 항체가 내인성 단백질과 교차반응하여 그 단백질을 중화함으로써 태아 또는 신생아 발달에 나쁜 영향을 줄 가능성이 있다. 위험 평가의 일부로, 의뢰자는 항체가 태반을 통해 태아에게, 또는 모유를 통해 발달 중인 신생아에게 전달될 가능성을 고려하여야 한다. 따라서 이런 치료용 단백질 제품을 가임 여성에게 투여한 뒤 중화항체가 생길 위험은 잠재적 유익성에 비추어 신중하게 고려하여야 한다. 또한 신생아기 이후의 성장과 발달에 핵심적인 내인성 단백질에 대해 중화항체가 생길 위험은 소아 집단 대상 시험에서 평가하여야 한다.

For therapeutic protein product counterparts of endogenous proteins that are critical to normal fetal or neonatal development, neutralization of such endogenous proteins, resulting from antibodies to the therapeutic protein product that cross react to the endogenous counterpart, has the potential to negatively impact fetal or neonatal development when these immune responses are generated or boosted during pregnancy or breast feeding. As part of the risk evaluation, sponsors should consider the potential transmission of antibodies to the fetus by the placenta or to the developing neonate by human milk. Therefore, the risk of neutralizing antibody development following administration of such therapeutic protein products to women of childbearing potential should be strongly considered in light of the potential benefit. Moreover, the risk of neutralizing antibody development to endogenous proteins critical in growth and development beyond the neonatal period should be evaluated in studies in pediatric populations.

동물시험은 내인성 단백질 억제의 결과에 관해, 특히 진화적으로 잘 보존된 내인성 단백질의 경우 유용한 정보를 줄 수 있으나, 사람에서 치료용 단백질 제품에 대한 면역반응이 생길 가능성을 예측하는 것으로 보지는 않는다. 또한 모체 항체의 태반 통과 시기와 정도의 차이 때문에, 치료용 단백질 제품에 대응하는 내인성 단백질과 교차반응하는 항체가 자궁 내에서 미치는 영향을 평가하는 데 동물시험의 유용성이 제한될 수 있다.

Although animal studies may provide useful information regarding the possible consequences of inhibition of an endogenous protein, particularly for endogenous proteins that are highly evolutionarily conserved, such studies are not considered to be predictive of the likelihood of an immune response to a therapeutic protein product in humans. Moreover, differences in the timing and extent of transplacental transfer of maternal antibodies may limit the utility of animal studies to assess in utero effects of cross-reactive antibodies to the endogenous counterpart of the therapeutic protein product.

면역원성에 영향을 줄 수 있는 요인이 다양하므로, 위해성 평가와 관리·완화 전략은 개별 개발 프로그램에 따라 달라지며 제품 개발의 가장 이른 단계와 이후 각 단계에서 고려하여야 한다. 시판 전후에 필요한 면역원성 안전성 정보의 범위는 그러한 면역반응이 낳을 수 있는 결과의 심각도와 발생 가능성에 따라 달라진다.

Given the variety of factors that can affect immunogenicity, the risk assessment and the control and mitigation strategies will depend on the individual development program and should be considered at the earliest stage and at each subsequent stage of product development. The extent of immunogenicity safety information required premarketing and postmarketing will vary, depending on the potential severity of the consequences of such immune responses and the likelihood of their occurrence.

면역반응의 임상적 의미를 평가하는 것과 관련하여 FDA의 권고는 다음과 같다:

In terms of evaluating the clinical relevance of immune responses, the Agency has the following recommendations:

목표 환자군과 관련된 요인은 면역반응의 가능성과 그에 따른 위험을 높이거나 낮출 수 있다. 따라서 한 환자군에서 다른 환자군으로 옮겨 갈 때는 주의가 권장되며, 치료 대상으로 고려하는 새 환자군마다 새로 위해성 평가를 수행하여야 한다.

Factors related to the target patient population may increase or decrease the potential for and the risk associated with an immune response. Therefore, caution is recommended when moving from one patient population to another, and a new risk assessment should be performed for each new patient population considered for treatment.

면역이 억제된 환자는 면역반응이 온전한 건강한 지원자보다 치료용 단백질 제품에 대한 면역반응을 일으킬 위험이 낮을 수 있다. 예를 들어 면역 능력이 정상인 암 환자의 95퍼센트가 과립구-대식세포 집락자극인자(GM-CSF) 제품에 대한 중화항체를 생성하였으나, 면역이 저하된 암 환자에서는 GM-CSF 제품에 반응하여 중화항체를 생성한 비율이 10퍼센트에 불과하였다(Ragnhammar et al. 1994). 면역억제제는 치료용 단백질 제품에 대한 면역반응을 약화할 수 있다. 이에 따라 메토트렉세이트처럼 항원으로 활성화된 림프구를 죽이거나 조절 T세포의 활성을 끌어내는 약제는 함께 투여하는 단클론항체나 다른 항체 제품의 면역원성에 상당한 영향을 주는 것으로 나타났다(Baert et al. 2003).

Patients who are immune suppressed may be at lower risk of mounting immune responses to therapeutic protein products compared to healthy volunteers with intact immune responses. For example, 95 percent of immune-competent cancer patients generated neutralizing antibody to a granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) product; but only 10 percent of immune-compromised cancer patients did so in response to a GM-CSF product (Ragnhammar et al. 1994). Immune suppressive agents may diminish the immune response to therapeutic protein products. Thus, agents that kill antigen-activated lymphocytes and/or elicit activity of regulatory T-cells, such as methotrexate, have been shown to have a substantial effect on immunogenicity of co-administered monoclonal or other antibody products (Baert et al. 2003).

면역결핍 환자와 달리, 면역계가 활성화된 환자(예: 특정 감염이나 자가면역질환이 있는 환자)는 반응이 증강될 수 있다. 면역반응 생성은 환자 나이, 특히 연령 범위의 양 극단에서 영향을 받을 수도 있다(LeMaoult et al. 1997; PrabhuDas et al. 2011; Cuenca et al. 2013; Goronzy and Weyand 2013). 건강한 지원자에서 새로운 치료제를 평가하는 시험에서는 면역원성과 면역반응에 관해 특히 주의하여야 한다(Li et al. 2001; Stebbings et al. 2007; Colombel et al. 2010; Garces et al. 2013).

In contrast to immune-deficient patients, patients with an activated immune system (e.g., patients with certain infections or autoimmune disease) may have augmented responses. Immune response generation may also be affected by patient age, particularly at the extremes of the age range (LeMaoult et al. 1997; PrabhuDas et al. 2011; Cuenca et al. 2013; Goronzy and Weyand 2013). Particular caution with regard to immunogenicity and immune responses should be used in studies evaluating novel therapeutics in healthy volunteers (Li et al. 2001; Stebbings et al. 2007; Colombel et al. 2010; Garces et al. 2013).

치료용 단백질 제품을 개발할 때는 특히 최초 인체 투여 시험에서 적절한 시험 대상 집단의 선정을 뒷받침하는 근거를 제시하여야 한다. 병용 약물이 ADA에 미칠 수 있는 영향은 임상 개발의 모든 단계에서 고려하여야 한다.

In the development of therapeutic protein products, a rationale should be provided to support the selection of an appropriate study population, especially for first-in-human studies. The potential influence of concomitant medications on ADAs should be taken into consideration during all stages of clinical development.

치료용 단백질 제품이나 구조적으로 유사한 단백질에 이전에 노출되었으면 기저 시점에 기존 항체(pre-existing antibodies)가 있을 수 있다. 이는 응고인자나 효소대체요법 같은 대체 제품을 투여받는 환자에서 특히 우려되는데, 이전 제품에 대한 항체가 유사 제품과 교차반응할 수 있기 때문이다.

Prior exposure to a therapeutic protein product or to a structurally similar protein may lead to pre-existing antibodies at baseline. This is a particular concern for patients receiving a replacement product, such as clotting factors or an enzyme replacement therapy, who may have antibodies to a previous product that could cross-react to an analogous product.

치료용 단백질 제품의 첨가제나 공정 유래·제품 유래 불순물에 감작된 경우에도 환자가 이상 임상 결과를 겪기 쉬워질 수 있다. 예를 들어 형질전환 원료에서 생산한 제품에는 우유 단백질이나 달걀 단백질 같은 알레르기 유발 외래 단백질이 들어 있을 수 있다.

Sensitization to the excipients or process/product-related impurities of a therapeutic protein product may also predispose a patient to an adverse clinical consequence. For example, products produced from transgenic sources may contain allergenic foreign proteins, such as milk protein or protein from chicken eggs.

환자 병력으로는 기존 항체 반응을 일으키거나 아나필락시스를 예측할 수 있는 이전 노출을 모두 파악하지 못할 수 있으므로, 적절한 경우 기존 항체(예: 인자 대체요법에서의 억제인자(inhibitor)나 중화항체)에 대한 선별검사를 고려하여야 한다.

Because patient history may not capture all prior exposures that could generate a pre-existing antibody response or predict anaphylaxis, screening for pre-existing antibodies, e.g., inhibitors or neutralizing antibodies in factor replacement therapy, should be considered when appropriate.

치료용 단백질 제품의 원료 물질(예: 형질전환 닭의 달걀에서 생산했는지 포유류 세포에서 생산했는지)과 관련된 알레르기 병력에 대한 선별이 권장되며, 투여 전 추가 임상 검사나 실험실 검사가 적절한지는 전반적인 위해성-유익성 평가에 비추어 고려하여야 한다.

Screening for a history of relevant allergies pertaining to the source material of the therapeutic protein product (e.g., produced in transgenic hen eggs versus mammalian cells) is recommended, and the appropriateness of additional clinical or laboratory tests prior to administration should be considered in light of the overall risk-benefit assessment.

투여 경로는 감작 위험에 영향을 줄 수 있다. 일반적으로 피내, 피하, 흡입 투여 경로는 근육 내 및 정맥 내(IV) 경로에 비해 면역원성 증가와 관련이 있다. IV 경로는 일반적으로 면역반응을 일으킬 가능성이 가장 낮은 것으로 본다. 투여 경로와 함께 용량과 빈도도 면역원성에 영향을 줄 수 있다(Rosenberg and Worobec 2004). 예를 들어 특정 상황에서는 간헐적으로 투여하는 저용량이 중단 없이 투여하는 고용량보다 면역원성이 더 클 수 있다. 용량과 빈도가 ADA 발생에 미치는 영향은 투여 경로, 제품 기원, 면역원성에 영향을 주는 제품 관련 요인 같은 다른 요인의 영향을 받을 수 있다는 점에 유의하여야 한다.

Route of administration can affect the risk of sensitization. In general, intradermal, subcutaneous, and inhalational routes of administration are associated with increased immunogenicity compared to intramuscular and intravenous (IV) routes. The IV route is generally considered to be the least likely to elicit an immune response. In conjunction with the route of administration, dose and frequency can also affect immunogenicity (Rosenberg and Worobec 2004). For example, in certain circumstances, a lower dose administered intermittently may be more immunogenic than a larger dose administered without interruption. It should be noted that the effects of dose and frequency on ADA development may be affected by other factors, such as route of administration, product origin, and product-related factors that influence immunogenicity.

적절한 투여 경로를 선택할 때, 특히 고위험 치료용 단백질 제품(예: 대체 불가능한 내인성 단백질에 대응하는 치료제)의 최초 인체 투여에서는 면역원성을 고려하여야 한다.

Immunogenicity should be considered when selecting an appropriate route of administration, especially for high-risk therapeutic protein products (e.g., therapeutic counterparts of nonredundant endogenous proteins) in first-in-human dosing.

제품 개발 중 투여 경로나 투여 방법을 바꾸면 면역원성 프로파일이 달라질 수 있으므로, 그런 변경을 뒷받침하는 임상 안전성 자료를 확보하여야 한다.

Changes in the route of administration or dosing during product development may be associated with changes in the immunogenicity profile, and clinical safety data should be obtained to support such changes.

유전적 요인은 치료용 단백질 제품에 대한 면역반응을 조절할 수 있다. 특히 일부 인간 백혈구 항원(HLA) 일배체형은 환자가 특정 제품에 대해 바람직하지 않은 항체 반응을 일으키기 쉽게 만들 수 있다(Hoffmann et al. 2008). 적절하고 실행 가능하다면, HLA 매핑 연구는 위험이 높은 환자군의 하위 집단을 정하는 데 도움이 될 수 있다. 또한 사이토카인 유전자의 유전적 다형성은 면역반응을 상향 또는 하향 조절할 수 있다(Donnelly et al. 2011).

Genetic factors may modulate the immune response to a therapeutic protein product. In particular, some human leukocyte antigen (HLA) haplotypes may predispose patients to development of undesirable antibody responses to specific products (Hoffmann et al. 2008). If both appropriate and feasible, HLA mapping studies may help define a subset of the patient population at increased risk. Moreover, genetic polymorphisms in cytokine genes may upregulate or downregulate immune responses (Donnelly et al. 2011).

치료받은 환자 중 일부가 치료의 임상적 유익을 잃거나 중증 이상사례를 겪는 경우에는, 치료용 단백질 제품에 대한 면역반응을 조절할 수 있는 유전적 요인을 평가하는 것이 권장된다. 예를 들어 IFN-beta 제품에 대해 중화항체를 생성하는 환자 하위 집단은 특징적인 HLA 일배체형을 가질 가능성이 더 높다(Hoffmann et al. 2008). 따라서 이런 HLA 일배체형을 가진 환자의 감수성이 높다는 것을 알면 그런 반응을 예방하는 조치를 취하거나 다른 치료 선택지를 찾을 수 있다.

Evaluation of genetic factors that may modulate the immune response to a therapeutic protein product is recommended in circumstances in which a subset of treated patients lose the clinical benefit of treatment or experience severe adverse events. For example, the subset of patients that generate neutralizing antibodies to IFN-beta products are more likely to possess distinct HLA haplotypes (Hoffmann et al. 2008). Thus, knowledge of the heightened susceptibility of patients with such HLA haplotypes may allow for measures to prevent such responses or for pursuit of other treatment options.

사람은 모든 내인성 단백질에 똑같이 면역관용을 갖지 않는다. 따라서 어떤 내인성 단백질에 대한 면역관용이 얼마나 견고한지에 따라, 그 내인성 단백질에 대응하는 치료용 단백질 제품이 그 관용을 얼마나 쉽게 깨뜨릴 수 있는지가 달라진다. 단백질 특이적 T세포와 B세포 모두의 면역관용은 여러 요인에 좌우되며, 그중 두드러진 것이 내인성 단백질의 존재량이다: 면역관용은 존재량이 적은 단백질에서 약하고 존재량이 많은 단백질에서 강하다(Weigle 1980; Goodnow 1992; Haribhai et al. 2003).

Humans are not equally immunologically tolerant to all endogenous proteins. Thus, the robustness of immune tolerance to an endogenous protein affects the ease with which a therapeutic protein product counterpart of that endogenous protein can break such tolerance. Immunological tolerance in both protein-specific T- and B-cells depends on many factors, prominent among which is the abundance of the endogenous protein: immune tolerance is weaker for low-abundance and stronger for high-abundance proteins (Weigle 1980; Goodnow 1992; Haribhai et al. 2003).

사람의 면역계는 혈청 농도가 나노그램(ng)/밀리리터(mL)에서 피코그램(pg)/mL 범위일 수 있는 사이토카인과 성장인자처럼 존재량이 적은 내인성 단백질에 대해 완전히 관용적이지 않다. 이 점은 건강한 사람에게 사이토카인과 성장인자에 대한 자가항체가 있고, 염증성 사이토카인에 대한 항체가 생기며, 외인성 재조합 치료용 단백질 제품 투여로 내인성 단백질에 대한 관용이 깨진다는 사실에서 뚜렷이 드러난다(Hermeling et al. 2004; Rosenberg and Worobec 2004; Rosenberg and Worobec 2005; Koren et al. 2008).

The human immune system is not fully tolerant to low-abundance endogenous proteins, such as cytokines and growth factors, for which serum levels may be in the nanogram (ng)/milliter (mL) to picogram (pg)/mL range. This point is underscored by the presence of autoantibodies to cytokines and growth factors in healthy individuals, the development of antibodies to inflammatory cytokines, and the breaking of tolerance to endogenous proteins by administration of exogenous recombinant therapeutic protein products (Hermeling et al. 2004; Rosenberg and Worobec 2004; Rosenberg and Worobec 2005; Koren et al. 2008).

사람 치료용 단백질 제품이 결핍되거나 부족한 내인성 단백질을 대체하려는 것일 때, 단백질 결손(knock out) 표현형을 나타내는 유전자 돌연변이가 있는 환자는 그 치료용 단백질 제품에 외래 단백질이나 신생항원(neoantigen)처럼 반응하거나, 유사한 치료용 단백질 또는 다른 원료 유래 관련 단백질에 이전에 노출되어 이미 감작되어 있을 수 있다. 이런 반응은 대체요법의 유효성을 없앨 수 있다.

When a human therapeutic protein product is intended as a replacement for an absent or deficient endogenous protein, patients with genetic mutations conferring a protein knock out phenotype may respond to the therapeutic protein product as to a foreign protein or neoantigen or may already be sensitized as a result of previous exposure to a similar therapeutic protein or related proteins from other sources. Such responses may abrogate the efficacy of the replacement therapy.

내인성 단백질에 대응하는 치료용 단백질 제품의 경우, 임상시험을 시작하기 전에 해당 내인성 단백질에 대한 면역관용의 완건성을 조사하여야 하며, 이 평가에서는 다음을 가장 중요한 위험으로 고려하여야 한다: 임상시험이 최초 인체 투여인 경우, 내인성 단백질이 대체 불가능한 생리적 기능을 갖는 경우, 자가면역질환에서 내인성 단백질에 대한 면역반응이 검출된 경우. 제안하는 평가는 다음과 같다:

For a therapeutic protein product that is a counterpart of an endogenous protein, the robustness of immune tolerance to the endogenous protein should be investigated before initiating a clinical trial and such evaluation should consider the following as preeminent risks: if the clinical study is a first-in-human use, if the endogenous protein has a nonredundant physiological function, and if immune responses to the endogenous protein have been detected in the context of autoimmune diseases. Suggested evaluations include:

제품 특이적 요인은 면역반응의 가능성과 그에 따른 위험을 높이거나 낮출 수 있다. 제품 특이적 요인을 변경할 때는 면역원성 시험을 고려하여야 한다.

Product-specific factors may increase or decrease the potential for and the risk associated with an immune response. Immunogenicity testing should be considered when changes are made to product-specific factors.

비인간(즉, 외래) 단백질에 대한 면역반응은 당연히 예상되며, 앞서 설명했듯이 사람 내인성 단백질에 대해서도 예상될 수 있다. 또한 자연적으로 생기는 다형성 때문에 환자의 내인성 단백질 서열과 치료용 단백질 제품의 서열이 일치하지 않는 것은 치료용 단백질 제품에 대한 면역반응 발생의 위험 요인 중 하나이다(Viel et al. 2009). 그러나 반응이 생기는 속도, 강도(역가), 지속성은 다음을 포함한 여러 요인에 따라 달라질 수 있다: 이전 및 현재의 환경 노출과 그 노출 방식, 제품 응집체와 면역보조(adjuvant) 활성 물질처럼 면역을 유발하는 요인이 제품에 들어 있는지 여부, 제품 고유의 면역조절 활성(V.B.6항 참조).

Immune responses to nonhuman (i.e., foreign) proteins are expected and, as previously explained, may be anticipated for endogenous human proteins. Moreover, mismatches between the sequence of the endogenous protein of the patient and that of the therapeutic protein product caused by naturally occurring polymorphisms are one risk factor for the development of immune responses to the therapeutic protein product (Viel et al. 2009). However, the rapidity of development, the strength (titer), and the persistence of the response may depend on a number of factors, including the following: previous and ongoing environmental exposure and the mode of such exposure; the presence in the product of immunity-provoking factors, such as product aggregates and materials with adjuvant activity; and the product’s inherent immunomodulatory activity (see section V.B.6).

예를 들어 피부나 장에 있는 공생균 또는 병원균의 세균 단백질에 환경적으로 노출되면, 그런 세균 단백질(재조합 유래이든 천연 유래이든)을 치료제로 사용할 때 면역반응이 생기기 쉬워질 수 있다.

For example, environmental exposure to bacterial proteins from either commensal or pathogenic bacteria on skin or in the gut may predispose to generation of immune responses when such bacterial proteins (either recombinantly or naturally derived) are used as therapeutics.

천연 원료에서 얻은 단백질의 경우, 목적 치료용 단백질 제품뿐 아니라 제품에 들어 있을 수 있는 다른 외래 단백질 성분에 대해서도 항체가 생길 수 있다. 또한 이런 외래 단백질에는 사람 내인성 단백질과 상동성이 있는 영역이 있을 수 있다. 외래 단백질이 관용을 깨뜨리고 상동성이 있는 사람 인자에 대한 항체 반응을 유도하는 능력은 임상시험에서 평가하여야 한다. 예를 들어 소 트롬빈 제품으로 치료하는 동안, 제품에 부수적으로 들어 있던 소 응고인자 V에 대한 면역반응으로 사람 인자 V와 교차반응하는 항체가 생겨 일부 환자에서 생명을 위협하는 출혈이 일어났다(Kessler and Ortel 2009).

For proteins derived from natural sources, antibodies can develop not only to the desired therapeutic protein product, but also to other foreign protein components potentially present in the product. Furthermore, such foreign proteins may contain regions of homology to endogenous human proteins. The capacity of the foreign protein to break tolerance and induce antibody responses to the homologous human factor should be evaluated in the clinical trial. For example, during treatment with a bovine thrombin product, immune responses to bovine coagulation factor V, incidentally present in the product, led to development of antibodies that cross-reacted to human factor V and resulted in life-threatening bleeding in some patients (Kessler and Ortel 2009).

단클론항체에서 제품 기원은 면역원성에 영향을 줄 수 있는 중요한 요인이다. 생쥐 항체가 키메라·인간화·사람 단클론항체에 비해 사람에서 면역반응을 강하게 일으키는 것으로 나타났으나, 키메라·인간화·사람 단클론항체도 투여 요법과 환자군에 따라 높은 비율로 면역원성을 나타낼 수 있다는 점에 유의하여야 한다(Singh 2011). 실제로 파지 디스플레이로 개발한 일부 사람 항체는 상당한 ADA 반응을 나타낼 수 있다.

For monoclonal antibodies, product origin is an important factor that can influence immunogenicity. Although mouse antibodies have been shown to robustly elicit immune responses in humans as compared to chimeric, humanized and human monoclonal antibodies, it should be noted that chimeric, humanized and human monoclonal antibodies can also elicit a high rate of immunogenicity depending on the dosing regimen and patient population (Singh 2011). In fact, some human antibodies developed using phage display may have significant ADA responses.

또한 융합단백질, 이중특이 또는 다중특이 항체(2가 또는 4가), 단일사슬 절편, 단일도메인 항체, 불변 영역이나 가변 영역에 돌연변이를 넣은 특수 설계 항체 같은 새로운 구조 형식은, 새 구조가 신생항원을 만들거나 숨은 에피토프(cryptic epitope)를 노출할 수 있으므로 면역반응을 일으킬 수 있다. 또한 불변 영역의 부위 특이적 돌연변이는 새로운 동종이형(allotype)을 만들 수 있고, 시험관내 친화도 성숙 과정을 사용하면 새로운 개별특이형(idiotype)이 생길 수 있다. 특정 항체 제품과 관련된 면역원성 증가를 이해하려면 표적 에피토프 확인 같은 ADA 반응의 더 완전한 특성분석이 필요하다(Singh 2011).

Moreover, novel structural formats, including fusion proteins, bispecific or multispecific antibodies (bivalent or tetravalent), single chain fragments, single domain antibodies, and specifically engineered antibodies with mutations in the constant or variable regions, may elicit immune responses, as such novel structures may create neoantigens or expose cryptic epitopes. In addition, site-specific mutations in constant regions may create novel allotypes, and the use of an in vitro affinity maturation process may result in novel idiotypes. An understanding of the increased immunogenicity associated with certain antibody products will require more complete characterization of the ADA response, such as identification of the target epitope(s) (Singh 2011).

모든 치료용 단백질 제품은 단백질 성분과 비단백질 성분을 포함한 부수적 제품 성분의 함량과 이에 대한 면역반응을 평가하여야 한다. 이런 공정 유래·제품 유래 불순물에 대한 잠재적 면역반응을 위험 기반으로 평가하고, 이 평가에 근거하여 시험 프로그램을 설계하여야 한다. 치료용으로 쓰려는 외래 단백질은 사람 내인성 단백질과 상동성이 높은 분자 영역이 있는지 평가하여야 한다. 그런 상동성이 있으면 외래 치료용 단백질에 대한 항체 평가에 더해 상동성 있는 사람 단백질에 대한 항체도 평가하여야 한다.

All therapeutic protein products should be evaluated for their content of and immune responses directed to incidental product components, including proteins and nonprotein components. A risk-based evaluation of potential immune responses to such process- and product-related impurities should be performed, and a testing program should be designed based on this evaluation. Foreign proteins intended for therapeutic use should be evaluated for molecular regions that bear strong homology to endogenous human proteins. When such homologies exist, assessment of antibodies to the homologous human protein should be made in addition to assessment of antibodies to the foreign therapeutic protein.

새로운 항체 관련 제품의 면역원성을 평가하는 시험법을 개발할 때는 ADA 반응이 새 에피토프를 향하는지 판단할 수 있도록 적절한 대조를 시험법에 넣어야 한다.

When developing assays to assess the immunogenicity of novel antibody-related products, appropriate controls should be incorporated into the assays to determine if the ADA response is directed against novel epitopes.

치료용 단백질 제품의 1차 서열, 고차 구조, 종 기원, 분자량은 모두 면역원성에 기여할 수 있는 중요한 요인이다. 1차 서열 분석은 사람과 동물 사이에 비교적 잘 보존된 단백질에서도 면역원성이 있을 수 있는 서열 차이를 드러낼 수 있다. 일부 경우 비인간 에피토프는 T세포 도움을 끌어내거나 에피토프 확산을 촉진하여 보존된 사람 서열에 대한 항체 반응을 일으킬 수 있다(Dalum et al. 1997). V.A.4항에서 보았듯이, 사람 기원 치료용 단백질 제품도 특징적인 HLA 일배체형을 가진 환자 하위 집단과, 내인성 단백질의 아미노산 서열이 치료용 단백질 제품과 다른 환자(단일 염기 다형성 수준의 차이라도)에서 면역반응을 일으킬 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요하다.

Primary sequence, higher-order structure, species origin, and molecular weight of therapeutic protein products are all important factors that may contribute to immunogenicity. Primary sequence analysis can reveal potentially immunogenic sequence differences in proteins that are otherwise relatively conserved between humans and animals. In some cases, nonhuman epitopes may elicit T-cell help or facilitate epitope spreading to generate an antibody response to the conserved human sequences (Dalum et al. 1997). Per section V.A.4, it is important to note that therapeutic protein products of human origin may elicit immune responses in subsets of patients with distinct HLA haplotypes as well as in patients whose endogenous protein amino acid sequence differs from that of the therapeutic protein product, even by single nucleotide polymorphisms.

1차 서열에 대한 추가 고급 분석은 다형성이 없는 사람 단백질에서도 HLA class II 결합 에피토프를 검출할 가능성이 높다. 이런 에피토프는 자기관용을 강화하는 조절 T세포를 유도·활성화할 수도 있고, 반대로 내인성 단백질에 대한 면역관용이 견고하지 않을 때는 보조 T(Th)세포를 활성화할 수도 있다(Barbosa and Celis 2007; Tatarewicz et al. 2007; De Groot et al. 2008; Weber et al. 2009).

Additional advanced analyses of primary sequence are also likely to detect HLA class II binding epitopes in nonpolymorphic human proteins. Such epitopes may elicit and activate regulatory T-cells, which enforce self-tolerance, or, opposingly, could activate T-helper (Th) cells when immune tolerance to the endogenous protein is not robust (Barbosa and Celis 2007; Tatarewicz et al. 2007; De Groot et al. 2008; Weber et al. 2009).

그러나 적절하다고 판단되더라도, 면역원성 Th세포 에피토프를 없애거나 관용원성 T세포 에피토프를 추가하기 위해 1차 서열을 변경하는 공학적 조작은 신중하게 하여야 하는데, 이런 변형이 응집, 탈아미드화, 산화 같은 핵심 제품 품질특성을 바꾸어 제품 안정성과 면역원성을 바꿀 수 있기 때문이다. 따라서 그런 변경 후에는 핵심 제품 특성을 폭넓게 평가하고 시험하여야 한다. 1차 서열 고려사항은 융합단백질의 면역원성 평가에서 특히 중요한데, 연결 부위에 형성된 신생항원에 대한 면역반응이 유발될 수 있고(Miller et al. 1999) 이것이 분자의 보존된 부분으로 확산될 수 있기 때문이다. 외래 단백질과 내인성 단백질로 이루어진 융합단백질은 외래 단백질이 T세포 도움을 끌어내 상대 내인성 단백질에 대한 항체 반응을 일으킬 수 있으므로 특히 우려된다.

However, if considered appropriate, engineering of changes to the primary sequence to eliminate immunogenic Th cell epitopes or addition of tolerogenic T-cell epitopes should be done cautiously, because these modifications may alter critical product quality attributes such as aggregation, deamidation, and oxidation and thus alter product stability and immunogenicity. Therefore, extensive evaluation and testing of critical product attributes should be performed following such changes. Primary sequence considerations are especially important in evaluation of the immunogenicity of fusion proteins, because immune responses to neoantigens formed in the joining region may be elicited (Miller et al. 1999) and may then spread to conserved segments of the molecule. Fusion proteins consisting of a foreign protein and an endogenous protein are of particular concern because of the capacity of the foreign protein to elicit T-cell help for generation of an antibody response to the endogenous protein partner.

마찬가지로 생명공학적으로 설계한 단백질은 자연에서 보통 볼 수 없는 서열을 도입하므로 새로운 에피토프(neo-epitope)를 포함할 수 있다. 이런 에피토프는 폭넓게 면역반응을 일으키거나, 일부 환자에게만 있는 HLA 대립유전자와 상호작용하여 면역반응을 유도할 가능성이 있다(Kimchi-Sarfaty et al. 2013).

Similarly, bioengineered proteins involve the introduction of sequences not normally found in nature and may thus contain neo-epitopes. These epitopes have the potential to broadly elicit immune responses or may instead interact with HLA alleles found only in a subset of patients to induce immune responses (Kimchi-Sarfaty et al. 2013).

산화, 탈아미드화, 알데하이드 변형, 탈이민화(deimination) 같은 치료용 단백질 제품의 화학적 변형은, 예를 들어 1차 서열을 바꾸거나 응집체 형성을 일으키거나 항원 처리·제시를 바꿈으로써 면역반응을 일으킬 수 있다. 중요한 점은, 이런 변화가 제조와 보관 중에는 잘 관리되더라도 생체 내 환경의 비교적 높은 pH나 염증 환경에서 생체 내 발생하여 활성 상실과 면역반응 유발을 일으킬 수 있다는 것이다. 치료용 단백질 제품을 그것이 표적으로 하는 생체 내 환경 조건에서 평가하면 이런 화학적 변형에 대한 취약성을 드러낼 수 있다(Huang et al. 2005; Demeule et al. 2006; Makrygiannakis et al. 2006).

Chemical modifications of therapeutic protein products, such as oxidation, deamidation, aldehyde modification, and deimination, may elicit immune responses by, for example, modifying primary sequence, causing aggregate formation, or altering antigen processing and presentation. Importantly, such changes may be well controlled during manufacture and storage, but may occur in vivo in the context of the relatively high pH of the in vivo environment or in inflammatory environments and cause loss of activity as well as elicitation of immune responses. Evaluation of therapeutic protein products in the context of the in vivo environments to which they are targeted can reveal susceptibility to such chemical modifications. (Huang et al. 2005; Demeule et al. 2006; Makrygiannakis et al. 2006).

치료용 단백질 제품이 화학적 변형에 취약하여 생체 내에서 활성을 잃거나 면역반응을 유도할 가능성이 있으면 신중한 단백질 공학적 설계를 고려하여야 한다.

Susceptibility to chemical modifications of therapeutic protein products, and thus the possibility of loss of activity or induction of immune responses in vivo, should prompt consideration of careful protein engineering.

치료용 단백질 제품 개발을 위해 선택하는 1차 서열은 일반적으로 신중하게 고려하여야 하며, 특히 내인성 단백질에 대응하는 치료용 단백질 제품은 사람 집단 간 내인성 단백질의 잠재적 다형성을 고려하여 더욱 그러하다.

Careful consideration should be given to the primary sequences chosen for development of therapeutic protein products in general, and especially of therapeutic protein product counterparts of endogenous proteins in view of potential polymorphisms in endogenous proteins across human populations.

융합 분자나 공학적으로 변형한 치료용 단백질 제품에 대한 ADA 반응은 분자 전체와 개별 구성 요소 각각에 대한 반응성을 평가할 수 있는 시험법으로 평가하여야 한다. 온전한 단백질 제품에는 반응하지만 분리된 상대 단백질 어느 쪽과도 반응하지 않는 면역반응은 융합 부위의 새 에피토프를 표적으로 하고 있을 수 있다.

The ADA response to fusion molecules or engineered versions of therapeutic protein products should utilize assays that are able to assess reactivity to the whole molecule as well as to its distinct components. Immune responses directed to the intact protein product, but not reactive with either of the separate partner proteins, may be targeting novel epitopes in the fusion region.

치료용 단백질 제품을 그것이 기능하는 생체 내 환경(예: 염증 환경이나 생리적 pH)에서 평가하면 유효성 상실이나 면역반응 유도를 일으키는 변형(예: 응집, 탈아미드화)에 대한 취약성이 드러날 수 있다. 이런 정보는 그런 스트레스 조건에서 제품 안정성을 높이도록 제품을 설계하는 데 도움이 될 수 있다. 의뢰자는 제품 설계·개발 초기에 이 정보를 확보하는 것을 고려하여야 한다.

Evaluation of therapeutic protein products in the in vivo milieu in which they function (e.g., in inflammatory environments or at physiologic pH) may reveal susceptibilities to modifications (e.g., aggregation and deamidation) that result in loss of efficacy or induction of immune responses. Such information may facilitate product engineering to enhance the stability of the product under such stress conditions. Sponsors should consider obtaining this information early in product design and development.

단백질 응집체는 자기 결합한 모든 단백질 종으로 정의하며, 단량체는 자연적으로 존재하는 가장 작은 및/또는 기능적 소단위로 정의한다. 응집체는 크기, 가역성/해리, 형태(conformation), 화학적 변형, 형상(morphology)의 다섯 가지 특성에 따라 다시 분류된다(Narhi et al. 2012). 이량체부터 크기가 수백 마이크로미터에 이르는 육안 관찰 가능 입자까지의 응집체(Narhi et al. 2012)는 반세기 넘게 치료용 단백질 제품에 대한 면역반응을 일으킬 가능성이 있는 것으로 인식되어 왔다(Gamble 1966).

Protein aggregates are defined as any self-associated protein species, with monomer defined as the smallest naturally occurring and/or functional subunit. Aggregates are further classified based on five characteristics: size, reversibility/dissociation, conformation, chemical modification, and morphology (Narhi et al. 2012). Aggregates ranging from dimer to visible particles that are hundreds of micrometers in size (Narhi et al. 2012) have been recognized for their potential to elicit immune responses to therapeutic protein products for over a half-century (Gamble 1966).

단백질 응집체가 면역반응을 일으키거나 증강하는 기전으로는 다음이 있다: B세포 수용체를 광범위하게 교차결합시켜 B세포를 효율적으로 활성화하는 것(Dintzis et al. 1989; Bachmann et al. 1993), 항원 흡수·처리·제시를 증강하는 것, 면역을 자극하는 위험 신호를 촉발하는 것(Seong and Matzinger 2004). 이런 기전은 제품 유효성 중화와 가장 흔히 관련되는 항체 반응인 고친화도·아이소타입 전환 IgG 항체 생성에 필요한 T세포 도움의 동원을 증강할 수 있다(Bachmann and Zinkernagel 1997).

Mechanisms by which protein aggregates may elicit or enhance immune responses include the following: extensive cross-linking of B-cell receptors, causing efficient B-cell activation (Dintzis et al. 1989; Bachmann et al. 1993); and enhancing antigen uptake, processing, and presentation; and triggering immunostimulatory danger signals (Seong and Matzinger 2004). Such mechanisms may enhance recruitment of the T-cell help needed for generation of high-affinity, isotype-switched IgG antibody, the antibody response most often associated with neutralization of product efficacy (Bachmann and Zinkernagel 1997).

단백질 응집체가 유도한 면역반응의 잠재적 임상 결과는 상당 부분 응집체 안의 천연 에피토프가 소실되었는지 보존되었는지에 달려 있을 수 있다. 천연 단백질을 포함한 응집체로 생성된 일부 항체는 응집체뿐 아니라 단량체 단백질에도 결합하여 제품 활성을 억제하거나 중화할 가능성이 있다. 반면 변성/분해된 단백질에 대한 일부 항체는 응집된 물질에만 결합하고 천연 단백질 단량체에는 결합하지 않는데, 초기 사람 정맥주사용 면역글로불린(IVIG) 제제가 그런 경우였다(Barandun et al. 1962; Ellis and Henney 1969). 분해된 에피토프를 포함한 응집체에 대한 반응은 아나필락시스를 일으키는 것으로 나타났으나 천연 단백질의 활성을 억제하거나 중화하지는 않는다(Ellis and Henney 1969).

The potential clinical consequences of immune responses induced by protein aggregates may in large measure depend on the loss or preservation of native epitopes in the aggregate. Some antibodies generated by aggregates containing native protein can bind to monomeric protein as well as to the aggregate, with the potential to inhibit or neutralize product activity. In contrast, some antibodies to denatured/degraded protein bind uniquely to the aggregated material, but not to native protein monomers, such as was the case with early preparations of human intravenous immune globulin (IVIG) (Barandun et al. 1962; Ellis and Henney 1969). Responses to aggregates containing degraded epitopes have been shown to cause anaphylaxis, but do not inhibit or neutralize activity of the native protein (Ellis and Henney 1969).

특정 치료용 단백질 제품에 대해 면역반응을 일으키는 데 필요한 응집체의 유형과 양에 관해서는 핵심 정보가 부족하지만(Marszal and Fowler 2012), 고분자량 응집체와 입자가 저분자량 응집체보다 그런 반응을 일으키는 힘이 더 강하다는 증거가 있다(Dintzis et al. 1989; Bachmann et al. 1993; Joubert et al. 2012). 형성되는 응집체와 효율적으로 면역반응을 일으키는 양은 제품마다, 임상 상황마다 다를 수도 있다. 또한 응집체 평가에 어느 한 가지 방법만 사용해서는 단백질 응집을 견고하게 측정하기에 충분하지 않다. 예를 들어 크기배제 크로마토그래피만 사용하면 컬럼 프리필터를 통과하지 못하는 고분자량 응집체를 검출하지 못할 수 있는데, 이런 응집체가 면역반응 생성에 가장 결정적인 종일 수 있다.

Critical information is lacking regarding the types and quantities of aggregates needed to generate immune responses for any given therapeutic protein product (Marszal and Fowler 2012), although there is evidence that higher-molecular-weight aggregates and particles are more potent in eliciting such responses than lower-molecular-weight aggregates (Dintzis et al. 1989; Bachmann et al. 1993; Joubert et al. 2012). The aggregates formed and the quantities that efficiently elicit immune responses also may differ for different products and in different clinical scenarios. Furthermore, the use of any single method for assessment of aggregates is not sufficient to provide a robust measure of protein aggregation. For example, sole use of size exclusion chromatography may preclude detection of higher-molecular-weight aggregates that fail to traverse the column prefilter, yet may be the most crucial species in generating immune responses.

또한 0.1~10 마이크론 크기 범위의 서브비저블 입자(subvisible particulates)는 면역원성 잠재력이 크지만 현재 사용하는 기술로는 정밀하게 모니터링되지 않는다는 점이 인식되어 왔다(Berkowitz 2006; Roda et al. 2009; Gross and Zeppezauer 2010; Mahler and Jiskoot 2012). 이런 매우 큰 응집체는 수천에서 수백만 개의 단백질 분자를 포함할 수 있으며, 균질하거나 불균질할 수 있다(예: 유리나 금속 입자에 붙은 단백질 분자).

Moreover, it has been recognized that subvisible particulates in the size range of 0.1–10 microns have a strong potential to be immunogenic, but are not precisely monitored by currently employed technologies (Berkowitz 2006; Roda et al. 2009; Gross and Zeppezauer 2010; Mahler and Jiskoot 2012). These very large aggregates may contain thousands to millions of protein molecules and may be homogeneous or heterogeneous (e.g., protein molecules adhered to glass or metal particles).

치료용 단백질 제품 제조업자는 단백질 응집을 가능한 한 최소화하는 것이 매우 중요하다. 응집체 형성을 최소화하는 전략은 제품 개발에서 가능한 한 일찍 수립하여야 한다. 이는 적절한 세포기질을 사용하고, 응집체 형성을 최소화하는 제조 조건을 선택하고, 응집체를 최대한 제거하는 견고한 정제 공정을 적용하고, 보관 중 응집을 최소화하는 제형(V.B.7항 참조)과 용기마개 시스템(V.B.8항 참조)을 선택함으로써 할 수 있다. 제품 유효기간을 정할 때는 보관 중 단백질 변성이나 분해에 따른 단백질 응집체 증가를 반영하는 것이 특히 중요하다.

It is critical for manufacturers of therapeutic protein products to minimize protein aggregation to the extent possible. Strategies to minimize aggregate formation should be developed as early as feasible in product development. This can be done by using an appropriate cell substrate, selecting manufacturing conditions that minimize aggregate formation, employing a robust purification scheme that removes aggregates to the greatest extent possible, and choosing a formulation (see section V.B.7) and container closure system (see section V.B.8) that minimize aggregation during storage. It is particularly important that product expiration dating take into account any increase in protein aggregates associated with protein denaturation or degradation during storage.

제품 안의 서로 다른 응집체 종을 특성분석하기 위해, 단독으로 또는 조합하여 단백질 응집체 검출을 향상하는 방법을 사용하여야 한다. 응집 측정 방법은 끊임없이 발전하고 개선되고 있다. 하나 이상의 적절한 시험법을 선택할 때는 이런 방법의 지속적인 개선과 개발을 고려하여야 한다. 시험법은 일상적인 로트 출하와 안정성 평가에 사용할 수 있도록 밸리데이션하여야 하며, 비교동등성 평가에는 그중 여러 시험법을 사용하여야 한다. 동물시험은 면역원성 잠재력이 있는 응집체 종을 확인하는 데 유용할 수 있으나, 그런 응집체 종이 어느 정도의 임상적 위험을 주는지는 추가 고려사항(응집체의 양과 유형, 투여 경로 등)에 따라 정해질 수 있다.

Methods that individually or in combination enhance detection of protein aggregates should be employed to characterize distinct species of aggregates in a product. Methods for measuring aggregation are constantly evolving and improving. Constant improvement and development of these methods should be considered in choosing one or more appropriate assays. Assays should be validated for use in routine lot release and stability evaluations, and several of them should be employed for comparability assessments. Animal studies may be useful in identifying aggregate species that have the potential to be immunogenic, although additional considerations (amount and types of aggregates, route of administration, etc.) may determine the extent to which such aggregate species pose clinical risk.

치료용 단백질 제품에 들어 있는 서브비저블 입자(2~10 마이크론)의 범위와 수준을 초기에 그리고 유효기간 동안 평가하여야 한다. 현재 이 크기 범위의 서브비저블 입자 함량을 평가하는 데 적격성이 평가된 방법이 여러 가지 있다(Mahler and Jiskoot 2012). 더 많은 방법을 쓸 수 있게 되면, 의뢰자는 더 작은(0.1~2 마이크론) 크기 범위의 입자도 특성분석하도록 노력하여야 한다. 의뢰자는 이런 입자가 치료용 단백질 제품의 임상 성능에 미치는 영향에 대해 위해성 평가를 수행하고, 적절한 경우 그 평가에 근거하여 관리·완화 전략을 수립하여야 한다.

Assessment should be made of the range and levels of subvisible particles (2–10 microns) present in therapeutic protein products initially and over the course of the shelf life. Several methods are currently qualified to evaluate the content of subvisible particulates in this size range (Mahler and Jiskoot 2012). As more methods become available, sponsors should strive to characterize particles in smaller (0.1–2 microns) size ranges. Sponsors should conduct a risk assessment of the impact of these particles on the clinical performance of the therapeutic protein product and develop control and mitigation strategies based on that assessment, when appropriate.

당화는 치료용 단백질 제품의 면역원성을 크게 조절할 수 있다. 포유류 이종 당(Chung et al. 2008; Ghaderi et al. 2010), 효모 만난(Bretthauer and Castellino 1999), 식물 당(Gomord and Faye 2004) 같은 외래 당형(glycoform)은 강한 선천면역 및 획득면역 반응을 촉발할 수 있지만, 보존된 포유류 당으로 단백질을 당화하면 일반적으로 제품 용해도가 높아지고 제품 응집과 면역원성이 줄어든다. 당화는 단백질 응집을 최소화하고 면역원성 단백질 에피토프를 면역계로부터 가림으로써 단백질 면역원성을 간접적으로 바꾼다(Wei et al. 2003; Cole et al. 2004).

Glycosylation may strongly modulate immunogenicity of therapeutic protein products. Although foreign glycoforms such as mammalian xenogeneic sugars (Chung et al. 2008; Ghaderi et al. 2010), yeast mannans (Bretthauer and Castellino 1999), or plant sugars (Gomord and Faye 2004) may trigger vigorous innate and acquired immune responses, glycosylation of proteins with conserved mammalian sugars generally enhances product solubility and diminishes product aggregation and immunogenicity. Glycosylation indirectly alters protein immunogenicity by minimizing protein aggregation, as well as by shielding immunogenic protein epitopes from the immune system (Wei et al. 2003; Cole et al. 2004).

치료용 단백질 제품의 페길화도 비슷한 기전으로 면역원성을 줄이는 것으로 밝혀졌으나(Inada et al. 1995; Harris et al. 2001), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 자체에 대한 면역반응이 확인되었고 이것이 제품 유효성 상실과 안전성상 이상 결과를 일으켰다(Liu et al. 2011). 항PEG 항체는 페길화 제품 사이에서 교차반응하는 것으로도 밝혀졌다(Garay et al. 2012; Schellekens et al. 2013).

Pegylation of therapeutic protein products has been found to diminish their immunogenicity via similar mechanisms (Inada et al. 1995; Harris et al. 2001), although immune responses to the polyethylene glycol (PEG) itself have been recognized and have caused loss of product efficacy and adverse safety consequences (Liu et al. 2011). Anti-PEG antibodies have also been found to be cross-reactive between pegylated products (Garay et al. 2012; Schellekens et al. 2013).

본래 당화되는 단백질의 경우, 치료용 단백질 제품을 면역원성이 없는 방식으로 당화하는 세포기질 생산 시스템과 적절한 제조 방법을 사용하는 것이 권장된다.

For proteins that are normally glycosylated, use of a cell substrate production system and appropriate manufacturing methods that glycosylate the therapeutic protein product in a nonimmunogenic manner is recommended.

페길화 치료용 단백질 제품의 경우, ADA 시험법은 항단백질 항체와 PEG 부분에 대한 항체를 모두 검출할 수 있어야 한다. 같은 원칙은 페길화되지 않았지만 다른 고분자량 물질(예: 하이드록시에틸 전분)로 변형된 치료용 단백질 제품에도 적용될 수 있다.

For pegylated therapeutic protein products, the ADA assay should be able to detect both the anti-protein antibodies and antibodies against the PEG moiety. The same principle may apply to modifications where the therapeutic protein products that are not pegylated but are modified with other high molecular weight entities, e.g., hydroxyethyl starch.

면역보조(adjuvant) 활성은 치료용 단백질 제품에 미생물 유래 또는 숙주세포 관련 불순물이 있는 경우를 포함하여 여러 기전으로 생길 수 있다(Verthelyi and Wang 2010; Rhee et al. 2011; Eon-Duval et al. 2012; Kwissa et al. 2012).

Adjuvant activity can arise through multiple mechanisms, including the presence of microbial or host-cell-related impurities in therapeutic protein products (Verthelyi and Wang 2010; Rhee et al. 2011; Eon-Duval et al. 2012; Kwissa et al. 2012).

지질다당류, β-글루칸과 플라젤린, 고이동성군 단백질 B1(HMGB1), 핵산 등 이런 선천면역반응 조절 불순물(innate immune response modulating impurities, IIRMI)은 B세포, 수지상세포 및 그 밖의 항원제시세포 집단에 있는 톨유사수용체(toll-like receptor)나 다른 패턴인식수용체에 결합하여 신호를 전달함으로써 면역 증강 활성을 나타낸다(Iwasaki and Medzhitov 2010; Verthelyi and Wang 2010). 이 신호 전달은 항원제시세포의 성숙을 촉진하거나 B세포의 항체 생성을 직접 자극한다.

These innate immune response modulating impurities (IIRMIs), including lipopolysaccharide, β-glucan and flagellin, high-mobility group protein B1 (HMGB1), and nucleic acids, exert immune-enhancing activity by binding to and signaling through toll-like receptors or other pattern-recognition receptors present on B-cells, dendritic cells, and other antigen-presenting cell populations (Iwasaki and Medzhitov 2010; Verthelyi and Wang 2010). This signaling prompts maturation of antigen-presenting cells and/or serves to directly stimulate B-cell antibody production.

제조업자는 치료용 단백질 제품에 들어 있는 이런 미생물 유래 또는 숙주세포 관련 불순물의 종류와 양을 최소화하는 것이 매우 중요하다.

It is very important for manufacturers to minimize the types and amounts of such microbial or host-cell-related impurities in therapeutic protein products.

존재하는 IIRMI 종류를 평가하는 시험법은 해당 세포기질에 맞추어야 한다. 미량의 IIRMI도 치료용 단백질 제품의 면역원성을 바꿀 수 있으므로, 이를 검출하는 시험법은 임상적으로 의미 있는 면역반응으로 이어질 수 있는 수준을 평가할 수 있는 감도를 갖추어야 한다.

Assays to evaluate the types of IIRMIs present should be tailored to the relevant cell substrate. Because even trace levels of IIRMIs can modify the immunogenicity of a therapeutic protein product, the assays used to detect them should have sensitivities to assess levels that may lead to clinically relevant immune responses.

IIRMI의 존재를 검출하고 비교하는 데 바이오마커를 사용한다면, 그 바이오마커는 제품에 있을 수 있는 IIRMI에 맞추어야 한다. 바이오마커의 예로는 정해진 세포 집단에서의 사이토카인 방출과 전사인자 활성화가 있을 수 있다.

If biomarkers are used to detect and compare the presence of IIRMIs, they should be tailored to the IIRMIs that could be present in the product. Examples of biomarkers could include cytokine release and transcription factor activation from defined cell populations.

치료용 단백질 제품의 면역조절 활성은 그 자신에 대한 면역반응뿐 아니라 함께 투여하는 다른 치료용 단백질 제품, 내인성 단백질, 심지어 저분자 약물에 대한 면역반응에도 결정적인 영향을 미치며, 예측하지 못할 수 있다. 예를 들어 인터페론 알파(Gogas et al. 2006; Tovey and Lallemand), 인터루킨-2(Franzke et al. 1999), GM-CSF(Hamilton 2008)는 그 자체로 비교적 면역원성이 있을 뿐 아니라 내인성 단백질에 대한 면역반응을 상향 조절하고 임상적 자가면역을 유도하는 것으로 알려져 있다. 면역억제성 치료용 단백질은 면역반응을 전반적으로 하향 조절하여 중대한 감염 가능성을 높일 수 있다. 그러나 모든 면역억제성 치료용 단백질 제품이 자신에 대한 반응까지 억제하는 것은 아니다.

The immunomodulatory activity of any given therapeutic protein product critically influences not only the immune response directed to itself but also immune responses directed to other co-administered therapeutic protein products, endogenous proteins, or even small drug molecules and may not be predictable. For example, interferon-alpha (Gogas et al. 2006; Tovey and Lallemand), interleukin-2 (Franzke et al. 1999), and GM-CSF (Hamilton 2008) are not only relatively immunogenic of themselves but also are known to upregulate immune responses to endogenous proteins and to induce clinical autoimmunity. Immunosuppressive therapeutic proteins may globally downregulate immune responses, raising the possibility of serious infections. However, not all immunosuppressive therapeutic protein products suppress responses to themselves.

예를 들어 인테그린 및 TNF 단클론항체는 면역원성을 나타내는 경향이 있다. 따라서 이런 치료용 단백질 제품의 면역원성은 경험적으로 평가하여야 한다.

For example, integrin and TNF monoclonal antibodies tend to be immunogenic. Thus, the immunogenicity of such therapeutic protein products should be evaluated empirically.

치료용 단백질 제품의 면역조절 특성, 그것이 자신에 대한 면역반응에 미치는 영향, 자가면역을 유도하는 능력은 제품 개발의 가장 이른 단계부터 모니터링하여야 한다(Franzke et al. 1999; Gogas et al. 2006; Hamilton 2008).

The immunomodulatory properties of therapeutic protein products, their effects on immune responses to themselves, and their capacity to induce autoimmunity should be monitored from the earliest stages of product development (Franzke et al. 1999; Gogas et al. 2006; Hamilton 2008).

치료용 단백질 제품이 면역억제성이면 약독화 생균을 이용한 예방접종은 피하여야 한다. 치료용 단백질 제품을 투여하기 전에 환자의 예방접종 상태를 현지 보건의료 기준에 맞게 최신으로 갖추는 것이 권장된다.

Vaccination using live attenuated organisms should be avoided when the therapeutic protein product is immunosuppressive. Updated vaccination status, compliant with local health care standards, is recommended for patients before administration of the therapeutic protein product.

제형 성분은 주로 소수성 상호작용에 의한 변성을 막고 절단, 산화, 탈아미드화 같은 화학적 분해를 막아 보관 중 치료용 단백질의 천연 구조를 보존하는 능력을 기준으로 선택한다(Cleland et al. 1993; Shire et al. 2004; Wakankar and Borchardt 2006). 사람 혈청 알부민(HSA) 같은 제형 중 큰 단백질 첨가제는 면역원성에 긍정적 또는 부정적 영향을 줄 수 있다. HSA 같은 첨가제는 소수성 상호작용을 억제하는 능력 때문에 넣지만, 최적이 아닌 보관 조건에서는 치료용 단백질과 함께 응집하거나 단백질 부가물(adduct)을 형성할 수 있다(Braun and Alsenz 1997). 비이온성 계면활성제인 폴리소르베이트는 HSA 대신 가장 흔히 쓰이는 대안이다.

Formulation components are principally chosen for their ability to preserve the native conformation of the therapeutic protein in storage by preventing denaturation due to hydrophobic interactions, as well as by preventing chemical degradation, including truncation, oxidation, and deamidation (Cleland et al. 1993; Shire et al. 2004; Wakankar and Borchardt 2006). Large protein excipients in the formulation, such as human serum albumin (HSA), may affect immunogenicity positively or negatively. Excipients such as HSA, although added for their ability to inhibit hydrophobic interactions, may coaggregate with the therapeutic protein or form protein adducts under suboptimal storage conditions (Braun and Alsenz 1997). Polysorbate, a nonionic detergent, is the most commonly used alternative to HSA.

두 유형의 첨가제(즉, HSA와 폴리소르베이트) 모두 변형(예: 산화)될 수 있고 이것이 치료용 단백질 제품의 완전성을 위협할 수 있으므로, 제형 설계 시 그 안정성을 염두에 두어야 한다.

The stability of both types of excipients (i.e., HSA and polysorbate) should be kept in mind for formulation purposes because they too are subject to modifications (e.g., oxidation), which may then pose a threat to the integrity of the therapeutic protein product.

제형은 용기마개 시스템에서 나오는 침출물(leachables)의 범위를 바꾸어 제품의 면역원성에 영향을 줄 수도 있다. 동물실험에서 보았듯이, 고무마개에서 나온 침출물은 면역보조 활성을 갖는 것으로 나타났다(Mueller et al. 2009). 폴리소르베이트를 함유한 제형에 의해 용기마개 재료에서 면역 활성이 있는 유기 화합물과 금속이 용출되어 산화와 응집이 증가하였다(Seidl et al. 2012).

Formulation may also affect immunogenicity of the product by altering the spectrum of leachables from the container closure system. Leachables from rubber stoppers have been shown to possess immune adjuvant activity, as shown in an animal experiment (Mueller et al. 2009). Organic compounds with immunologic activity as well as metals have been eluted from container closure materials by polysorbate-containing formulations, leading to increased oxidation and aggregation (Seidl et al. 2012).

첨가제는 보관 중 치료용 단백질 제품의 변성과 분해를 막는 능력에 대해 평가하여야 한다. 첨가제와 치료용 단백질 사이의 상호작용은 특히 공동 응집이나 단백질-첨가제 부가물 형성 측면에서 신중하게 평가하여야 한다.

Excipients should be evaluated for their potential to prevent denaturation and degradation of therapeutic protein products during storage. Interactions between excipients and therapeutic proteins should be carefully evaluated, especially in terms of co-aggregation or formation of protein-excipient adducts.

제품의 유효기간을 설정할 때는 첨가제의 안정성을 신중하게 고려하여야 한다. 용기마개 재료가 치료용 단백질 제품과 상호작용하여 이를 변형시킬 수 있는 능력을 평가하기 위해 침출물(leachables)과 추출물(extractables)을 철저히 분석하여야 한다. 위해성 평가를 실시하고, 적절하게 관리 및 위험 완화 전략을 마련하여야 한다.

Excipient stability should be carefully considered when establishing product shelf life. Thorough analyses of leachables and extractables should be performed to evaluate the capacity of container closure materials to interact with and modify the therapeutic protein product. A risk assessment should be conducted, and control and risk mitigation strategies should be developed as appropriate.

치료용 단백질 제품과 용기마개 사이의 상호작용은 제품 품질과 면역원성에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 이러한 상호작용은 치료용 단백질 제품의 사전충전주사기에서 더 일어나기 쉽다. 이 주사기는 오랜 기간 치료용 단백질 제품과 상호작용하는 여러 표면과 재료로 이루어져 있어 제품 품질과 면역원성을 바꿀 가능성이 있다. 면역원성과 관련된 그 밖의 용기마개 고려사항은 다음과 같다:

Interactions between therapeutic protein products and the container closure may negatively affect product quality and immunogenicity. These interactions are more likely with prefilled syringes of therapeutic protein products. These syringes are composed of multiple surfaces and materials that interact with the therapeutic protein product over a prolonged time period and thus have the potential to alter product quality and immunogenicity. The following are other container closure considerations pertinent to immunogenicity:

의뢰자는 가능한 한 자사 제품의 용기마개 시스템 제조에 사용된 모든 원자재에 관한 상세한 정보를 확보하여야 한다. 의뢰자는 단백질 치료제와 상호작용하여 이를 분해할 수 있는 용기마개 시스템의 특성을 평가하기 위해, 여러 분석 기법을 사용하여 추출물·침출물에 대한 종합적인 실험실 평가를 실시하여야 한다.

Whenever possible, sponsors should obtain detailed information regarding a description of all raw materials used in the manufacture of the container closure systems for their products. Sponsors should conduct a comprehensive extractables and leachables laboratory assessment using multiple analytical techniques to assess the attributes of the container-closure system that could interact with and degrade protein therapeutic products.

미국약전(USP)의 주사제용 탄성체 마개 시험은 실시간 보관 조건에서 보관 용기의 침출물이 치료용 단백질 제품에 미치는 영향을 적절하게 특성분석하지 못하므로, 침출물은 각 치료용 단백질 제품별로 그 보관 용기와 함께 실시간 보관 조건에서 평가하여야 한다.⁸

Because the United States Pharmacopeia elastomeric closures for injections tests do not adequately characterize the impact of leachables in storage containers on therapeutic protein products under real-time storage conditions, leachables must be evaluated for each therapeutic protein product in the context of its storage container under real-time storage conditions⁸.

경우에 따라 침출물의 양이 시간이 지나면서, 그리고 높은 온도에서 크게 늘어나므로, 침출물 시험은 실시간 보관 조건뿐 아니라 가혹 조건⁹에서도 제품에 대해 실시하여야 한다. 용기마개 시스템 재료와 모든 침출물이 제품 품질에 미치는 영향을 평가하기 위해 제품 적합성 시험을 실시하여야 한다.

Testing for leachables should be performed on the product under stress conditions,⁹ as well as under real-time storage conditions, because in some cases the amount of leachables increases dramatically over time and at elevated temperatures. Product compatibility testing should be performed to assess the effects of container closure system materials and all leachables on product quality.

제품 변성과 분해를 일으킬 수 있는 조건과 관행을 확인하기 위해, 의도한 1차 포장 용기마개 시스템에 담긴 제품은 적절한 사용 중 조건(예: 빛, 온도, 교반)을 포함하는 계획서에 따라 안정성을 시험하여야 한다.

Products in their intended primary packaging container closure system should be tested for stability in protocols that include appropriate in-use conditions (e.g., light, temperature, and agitation) to identify conditions and practices that may cause product denaturation and degradation.

대부분의 치료용 단백질 제품은 열과 빛에 노출되거나 기계적으로 교반되면 분해되므로, 제품 품질을 보장하기 위해 의료인과 환자에게 제품 보관, 취급, 투여에 관해 교육하여야 한다.

Given that most therapeutic protein products degrade on exposure to heat and light or with mechanical agitation, to ensure product quality, health care practitioners and patients should be educated regarding product storage, handling, and administration.

안전한 공급망이 매우 중요하다. 제품 품질을 보존하는 데에는 적절한 온도 관리 운송과 보관이 무엇보다 중요하다. 예를 들어, 허가받지 않은 판매업자가 에포에틴-α를 부적절한 조건에서 보관한 것은 높은 수준의 응집체 및 항체 매개 순수적혈구무형성증과 관련이 있었다(Fotiou et al. 2009).

A secure supply chain is critical. Appropriate temperature-controlled transport and storage is of utmost importance in preserving product quality. For example, the storage of epoetin-α under inappropriate conditions by unauthorized vendors was associated with high levels of aggregates and antibody-mediated pure red cell aplasia (Fotiou et al. 2009).

환자 교육 자료(예: 21 CFR 201.57 및 201.80에 따라 요구되는 사용 설명을 제공하는 FDA 승인 환자용 표시기재(labeling))는 제품의 적절한 보관·취급 조건을 명시적으로 밝혀야 한다. 보호자가 환자에게 적절히 안내하는 것은 제품 품질을 보장하고 제품 보관·취급 중 제품 품질에 대한 나쁜 영향을 최소화하는 데 매우 중요하다. 적절한 온도 관리 운송과 보관을 보장하여야 한다.

Patient educational materials (e.g., FDA-approved patient labeling providing instructions for use as required under 21 CFR 201.57 and 201.80) should explicitly identify appropriate storage and handling conditions of the product. Appropriate patient instruction by caregivers is vital to ensuring product quality and helping to minimize adverse impacts on product quality during product storage and handling. Appropriate temperature-controlled transport and storage should be ensured.

치료용 단백질 제품에 대한 면역반응의 결과는 뚜렷한 영향이 없는 것부터 아나필락시스 같은 생명을 위협하는 합병증, 생명을 구하는 치료나 매우 효과적인 치료의 유효성 중화, 비중복 기능을 가진 내인성 단백질의 중화 등 중대한 이상사례까지 다양할 수 있다. 제품 품질 특성 및 환자·임상시험계획서 요인과 관련된 면역원성 위험 요인은 알려져 있지만, 치료용 단백질 제품에 대한 면역반응은 이러한 요인의 특성분석만으로 예측할 수 없으며 임상에서 평가하여야 한다. 이 가이던스에서 설명한 위험 기반 접근 방법은 시험자에게 새로운 단백질 치료제를 개발하고, 제조 변경의 영향을 평가하며, 면역원성으로 중대한 결과가 생길 때 면역관용 유도 계획서가 필요한지 평가할 수 있는 도구를 제공한다.

The consequences of immune responses to therapeutic protein products can range from no apparent effect to serious adverse events, including life-threatening complications such as anaphylaxis, neutralization of the effectiveness of lifesaving or highly effective therapies, or neutralization of endogenous proteins with nonredundant functions. Although immunogenicity risk factors pertaining to product quality attributes and patient/protocol factors are understood, immune responses to therapeutic protein products cannot be predicted based solely on characterization of these factors, but should be evaluated in the clinic. A risk-based approach, as delineated in this guidance, provides investigators with the tools to develop novel protein therapeutics, evaluate the effect of manufacturing changes, and evaluate the potential need for tolerance-inducing protocols when severe consequences result from immunogenicity.

아나필락시스 진단은 다음 세 가지 임상 기준에 근거하며, 이 가운데 하나를 충족하면 아나필락시스일 가능성이 매우 높은 것으로 본다(Sampson et al. 2006):

The diagnosis of anaphylaxis is based on the following three clinical criteria, with anaphylaxis considered as highly likely when one of these criteria is fulfilled (Sampson et al. 2006):

어떤 임상 기준도 100%의 민감도와 특이도를 주지는 않지만, 이 기준들로 아나필락시스 사례의 95% 이상을 잡아낼 수 있을 것으로 여겨진다(Sampson et al. 2006).

Although none of the clinical criteria provide 100-percent sensitivity and specificity, it is believed that these criteria are likely to capture more than 95 percent of cases of anaphylaxis (Sampson et al. 2006).

아나필락시스 평가를 위한 실험실 검사:

Laboratory tests for evaluating anaphylaxis:

현재로서는 아나필락시스의 임상 진단을 확인할 수 있는 민감하고 특이적인 실험실 검사가 없다. 치료용 단백질 제품에 대한 특이 IgE 항체 수준, 매개물질 방출 또는 호염기구 활성화를 확인하는 피부 시험과 체외 진단 검사는 기저 병태생리를 특성분석하는 데 유용할 수 있으며, 가능한 완화 전략에 대한 통찰을 줄 수 있다(Simons 2010; Lee and Vadas 2011). 다만 밸리데이션되지 않은 검사의 결과는 신중하게 해석하여야 하며, 제품 개발 중에는 밸리데이션되지 않은 검사의 양성 결과가 갖는 임상적 의미가 불확실할 수 있다.

At present, there are no sensitive and specific laboratory tests to confirm the clinical diagnosis of anaphylaxis. Skin testing and in vitro diagnostic tests to determine the level of specific IgE antibodies directed against the therapeutic protein product, mediator release, or basophil activation may be useful for characterizing the underlying pathophysiology and may provide insight into potential mitigation strategies (Simons 2010; Lee and Vadas 2011). However, the results of unvalidated tests should be interpreted with caution; and the clinical relevance of positive results from unvalidated tests may be uncertain during product development.

세포 표면 수용체나 세포막에 발현된 사이토카인에 특이적인 단클론항체, 그리고 세포 표면 수용체에 결합하는 치료용 단백질 제품에 대해 환자에게 생기는 항체는 제품 고유의 작용제(agonist) 활성을 증폭하고 주입 관련 독성을 악화시킬 가능성이 있다. 이러한 치료용 단백질 제품이 사람 전혈이나 말초혈액 단핵세포에서 증식과 사이토카인 방출을 포함한 세포 활성화를 매개하는 능력을 시험관내에서 평가하는 것이 권장된다. 사이토카인 방출 증후군을 일으킬 가능성이 있는 제품에는 해당되는 경우 전통적인 계산으로 얻은 용량보다 낮은 초기 시작 용량과 더 느린 주입 속도가 권장될 수도 있다(Duff 2006).

Monoclonal antibodies specific for cell surface receptors or for cell membrane expressed cytokines, as well as antibodies that develop in patients to therapeutic protein products that bind to cell surface receptors, have the potential to augment a product’s intrinsic agonist activity and exacerbate infusion-related toxicities. In vitro assessments of the capacity of such therapeutic protein products to mediate cellular activation, including proliferation and cytokine release in human whole blood or peripheral blood mononuclear cells, are recommended. For products with the potential to incur a cytokine release syndrome, an initial starting dose below that obtained by traditional calculations and slower infusion rates, where applicable, may also be recommended (Duff 2006).

투여 전후의 C-반응성 단백질과 TNF-α, IL-2, IL-6, IL-10, IFN-γ 같은 사이토카인의 수준, 그리고 급격한 체온 상승, 홍반, 저혈압 같은 특정 임상 징후와 증상은 사이토카인 방출과 관련된 전염증 반응의 지표가 될 수 있다.

Pre- and post-administration levels of C-reactive protein and cytokines, such as TNF-α; IL-2; IL-6; IL-10; and IFN-γ, and certain clinical signs and symptoms, such as an acute elevation of body temperature, erythema, and hypotension, may serve as markers of a proinflammatory response pertaining to cytokine release.

동물시험과 시험관내 평가에서 얻은 데이터는 사이토카인 방출을 유도할 가능성이 있는 치료용 단백질 제품의 개발 방향을 잡는 데 필요한 정보를 줄 수 있다. 동물시험과 시험관내 평가의 데이터는 서로 보완할 수 있지만, 일반적으로 임상에서의 발생이나 결과를 완전히 예측하지는 못한다. 따라서 수용체 교차결합을 매개할 가능성이 있는 제품의 임상 개발에서는 언제나 각별히 주의하는 것이 반드시 필요하다(III.B.1항과 III.B.2항 참조). 독성시험에 쓰이는 전통적인 동물 모델(즉, 랫드, 마우스, 개, 게잡이원숭이)에서는 림프구 활성화와 사이토카인 방출에 관련된 뚜렷한 독성이 거의 나타나지 않지만, 약물이 시험 동물종에서 약리학적으로 활성이 있다면 일상적인 독성시험에서 T세포 활성화와 사이토카인 방출에 관련된 특정 지표를 측정할 수 있다.

Data from both animal studies and in vitro assessments may provide information to guide development of therapeutic protein products with the potential to induce cytokine release. Although data from both animal studies and in vitro assessments may supplement each other, they generally are not fully predictive of the clinical occurrence or outcome. Therefore it is imperative that great caution is always exercised in the clinical development of products with the potential to mediate receptor cross-linking (see sections III.B.1 and III.B.2). Although the traditional animal models used for toxicology testing (i.e., rat, mouse, dog, and cynomolgus monkey) rarely demonstrate overt toxicities related to lymphocyte activation and cytokine release, specific markers related to T-cell activation and cytokine release can be measured in routine toxicology studies, provided that the drug is pharmacologically active in the test species.

이 데이터는 이러한 약물이 임상에서 사이토카인 방출 증후군을 유도할 가능성을 예측하거나, T세포 활성화 수준을 낮추도록 변형한 2세대 약물의 활성을 평가하는 데 유용할 수 있다. 예를 들어, 채취하는 시료의 양이 동물의 건강이나 시험 종료 시 독성 평가변수를 평가하는 능력을 해치지 않는다면, 약동학 시험이나 일반 독성시험 중 투여 동물에서 얻은 혈액 시료로 사이토카인 생성을 측정할 수 있다. 동물시험에 사이토카인 방출 평가를 포함할 때는 IL-2, IL-6, IFN-γ, TNF-α와 사이토카인 방출 증후군을 나타내는 그 밖의 관련 사이토카인을 포함하여 가능한 한 폭넓은 사이토카인 패널을 측정하는 것이 권장된다. 이러한 동물시험 제안은 시작하기 전에 FDA와 논의하여야 한다(Hsu et al. 1999; Norman et al. 2000).

These data may then be useful for predicting the potential for these agents to induce a cytokine release syndrome in the clinic or for evaluating the activity of second-generation agents that have been modified to reduce their level of T-cell activation. For example, cytokine production can be measured in blood samples obtained from treated animals during pharmacokinetic or general toxicology studies, provided that the amount of samples obtained does not compromise the health of the animals or the ability to evaluate the toxicology endpoints at study termination. When evaluation of cytokine release is included in animal testing, measurement of a cytokine panel that is as broad as possible and includes IL-2, IL-6, IFN-γ, and TNF-α, as well as other relevant cytokines indicative of cytokine release syndrome, is recommended. Such proposed animal studies should be discussed with FDA prior to initiation (Hsu et al. 1999; Norman et al. 2000).

사람 전혈이나 말초혈액 단핵세포에서 증식과 사이토카인 방출을 포함한 세포 활성화를 시험관내에서 평가하는 것은 일부 T세포 아집단의 활성화 자극을 모델링하는 데 있어 동물의 알려진 한계를 극복하는 데 도움이 될 수 있는 중요한 평가 도구이다(Stebbings et al. 2007; Hellwig et al. 2008; Findlay et al. 2011; Romer et al. 2011; Stebbings et al. 2013). 이러한 시험에서는 제품에 의한 세포 수용체 교차결합의 영향을 고려하여야 한다. 동물시험 결과가 음성이더라도, 시험관내 세포 활성화 징후는 그 제품이 임상에서 독성을 유도할 가능성이 있다는 표시로 받아들여야 한다.

In vitro assessments of cellular activation, including proliferation and cytokine release in human whole blood or peripheral blood mononuclear cells, are important assessment tools that can help in overcoming the known limitations of animals in modeling activating stimuli in some T-cell subsets (Stebbings et al. 2007; Hellwig et al. 2008; Findlay et al. 2011; Romer et al. 2011; Stebbings et al. 2013). The impact of product cross-linking of cellular receptors should be considered in such studies. Signs of cellular activation in vitro should also be taken as an indication that the product has the potential to induce toxicities in the clinic, regardless of negative findings from animal studies.

면역복합체와 T세포가 매개하는 반응(옛 문헌의 지연형 과민반응)을 포함한 제III형 과민반응은 치료용 단백질 제품에서는 비교적 드물며, 진단하려면 임상적으로 강하게 의심하는 것이 필요하다(Dharnidharka et al. 1998; Hunley et al. 2004; Gamarra et al. 2006; Goto et al. 2009). 면역복합체 침착의 징후와 증상에는 발열, 발진, 관절통, 근육통, 혈뇨, 단백뇨, 장막염, 중추신경계 합병증, 용혈성 빈혈이 있을 수 있다.

Type III hypersensitivity responses, including those mediated by immune complexes and T-cells (delayed hypersensitivity responses in the older literature), are relatively rare with respect to therapeutic protein products; and a high degree of clinical suspicion is necessary for the diagnosis (Dharnidharka et al. 1998; Hunley et al. 2004; Gamarra et al. 2006; Goto et al. 2009). Signs and symptoms of immune complex deposition may include fever, rash, arthralgia, myalgia, hematuria, proteinuria, serositis, central nervous system complications, and hemolytic anemia.

항체와 치료용 단백질 제품으로 이루어진 면역복합체는 높은 역가의 지속적인 항체 반응이 있는 상태에서 (인자 IX와 α-글루코시다제로) 면역관용 유도 치료를 받던 환자에게 사구체신염과 신증후군을 일으켰다(Dharnidharka et al. 1998; Hunley et al. 2004). 단클론항체에 대한 면역반응으로 면역복합체 질환이 생긴 증례 보고가 있으며(Gamarra et al. 2006; Goto et al. 2009), 순환하는 다가 항원을 높은 수준으로 표적하는 단클론항체를 많은 용량으로 투여하면 면역복합체 침착 가능성이 커질 수 있는 상황도 있다(Gonzalez and Waxman 2000).

Immune complexes, composed of antibody and a therapeutic protein product, have been responsible for the development of glomerulonephritis and nephrotic syndrome in patients undergoing tolerance induction treatment (with factor IX and α-glucosidase) in the face of a high titer and sustained antibody response (Dharnidharka et al. 1998; Hunley et al. 2004). There have been case reports of immune complex disease with immune responses to monoclonal antibodies (Gamarra et al. 2006; Goto et al. 2009) and situations in which large doses of a monoclonal antibody targeting high levels of a circulating multivalent antigen may increase the likelihood of immune complex deposition (Gonzalez and Waxman 2000).

환자에게 면역복합체 질환을 시사하는 징후나 증상이 나타나면 순환 면역복합체와 보체 활성화에 대한 적절한 실험실 평가를 실시하고, 치료용 단백질 제품 투여를 중단하여야 한다. 특정 상황에서는 치료를 다시 시도하기 전에 항체 반응을 없애는 면역관용 유도 요법을 개발하는 것이 적절할 수 있다.

If patients develop signs or symptoms suggestive of immune complex disease, appropriate laboratory assessments for circulating immune complexes and complement activation should be undertaken; and the administration of the therapeutic protein product should be suspended. In certain situations, development of tolerance induction therapies that eliminate the antibody response may be appropriate prior to further attempts at treatment.

치료용 단백질 제품에 대한 항체는 중화항체와 비중화항체로 나뉜다. 중화항체는 치료용 단백질 제품의 특정 기능 도메인에 결합하여 그 활성을 막는다. 예를 들어, 치료용 효소에 대한 항체는 촉매 부위에 결합하여 기질의 촉매 작용을 막거나, 흡수 도메인에 결합하여 효소가 세포 안으로 흡수되지 못하게 할 수 있다. 드물게 중화항체가 운반체로 작용하여 제품의 반감기를 늘리고 치료 효과를 연장할 수도 있다.

Antibodies to therapeutic protein products are classified as either neutralizing or non-neutralizing. Neutralizing antibodies bind to distinct functional domains of the therapeutic protein product and preclude their activity. For example, antibodies to therapeutic enzymes may bind to either the catalytic site, blocking catalysis of substrate, or to the uptake domain, preventing uptake of the enzyme into the cell. In rare circumstances, neutralizing antibody may act as a carrier and enhance the half-life of the product and prolong its therapeutic effect.

이 가이던스 III항에서 설명했듯이, 비중화항체는 특정 기능 도메인이 아닌 치료용 단백질 제품의 다른 부위에 결합하며 안전성과 유효성에 다양한 영향을 줄 수 있다. 치료용 단백질 제품의 청소율을 높이거나 늦추어 용량 변경을 검토하게 만들 수 있고, 아나필락시스를 유도할 수 있으며, 치료용 단백질 제품이 표적 세포가 아닌 FcR 발현 세포로 흡수되게 하여 제품의 유효성을 떨어뜨릴 수 있고, 에피토프 확산을 촉진하여 중화항체가 나타나게 할 수 있다. 그러나 안전성이나 유효성에 뚜렷한 영향이 없을 수도 있다.

As discussed in section III of this guidance, non-neutralizing antibodies bind to areas of the therapeutic protein product other than specific functional domains and may exhibit a range of effects on safety and efficacy— enhanced or delayed clearance of the therapeutic protein product, which may prompt consideration of dosing changes, induction of anaphylaxis, diminished efficacy of the product by causing uptake of the therapeutic protein product into FcR-expressing cells rather than the target cells, and facilitation of epitope spreading, allowing the emergence of neutralizing antibodies. However, they may have no apparent effect on either safety or efficacy.

중화항체의 발생은 사람 이외 유래 단백질을 투여할 때, 그리고 그러한 치료용 단백질 제품이 외래 물질로 인식되는 인자/효소 대체요법 환자에게서 예상된다. 그러나 혈우병 A나 리소좀 축적 질환처럼 유전자 돌연변이로 내인성 인자에 결함이 있거나 없는 상황에서도, 내인성 단백질과 교차반응하는 치료용 단백질 제품에 대한 중화항체가 언제나 생기는 것은 아니다. 일부 내인성 단백질에 대한 면역관용은 견고하지 않아 충분한 자극이 있으면 치료용 단백질 상동체에 의해 깨질 수 있으므로, 건강한 사람에게서도 일부 정상 내인성 단백질에 대한 중화항체가 생길 수 있다.

The development of neutralizing antibody is expected with administration of nonhuman proteins and in patients receiving factor/enzyme replacement therapies to whom such therapeutic protein products appear as foreign. However, neutralizing antibody to a therapeutic protein product that cross reacts to an endogenous protein does not always arise in situations in which the endogenous factor is defective or absent by genetic mutation, as in the case of hemophilia A or lysosomal storage diseases. Neutralizing antibodies can develop in healthy individuals to some normal endogenous proteins because immune tolerance to some endogenous proteins is not robust and can be broken by a therapeutic protein homolog with sufficient provocation.

예를 들어, 트롬보포이에틴(TPO) 유형 단백질을 투여받은 건강한 자원자에게서 그 치료제에 대한 중화항체 반응이 생겼고, 이 항체가 교차반응으로 내인성 TPO를 중화하여 이전에 건강했던 사람들에게 장기간의 혈소판감소증을 일으켰다(Li et al. 2001). 따라서 고유한 기능을 하는 내인성 단백질이나 낮은 농도로 존재하는 내인성 단백질에 대응하는 치료제로 치료할 때는 각별히 주의하여야 한다. 치료용 단백질 제품에 대한 중화항체는 리소좀 축적 질환 치료용 효소처럼 생명을 구하는 치료제의 유효성을 중화할 때도 치명적일 수 있으며, 이러한 경우에는 면역관용 유도를 고려하여야 한다(Wang et al. 2008).

For example, healthy volunteers treated with a thrombopoietin (TPO)-type protein mounted a neutralizing antibody response to the therapeutic, which cross-reactively neutralized endogenous TPO, inducing a prolonged state of thrombocytopenia in those formerly healthy individuals (Li et al. 2001). Thus, treatment with therapeutic counterparts of endogenous proteins serving a unique function or endogenous proteins present at low abundance should be undertaken with utmost caution. Neutralizing antibody to a therapeutic protein product can also be catastrophic when it neutralizes the efficacy of a lifesaving therapeutic such as therapeutic enzymes for lysosomal storage disorders, and immune tolerance induction should be considered in such circumstances (Wang et al. 2008).

단클론항체(mAb)에 대한 면역반응으로 환자에게서 mAb의 유효성이 상실되는 것은 매우 심각한 문제가 될 수 있으며, 그 임상적 결과를 가볍게 보아서는 안 된다. 의뢰자는 이러한 환자를 위한 면역관용 유도 요법의 개발을 고려할 수 있다.

Loss of efficacy of mAbs in patients caused by immune responses to the mAb can be highly problematic, and the clinical consequences should not be minimized. Sponsors may consider development of immune tolerance induction regimens in such patients.

이 가이던스 III.B.5항에서 설명했듯이, 내인성 단백질의 생물학적 기능이 중복적이면(예: 제I형 인터페론) 치료제와 내인성 단백질이 중화되어도 뚜렷한 임상 증후군이 나타나지 않을 수 있다. 그러나 어떤 인자의 생물학적 기능이 모두 알려지거나 완전히 특성분석된 것은 아니므로, 일부 기능이 중복적이더라도 내인성 인자를 차단할 때 생기는 더 미묘한 영향은 계(system)에 부담이 걸리기 전까지 드러나지 않을 수 있다. 또한 예를 들어 IFN-β에 대한 항체를 가진 환자 중 일부에서 관찰된 것처럼(Bellomi et al. 2003) 중화항체가 장기간 지속될 때의 영향은 단기 추적으로는 알 수 없으므로 더 장기간 연구하여야 한다.

As discussed in section III.B.5 of the guidance, if the endogenous protein is redundant in biological function (e.g., Type I interferons), neutralization of the therapeutic and endogenous protein may not appear to produce an obvious clinical syndrome. However, the more subtle effects of blocking endogenous factors, even though redundant in some functions, may not be apparent until the system is stressed, as not all biological functions of a factor may be known or fully characterized. Moreover, the effects of long-term persistence of neutralizing antibody, as have been observed, for example, in a small percentage of patients with antibodies to IFN-β (Bellomi et al. 2003), would not be known from short-term follow-up and should be studied longer term.

일반적으로 만성적으로 투여하는 제품은 더 짧은 기간이 과학적으로 타당하다고 입증되지 않는 한 1년 이상의 면역원성 데이터를 수집하고 평가하여야 한다. 그러나 결과의 빈도와 중증도에 따라 더 장기간의 평가가 필요할 수 있다. 경우에 따라 이러한 연구는 시판 후에 실시할 수도 있다. 시판 전후에 필요한 데이터의 범위에 대해서는 FDA와 합의하여야 한다.

Generally, for products given chronically, one year or more of immunogenicity data should be collected and evaluated unless a shorter duration can be scientifically justified. However, longer-term evaluation may be warranted depending on the frequency and severity of the consequences. In some cases, these studies may be done in the postmarket setting. Agreement with the Agency should be sought regarding the extent of data required before and after marketing.

어떤 상황에서는 뚜렷한 임상적 영향과 관계없이, 항체 수준이 기저치로 돌아오거나 다른 접근 방법을 FDA와 논의할 때까지 항체 반응을 연속적으로 추적하여야 한다. 또한 치료용 단백질 제품의 유효성이 상실되는 것으로 보이는 환자에 대해서는 치료 기간과 관계없이 그 유효성 상실이 항체 매개에 의한 것인지 판단하는 평가를 실시하는 것이 중요하다.

In some circumstances, antibody responses, regardless of apparent clinical effect, should be serially followed until the levels return to baseline or an alternative approach is discussed with the Agency. Moreover, for patients in whom a therapeutic protein product appears to lose efficacy, regardless of the duration of the treatment course, it is important that an assessment be undertaken to determine whether the loss of efficacy is antibody mediated.

생명을 구하는 치료용 단백질 제품에 대해 중화항체가 생겼거나 생길 위험이 매우 높은 것으로 보이는 환자(예: 핵심 효소의 결실 돌연변이가 있어 효소 대체요법을 받는 CRIM 음성 환자)에게는 치료 시작 전 또는 시작과 동시에 예방적으로 면역관용 유도 요법을 적용하는 것을 고려하여야 한다(Wang et al. 2008; Mendelsohn et al. 2009; Messinger et al. 2012). 이러한 요법의 면역억제 정도는 이미 진행 중인 항체 반응을 되돌리기 위한 치료 요법보다는 훨씬 낮지만 그 정도를 고려하여, 계획서 전 기간에 걸쳐 안전성을 면밀히 모니터링하여야 한다.

For patients who develop neutralizing antibodies or are considered at very high risk of developing neutralizing antibodies to a lifesaving therapeutic protein product (e.g., CRIM-negative patients with a deletion mutation for a critical enzyme who are given enzyme replacement therapy), consideration should be given to tolerance induction regimens in a prophylactic setting, before or concomitant with the onset of treatment (Wang et al. 2008; Mendelsohn et al. 2009; Messinger et al. 2012). Given the degree of immune suppression of such regimens, although far less than that of a therapeutic regimen to reverse an ongoing antibody response, careful safety monitoring should be undertaken throughout the duration of the protocol.

동물에서의 면역원성 평가는 동물시험 결과(예: 독성시험)를 해석하고 이후의 임상시험과 비임상시험을 설계하는 데 도움을 주기 위해 실시한다(추가 정보는 ICH 산업계 가이던스 「S6(R1) Preclinical Safety Evaluation of Biotechnology-Derived Pharmaceuticals」 참조).¹⁰ 이 평가는 치료용 단백질 제품에 대한 사람 면역반응의 발생률을 예측하는 능력은 일반적으로 제한적이지만, 진화적으로 보존된 비중복 내인성 단백질이 그에 대응하는 치료용 단백질 제품에 대해 생긴 교차반응 항체에 의해 억제될 때처럼 항체 반응의 결과를 설명하는 데에는 유용할 수 있다.

Immunogenicity assessments in animals are conducted to assist in the interpretation of animal study results (e.g., toxicology studies) and in the design of subsequent clinical and nonclinical studies (for additional information, see the ICH guidance for industry S6(R1) Preclinical Safety Evaluation of Biotechnology-Derived Pharmaceuticals).¹⁰ They are generally limited in their ability to predict the incidence of human immune responses to a therapeutic protein product, but they may be useful in describing the consequences of antibody responses, particularly when an evolutionarily conserved, nonredundant endogenous protein is inhibited by cross-reactive antibodies generated to its therapeutic protein product counterpart.

이용할 수 있다면, 과면역 마우스나 유전자 녹아웃 마우스를 포함한 동물 모델을 사용하여 내인성 단백질 억제의 잠재적 결과를 다룰 수 있다. 특수한 경우는 배아나 태아 발달에 필수적이어서 제거되면 배아 치사를 일으키는 내인성 단백질이다. 이러한 상황에서는 조건부 녹아웃 마우스를 사용하는 것이 중화항체의 잠재적 결과를 평가하는 데 유용할 수 있다. 사람 대상 시험에서와 마찬가지로, 모유를 통해 발달 중인 신생아에게 항체가 전달될 가능성을 고려하여야 한다.

When available, animal models including hyperimmunized mice or gene knock out mice can be used to address potential consequences of inhibition of endogenous proteins. A special case is that of endogenous proteins that are vital to embryonic or fetal development whose elimination is embryonically lethal. In such situations, the use of conditional knock out mice may be useful for assessing potential consequences of neutralizing antibodies. As in human studies, consideration should be given to the potential transmission of antibodies to developing neonates by breast milk.

생물학적으로 고유한 기능을 매개하는 단백질과 달리, 생물학적 기능이 중복적인 내인성 단백질에 대응하는 치료용 단백질 제품에 대한 면역반응의 결과를 예측하는 데에는 동물 모델이 일반적으로 유용하지 않다. 사람 단백질을 암호화하는 유전자를 가진 형질전환 마우스, 인간화 마우스(즉, 사람 면역계를 가진 면역결핍 마우스), 사람 질환의 마우스 모델이 점점 더 많이 개발되고 있으며, 면역원성을 포함한 여러 임상 문제를 다루는 데 사용을 고려할 수 있다.

In contrast to proteins that mediate biologically unique functions, animal models are generally not useful for predicting consequences of immune responses to therapeutic protein products that are counterparts to endogenous proteins with redundant biological functions. Mice that are transgenic for genes encoding human proteins, humanized mice (i.e., immune-deficient mice with human immune systems), and mouse models of human diseases are increasingly being developed and may be considered for use in addressing multiple clinical issues, including immunogenicity.

적절한 동물시험에 더하여, 면역원성 위험을 더 잘 또는 더 깊이 밝히기 위해 동물시험을 보완할 수 있는 시험관내 분석과 인실리코(in silico) 분석을 고려하여야 한다.

In addition to appropriate animal studies, consideration should be given to in vitro and in silico analyses that may supplement animal studies to better or further elucidate risk for immunogenicity.

제조 변경의 영향을 평가할 때 임상 면역원성 시험이 필요한지, 그리고 그 범위와 시기는 제조 변경 전후 제품 사이의 분석적 비교동등성 정도, 유익한 정보를 주는 비교 동물시험의 결과, 제조 변경 전 제품에 대한 면역반응의 발생률과 임상적 결과 같은 요인에 따라 달라진다. 예를 들어, 면역반응의 임상적 결과가 중대하면(예: 제품이 핵심적이고 비중복적인 생물학적 기능을 가진 내인성 단백질에 대응하는 치료제이거나 아나필락시스를 유발하는 것으로 알려진 경우) 더 광범위한 면역원성 평가가 필요할 가능성이 높다.¹¹

The need for and the extent and timing of clinical immunogenicity studies in the context of evaluating the effects of a manufacturing change will depend on such factors as the degree of analytical comparability between the product before and after the manufacturing change, findings from informative comparative animal studies, and the incidence and clinical consequences of immune responses to the product prior to the manufacturing change. For example, if the clinical consequence of an immune response is severe (e.g., when the product is a therapeutic counterpart of an endogenous protein with a critical, nonredundant biological function or is known to provoke anaphylaxis), more extensive immunogenicity assessments will likely be needed.¹¹