聚焦药靶 I IDH靶点药物临床进展及其伴随诊断解决方案

IDH靶点概述

异柠檬酸脱氢酶（Isocitrate dehydrogenase，IDH）是人体内三羧酸循环中细胞呼吸所需的关键酶，有IDH1，IDH2和IDH3三种异构酶形式，其中IDH1和IDH2突变与肿瘤的发生和发展有密切的关系，但IDH3突变并不常见^[1]，结构上，IDH1和IDH2是结构高度相似的同工异构酶，其在细胞内均以同源二聚体的形式存在，同源二聚体的每个亚基均有一个活性中心，而IDH3是一个异源四聚体结构。

IDH靶点与肿瘤的关系

IDH1和IDH2两个基因的热点突变最早由阎海教授及其合作伙伴在成人胶质母细胞瘤（一种恶性脑肿瘤）患者中发现，该成果分别刊登于Science和NEJM，从此让IDH进入了癌症基因组学科学家们的视野。在此后的研究报道中，IDH1/2基因突变的临床意义逐渐在包括急性髓细胞性白血病（AML）、肝内胆管癌、软骨肉瘤、甲状腺癌、前列腺癌、副神经节瘤以及黑色素瘤等在内的众多癌症中被发现。2016年IDH1/2被写入《WHO中枢神经系统肿瘤分类》指南，这是人类历史上第一次将分子分型作为脑肿瘤诊断的金标准。IDH1/2 突变对应 WHO 分型有一定的分布规律,主要分布在 II~III 级少突胶质瘤(69.2%)、星形细胞瘤 (79.8%)、少突星形细胞瘤(75.5%) 和 IV 级继发性胶质母细胞瘤(>50%)中, 而在原发性胶质母细胞瘤(<5%)和儿童胶质母细胞瘤中却少见 ^[2,3]。2018年，阎海教授带领团队首次通过全基因组测序绘制了TERTpwt-IDHwt的基因谱，成果发表于《Nature》子刊，基于此，恶性脑肿瘤的分子分型标准或有望得以进一步更新。

在血癌研究领域，在大多数成人AML研究中，IDH1的突变频率约为5.5%-10.4%，而IDH2突变频率约为8.6%-17.7%。针对IDH突变的靶向治疗在AML中的潜在效果已在多项体外及体内的临床前研究中得到证实。2017年8月，FDA批准了新基和Agios的IDH2抑制剂enasidenib (商品名Idhifa，曾用名AG-221)，用于治疗IDH2变异、复发难治型AML，同时批准了雅培的RealTime IDH2检验试剂盒作为伴随诊断。

图1  IDH1/2突变及其致癌机理示意图^[4]

突变体生成的新酶mutIDH1/2，可以将原来野生型IDH1/2的产物α-酮戊二酸（αKG）在胞浆/线粒体中转化为致癌代谢物2-羟基戊二酸(2HG)。2HG能够胞浆/细胞核中竞争性地抑制α-酮戊二酸依赖的二氧酶。2HG介导的10-11易位（TET）酶和组蛋白赖氨酸脱甲基酶（KDM）活性抑制分别导致了全细胞对于DNA和组蛋白的表观遗传学修饰，进而导致了过甲基化表型。对丙酰羟化酶和赖氨酸羟化酶（例如PLOD1-3）的抑制能够干扰胶原的成熟以及缺氧诱导因子1α（HIF-1α）的降解途径，从而能够在翻译后对HIF-1α进行稳定。此外，负责修复DNA氧化损伤的ALKBH，也会收到2HG的抑制。

 IDH全球临床试验开展情况

IDH抑制剂通过作用于肿瘤细胞中的IDH突变位点，使体内致癌代谢物2HG减少，从而诱导组蛋白去甲基化，达到抑制肿瘤发展的效果。IDH抑制剂根据作用靶点分为IDH1抑制剂、IDH2抑制剂和IDH1/IDH2抑制剂三种。

图2 已经上市与在研的抑制剂图示^[4]

对于IDH2突变的AML靶向治疗研究早在2013年就已经开展，其主要作用靶点是IDH2R140Q，候选药物为AG-221 (enasidenib)。该药物最早由Agios Pharmaceuticals公司研发，命名为AGI-6780，在临床1/2其实验中，100mg/天给药量的总反应率为38.5%（42/109），完全缓解率为20.2（22/109）。给药结果导致了D2HG水平的有效抑制。同样来源自Agios制药公司的AGI-5198，又称为AG-120（ivosidenib），能够降低胶质瘤细胞内的D2HG的水平，促进组蛋白去甲基化，从而抑制IDH1突变的胶质瘤细胞。该药物于2014年开始进行临床试验，对AML患者的完全缓解率为30.4%，效果可持续8.2个月^[1]。

截止到2020年11月20日，涉及IDH的临床试验有112项。主要分布于北美、欧盟和中国。其中涉及IDH1基因突变的有46项，IDH2基因突变的有32项。具有代表性的部分项目列示如下：

图3 涉及IDH的临床试验分布图

表1 代表性的IDH基因突变

美国已获批IDH伴随诊断试剂盒

2017年8月1日，FDA批准Idhifa (enasidenib，Celgene Corp.)用于对携带有特定基因突变的复发或难治性急性髓系白血病(AML)成人患者进行治疗。与此同时，该药物也被批准与能够检测AML患者IDH2基因突变的RealTime IDH2伴随诊断试剂盒同时使用^[5]。如果能够在患者的血液或者骨髓中检测到IDH2突变，这些患者就是被推荐使用Idhifa进行治疗的适宜人群。

2018年7月20日，FDA批准 Tibsovo (ivosidenib, Agios Pharmaceuticals, Inc.) 用于对可能携带IDH1突变的复发或难治性急性髓系白血病(AML)成人患者进行治疗。与之匹配的伴随诊断试剂是同日获批的Abbott RealTime IDH1 Assay^[6]。

2019年5月2日，FDA又进一步批准了Tibsovo (ivosidenib, Agios Pharmaceuticals, Inc.) 用于治疗至少75岁或其共患病排除使用强化诱导化疗方法进行治疗、新诊断出可能携带IDH1突变的复发或难治性急性髓系白血病(AML)患者^[7]。

以上所配套的伴随诊断试剂都是Abbott公司的产品，分别为Abbott RealTime IDH2 Assay和Abbott RealTime IDH1 Assay。Abbott RealTime IDH2 Assay是一款可在Abbott m2000rt 系统上运行的PCR产品，可用于对编码IDH2的9种单核苷酸突变（SNVs）进行定性检测（(R140Q, R140L, R140G, R140W, R172K, R172M, R172G, R172S和R172W），待测DNA可提取自血液（EDTA）或骨髓（EDTA）^[8]。Abbott RealTime IDH1 Assay的区别在于其能够检测编码IDH1 R132的5种单核苷酸突变（SNVs)（(R132C, R132H, R132G, R132S和R132L）^[9]。

泛生子在IDH的解决方案

国内首款NMPA获批IDH试剂盒（PCR法）

2018年，NMPA批准了泛生子的人IDH1基因突变检测试剂盒（PCR-荧光探针法）（国械注准20173401602）用于定性检测胶质瘤患者的中性甲醛固定、石蜡包埋的胶质瘤组织样本的IDH1（异柠檬酸脱氢酶1）基因突变（R132HCGT>CAT）。此Aassy是国内首款获批适应症为胶质瘤的IDH检测试剂盒，该试剂盒不仅是泛生子将科研技术进行临床转化的一项重要成果，也是泛生子深入推进“服务+产品”模式的重要体现，其获批为临床的胶质瘤病理分型提供了重要指导和参考。

图4 人IDH1基因突变检测试剂盒（PCR-荧光探针法）

IDH1基因检测试剂盒采用ARMS-qPCR（突变阻滞扩增系统-聚酶链式反应）技术，基于实时荧光PCR平台，结合特异性引物和Taqman探针（荧光标记探针）两种技术。该试剂盒的主要优势体现如下

1

灵敏度高

可以检测到10ng/μL DNA样品中低至1%的基因突变。

2

操作便利

荧光定量PCR操作方法标准化，一次上机可检测多达90个样品，检测时间约为1个小时。全封闭体系，减少污染的可能性。

3

结果判读简便

检测结果客观数据化，无需肉眼主观性判定，简便易行。

基于NGS平台的拓展解决方案

以Agios和Celgene公司开发的Vorasidenib为例，我们可以注意到新的IDH抑制剂已经在朝着多靶点、多适应症的趋势发展。能够同时检测IDH1和IDH2，甚至包括更多其他潜在靶点的需求也应运而生，而以高通量、准确、快速为优势点的NGS技术能够很好的满足这一场景的需求，泛生子目前面向临床端推广的多款NGS panel均涵盖IDH1/2靶点及肿瘤信号通路相关重要基因，可用于提供实体瘤、血液肿瘤分型、预后、用药等多维指导。

 IDH靶点伴随诊断注册策略及建议

近些年 ，国内外各大药厂在IDH管线上的频频出手，也促使IDH1/2成为伴随诊断的热门靶点。此前FDA批准的两款雅培IDH1/2伴随诊断试剂，采用的是与药物同步开发和同步获批的形式，其中对于药效相关性的研究，以IDH2为例，雅培的伴随诊断试剂与药物IDHIFA同步开展了临床试验AG221-C-001，通过前瞻性地对受试者IDH突变状态进行筛选入组，或回顾性地对其他检测入组样本进行确认，评价了199例IDH2突变患者在接受100mg/天剂量IDHIFA治疗后完全缓解（CR）人数所占的比例，最终证实了患者获益。

从上述获批案例中，我们不难看到要验证一款IDH伴随诊断试剂所要完成的工作，既包含全面的分析性能验证，涉及的内容可能包括最低检出线（LOD）、样本起始量、交叉反应、内/外源干扰物质、精密度、重现性，以及其他金标准或公认方法的相互比较等系列试验，又包含药物疗效的关联研究。前者需要IVD生产企业能够对伴随诊断产品的检测性能拥有深后的研发与改进能力，后者则要求IVD生产企业拥有更多的行业运营综合能力，包括与外部制药企业的合作、在各种临床场景（包括真实世界数据）下验证伴随诊断产品临床有效性，最终才能够获得药监部门的批准。泛生子目前针对IDH1/2靶点已具备完善的多平台解决方案，我们愿同药企合作伙伴一起努力，共同加速推进靶向IDH药物的临床试验进展，早日为广大患者迎来用药治疗及获益机会！

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参考文献（滑动）

[1]     Waitkus, M.S., B.H. Diplas, and H. Yan, Biological Role and Therapeutic Potential of IDH Mutations in Cancer. Cancer Cell, 2018. 34(2): p. 186-195.

[2].      Gravendeel L, Kloosterhof N, Bralten L,et al.Segregation of non-p.R132H mutations in IDH1 in distinct molecular subtypes of glioma[J].Hum Mutat,2010,31 : 1186.

[3]      Christian Hartmann, EJochen Meyer, EJÖrg Balss, et al. Type and frequency of IDH1and IDH2 mutations are related to astrocytic and oligodendroglial differentiation and age: a study of 1,010 diffuse gliomas. Acta Neuropathol (2009) 118:469-474.

[4].      Golub, D., et al., Mutant Isocitrate Dehydrogenase Inhibitors as Targeted Cancer Therapeutics. Front Oncol, 2019. 9: p. 417.

[5].          FDA. FDA granted regular approval to enasidenib for the treatment of relapsed or refractory AML. 2017; Available from: https://www.fda.gov/drugs/resources-information-approved-drugs/fda-granted-regular-approval-enasidenib-treatment-relapsed-or-refractory-aml.

[6].          FDA. FDA approves ivosidenib for relapsed or refractory acute myeloid leukemia. 2018; Available from: https://www.fda.gov/drugs/resources-information-approved-drugs/fda-approves-ivosidenib-relapsed-or-refractory-acute-myeloid-leukemia.

[7].          FDA. FDA approves ivosidenib as first-line treatment for AML with IDH1 mutation. 2019; Available from: https://www.fda.gov/drugs/resources-information-approved-drugs/fda-approves-ivosidenib-first-line-treatment-aml-idh1-mutation.

[8].          FDA, Re: P170005 Trade/Device Name: Abbott RealTime IDH2 2017.

[9].     FDA, Re: P170041 Trade/Device Name: Abbott RealTime IDH1. 2018.

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