Phase Ib Trial of Metformin Combined with Nivolumab in Refractory Solid Tumors: Safety, Dosage, and Preliminary Efficacy

Phase Ib Trial of Metformin Combined with Nivolumab in Refractory Solid Tumors: Safety, Dosage, and Preliminary Efficacy

Highlight

This phase Ib study assessed the combination of metformin and nivolumab in refractory solid tumors, establishing the maximum tolerated dose (MTD) and safety profile. Metformin up to 2,250 mg/day combined with nivolumab (3 mg/kg biweekly) was well tolerated, with no Grade 5 toxicities. Preliminary clinical responses were observed, including durable disease control in some patients. The combination therapy showed potential to enhance antitumor immunity, warranting further mechanistic and clinical evaluation.

Study Background and Disease Burden

Immune checkpoint inhibitors such as nivolumab, a programmed cell death protein 1 (PD-1) antibody, have revolutionized the treatment of various solid tumors, significantly improving outcomes in some patients. However, many patients with refractory or recurrent solid tumors do not benefit from nivolumab monotherapy due to primary or acquired resistance. Metformin, a widely used antidiabetic drug, has demonstrated immunomodulatory effects and antitumor properties in preclinical models, including enhancing tumor-infiltrating T cell responses and promoting tumor regression.

Preclinical studies from the authors’ group showed that metformin augmented the antitumor efficacy of nivolumab in mouse models by increasing tumor-infiltrating CD8+ T lymphocytes, suggesting a potential synergistic effect. Given the unmet medical need for effective therapies in refractory/recurrent solid tumors, combining metformin with nivolumab offers a promising therapeutic strategy. This phase Ib study was undertaken to evaluate the safety, tolerability, pharmacokinetics, and preliminary efficacy of this combination in humans.

Study Design

The trial was designed in two sequential parts:

  1. Part 1: Dose-escalation to identify the maximum tolerated dose (MTD) and assess safety and pharmacokinetics in patients with various refractory/recurrent solid tumors. Metformin doses ranged from 750 mg to 2,250 mg per day orally, while nivolumab was administered intravenously at a fixed dose of 3 mg/kg every two weeks. Dose-limiting toxicities (DLTs) were evaluated during the first 4 weeks.
  2. Part 2: Expansion cohort at the recommended dose determined from part 1 (2,250 mg/day metformin) to primarily evaluate safety in patients with thoracic and pancreatic cancers, which are historically challenging to treat.

Both drugs were administered until disease progression or unacceptable toxicity. Key endpoints included safety profile, determination of MTD, pharmacokinetic parameters, objective response rate (ORR), progression-free survival (PFS), and overall survival (OS).

Key Findings

A total of 41 patients were enrolled: 17 in part 1 and 24 in part 2. The dose escalation did not reach MTD up to the maximum tested dose of 2,250 mg/day of metformin combined with nivolumab 3 mg/kg biweekly. Consequently, the recommended dose for part 2 was set at 2,250 mg/day metformin.

One patient experienced severe adverse events consisting of grade 4 elevation of pancreatic enzymes and concomitant grade 3 lactic acidosis. No Grade 5 (fatal) adverse events occurred during the study, establishing a generally favorable safety profile for the combination.

Regarding efficacy, an objective tumor response was observed in 4 out of 41 patients. Of note, two patients, treated in part 2, remained progression-free for over three years, suggesting potentially durable disease control in a subset of patients.

Survival outcomes were as follows: the one-year progression-free survival rate was 9.8%, reflecting the heavily pretreated refractory population. However, the one-year overall survival rate was encouraging at 56.8%, indicating that some patients may derive meaningful clinical benefit.

Pharmacokinetic analysis indicated no significant drug–drug interaction between metformin and nivolumab, supporting co-administration feasibility.

Expert Commentary

The safety and tolerability profile of metformin combined with nivolumab is consistent with existing data on each agent. Metformin’s common adverse effects, such as gastrointestinal symptoms and risk of lactic acidosis, were rare and manageable in this study. The absence of MTD at the highest metformin dose tested offers flexibility in dosing.

Although the objective response rate was modest, the durable responses in some patients underscore this combination’s potential in augmenting immune-mediated tumor control. The preclinical rationale involving enhanced T cell tumor infiltration aligns with clinical observations, suggesting immune modulation as a mechanism.

Limitations include the small sample size, lack of a comparator arm, and heterogeneous tumor types in part 1. Additionally, the mechanisms underlying the combination’s efficacy require further elucidation, including biomarker studies to identify responders. Future trials may consider biomarker-driven patient selection and combinations with other immunomodulatory agents.

Conclusion

This phase Ib study demonstrates that combining metformin with nivolumab is safe and tolerable in patients with refractory or recurrent solid tumors, with a recommended metformin dose of 2,250 mg daily. Preliminary signals of efficacy, particularly the durable responses observed, provide a rationale for larger, controlled studies to further investigate this combination strategy. Understanding the molecular and immunologic mechanisms will be critical to optimize patient selection and enhance therapeutic benefit.

References

  1. Kubo T, Kato H, Horiguchi S, Kozuki T, Asagi A, Yoshida M, Udono H, Kiura K, Hotta K. Phase-Ib dose-finding and pharmacokinetic trial of metformin combined with nivolumab for refractory/recurrent solid tumors. Int J Clin Oncol. 2025 Aug;30(8):1537-1544. doi: 10.1007/s10147-025-02786-2. Epub 2025 May 28. PMID: 40434511; PMCID: PMC12296837.
  2. Hassanein M, Al Jamal J, Kheitawi S. Immunometabolism and immune checkpoint inhibitors: Novel checkpoint inhibitors. J Immunother Cancer. 2022;10(5):e003250.
  3. Zhou G, Myers R, Li Y, et al. Role of AMP-activated protein kinase in mechanism of metformin action. J Clin Invest. 2001;108(8):1167-1174.

Thử nghiệm giai đoạn Ib của metformin kết hợp với nivolumab trong các khối u rắn kháng trị: An toàn, liều lượng và hiệu quả sơ bộ

Thử nghiệm giai đoạn Ib của metformin kết hợp với nivolumab trong các khối u rắn kháng trị: An toàn, liều lượng và hiệu quả sơ bộ

Nổi bật

Nghiên cứu này đánh giá sự kết hợp giữa metformin và nivolumab trong các khối u rắn kháng trị, xác định liều lượng tối đa được dung nạp (MTD) và hồ sơ an toàn. Metformin lên đến 2.250 mg/ngày kết hợp với nivolumab (3 mg/kg mỗi hai tuần) được dung nạp tốt, không có độc tính cấp độ 5. Đã quan sát thấy phản ứng lâm sàng sơ bộ, bao gồm kiểm soát bệnh kéo dài ở một số bệnh nhân. Phác đồ điều trị kết hợp có tiềm năng tăng cường miễn dịch chống lại khối u, cần đánh giá cơ chế và lâm sàng thêm.

Nền tảng nghiên cứu và gánh nặng bệnh tật

Các chất ức chế điểm kiểm tra miễn dịch như nivolumab, một kháng thể chống protein chết tế bào lập trình 1 (PD-1), đã cách mạng hóa việc điều trị các khối u rắn khác nhau, cải thiện đáng kể kết quả ở một số bệnh nhân. Tuy nhiên, nhiều bệnh nhân mắc các khối u rắn kháng trị hoặc tái phát không hưởng lợi từ nivolumab đơn thuần do kháng nguyên phát hoặc kháng thứ phát. Metformin, một loại thuốc chống tiểu đường được sử dụng rộng rãi, đã chứng minh có tác dụng điều hòa miễn dịch và chống khối u trong các mô hình tiền lâm sàng, bao gồm tăng cường đáp ứng của tế bào T xâm nhập vào khối u và thúc đẩy thoái lui khối u.

Các nghiên cứu tiền lâm sàng từ nhóm tác giả cho thấy metformin tăng cường hiệu quả chống khối u của nivolumab trong các mô hình chuột bằng cách tăng số lượng tế bào lympho T CD8+ xâm nhập vào khối u, gợi ý về tác dụng cộng hợp tiềm năng. Với nhu cầu y tế chưa được đáp ứng đối với các liệu pháp hiệu quả trong các khối u rắn kháng trị/tái phát, việc kết hợp metformin với nivolumab là một chiến lược điều trị đầy hứa hẹn. Nghiên cứu giai đoạn Ib này được tiến hành để đánh giá tính an toàn, khả năng dung nạp, dược động học và hiệu quả sơ bộ của sự kết hợp này ở người.

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu được thiết kế thành hai phần liên tiếp:

  1. Phần 1: Thử nghiệm tăng liều để xác định liều lượng tối đa được dung nạp (MTD) và đánh giá tính an toàn và dược động học ở bệnh nhân mắc các khối u rắn kháng trị/tái phát khác nhau. Liều lượng metformin dao động từ 750 mg đến 2.250 mg mỗi ngày qua đường uống, trong khi nivolumab được tiêm tĩnh mạch với liều cố định 3 mg/kg mỗi hai tuần. Độc tính giới hạn liều (DLTs) được đánh giá trong 4 tuần đầu tiên.
  2. Phần 2: Nhóm mở rộng ở liều khuyến nghị xác định từ phần 1 (2.250 mg/ngày metformin) để chủ yếu đánh giá tính an toàn ở bệnh nhân mắc ung thư ngực và tụy, vốn khó điều trị lịch sử.

Cả hai loại thuốc đều được sử dụng cho đến khi bệnh tiến triển hoặc có độc tính không thể chấp nhận được. Các điểm cuối chính bao gồm hồ sơ an toàn, xác định MTD, tham số dược động học, tỷ lệ đáp ứng khách quan (ORR), thời gian sống không tiến triển (PFS) và thời gian sống tổng thể (OS).

Kết quả chính

Tổng cộng 41 bệnh nhân đã được đăng ký: 17 người trong phần 1 và 24 người trong phần 2. Sự tăng liều không đạt MTD lên đến liều thử nghiệm tối đa 2.250 mg/ngày của metformin kết hợp với nivolumab 3 mg/kg mỗi hai tuần. Do đó, liều khuyến nghị cho phần 2 được đặt ở 2.250 mg/ngày metformin.

Một bệnh nhân gặp phải các sự cố bất lợi nghiêm trọng bao gồm tăng men tụy cấp độ 4 và axit lactic cấp độ 3 đồng thời. Không có sự cố bất lợi cấp độ 5 (chết người) xảy ra trong quá trình nghiên cứu, xác lập hồ sơ an toàn chung có lợi cho sự kết hợp.

Về hiệu quả, đã quan sát thấy đáp ứng khối u khách quan ở 4 trên 41 bệnh nhân. Đáng chú ý, hai bệnh nhân, được điều trị trong phần 2, vẫn không tiến triển hơn ba năm, gợi ý về khả năng kiểm soát bệnh kéo dài ở một số bệnh nhân.

Kết quả sống sót như sau: tỷ lệ sống không tiến triển trong một năm là 9,8%, phản ánh dân số bị kháng trị đã được điều trị nhiều lần. Tuy nhiên, tỷ lệ sống sót tổng thể trong một năm là 56,8%, cho thấy một số bệnh nhân có thể hưởng lợi lâm sàng có ý nghĩa.

Phân tích dược động học cho thấy không có tương tác thuốc-thuốc đáng kể giữa metformin và nivolumab, hỗ trợ khả thi của việc phối hợp sử dụng.

Bình luận chuyên gia

Hồ sơ an toàn và khả năng dung nạp của metformin kết hợp với nivolumab phù hợp với dữ liệu hiện tại về từng chất. Các tác dụng phụ phổ biến của metformin, như các triệu chứng tiêu hóa và nguy cơ axit lactic, hiếm gặp và có thể quản lý trong nghiên cứu này. Việc không đạt MTD ở liều metformin cao nhất được thử nghiệm cung cấp sự linh hoạt trong liều lượng.

Mặc dù tỷ lệ đáp ứng khách quan khiêm tốn, các đáp ứng kéo dài ở một số bệnh nhân nhấn mạnh tiềm năng của sự kết hợp này trong việc tăng cường kiểm soát khối u thông qua miễn dịch. Cơ sở lý thuyết tiền lâm sàng liên quan đến tăng cường xâm nhập tế bào T vào khối u phù hợp với các quan sát lâm sàng, gợi ý về cơ chế điều hòa miễn dịch.

Hạn chế bao gồm kích thước mẫu nhỏ, thiếu nhóm đối chứng và các loại khối u khác nhau trong phần 1. Ngoài ra, các cơ chế tiềm ẩn đằng sau hiệu quả của sự kết hợp cần được làm sáng tỏ thêm, bao gồm các nghiên cứu dấu ấn sinh học để xác định bệnh nhân đáp ứng. Các nghiên cứu trong tương lai có thể cân nhắc lựa chọn bệnh nhân dựa trên dấu ấn sinh học và kết hợp với các chất điều hòa miễn dịch khác.

Kết luận

Nghiên cứu giai đoạn Ib này cho thấy việc kết hợp metformin với nivolumab an toàn và có thể dung nạp được ở bệnh nhân mắc các khối u rắn kháng trị hoặc tái phát, với liều metformin khuyến nghị là 2.250 mg mỗi ngày. Các tín hiệu hiệu quả sơ bộ, đặc biệt là các đáp ứng kéo dài được quan sát, cung cấp lý do để tiến hành các nghiên cứu lớn hơn, có kiểm soát để điều tra thêm chiến lược kết hợp này. Hiểu rõ các cơ chế phân tử và miễn dịch sẽ là quan trọng để tối ưu hóa việc lựa chọn bệnh nhân và tăng cường lợi ích điều trị.

Tài liệu tham khảo

  1. Kubo T, Kato H, Horiguchi S, Kozuki T, Asagi A, Yoshida M, Udono H, Kiura K, Hotta K. Thử nghiệm tìm liều và dược động học giai đoạn Ib của metformin kết hợp với nivolumab cho các khối u rắn kháng trị/tái phát. Int J Clin Oncol. 2025 Aug;30(8):1537-1544. doi: 10.1007/s10147-025-02786-2. Epub 2025 May 28. PMID: 40434511; PMCID: PMC12296837.
  2. Hassanein M, Al Jamal J, Kheitawi S. Miễn dịch trao đổi chất và chất ức chế điểm kiểm tra miễn dịch: Chất ức chế điểm kiểm tra mới. J Immunother Cancer. 2022;10(5):e003250.
  3. Zhou G, Myers R, Li Y, et al. Vai trò của kinase protein kích hoạt AMP trong cơ chế tác động của metformin. J Clin Invest. 2001;108(8):1167-1174.

メトホルミンとニボルマブの併用による難治性固形腫瘍に対する第1b相試験:安全性、用量、および初期効果

メトホルミンとニボルマブの併用による難治性固形腫瘍に対する第1b相試験:安全性、用量、および初期効果

ハイライト

この第1b相試験では、メトホルミンとニボルマブの併用が難治性固形腫瘍に対して最大許容用量(MTD)と安全性プロファイルを確立しました。メトホルミンは1日あたり最大2,250 mgまで、ニボルマブは2週間に1回3 mg/kgの静脈内投与が良好に耐えられ、グレード5の毒性は認められませんでした。初期の臨床反応が観察され、患者の一部では持続的な病勢制御が見られました。併用療法は抗腫瘍免疫を強化する可能性があり、さらなるメカニズムおよび臨床評価が望まれます。

研究の背景と疾患負荷

免疫チェックポイント阻害剤(ニボルマブ、プログラム細胞死タンパク質1(PD-1)抗体)は、さまざまな固形腫瘍の治療を革新し、一部の患者の予後を大幅に改善しています。しかし、難治性または再発性固形腫瘍の多くの患者は、一次または獲得性の抵抗性のためにニボルマブ単剤療法の恩恵を受けられていません。メトホルミンは広く使用されている抗糖尿病薬であり、前臨床モデルにおいて免疫調節作用と抗腫瘍効果を示しています。腫瘍浸潤T細胞応答の強化や腫瘍退縮の促進などが報告されています。

著者グループの前臨床研究では、メトホルミンがマウスモデルにおいてニボルマブの抗腫瘍効果を増強し、腫瘍浸潤CD8+ Tリンパ球を増加させることから、潜在的な相乗効果が示唆されました。難治性/再発性固形腫瘍に対する有効な治療法の未充足医療ニーズを考えると、メトホルミンとニボルマブの併用は有望な治療戦略です。この第1b相試験は、この併用療法の人間での安全性、忍容性、薬物動態、および初期効果を評価するために行われました。

研究デザイン

試験は2つの連続したパートで設計されました:

  1. パート1:最大許容用量(MTD)の特定と、さまざまな難治性/再発性固形腫瘍患者における安全性と薬物動態の評価。メトホルミンの用量は1日あたり750 mgから2,250 mgまで、ニボルマブは2週間に1回3 mg/kgの固定用量で静脈内投与されました。用量制限毒性(DLTs)は最初の4週間で評価されました。
  2. パート2:パート1で決定された推奨用量(1日あたり2,250 mgのメトホルミン)で、胸部がんと膵臓がんの患者における主に安全性を評価する拡大コホート。

両薬剤は病勢進行または許容できない毒性が生じるまで投与されました。主要エンドポイントには、安全性プロファイル、MTDの決定、薬物動態パラメータ、客観的奏効率(ORR)、無増悪生存率(PFS)、全生存率(OS)が含まれました。

主要な知見

合計41人の患者が登録されました:パート1に17人、パート2に24人。メトホルミンの用量上昇は、最大試験用量である1日あたり2,250 mgまでのMTDに達しませんでした。したがって、パート2の推奨用量は1日あたり2,250 mgのメトホルミンとされました。

1人の患者が重篤な有害事象(グレード4の膵酵素上昇と同時発症したグレード3の乳酸中毒)を経験しました。試験中にグレード5(致死的)の有害事象は発生せず、組み合わせ療法の一般的に良好な安全性プロファイルが確立されました。

効果性に関しては、41人の患者中4人に客観的な腫瘍反応が観察されました。特に、パート2で治療を受けた2人の患者が3年以上進行なしで存続していることから、患者の一部では持続的な病勢制御が示唆されます。

生存成績は以下の通りでした:1年間の無増悪生存率は9.8%で、重篤な事前治療歴のある難治性集団を反映しています。ただし、1年間の全生存率は56.8%で、一部の患者が有意な臨床的利益を得ていることを示しています。

薬物動態分析では、メトホルミンとニボルマブの間の有意な薬物相互作用は認められず、併用投与の実現可能性が支持されました。

専門家コメント

メトホルミンとニボルマブの併用の安全性と忍容性プロファイルは、各薬剤に関する既存データと一致しています。メトホルミンの一般的な副作用(消化器系症状や乳酸中毒のリスク)は本研究ではまれで管理可能でした。最高のメトホルミン用量でMTDが達成されなかったことは、用量設定の柔軟性を提供します。

客観的奏効率は控えめでしたが、患者の一部で持続的な反応が確認されたことは、免疫介在型腫瘍制御を強化する可能性を示しています。T細胞腫瘍浸潤の強化を伴う前臨床の理屈は、臨床観察と一致しており、免疫調節がメカニズムとして示唆されます。

制限点には、サンプルサイズの少なさ、比較群の欠如、パート1での腫瘍種の異質性が含まれます。さらに、併用療法の効果性の基盤となるメカニズムの解明が必要であり、バイオマーカー研究により反応者を同定することが求められます。今後の試験では、バイオマーカーに基づく患者選択や他の免疫調節剤との併用が検討されるべきです。

結論

この第1b相試験は、難治性または再発性固形腫瘍の患者において、メトホルミンとニボルマブの併用が安全で忍容性が高く、1日あたり2,250 mgのメトホルミンが推奨用量であることを示しています。初期の効果性の兆候、特に持続的な反応の観察は、この併用戦略をさらに調査するためのより大きな、対照試験を行う根拠を提供します。分子的および免疫学的メカニズムの理解は、患者選択の最適化と治療効果の向上に不可欠です。

参考文献

  1. Kubo T, Kato H, Horiguchi S, Kozuki T, Asagi A, Yoshida M, Udono H, Kiura K, Hotta K. メトホルミンとニボルマブの併用による難治性/再発性固形腫瘍に対する第1b相用量探索および薬物動態試験. Int J Clin Oncol. 2025 Aug;30(8):1537-1544. doi: 10.1007/s10147-025-02786-2. Epub 2025 May 28. PMID: 40434511; PMCID: PMC12296837.
  2. Hassanein M, Al Jamal J, Kheitawi S. 免疫代謝と免疫チェックポイント阻害剤:新しいチェックポイント阻害剤. J Immunother Cancer. 2022;10(5):e003250.
  3. Zhou G, Myers R, Li Y, et al. AMP活性化プロテインキナーゼがメトホルミン作用機序に果たす役割. J Clin Invest. 2001;108(8):1167-1174.

Comments

No comments yet. Why don’t you start the discussion?

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *