文章來源：醫藥魔方Med

作者：阿拉蕾

抗體偶聯藥物（antibody-drug conjugate，ADC）是腫瘤領域藥物研發的熱點。所有ADC都包含3個核心成分：能與腫瘤相關抗原結合的抗體（antibody），細胞毒性載荷（payload），連接子（linker）。每1個核心成分都能與腫瘤以及腫瘤微環境（TME）發生復雜的相互作用。

圖片來自：genetech oncology官網

不同的ADC，這3個核心成分可能存在較大的差異，從而影響它們的藥理學特性、有效性和安全性。要想深入了解ADC，就從了解它們的結構開始。本文基于Nat Rev Clin Oncol于2021年6月發表的一篇文獻 ^[1]，從已上市的9款ADC切入，帶大家一探究竟。

ADC發展的簡史

ADC概念的提出，可以追溯到20世紀初，科學家Paul Ehrlich構想出一種可以釋放細胞毒性藥物的“魔法子彈”。但是，ADC進入腫瘤臨床試驗始于20世紀80年代，未顯示出生存獲益的同時，卻觀察到了明顯的毒性，這種情況持續了~20年，直至CD33靶向藥物gemtuzumab ozogamicin的獲批（2000年，首個適應癥為復發或難治性急性髓細胞白血病），它也是美國FDA批準的第1個ADC。然而，其因不良反應于2010年退市。

2011年，CD30靶向藥物維布妥昔單抗（brentuximab vedotin）獲批用于經典霍奇金淋巴瘤和系統性間變性大細胞淋巴瘤（ALCL）的治療。不久之后在2013年，HER2靶向藥物恩美曲妥珠單抗（adotrastuzumab emtansine，T-DM1)上市。自此，ADC研發的腳步逐漸加快。下表對已上市9款ADC做了個總結。

這9款ADC分別是：gemtuzumab ozogamicin，維布妥昔單抗，T-DM1，inotuzumab ozogamicin，T-DXd（DS-8201），polatuzumab vedotin，戈沙妥珠單抗，enfortumab vedotin，belantamab mmafodotin。

圖片來自：Nat Rev Clin Oncol. 2021; 18(6): 327-344.

抗體（antibody）和靶點選擇

免疫球蛋白G（IgG）是ADC中主要的抗體骨架。人IgG包含四個亞類：IgG1、IgG2、IgG3 和IgG4，它們的恒定結構域和鉸鏈區有所不同。這些差異會影響單克隆抗體（mAb）的溶解度和半衰期，以及其對免疫效應細胞上表達的不同Fcγ受體（FcγR）的親和力。

目前，大部分ADC使用IgG1為抗體骨架，少數使用IgG2或IgG4（例如：gemtuzumab ozogamicin和inotuzumab ozogamicin，兩者都使用了IgG4）。與IgG2和IgG4相比，IgG1具有相似的血漿半衰期，但有更高的補體結合及FcγR結合率。IgG3可能是最具免疫原性的亞類，但因其循環半衰期較短，故在ADC設計中，通常避免使用這類抗體。

圖片來自：Nat Rev Clin Oncol. 2021; 18(6): 327-344.

一個理想的mAb靶點，應在腫瘤細胞上高表達，而在正常細胞上不表達。ADC能將細胞毒性物質的載荷遞送到任何表達靶抗原的細胞。因此，與正常細胞相比，在腫瘤細胞中優勢表達的靶點，可以提供較寬的治療窗，同時降低全身毒性的機會。

目前，獲批用于實體瘤治療的ADC靶點包括：HER2，TROP2，nectin-4。在血液系統腫瘤中，CD30是維布妥昔單抗的靶點，其在霍奇金淋巴瘤和ALCL的惡性淋巴細胞上表達，并且是其特征。同樣，CD22、CD79b、B細胞成熟抗原（BCMA）均具有B細胞譜系高度特異性。

除了腫瘤特異性以外，還有其他因素可以影響ADC的療效。例如，與HER2同質性表達的患者相比，腫瘤內或腫瘤間HER2異質性表達患者的T-DM1應答水平較差。此外，靶點周轉率、內化率、溶酶體降解率等均會影響ADC的抗腫瘤活性。

連接子（linker）類型和工藝

隨著時間的推移，連接子技術已經取得了長足的進步。連接子主要有兩個功能：第一，是確保藥物在血漿中循環時，細胞毒性的載荷（payload）仍牢固地附著在抗體部分上。連接子不穩定，可能會過早地在血漿中釋放載荷，不僅會增加全身不良反應的嚴重程度，也會降低載荷在腫瘤部位的有效傳遞。第二，常通過競爭性作用，使載荷能夠在腫瘤內（尤其是腫瘤細胞內）有效釋放。

圖片來自：Nat Rev Clin Oncol. 2021; 18(6): 327-344.

連接子大致分為兩類：可切割型，不可切割型。當存在腫瘤相關性因素（例如：酸性環境，豐富的蛋白水解酶等）時，可切割型連接子能分解并釋放ADC細胞毒性載荷。可切割型連接子有：PH敏感性腙連接子（例如：gemtuzumab ozogamicin），可還原性二硫鍵連接子，各種基于肽的連接子, 酶可切割型連接子（例如：維布妥昔單抗，polatuzumab vedotin，戈沙妥珠單抗，T-DXd等）。

但是，在實際應用中，可切割型連接子在血漿循環中的穩定型有所差異。例如，gemtuzumab ozogamicin使用的腙連接子，與其他可切割連接子相比，穩定型較差，生理PH下會發生一定程度的水解，這也可能部分解釋了其脫靶毒性。

相比之下，不可切割連接子在血漿中更穩定，但是其抗體-連接子結構依賴溶酶體降解以釋放載荷，常導致載荷上的帶電氨基酸保留，這可能會影響藥物療效或細胞通透性。使用不可切割連接子的有：T-DM1，belantamab mafodotin。

值得注意的是，有臨床前研究數據顯示，細胞毒性載荷的細胞外釋放可能是ADC活性的重要組成部分，因此接頭穩定性的優化是一個復雜的問題，和靶點、載荷的選擇、還有TME的特點均有關。

載荷（payload）

早期的ADC研究，使用的是傳統化療藥物，例如：甲氨蝶呤、多柔比星、長春新堿等。但是，研究顯示這些ADC并不比它們的傳統模式更有效。此外，數據還顯示，抗體靶向給藥劑量中只有很小一部分能夠到達腫瘤組織（~0.1%），提示需要具有更強細胞毒性的載荷才能達到治療效果。

因此，后續的ADC研究針對更高效化療藥物來進行，例如：auristatins、calicheamicins、美登素（maytansinoids）、喜樹堿衍生物（camptothecin analogues）等，這些藥物在亞納摩爾級濃度下就可顯示出細胞毒性。

圖片來自：Nat Rev Clin Oncol. 2021; 18(6): 327-344.

上面提到的獲FDA批準的9個ADC中，單甲基auristatin E（MMAE）和單甲基auristatin F（MMAF）屬于auristatins，是微管蛋白失穩劑。Ozogamicin屬于calicheamicins，能導致雙鏈DNA斷裂。DM1屬于美登素類化合物，能破壞微管蛋白的穩定性。最后，DXd和SN-38屬于喜樹堿衍生物，通過抑制拓撲異構酶I而導致DNA斷裂。需要說明的是，這些載荷均不適合作為游離藥物全身遞送。

藥物-抗體比例（drug-to-antibody ratio，DAR），是指每個mAb搭載的載荷的平均數量，這與ADC的藥理學活性有關。目前獲批ADC的DAR范圍為2~8。一般來說，體外試驗中，高DAR ADC的活性更高，但可能會更快地通過肝臟從血漿中清除。以維布妥昔單抗為例，其體外活性與DAR有關。在小鼠模型中，DAR為8的ADC版本，血漿清除速度比DAR為2的版本快5倍，但是其毒性增加的同時并沒有顯示出抗腫瘤活性的優勢。

圖片來自：Pharm Res. 2015; 32(6): 1907-19.

臨床前研究顯示，較高DAR和較快肝臟清除率之間的這種關系，與抗體-連接子復合物的疏水性增加有關，這可以通過使用親水性結構來避免。對于藥物結構和DAR不影響血漿清除率（例如：戈沙妥珠單抗）的ADC來說，更高的DAR與更高的體內抗腫瘤活性直接相關。

參考文獻

1、Nat Rev Clin Oncol. 2021; 18(6): 327-344.