抗體偶聯(lián)藥物的技術及影響其藥物效果的關鍵因素

發(fā)表時間：2024-07-11 訪問次數(shù)：887

抗體偶聯(lián)藥物（antibody drug conjugate，ADC）通常由抗體通過鏈接體與毒素小分子偶聯(lián)而成，因其同時具備抗體的高靶向性和小分子藥物的高活性，在腫瘤治療領域展現(xiàn)出了優(yōu)秀的療效和潛力，成為藥物研發(fā)領域的新熱點。目前全球已有14款ADC藥物獲批上市，處于臨床研究階段的ADC候選藥物分子超過140個。

抗體偶聯(lián)藥物（antibody drug conjugate，ADC）作為一類新興的大分子靶向藥物，目前主要用于各種腫瘤。ADC藥物由靶向腫瘤細胞過度表達的表面受體的抗體、高活性的細胞毒素小分子和鏈接體3個部分組成。其中，抗體部分負責將ADC藥物分子精準運送至靶細胞表面，鏈接體負責在靶細胞內(nèi)或表面釋放毒素小分子，而高活性的細胞毒素小分子則高效地殺傷腫瘤細胞，因此ADC也被通俗地稱為“生物導彈”或者“魔法子彈”。

魔法子彈這一概念是由諾貝爾獎獲得者德國科學家Paul Ehrlich在20世紀初提出的，特指一類能靶向結(jié)合目標病灶進而治愈疾病的一類分子。1957年，Mathé等將化療藥物甲氨蝶呤通過重氮偶合反應偶聯(lián)至抗L1210白血病細胞的免疫球蛋白上實現(xiàn)對靶細胞L1210抑制細胞增殖，從而將這一概念實物化為抗體加上毒素小分子這一藥物分子形式。1970年代中期，有多個利用動物源免疫球蛋白制備的ADC在臨床試驗中展現(xiàn)出了確定的療效。1980年代，單克隆抗體開發(fā)技術和重組蛋白生產(chǎn)技術的進步、多種腫瘤標志物的確證以及對靶點抗原-抗體介導的細胞內(nèi)吞機制的闡明，同時在靶點、抗體以及鏈接體等多個方面給ADC藥物的技術發(fā)展帶來了巨大推動力，進而在1990年代吸引了藥物研發(fā)和生物科技公司加大投入ADC藥物的開發(fā)，并于2000年迎來第一個ADC藥物Mylotarg®的獲批上市。Mylotarg®是CD33靶向的ADC用于治療急性髓系白血?。?/font>acute myeloid leukemia，AML）。隨后，用于治療霍奇金淋巴瘤（Hodgkin lymphoma，HL）和間變性大細胞淋巴瘤（anaplastic large cell lymphoma，ALCL）的CD30靶向的Adcetris®在2011年獲批上市，用于治療晚期轉(zhuǎn)移性乳腺癌的HER2靶向的Kadcyla®于2013年獲批上市。這兩款ADC藥物在晚期腫瘤患者中的顯著療效和良好的安全性，使得ADC藥物正式作為一類新型的治療手段得到腫瘤患者、腫瘤醫(yī)療界和生物制藥工業(yè)界的廣泛認可，迅速成為了全球生物醫(yī)藥學術界以及工業(yè)界的熱點領域之一。截至2023年3月全球已有14款ADC藥物獲批上市，其中9款是在近5年內(nèi)獲批的，處于臨床研究階段的ADC藥物分子則超過140個，而且呈現(xiàn)逐年快速增長的趨勢，有望給腫瘤患者帶來更有效的治療藥物。

商品名	藥品通用名	靶標	適應癥	抗體	鏈接體	毒素	開發(fā)者	批準時間
Mylotarg®	Gemtuzumab ozogamicin	CD33	AML	人源化IgG4	腙	卡利霉素	輝瑞（惠氏）	2000年FDA
Adcetris®	Brentuximab vedotin	CD30	HL、sALCL	人鼠嵌合IgG1	纈氨酸-瓜氨酸	MMAE	西雅圖遺傳	2011年 FDA；2020年NMPA
Kadcyla®	Trastuzumab ado-emtansine	HER2	mBC	人源化IgG1	硫醚	DM1	羅氏/基因泰克	2013年 FDA；2020年NMPA
Besponsa®	Inotuzumab ozogamicin	CD22	ALL	人源化IgG4	腙	卡利霉素	輝瑞	2017 年EMA&FDA；2021年NMPA
Lumoxiti®	Moxetumomab pasudotox	CD22	R/R HCL	鼠源免疫球蛋白可變區(qū)	融合蛋白	假單胞菌外毒素A	阿斯利康	2018 年FDA
Polivy®	Polatuzumab vedotin	CD79b	DLBCL	人源化IgG1	纈氨酸-瓜氨酸	MMAE	羅氏/基因泰克	2019年 FDA
Padcev®	Enfortumab vedotin	Nectin-4	mUC	人源化IgG1	纈氨酸-瓜氨酸	MMAE	安斯泰來/西雅圖遺傳	2019年 FDA
Enhertu®	Trastuzumab deruxtecan	HER2	mBC	人源化IgG1	四肽	Dxd	第一三共/阿斯利康	2019年 FDA 2023年NMPA
Trodelvy®	Sacituzumab govitecan	Trop-2	mTNBC	人源化IgG1	碳酸酯	SN-38	Immunomedics	2020年 FDA 2022年NMPA
Blenrep®	Belantamab mafodotin	BCMA	R/R MM	人源化IgG1	馬來酰亞氨基己酰	MMAF	葛蘭素史克	2020年 FDA
Zynlonta®	loncastuximab tesirine	CD19	R/R LBCL	人源化IgG1	纈氨酸-丙氨酸	PBD二聚體	ADC Therapeutics	2021年 FDA
愛地希®	Disitamab vedotin	HER2	mGC	人源化IgG1	纈氨酸-瓜氨酸	MMAE	榮昌生物	2021年NMPA
Tivdak®	Tisotumab vedotin	TF	mCC	人源化IgG1	纈氨酸-瓜氨酸	MMAE	西雅圖遺傳/Genmab	2021年 FDA
ElahereTM	Mirvetuximab soravtansine	FRα	鉑治療失敗OC	人源化IgG1	sulfo-SPDB	DM4	ImmunoGen	2022年 FDA

AML：間變性髓系白血?。?/font>anaplastic myeloid leukemia）；HL：霍奇金淋巴瘤（Hodgkin lymphoma）；sALCL：系統(tǒng)性間變性大細胞淋巴瘤（systemic anaplastic large cell lymphoma）；mBC：轉(zhuǎn)移性乳腺癌（metastatic breast cancer）；ALL：急性淋巴細胞白血?。?/font>acute lymphocytic leukemia）；R/R HCL：復發(fā)/難治性毛細胞白血病（relapsed/ refractory hairy cell leukemia）；DLBCL：彌漫性大B細胞淋巴瘤（diffuse large B cell lymphoma）；mUC：轉(zhuǎn)移性尿路上皮癌（metastatic urothelial cancer）；mTNBC：轉(zhuǎn)移性三陰性乳腺癌（metastatic triple negative breast cancer）；R/R MM：復發(fā)/難治性多發(fā)性骨髓瘤（relapsed/refractory multiple myeloma）；R/R LBCL：復發(fā)/難治性大B細胞淋巴瘤（relapsed/refractory large B cell lymphoma）；mGC：轉(zhuǎn)移性胃癌（metastatic gastric cancer）；mCC：轉(zhuǎn)移性宮頸癌（metastatic cervical cancer）；OC：卵巢癌（ovarian cancer）；PBD：pyrrolobenzodiazepine

這些ADC藥物的成功獲批上市，一方面證明了此類新型藥物對于腫瘤治療的顯著療效和潛力，另一方面這些藥物在臨床試驗和獲批上市后大量病人使用過程中也逐步揭示了現(xiàn)有ADC藥物的局限性，例如脫靶毒性、復雜的藥代動力學特性、靶標組織富集度不足、耐藥性、實體瘤穿透力不夠等。為了進一步提高ADC藥物的療效，降低其毒副作用，各種新穎的技術和解決方案層出不窮。

經(jīng)典的ADC藥物由單克隆抗體、鏈接體和毒素小分子3部分組成。每個組成部分發(fā)揮著不同的功能：抗體部分負責將ADC分子選擇性地遞送至腫瘤細胞表面，同時通過靶點介導的內(nèi)吞作用進入到細胞內(nèi)；鏈接體則負責在腫瘤細胞內(nèi)或者表面高效釋放毒素小分子，而在血液循環(huán)系統(tǒng)中保持穩(wěn)定；毒素小分子則負責高效地殺傷腫瘤細胞，有些小分子還同時具備細胞穿膜滲透性，可以通過擴散效應作用于靶細胞周圍的腫瘤細胞，起到“旁殺效應（bystander effect）”。因此，ADC藥物每個組成部分的特性都對其發(fā)揮靶向治療作用至關重要，同時各個組分的選擇也都可能會影響到ADC的安全性和有效性。

ADC殺傷腫瘤細胞的作用機制

作為ADC藥物的主體框架結(jié)構(gòu)和導航系統(tǒng)，理想的抗體組分需具備較低的免疫原性、特異性的靶點結(jié)合和高親和力、較長的半衰期、良好的血液循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性以及能介導高效的內(nèi)吞效應等特性?？贵w是ADC分子的主要組成部分，占其分子質(zhì)量的80%以上，ADC的潛在免疫原性主要來源于抗體。

早期的ADC藥物，由于采用鼠源的抗體，通常會在病人體內(nèi)引發(fā)較強的免疫反應，產(chǎn)生抗藥抗體，進而導致療效降低和其他副反應。為了克服免疫原性這一缺點，人鼠嵌合抗體和人源化抗體應運而生。人鼠嵌合抗體是由鼠源的抗原結(jié)合區(qū)（Fab）與人源的恒定區(qū)（Fc）嵌合而成，此種組合大大降低了其免疫原性，采用嵌合抗體的ADC也在臨床上展現(xiàn)了良好的療效和耐受性。普健生物深耕蛋白抗體領域15余年，在嵌合抗體制備技術上擁有自主核心技術，與知名科研單位、研究院所、醫(yī)藥研發(fā)企業(yè)成功合作相關項目20000+，擁有豐富的多物種（人、小鼠、大鼠、兔、羊駝）嵌合抗體生產(chǎn)經(jīng)驗，能提供從抗原制備，到抗體生產(chǎn)，標記，檢測，測序等全流程技術支持。如果您想咨詢相關技術或有相關嵌合抗體生產(chǎn)需求，歡迎聯(lián)系027-87001869進行交流咨詢。

人源化抗體僅保留鼠源的抗原抗體結(jié)合域（complementarity determining region，CDR），Fc片段及其他框架結(jié)構(gòu)則采用人源的，這樣也進一步降低了抗體的免疫原性。當然，除了利用單克隆抗體作為載具的ADC外，也有很多研究嘗試使用其他形式的抗體，例如雙抗、抗體片段或納米抗體等來開發(fā)ADC，以進一步提高ADC藥物的安全性和有效性。

ADC藥物目前面臨的挑戰(zhàn)之一是分子質(zhì)量過大，難于穿越各種生物屏障到達并穿透實體瘤腫瘤組織，影響其治療實體瘤的效果。為了提高ADC藥物治療實體瘤的效果，研究者們希望通過縮小抗體框架結(jié)構(gòu)來降低ADC的總體分子大小，增強其腫瘤穿透力，質(zhì)量小、穩(wěn)定性高、親和力強的納米抗體成為研究者們的不二之選。

在天然抗體片段中，利用Fab來設計ADC分子的研究較多。Fab片段包括抗體的單側(cè)抗原結(jié)合臂，由抗體的輕鏈和重鏈可變區(qū)加CH1區(qū)段組成，分子質(zhì)量約為50 ku，可通過酶解完整抗體或者重組表達獲得。以scFv及其衍生體作為載體則是縮小版ADC的另一個研究方向，scFv由抗體的輕鏈和重鏈的可變區(qū)通過一段短肽或者二硫鍵鏈接而成，其分子質(zhì)量約為30 ku，且容易在原核細胞中表達，scFv類的ADC已在多個臨床前研究中顯示出良好的可開發(fā)潛力。

鏈接體負責將ADC的抗體和細胞毒小分子鏈接在一起，對于ADC藥物的安全性和穩(wěn)定性至關重要。鏈接體一般包括4個分子片段：抗體連接片段、調(diào)節(jié)片段、酶降解片段和自裂解片段。開發(fā)者通常依據(jù)毒素小分子的特性以及與抗體連接的方式，并結(jié)合對ADC分子的影響，開展綜合分析評估來篩選上述4個片段，最終確定鏈接體的結(jié)構(gòu)。

鏈接體的穩(wěn)定性決定了ADC藥物中的毒素小分子是傳遞到腫瘤細胞內(nèi)部還是有可能在運輸過程中過早釋放并跟隨血漿傳遞到所有組織，顯著影響ADC藥物的安全性和有效性。ADC藥物的穩(wěn)定性一般受抗體與鏈接體的偶聯(lián)方式、調(diào)節(jié)片段和氨基酸片段3個方面的影響，其中，偶聯(lián)方式由抗體連接片段決定。

毒素小分子是ADC藥物中主要負責執(zhí)行細胞殺傷功能的組件，它需要具備較高的活性使之能在較低的劑量下有效殺傷腫瘤細胞。目前主流的ADC藥物其毒素小分子的細胞抑制的IC50基本在10-9~10-12 mol/L范圍之間。同時，它還需要具備很好的穩(wěn)定性，使之在循環(huán)系統(tǒng)和溶酶體中保持結(jié)構(gòu)完整和活性。另外，它還需要分子質(zhì)量足夠小，免疫原性低，也需具備方便與鏈接體進行化學反應的位點。

ADC藥物開發(fā)成功的另一個重要元素是將小分子組分（鏈接體或鏈接體-毒素小分子）加載在抗體分子上的方式和技術。偶聯(lián)反應策略和過程，決定了載藥量（drug antibody ratio，DAR）和載藥分布方式等關鍵質(zhì)量屬性，與ADC藥物的有效性和安全性直接相關。

目前的ADC偶聯(lián)技術大致可以分為兩種類別，一種是利用抗體序列中天然的具備反應活性的氨基酸殘基（如表面賴氨酸的側(cè)鏈氨基和鏈間二硫鍵還原后的巰基）來介導的偶聯(lián)技術；另一類技術，則是通過化學修飾、基因工程技術或者酶修飾等手段在抗體特定位點引入可供反應的基團，再偶聯(lián)上毒素小分子，實現(xiàn)特定位點偶聯(lián)。

ADC藥物設計的本質(zhì)是利用抗體的高選擇性靶向運輸能力將具有生物學效應的小分子藥物高效地遞送至病灶發(fā)揮治療作用，既是一種新型藥物分子，又是一種靶向遞送系統(tǒng)。在這一體系內(nèi)，抗體、鏈接體、小分子以及偶聯(lián)技術等關鍵要素都需要都需要考慮，針對靶點的生物學特征以及疾病的特性和機理，選擇高特異性抗體、偶聯(lián)技術對于開發(fā)成功的ADC藥物更是至關重要。普健生物作為您身邊的一站式蛋白抗體開發(fā)專家，隨時為您提供創(chuàng)新的抗體蛋白制備技術，并基于自身的自主產(chǎn)權知識幫助ADC研究人員提供高質(zhì)量抗體，助力ADC藥物研究。相信在ADC領域研究者的共同努力下，克服現(xiàn)有ADC的缺點和挑戰(zhàn)，下一代的ADC藥物將會給腫瘤的靶向治療帶來新驚喜，使更多的腫瘤患者獲益。另外，作為一種遞送系統(tǒng)，相信將來ADC藥物必將用于更加廣泛的領域，如中樞神經(jīng)疾病、遺傳疾病和感染性疾病等領域，作為真正高效的“魔法子彈”去消滅疾病，拯救生命。