抗體-藥物偶聯(lián)物（antibody-drug conjugates，ADC）由抗體、細胞毒素（cytotoxic payload）及連接物（linker）三部分組成，兼具了抗體的高特異性和細胞毒素對腫瘤的高**，是新一代抗體技術(shù)的發(fā)展方向之一。本文簡要介紹了ADC常用的細胞毒素和連接物、上市ADC藥物及其臨床進展和ADC研發(fā)上市的挑戰(zhàn)。

       ADC的發(fā)展經(jīng)歷了三代，第一代使用的單抗的主要為鼠源抗體，由于抗體的免疫原性及細胞毒素的生物活性差及選擇性差而存在缺陷（如Mylotarg）；第二代ADC得益于抗體技術(shù)的發(fā)展，抗體的人源化和靶向性、連接物的穩(wěn)定性均有所提高，目前已有3款第二代ADC上市（Adcetris、Kadcyla和Besponsa）；借鑒第一代和第二代ADC的經(jīng)驗，第三代ADC成功的關(guān)鍵在于特異性位點偶聯(lián)和計量細胞毒素技術(shù)，MEDI4276、vadastuximab talirine和IMGN779均是在研的第三代ADC。

       ADC作用機制

       一款成功的ADC藥物取決于4個方面：靶點、抗體、細胞毒素及連接物，其設(shè)計和選擇上應(yīng)該符合一定的條件。ADC靶點的選擇與單抗藥物類似，即該抗原在癌細胞中高表達，正常細胞中低表達，從而降低脫靶**。當前的主要關(guān)注點有；抗體、細胞毒素及連接物，具體要求見下表。

       ? 細胞毒素（cytotoxic payload）

       細胞毒素是ADC的"彈藥"，主要靶向癌細胞的DNA和微管蛋白（tubulin）。早期研發(fā)中使用的細胞毒素包括：生物堿類（alkaloids）、甲氨蝶呤（methotrexate）、蒽環(huán)類抗生素（doxorubicin）和紫杉烷（taxanes），這些細胞毒素均因不能達到有效載荷和缺少靶向特異性**和細胞毒素分配不均一性而限制其研發(fā)。

       目前ADC藥物研發(fā)中常使用的細胞毒素包括，抗DNA類：刺孢霉素（calicheamicins）和duocarmycins，抗微管蛋白類：奧利斯他?。╝uristatins，monomethyl auristatin E，MMAE；monomethyl auristatin F，MMAF）和美登素（maytansines，DM1、DM4）。

       刺孢霉素，又稱卡奇霉素，是天然的抗腫瘤抗生素，1987年最早自土壤微生物（Micromomospora echinospora ssp. Calichensis）中分離提取獲得，是一族即有廣譜抗菌活性又能強效殺傷多種腫瘤細胞的抗生素細胞毒素。刺孢霉素可與DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的小溝結(jié)合，通過Bergman環(huán)化反應(yīng)切割DNA雙螺旋骨架并殺死腫瘤細胞。

       刺孢霉素（calicheamicins）

       Duocarmycins來自抗腫瘤抗生素鏈霉菌，能特異性識別DNA小溝，并有效烷基化NDA堿基N3位的腺嘌呤，具有很高的抗癌活性。

       奧利斯他汀是全合成藥物，其衍生物MMAE和MMAF常用于ADC的設(shè)計。

       奧利斯他?。╝），MMAE（b），MMAF（c）

       美登素發(fā)現(xiàn)于20世紀70年代初期，是從非洲灌木（Maytenus ovatus）樹皮中分離得到的，其通過與長春花位點結(jié)合，抵制微管蛋白聚集，從而導(dǎo)致腫瘤細胞凋亡。DM1和DM4都是美登素的衍生物，直接或間接地由二硫鍵或穩(wěn)定硫醚鍵與抗體相連。

       美登素（maytansines）

       ? 連接物（linker）

       連接物的選擇和設(shè)計中有兩點格外重要，在體內(nèi)足夠穩(wěn)定和在靶點有效的釋放效應(yīng)分子（細胞毒素），效應(yīng)分子過早地釋放以及其在非靶點位置的脫落均會對正常細胞產(chǎn)生**。

       連接物可簡單分為裂解型和非裂解型，裂解型連接物依賴特異性蛋白酶、內(nèi)源環(huán)境pH或硫醇完成細胞毒素的釋放，包括：腙鍵（hydrazone）、二硫鍵（disulfide）和二肽鍵（peptide），非裂解型連接物依賴抗體自身降解釋放細胞毒素，如硫醚鍵（thioether）。

       腙鍵是一種裂解型連接物，根據(jù)正常細胞和腫瘤細胞間的區(qū)別設(shè)計，其在酸性條件下（pH 4.5-6.5）不穩(wěn)定而在中性條件下（pH 7.3-7.5）穩(wěn)定，從而釋放細胞毒素。腙鍵連接物的選擇性相對較低，在循環(huán)系統(tǒng)中會釋放部分細胞毒素且半衰期較短，已趨于淘汰。

       Doxorubicin的腙鍵衍生物（1）和其形成的ADC（2-5）

       二硫鍵連接物依據(jù)二硫鍵在細胞內(nèi)還原環(huán)境中被分解，而在循環(huán)系統(tǒng)中保持穩(wěn)定的特性。一般來講，循環(huán)系統(tǒng)中還原劑的濃度（如谷胱甘肽，GSH）也比較高，因此，為增加ADC的穩(wěn)定性，二硫連接物一端會引入一個或兩個甲基修飾。

       二硫鍵連接的美登素ADC

       二肽連接物的設(shè)計源自化學(xué)裂解型連接物在循環(huán)系統(tǒng)中的穩(wěn)定性還不夠，并且根據(jù)組織蛋白酶、血漿酶等蛋白酶在腫瘤組織中高表達，在正常組織外因pH值較高而失活進行研發(fā)的。纈氨酸-瓜氨酸（Val-Cit）是首個應(yīng)用的二肽連接物，也是目前最理想的二肽連接物，Val-Cit可與mAb、MMAE作用生成mAb-Val-Cit-MMAE，當這種ADC進行腫瘤細胞內(nèi)時，高表達的蛋白酶便會切斷二肽與細胞毒素間連接的酰胺鍵，釋放MMAE。β-葡糖醛酸連接物也是利用腫瘤細胞中葡糖醛酸酶遠遠高于循環(huán)系統(tǒng)發(fā)展作用的，原理與二肽連接物類似。

       硫醚鍵連接物最初由ImmunoGen在偶然情況下發(fā)現(xiàn)，但是很快便展現(xiàn)其優(yōu)勢。當ADC被腫瘤細胞吞噬后，ADC的抗體部分在溶酶體內(nèi)被破壞，釋放了帶有賴氨酸且具有同等活性的美登素，同時由于離子化賴氨酸的存在，美登素衍生物不能通過細胞膜，因而更具安全性。

       美登素的硫醚ADC及其釋放

       ? FDA批準上市的ADC

       經(jīng)過30年的發(fā)展，F(xiàn)DA共批準4款A(yù)DC藥物上市，分別為Adcetris、Kadcyla、Besponsa和Mylotarg，但僅有1款用于實體瘤的治療，其他3款均用于血液腫瘤的治療。

       Mylotarg于2000年5月首次獲得FDA快速批準上市，但由于未能證明其臨床收益及患者因靜脈閉塞性肝病出現(xiàn)早期死亡，2010年輝瑞主動將Mylotarg撤出市場。2014年，對5項隨機臨床試驗數(shù)據(jù)分析后，與的支持治療相比，低劑量的Mylotarg提高了患者的生存期。基于這些數(shù)據(jù)，2017年9月，F(xiàn)DA再次批準其用于治療表達CD33抗原的新診斷急性骨髓性白血病（AML）的成人患者。

       Adcetris最初于2011年獲批霍奇金淋巴瘤（HC）和系統(tǒng)性間變性大細胞淋巴瘤（sALCL），并于2018年11月獲批一線治療其他CD30陽性外周T細胞淋巴瘤（PTCL）成人患者，圍繞HC、sALCL和PTCL，Adcetris已獲得6項適應(yīng)癥的治療，擴張可謂神速。

       Kadcyla于2013年獲批上市用于治療HER2陽性乳腺癌，也是目前唯一一個在104個國家（包括美國和歐盟成員國）獲批作為單藥治療的ADC，用于曾接受過赫賽汀和/或紫杉烷化療的HER2陽性轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者。

       Besponsa是輝瑞第2款上市的ADC，于2017年上市，靶向CD22用于治療復(fù)發(fā)/難治B細胞前體急性淋巴細胞白血?。ˋLL），Besponsa采用的是與Mylotarg相同的酸不穩(wěn)定的腙鍵連接物。

       ? 處于后期臨床（III/IV）研發(fā)的ADC

       ADC與免疫療法聯(lián)用也備受藥企喜愛，并且已有開啟40項臨床試驗，應(yīng)用最多的免疫療法為PD-1抗體，其次是CTLA-4和PD-L1抗體；應(yīng)用最多的ADC為Adcetris，其次是Kadcyla。全球Adcetris + Pembrolizumab (PD-1) /Nivolumab (PD-1) /Ipilimumab (CTLA-4)的臨床試驗已經(jīng)啟動13項，Adcetris + Pembrolizumab聯(lián)用治療HL已經(jīng)進入III期臨床；Kadcyla + Pembrolizumab (PD-1)/Atezolizumab (PD-L1)/Utomilumab (4-1BB)也已開啟6項臨床試驗，位居第二。

       ? ADC研發(fā)的挑戰(zhàn)

       據(jù)統(tǒng)計，57%的藥企表示參與到ADC的研發(fā)，51%的藥企表示參與到單抗的研發(fā)。然而ADC的研發(fā)已經(jīng)過去30個年頭，但FDA僅批準4款A(yù)DC，更多的數(shù)據(jù)表明ADC產(chǎn)品在臨床前具有很大的潛力，一進入臨床研究，不是沒有進展就是被中止，**和不完整的表征數(shù)據(jù)是其失敗的兩個主要因素。

       ADC安全性的保證需要對其3個部件：抗體、連接物和細胞毒素的真正理解，這也決定了未來ADC的研發(fā)方向，即開發(fā)位點特異性偶聯(lián)物，增加連接物的穩(wěn)定性；開發(fā)新型合適的細胞毒素，克服ADC耐藥；提高DAR比值（Drug-to-antibody ratio，表示細胞毒素分布的穩(wěn)定性）。

       ADC的本質(zhì)決定了其要比單抗更復(fù)雜，也就需要更多的數(shù)據(jù)支持ADC的臨床或上市申請，完整的結(jié)構(gòu)表征、理化試驗、生物物理學(xué)分析以及CMC指南是必要條件，這就需要用到超過單抗幾倍的生物制藥研究和分析方法（初級/二級/三級結(jié)構(gòu)、二硫鍵、電荷、糖基化等等）。

       有三種方法可以提高ADC的IND進程，1）對關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)進行詳細的研究，單抗表征（質(zhì)譜、肽圖、糖基化、圓二色譜、差示掃描量熱法等）、ADC安全性和療效（DAR、連接位點、連接物載體結(jié)構(gòu)、細胞毒素分配等）、抗原結(jié)合能力和**分析；2）不放過容易忽視的研究，劑量、輸液器/注射器兼容性、使用穩(wěn)定性、殘余細胞毒素等；3）創(chuàng)建一個適用性平臺，平臺的關(guān)鍵在于可以立即展開新的臨床試驗（補充性或適應(yīng)癥拓展性），表明某一新分子具有可比的特性，可以很快的通過鑒定。

       參考來源：

       1.Antibody Drug Conjugate Development: Keys to Rapid IND Submission and Approval；

       2.Antibody-Drug Conjugates: Linking Cytotoxic Payloads to Monoclonal Antibodies；

       3.Linker Technologies for Antibody-Drug Conjugates；

       4.Antibody-Drug Conjugates: Design, Formulation and Physicochemical Stability；

       5.Acquired Resistance to Antibody-Drug Conjugates。

       作者簡介：知行，用簡單的語言講述不簡單的未來，一個不斷前行的醫(yī)藥人。

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