金筆獎(jiǎng) | ADC藥物及其臨床進(jìn)展和挑戰(zhàn)

       抗體-藥物偶聯(lián)物（antibody-drug conjugates，ADC）由抗體、細(xì)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(xì)胞毒素對(duì)腫瘤的高**，是新一代抗體技術(shù)的發(fā)展方向之一。本文簡(jiǎn)要介紹了ADC常用的細(xì)胞毒素和連接物、上市ADC藥物及其臨床進(jìn)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(xì)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(yàn)，第三代ADC成功的關(guān)鍵在于特異性位點(diǎn)偶聯(lián)和計(jì)量細(xì)胞毒素技術(shù)，MEDI4276、vadastuximab talirine和IMGN779均是在研的第三代ADC。

       ADC作用機(jī)制

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

       ? 細(xì)胞毒素（cytotoxic payload）

       細(xì)胞毒素是ADC的"彈藥"，主要靶向癌細(xì)胞的DNA和微管蛋白（tubulin）。早期研發(fā)中使用的細(xì)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(xì)胞毒素均因不能達(dá)到有效載荷和缺少靶向特異性**和細(xì)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(xì)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(qiáng)效殺傷多種腫瘤細(xì)胞的抗生素細(xì)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(guò)Bergman環(huán)化反應(yīng)切割DNA雙螺旋骨架并殺死腫瘤細(xì)胞。

       刺孢霉素（calicheamicins）

       Duocarmycins來(lái)自抗腫瘤抗生素鏈霉菌，能特異性識(shí)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(jì)。

       奧利斯他?。╝），MMAE（b），MMAF（c）

       美登素發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)70年代初期，是從非洲灌木（Maytenus ovatus）樹(shù)皮中分離得到的，其通過(guò)與長(zhǎng)春花位點(diǎn)結(jié)合，抵制微管蛋白聚集，從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)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(jì)中有兩點(diǎn)格外重要，在體內(nèi)足夠穩(wěn)定和在靶點(diǎn)有效的釋放效應(yīng)分子（細(xì)胞毒素），效應(yīng)分子過(guò)早地釋放以及其在非靶點(diǎn)位置的脫落均會(huì)對(duì)正常細(xì)胞產(chǎn)生**。

       連接物可簡(jiǎn)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(xì)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(xì)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(xì)胞和腫瘤細(xì)胞間的區(qū)別設(shè)計(jì)，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(xì)胞毒素。腙鍵連接物的選擇性相對(duì)較低，在循環(huán)系統(tǒng)中會(huì)釋放部分細(xì)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(xì)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(lái)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(huì)引入一個(gè)或兩個(gè)甲基修飾。

       二硫鍵連接的美登素ADC

       二肽連接物的設(shè)計(jì)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(dá)，在正常組織外因pH值較高而失活進(jìn)行研發(fā)的。纈氨酸-瓜氨酸（Val-Cit）是首個(gè)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(dāng)這種ADC進(jìn)行腫瘤細(xì)胞內(nèi)時(shí)，高表達(dá)的蛋白酶便會(huì)切斷二肽與細(xì)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(xì)胞中葡糖醛酸酶遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shì)。當(dāng)ADC被腫瘤細(xì)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(shí)由于離子化賴氨酸的存在，美登素衍生物不能通過(guò)細(xì)胞膜，因而更具安全性。

       美登素的硫醚ADC及其釋放

       ? FDA批準(zhǔn)上市的ADC

       經(jīng)過(guò)30年的發(fā)展，F(xiàn)DA共批準(zhǔn)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(shí)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(zhǔn)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(dòng)將Mylotarg撤出市場(chǎng)。2014年，對(duì)5項(xiàng)隨機(jī)臨床試驗(yàn)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(zhǔn)其用于治療表達(dá)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(xì)胞淋巴瘤（sALCL），并于2018年11月獲批一線治療其他CD30陽(yáng)性外周T細(xì)胞淋巴瘤（PTCL）成人患者，圍繞HC、sALCL和PTCL，Adcetris已獲得6項(xiàng)適應(yīng)癥的治療，擴(kuò)張可謂神速。

       Kadcyla于2013年獲批上市用于治療HER2陽(yáng)性乳腺癌，也是目前唯一一個(gè)在104個(gè)國(guó)家（包括美國(guó)和歐盟成員國(guó)）獲批作為單藥治療的ADC，用于曾接受過(guò)赫賽汀和/或紫杉烷化療的HER2陽(yáng)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(xì)胞前體急性淋巴細(xì)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(ài)，并且已有開(kāi)啟40項(xiàng)臨床試驗(yàn)，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(yàn)已經(jīng)啟動(dòng)13項(xiàng)，Adcetris + Pembrolizumab聯(lián)用治療HL已經(jīng)進(jìn)入III期臨床；Kadcyla + Pembrolizumab (PD-1)/Atezolizumab (PD-L1)/Utomilumab (4-1BB)也已開(kāi)啟6項(xiàng)臨床試驗(yàn)，位居第二。

       ? ADC研發(fā)的挑戰(zhàn)

       據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(guò)去30個(gè)年頭，但FDA僅批準(zhǔn)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(jìn)入臨床研究，不是沒(méi)有進(jìn)展就是被中止，**和不完整的表征數(shù)據(jù)是其失敗的兩個(gè)主要因素。

       ADC安全性的保證需要對(duì)其3個(gè)部件：抗體、連接物和細(xì)胞毒素的真正理解，這也決定了未來(lái)ADC的研發(fā)方向，即開(kāi)發(fā)位點(diǎn)特異性偶聯(lián)物，增加連接物的穩(wěn)定性；開(kāi)發(fā)新型合適的細(xì)胞毒素，克服ADC耐藥；提高DAR比值（Drug-to-antibody ratio，表示細(xì)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(qǐng)，完整的結(jié)構(gòu)表征、理化試驗(yàn)、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(guò)單抗幾倍的生物制藥研究和分析方法（初級(jí)/二級(jí)/三級(jí)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(jìn)程，1）對(duì)關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)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(diǎn)、連接物載體結(jié)構(gòu)、細(xì)胞毒素分配等）、抗原結(jié)合能力和**分析；2）不放過(guò)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(xì)胞毒素等；3）創(chuàng)建一個(gè)適用性平臺(tái)，平臺(tái)的關(guān)鍵在于可以立即展開(kāi)新的臨床試驗(yàn)（補(bǔ)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(guò)鑒定。

       參考來(lái)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(jiǎn)介：知行，用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言講述不簡(jiǎn)單的未來(lái)，一個(gè)不斷前行的醫(yī)藥人。

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