“合金彈頭”ADC藥物；有效載荷幾何？

       近年來，ADC藥物無疑是最火的研究領(lǐng)域之一。眾所周知，抗體偶聯(lián)藥物(ADC)是由靶向特異性抗原的單克隆抗體與小分子細(xì)胞毒 性藥物通過連接子鏈接而成，兼具傳統(tǒng)小分子化療的強(qiáng)大殺傷效應(yīng)及抗體藥物的腫瘤靶向性。

       ADC由三個(gè)主要部分組成：負(fù)責(zé)選擇性識(shí)別癌細(xì)胞表面抗原的抗體，負(fù)責(zé)殺死癌細(xì)胞的藥物有效載荷，以及連接抗體和有效載荷的連接子。ADC藥物在保留小分子細(xì)胞毒 性藥物腫瘤殺傷特性的同時(shí)，選擇性降低小分子細(xì)胞毒 性藥物的脫靶毒副作用，有效提高了抗腫瘤治療的獲益風(fēng)險(xiǎn)比。

       圖1.ADC藥物結(jié)構(gòu)示意圖

       圖片來源：參考資料1

       ADC藥物國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

       截至目前，全球獲批上市ADC藥物有15個(gè)，分別是輝瑞的Mylotarg、Besponsa，羅氏的Kadcyla、Polivy、阿斯利康的Lumoxiti、Enhertu，Seagen/武田制藥的Adcetris、Padcev，Seagen/Genmab的Tivdak，葛蘭素史克的Blenrep、吉利德的Trodelvy、Rakuten Medical的Akalux，ADCTherapeutics的Zynlonta、榮昌生物的維迪西妥單抗，以及此次ImmunoGen/華東醫(yī)藥的Elahere，適應(yīng)癥覆蓋淋巴瘤、白血病、乳腺癌、多發(fā)性骨髓瘤、乳腺癌、頭頸癌、尿路上皮癌等多個(gè)領(lǐng)域。

       其中在國內(nèi)獲批上市的ADC藥物共有7個(gè)，分別是羅氏的恩美曲妥珠單抗（Kadcyla）、Seagen/武田制藥的維布妥昔單抗（Adcetris）、輝瑞的奧加伊妥珠單抗（Besponsa）、榮昌生物的維迪西妥單抗（愛地希）、Immunomedics/吉利德的戈沙妥珠單抗（Trodelvy）、羅氏的維泊妥珠單抗（Polivy）以及阿斯利康/第一三共聯(lián)合開發(fā)的注射用德曲妥珠單抗（Enhertu）。

       圖2.全球獲批上市ADC藥物最新匯總

       圖片來源：參考資料2

       ADC藥物的“合金彈頭”有效載荷

       ADC中使用的大多數(shù)有效載荷是具有高度細(xì)胞毒 性的藥物，主要包括兩種靶點(diǎn)：一個(gè)是非細(xì)胞周期依賴靶點(diǎn)（靶點(diǎn)DNA），另一個(gè)是細(xì)胞周期依賴的靶點(diǎn)（微管抑制和G2/M阻滯）。有效載荷的選擇標(biāo)準(zhǔn)包括穩(wěn)定性、溶解性和結(jié)合性。接合后，有效載荷在到達(dá)目標(biāo)位置之前在系統(tǒng)循環(huán)中保持穩(wěn)定至關(guān)重要。

       通常，含烯、環(huán)氧化物和二硫化物的藥物可能被細(xì)胞酶轉(zhuǎn)化或還原，而酸不穩(wěn)定藥物可能在到達(dá)胞質(zhì)靶標(biāo)之前在溶酶體中降解。因此，有效的有效載荷必須具備較好的水溶性，以允許抗體在水性介質(zhì)中有效結(jié)合。這主要是因?yàn)楦邼舛鹊挠袡C(jī)溶劑可能導(dǎo)致抗體骨架變性，甚至失效。

       第一類有效載荷是微管聚合抑制劑，包括依托泊苷、長(zhǎng)春堿、長(zhǎng)春新堿、紫杉醇、澳瑞他汀類似物、美登素等。這些藥物通過抑制微管蛋白的形成，阻滯細(xì)胞周期，最終引起腫瘤細(xì)胞凋亡。另一類與靶向癌癥細(xì)胞DNA的有效載荷包括喜樹堿、多卡霉素、吡咯苯并二氮雜卓（PBD）和卡奇霉素。

       卡奇霉素

       卡奇霉素（calicheamicins，CLM）是從稀有放線茵小單孢菌發(fā)酵液中分離得到的烯二炔類抗腫瘤抗生素?？ㄆ婷顾厣锘钚缘陌l(fā)揮主要通過與細(xì)胞DNA特異序列的小溝結(jié)合，直接斷裂細(xì)胞DNA，進(jìn)一步誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，同時(shí)，卡奇霉素對(duì)細(xì)胞RNA也有非特異性的損傷作用。

       卡奇霉素與抗CD33單抗偶聯(lián)物Mylotarg是第一個(gè)被FDA（2009年）批準(zhǔn)用于腫瘤治療的單抗導(dǎo)向的ADC藥物，已在臨床應(yīng)用。另一個(gè)以卡奇霉素為有效載荷的ADC藥物是奧英妥珠單抗，被FDA（2017年）批準(zhǔn)用于治療成人復(fù)發(fā)或難治性前體B細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血病。

       阿霉素

       阿霉素是一種由蒽醌結(jié)構(gòu)與糖環(huán)結(jié)構(gòu)結(jié)合而成的抗腫瘤藥物，主要通過影響拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ的活性而發(fā)揮抗腫瘤作用。其發(fā)現(xiàn)可以追溯到20世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)蒽環(huán)類藥物家族中的另一個(gè)成員柔紅霉素，首次從一種鏈霉Streptomyces Peucetius中分離提取出來。

       柔紅霉素對(duì)于急性白血病和淋巴腫瘤的治療非常有效，然而它對(duì)身體，尤其是對(duì)心臟具有嚴(yán)重的副作用。因此，在對(duì)鏈霉菌進(jìn)行基因修飾后，生成了改良的蒽環(huán)類藥物，即阿霉素。

       盡管阿霉素的治療窗口比柔紅霉素更寬，但其心臟毒 性仍然是制約其臨床應(yīng)用的重要問題之一。為了降低阿霉素毒 性，特別是心臟毒 性，人們也將其作為有效載荷引入到ADC中。

       一個(gè)最著名的例子是基于嵌合抗體BR96的抗體偶聯(lián)藥物BR96-DOX（臨床試驗(yàn)已叫停）。該抗體能夠識(shí)別并結(jié)合在大多數(shù)乳腺癌、結(jié)腸癌和肺癌腫瘤細(xì)胞表面大量表達(dá)的Lewis-Y（Ley）相關(guān)表位。

       另一個(gè)基于阿霉素的ADC的例子是Milatuzumab-doxorubicin（也稱為IMMU-110或hLL1-DOX），該藥物由Immunomedics開發(fā)，主要針對(duì)慢性淋巴細(xì)胞白血?。–LL）和非霍奇金淋巴瘤（NHL），目前已進(jìn)入I/II期試驗(yàn)。

       美登素

       美登素是一種天然的苯并大環(huán)內(nèi)酯（Benzoansamacrolide）生物堿，于1972年首次由Kupcan等人從埃塞俄比亞灌木Maytenus ovatusd 的樹皮中分離獲得。其主要作用機(jī)制是抑制微管聚合并使細(xì)胞周期停滯在G2和M期之間。由于治療窗較窄，且缺乏選擇性而產(chǎn)生的副作用，如神經(jīng)毒 性、胃腸道反應(yīng)等，美地辛單獨(dú)使用時(shí)不能成為真正的腫瘤化療藥物，臨床上已禁止直接用于人體治療。而美登木醇的高細(xì)胞毒 性恰好滿足了ADC對(duì)毒素的要求，使得美登木醇及其衍生物在ADC的研發(fā)中得到廣泛應(yīng)用和成功。

       Kadcyla(曲妥珠單抗Emtansine，T-DM1)，即曲妥珠單抗-SMCC-DM1，由羅氏旗下的基因泰克研發(fā)。2013年，F(xiàn)DA通過優(yōu)先審查程序批準(zhǔn)Kadcyla用于治療HER-2陽性的晚期(轉(zhuǎn)移性)乳腺癌患者，這是首 個(gè)獲準(zhǔn)上市的基于美登素衍生物的ADC藥物。從全球銷量來看，這款產(chǎn)品2013年上市，2018年突破10億美元，2020年突破18億美元，預(yù)計(jì)未來五年的銷售額將在22億至30億美元之間。

       基于曲妥珠單抗恩坦辛出色的臨床和市場(chǎng)表現(xiàn)，目前已有多個(gè)美登木堿ADC藥物相繼進(jìn)入臨床II/III期，彈頭主要集中在DM1/DM4。并且靶標(biāo)進(jìn)一步擴(kuò)展至FOLR1、CD37、CD56、CD19、CD138、間皮素、CA6等。同時(shí)，適應(yīng)癥也進(jìn)一步擴(kuò)展到卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌、肺癌、彌漫性B細(xì)胞淋巴瘤、濾泡性淋巴瘤、非霍奇金淋巴瘤、多發(fā)性骨髓瘤、白血病、胰 腺癌等。

       海兔毒素 10

       海兔毒素10，有絲分裂紡錘體抑制劑，是從海兔、藍(lán)藻、耳輪藻的腸道中獲得的一種極具細(xì)胞毒 性的天然五肽。從結(jié)構(gòu)上講，它是一種線性五聚體，在N末端包含4個(gè)氨基酸，在C末端包含1個(gè)氨基酸。該藥物與抗癌生物堿、長(zhǎng)春新堿和秋水仙 堿結(jié)合微管蛋白的β亞單位緊密結(jié)合，并且比其他微管蛋白結(jié)合藥物更有效。目前，海兔毒素10類似物單甲基奧瑞他汀E（MMAE）和單甲基奧瑞他汀F（MMAF）被廣泛用于ADC的載荷成分。

       奧瑞他汀

       奧瑞他汀是海兔毒素 10的合成衍生物。它們通過破壞微管的形成誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。研究表明，奧瑞他汀的衍生物單甲基奧瑞他汀 E（MMAE）和單甲基奧瑞他汀 F（MMAF）比長(zhǎng)春堿更有效。然而，它們也容易受到耐藥性的影響，因?yàn)樗鼈儗?duì)藥物外排泵和p-糖蛋白敏感。

       MMAF的主要功能與MMAE相同，然而，與MMAE相比，由于存在帶電的C端苯丙氨酸，其活性降低。目前有五款上市藥物（Adcetris、Polivy、Padcev、Blenrep、維迪西妥單抗）以MMAE/MMAF為有效載荷，臨床中有超過20種以奧瑞他汀為有效載荷的ADC藥物，占到在研ADC藥物總量的50%以上。

       假單胞菌外毒素-A/PE38

       假單胞菌外毒素A（PE），由638個(gè)氨基酸組成，是革蘭氏陰性細(xì)菌銅綠假單胞菌中毒 性和免疫原性最強(qiáng)的毒力因子。在加工后轉(zhuǎn)化為613個(gè)氨基酸長(zhǎng)度單鏈多肽的成熟毒素。這種PE的活性形式具有核糖基化活性，可以使延伸因子-2（EF2）失活，從而抑制導(dǎo)致細(xì)胞死亡的宿主細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成。

       PE38是具有較小免疫原性的PE的截短形式。完整或截短的PE可用于構(gòu)建免疫毒素（IT），并用于靶向癌癥治療。許多含有PE38的scFv ITs正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)，其靶向抗原如CD22、間皮素、CD25等。經(jīng)FDA批準(zhǔn)的阿斯利康研制的ADC藥物 Lumoxit以PE38作為有效載荷，是二十多年來首 個(gè)用于治療毛細(xì)胞白血病的藥物。遺憾的是，Lumoxiti因療效和副作用問題，商業(yè)化無解而黯然退出市場(chǎng)。

       喜樹堿衍生物，SN38

       喜樹堿是一種具有高度脂溶性五環(huán)結(jié)構(gòu)的天然生物堿，通過抑制I型核酶拓?fù)洚悩?gòu)酶發(fā)揮作用。目前，其親水性前藥伊立替康被批準(zhǔn)用于治療轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌。此外，它還顯示出對(duì)抗宮頸癌、卵巢癌、胃癌、肺癌和惡性淋巴瘤顯著的治療效果。

       SN-38（7-乙基-10-羥基喜樹堿）是伊立替康的活性代謝產(chǎn)物。目前，SN-38也被廣泛用于ADC藥物設(shè)計(jì)。包括FDA批準(zhǔn)的首 個(gè)用于治療復(fù)發(fā)或難治性轉(zhuǎn)移性三陰性乳腺癌Mtnbc的ADC藥物Trodelvy。

       吡咯并苯并二氮卓二聚體細(xì)胞毒素

       吡咯并[2,1-c][1,4]苯二氮卓類（PBDs）是一類抗腫瘤抗生素，PBD二聚體為ADC領(lǐng)域引入了一種新的藥物作用機(jī)制，PBD二聚體通過與DNA小溝相結(jié)合，形成有效的細(xì)胞毒 性DNA鏈間交聯(lián)，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。

       Tesirine（SG3249）是由Seattle Genetics從SGD1910或Taliline開發(fā)的PBD家族的代表之一，其代表ADC藥物ADCT-602。有研究表明，PBD二聚體是迄今為止市售ADC中使用的具有最強(qiáng)腫瘤殺傷效果的有效載荷。

       Lonca是首 個(gè)且唯一獲批的PBD二聚體作為載荷的ADC藥物，同時(shí)也是全球首 個(gè)獲批且唯一一個(gè)靶向CD19 的ADC藥物，在復(fù)發(fā)或難治性彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤R/R DLBCL領(lǐng)域具有廣大的應(yīng)用前景。Lonca是一種人源化抗CD19單克隆抗體通過蛋白酶可裂解的連接子與吡咯并苯并二氮雜卓(PBD)二聚體細(xì)胞毒素偶聯(lián)而成。

       小 結(jié)

       在過去數(shù)十年間，ADC藥物已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，已有多達(dá)15款藥物獲批上市。然而，目前臨床使用的ADC依然存在諸多缺點(diǎn)：

       （1）ADC分子量大，滲透率低，需要較長(zhǎng)的半衰期；

       （2）連接子與有效載荷組合不夠穩(wěn)定，有效載荷存在血液中脫落的風(fēng)險(xiǎn)，易引起血液毒 性與肝毒 性；

       （3）需要依賴腫瘤細(xì)胞的內(nèi)吞，限制了可選擇的靶點(diǎn)；

       （4）抗原改變、內(nèi)吞途徑改變以及細(xì)胞外排等多機(jī)制導(dǎo)致了ADC耐藥性的產(chǎn)生；

       （5）有效載荷的選擇相對(duì)較少，且易引起耐藥。

       針對(duì)當(dāng)前ADC的困境，筆者認(rèn)為開發(fā)新型的具有較低副作用的有效載荷可能是突圍方向之一。

       目前，ADC有效載荷仍然由具有微管蛋白靶向作用機(jī)制的奧瑞他?。ˋuristatin）和美登素（Maytansine）類化合物為主，而后續(xù)開發(fā)新型的payload，可以從新作用機(jī)制角度進(jìn)行探索，以臨床需求為導(dǎo)向，由細(xì)胞毒 藥物轉(zhuǎn)向其他抗癌靶點(diǎn)藥物。如：腫瘤免疫激動(dòng)劑、蛋白降解劑（PROTAC和分子膠）等。多樣的新型有效載荷將進(jìn)一步豐富ADC的設(shè)計(jì)策略，以進(jìn)一步提高ADC藥物的臨床價(jià)值。

       參考資料

       1. Antibody drug conjugates as targeted cancer therapy:

       past development, present challenges and future opportunities. https://doi.org/10.1007/s12272-023-01447-0.

       2. 《ADC“引爆”2023，下一個(gè)重磅炸 彈誕生地，誰在搶跑？》.博藥

       3. Antibody-drug conjugates (ADCs) for cancer therapy: strategies, challenges, and successes. J Cell Physiol 234:5628–5642.https://doi.org/10.1002/jcp.27419

       4. Antibody–drug conjugates—a perfect synergy. Expert Opin Biol Ther 12:1191–1206. https://doi.org/10.1517/14712598.2012.693473

       5. 《新一代ADC藥物的優(yōu)選細(xì)胞毒素載荷，“魔法子 彈”的“合金彈頭”》. 血液腫瘤資訊