淺談ADC藥物脫靶毒性及改進策略

       抗體-藥物偶聯(lián)物(ADC)旨在利用單克隆抗體(mAbs)的靶向特異性，提高強效細胞毒藥物向惡性細胞的輸送效率，從而擴大傳統(tǒng)化療的治療指數(shù)。當下的ADC賽道異?；馃?，僅在過去的三年中，美國食品和藥物管理局(FDA)批準的ADC數(shù)量增加了兩倍?？贵w藥物偶聯(lián)物(ADC)作為一類快速發(fā)展的抗癌藥物，目前臨床使用的藥物有12種。

       盡管最近取得了巨大成功，但由于潛在的脫靶毒性和不利的風險-收益分析，許多ADC藥物在臨床開發(fā)過程中面臨著失敗的困境。即使是那些已被批準用于臨床的ADC，由于無法接受ADC相關(guān)的毒性，也會導(dǎo)致相當一部分接受治療的患者需要減少劑量、推遲治療，甚至停止治療。

       ADC藥物背后的陰霾：毒性

       抗體藥物偶聯(lián)物(ADC)是一種近年來快速發(fā)展的抗癌治療藥物，有100多種ADC正在進行臨床研究。目前，美國食品和藥物管理局(FDA)批準了12種ADC。

       ADC由單克隆抗體(mAb)通過化學(xué)連接物與細胞毒性小分子藥物(即有效載荷)連接而成。在過去的數(shù)十年間，盡管ADC取得了一定的成功，但由于存在嚴重的毒性問題，ADC的臨床開發(fā)一直與高失敗率有關(guān)（圖1）。

       因此，需要將可耐受ADC劑量限制在具有實質(zhì)性抗癌功效所需的水平以下。并且，即使是已獲得FDA批準的ADC，也有相當一部分患者需要支持性治療以減輕ADC相關(guān)毒性的嚴重程度，許多患者需要減少劑量、延遲治療或停止治療。先前ADC的開發(fā)經(jīng)驗表明，ADC的臨床毒性主要與有效載荷成分有關(guān)。

       ADC藥物產(chǎn)生毒性的機制

       據(jù)估計，只有大約0.1%的ADC注射劑量被傳遞到靶向病變細胞群，絕大多數(shù)給藥劑量靶向健康細胞內(nèi)進行分解，這可能導(dǎo)致不必要的“off-site” 毒性。ADC的“off-site” 毒性可分為“on-target”或“off-target”，其中，“on-target”脫靶毒性通過ADC與健康細胞上的靶細胞表面蛋白結(jié)合進行。研究表明，ADC的每個組成部分，包括抗體、連接子和有效載荷，都可能影響ADC誘導(dǎo)毒性的程度。ADC對正常細胞的毒性主要通過靶點依賴性和非靶點依賴性機制發(fā)生。

       2.1靶點非依賴毒性

       迄今為止，大多數(shù)ADC的 “off-site”毒性與細胞毒性載荷的脫靶遞送有關(guān)，脫靶載荷遞送是ADC耐受性的關(guān)鍵驅(qū)動因素，并最終影響患者使用的推薦劑量。一般來說，導(dǎo)致嚴重毒性的藥物可能會在臨床前開發(fā)的早期階段迅速被發(fā)現(xiàn)，從而在推進到臨床研究之前終止。

       靶點非依賴毒性分為ADC有效載荷遞送脫靶及脫靶受體介導(dǎo)的ADC攝取。ADC有效載荷遞送脫靶主要是由于連接子-載藥不穩(wěn)定導(dǎo)致循環(huán)中載藥過早釋放導(dǎo)致。脫靶受體介導(dǎo)的ADC攝取是指FcγRs、甘露糖受體(MR)結(jié)合和受體介導(dǎo)的內(nèi)化介導(dǎo)ADC脫靶造成的毒性。

       2.2 正常細胞非特異性內(nèi)吞造成的毒性

       盡管有證據(jù)表明有效載荷介導(dǎo)的脫靶機制是大多數(shù)ADC毒性的關(guān)鍵因素，但也有研究發(fā)現(xiàn)ADC與健康組織中表達的靶抗原的結(jié)合也可能導(dǎo)致顯著的毒性。例如，在臨床試驗中，約40%的患者使用維汀-恩弗妥單抗治療的患者出現(xiàn)異常，這被認為是一種靶向毒性，因為ADC靶點(nectin-4)在唾液腺中也有表達。正常細胞可以通過受體依賴性和非受體依賴性（非特異性內(nèi)吞）機制攝取/轉(zhuǎn)運完整的ADC藥物。

       常見的ADC相關(guān)劑量限制毒性

       3.1嗜中性白血球減少癥

       中性粒細胞占粒細胞的40% - 70%，是先天性免疫系統(tǒng)的重要組成部分。嚴重中性粒細胞減少癥是一種常見的劑量限制性毒性，與大多數(shù)利用纈氨酸-瓜氨酸可切割連接劑的MMAE - ADC相關(guān)，包括維布妥昔單抗、泊洛妥珠單抗、維汀-恩弗妥單抗和維汀-替索妥單抗等。此外，在使用具有可切割連接劑的其他有效載荷的ADC中，也常報告≥3級中性粒細胞減少癥，如卡奇霉素、SN-38、、PBD、DM4和多西環(huán)素等。中性粒細胞減少癥在使用穩(wěn)定連接劑治療的ADC患者中較少見，如：BLENREP?或恩美曲妥珠單抗。

       ADC相關(guān)的中性粒細胞減少癥似乎與釋放有效載荷的累積血漿暴露相關(guān)(例如，過早釋放后或從ADC分解代謝的細胞內(nèi)位點分布后)。除了上述脫靶機制外，靶點依賴機制也可能導(dǎo)致靶向白血病抗原的ADC的中性粒細胞減少。

       3.2血小板減少癥

       血小板減少癥是一種常見的脫靶毒性，與使用穩(wěn)定連接劑(SMCC-DM1或MC-MMAF)的ADC有關(guān)，也與使用DNA交聯(lián)劑卡奇霉素有關(guān)。例如，99%的急性髓系白血病患者發(fā)生≥3級血小板減少，42%的急性淋巴細胞白血病患者接受吉妥珠單抗治療。在接受恩美曲妥珠單抗治療的乳腺癌患者中，有14.5%的患者報告了≥3級血小板減少，在接受BLENREP?治療的多發(fā)性骨髓瘤患者中，有21%的患者報告了≥3級血小板減少。

       然而，血小板減少癥的確切機制仍不清楚。ADC在巨核細胞分化過程中通過fcγr介導(dǎo)的或小胞飲途徑的非特異性攝取被認為是一個可能的原因。然而，根據(jù)觀察，ADC相關(guān)血小板減少的臨床表現(xiàn)通常發(fā)生在24小時內(nèi)，明顯短于典型的血小板壽命8 - 10天，可能有其他因素導(dǎo)致血小板減少。

       3.3周圍神經(jīng)病變

       周圍神經(jīng)病變的臨床表現(xiàn)包括感覺相關(guān)癥狀，如四肢麻木、刺痛和疼痛，或在較小程度上有運動相關(guān)癥狀，如肌肉無力。周圍神經(jīng)病變是一種常見的不良反應(yīng)與小管蛋白抑制化療藥物，如紫杉烷和長春花生物堿。同樣，外周神經(jīng)病變是一種重要的劑量限制性脫靶毒性，與使用微管蛋白抑制劑有效載荷結(jié)合可切割連接劑(如vc-MMAE、SPP-DM1和SPDB-DM4)的ADC有關(guān)。因此，微管蛋白抑制載荷對微管的破壞可能導(dǎo)致周圍神經(jīng)病變。

       3.4 眼毒性

       眼毒性是含有SPDB-DM4連接劑載荷的ADC的關(guān)鍵脫靶劑量限制毒性之一，如雷坎妥組單抗、索星-米妥昔單抗和雷星-考妥昔單抗，或mc-MMAF連接劑載荷，如BLENREP、AGS-16C3F和SGN-75。眼睛對ADC細胞毒性的易感性可能是由于幾個因素，包括充足的血液供應(yīng)，快速分裂的上皮細胞群的存在，以及幾種細胞表面受體的高表達。在臨床情況下，ADC相關(guān)的眼部不良事件包括視力模糊、角膜炎、干眼和微囊性上皮損傷。然而，與ADC相關(guān)的眼毒性機制仍然知之甚少。一項研究證實完整的ADC通過大胞飲的非特異性攝取是ADC脫靶眼毒性的機制。然而，也有研究表明靶點介導(dǎo)的ADC攝取也可能導(dǎo)致眼毒性的產(chǎn)生。

       降低ADC藥物毒性的策略

       研究表明，強效的ADC通常會導(dǎo)致更高的療效，但也會導(dǎo)致危及生命的毒性的發(fā)生率增加，導(dǎo)致臨床應(yīng)用受到限制。目前，ADC領(lǐng)域的研究焦點正在轉(zhuǎn)向通過減輕ADC毒性來拓寬治療窗口的策略，因為這種策略可能會增加最大耐受劑量MTDs并改善臨床結(jié)果。

       4.1優(yōu)化修飾ADC的連接鏈及有效載荷

       傳統(tǒng)的ADC連接技術(shù)主要采用賴氨酸的氨基殘基或半胱氨酸的巰基殘基的非特異性連接，這會導(dǎo)致DAR和疏水性的相當大的異質(zhì)性，DAR值從2高至6。研究表明，高負載ADC通常在血漿中不穩(wěn)定，在肝臟中表現(xiàn)出較高的非特異性攝取率，導(dǎo)致脫靶毒性增加。

       目前，研究人員已經(jīng)開發(fā)了可以精確地將指定數(shù)量的細胞毒有效載荷結(jié)合在定義抗體位置的策略。這些技術(shù)將實現(xiàn)更精確的DAR控制，并由于其共軛到更穩(wěn)定的位置，從而提高共軛載荷的穩(wěn)定性，同時還簡化了ADC制備工藝和設(shè)計。

       研究發(fā)現(xiàn)，通過對連接子的修飾可以降低ADC的疏水性，降低毒性。目前基于連接鏈的修飾策略包括：PEG修飾、引入基于自消除鏈形式的連接鏈、引入抗非特異性肽酶裂解穩(wěn)定性的連接劑等。此外，有效載荷化學(xué)結(jié)構(gòu)的修改也可能改善ADC耐受性。

       4.2抗體的修飾

       由于ADC的大多數(shù)靶點在健康組織中也有一定程度的表達，因此通過ADC結(jié)合在這些組織中傳遞細胞毒性載荷可導(dǎo)致“off-site“毒性產(chǎn)生。為了降低靶向毒性，研究人員已經(jīng)開發(fā)了基于抗體藥物偶聯(lián)物的前藥形式(PDC)，其中抗體的結(jié)合區(qū)域被抗獨特型肽所掩蔽，這些肽通過蛋白酶敏感肽連接物連接到抗體。其目的是通過腫瘤微環(huán)境中的優(yōu)先激活來增強腫瘤的選擇性，其中腫瘤微環(huán)境高表達的蛋白酶活性會切割掩蔽肽，從而使PDC與靶抗原結(jié)合。掩蔽肽的緩慢切割降低了PDC與健康細胞中靶抗原的結(jié)合程度，并降低了毒性，增強ADC的腫瘤內(nèi)分布、療效和治療指數(shù)。

       另一種降低靶向毒性的方法是通過開發(fā)針對兩種腫瘤相關(guān)抗原的雙特異性抗體。這種方法增強了選擇性，因為只有在兩種抗原高度共表達的細胞上才能觀察到ADC的強烈結(jié)合。

       4.3優(yōu)化用藥方案

       分次給藥的臨床用藥方案已被證明可以改善ADC的治療指數(shù)。例如，Mylotarg最初于2001年被批準用于治療CD33陽性AML，劑量為9mg /m2，至少間隔兩周。然而，觀察到很高的嚴重的臨床毒性發(fā)生率，包括血小板減少癥(99%)，中性粒細胞減少癥(97%)，≥3級高膽紅素血癥(23%)，≥3級丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶或天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶水平升高，而與護理標準相比，療效沒有明顯改善。因此，Mylotarg于2010年退出市場。

       最近，ADC的分次給藥的策略被引入，這樣患者在給藥周期的第1天、第4天和第7天接受3次3mg /m2的9 mg/m2劑量，從而獲得可接受的毒性分布。Mylotarg的PK/PD分析表明，其毒性由峰值血漿濃度驅(qū)動，而其療效由暴露量驅(qū)動。因此，在維持藥物暴露水平的同時，分段給藥可降低峰值血藥濃度，降低毒性。經(jīng)過修改的給藥方案，Mylotarg于2017年重新獲批臨床使用。

       4.4 逆靶向策略

       一項研究表明，采用有效載荷結(jié)合抗體的“反向靶向”策略，可以提高ADC的治療選擇性。簡而言之，有效載荷結(jié)合抗體片段(又名有效載荷結(jié)合選擇性增強劑或PBSE)與ADC共同使用，以實現(xiàn)從血漿中結(jié)合、中和和清除釋放的有效載荷，減少與ADC毒性相關(guān)的組織中釋放有效載荷的暴露。

       目前，抗體片段已被廣泛用于減輕藥物和毒素的不良反應(yīng)，包括使用抗藥物抗體來增強區(qū)域化療的藥代動力學(xué)選擇性。PBSE技術(shù)可能在減輕由釋放有效載荷介導(dǎo)的許多“off -site”毒性方面具有實用價值，有可能大大提高ADC的安全性和有效性。

       小結(jié)

       抗體-藥物偶聯(lián)物ADC是基于癌細胞與健康細胞表面抗原的差異表達的新型抗癌藥物，其目的是增加抗癌藥物遞送的選擇性，并拓寬傳統(tǒng)化療的治療窗口。然而，ADC的臨床應(yīng)用會受到劑量限制的毒性的影響。目前，大量的研究工作已經(jīng)投入到了解ADC介導(dǎo)的毒性機制，并制定相應(yīng)策略來提高ADC的耐受性，從而提高療效。我們相信，未來的ADC藥物一定可以一掃陰霾，大放異彩！