淺談ADC藥物脫靶毒性及改進(jìn)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(qiáng)效細(xì)胞毒藥物向惡性細(xì)胞的輸送效率，從而擴(kuò)大傳統(tǒng)化療的治療指數(shù)。當(dāng)下的ADC賽道異?；馃?，僅在過(guò)去的三年中，美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)的ADC數(shù)量增加了兩倍?？贵w藥物偶聯(lián)物(ADC)作為一類(lèi)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(fēng)險(xiǎn)-收益分析，許多ADC藥物在臨床開(kāi)發(fā)過(guò)程中面臨著失敗的困境。即使是那些已被批準(zhǔn)用于臨床的ADC，由于無(wú)法接受ADC相關(guān)的毒性，也會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)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。

       1.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(lái)快速發(fā)展的抗癌治療藥物，有100多種ADC正在進(jìn)行臨床研究。目前，美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)了12種ADC。

       ADC由單克隆抗體(mAb)通過(guò)化學(xué)連接物與細(xì)胞毒性小分子藥物(即有效載荷)連接而成。在過(guò)去的數(shù)十年間，盡管ADC取得了一定的成功，但由于存在嚴(yán)重的毒性問(wèn)題，ADC的臨床開(kāi)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(shí)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(zhǔn)的ADC，也有相當(dāng)一部分患者需要支持性治療以減輕ADC相關(guān)毒性的嚴(yán)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(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)表明，ADC的臨床毒性主要與有效載荷成分有關(guān)。

       2.ADC藥物產(chǎn)生毒性的機(jī)制

       據(jù)估計(jì)，只有大約0.1%的ADC注射劑量被傳遞到靶向病變細(xì)胞群，絕大多數(shù)給藥劑量靶向健康細(xì)胞內(nèi)進(jìn)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(guò)ADC與健康細(xì)胞上的靶細(xì)胞表面蛋白結(jié)合進(jìn)行。研究表明，ADC的每個(gè)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(duì)正常細(xì)胞的毒性主要通過(guò)靶點(diǎn)依賴(lài)性和非靶點(diǎn)依賴(lài)性機(jī)制發(fā)生。

       2.1靶點(diǎn)非依賴(lài)毒性

       迄今為止，大多數(shù)ADC的 “off-site”毒性與細(xì)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(dòng)因素，并最終影響患者使用的推薦劑量。一般來(lái)說(shuō)，導(dǎo)致嚴(yán)重毒性的藥物可能會(huì)在臨床前開(kāi)發(fā)的早期階段迅速被發(fā)現(xiàn)，從而在推進(jìn)到臨床研究之前終止。

       靶點(diǎn)非依賴(lài)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(guò)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(xì)胞非特異性?xún)?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(jī)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(dá)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(yàn)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(rèn)為是一種靶向毒性，因?yàn)锳DC靶點(diǎn)(nectin-4)在唾液腺中也有表達(dá)。正常細(xì)胞可以通過(guò)受體依賴(lài)性和非受體依賴(lài)性（非特異性?xún)?nèi)吞）機(jī)制攝取/轉(zhuǎn)運(yùn)完整的ADC藥物。

       3.常見(jiàn)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(xì)胞占粒細(xì)胞的40% - 70%，是先天性免疫系統(tǒng)的重要組成部分。嚴(yán)重中性粒細(xì)胞減少癥是一種常見(jiàn)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(bào)告≥3級(jí)中性粒細(xì)胞減少癥，如卡奇霉素、SN-38、、PBD、DM4和多西環(huán)素等。中性粒細(xì)胞減少癥在使用穩(wěn)定連接劑治療的ADC患者中較少見(jiàn)，如：BLENREP?或恩美曲妥珠單抗。

       ADC相關(guān)的中性粒細(xì)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(guò)早釋放后或從ADC分解代謝的細(xì)胞內(nèi)位點(diǎn)分布后)。除了上述脫靶機(jī)制外，靶點(diǎn)依賴(lài)機(jī)制也可能導(dǎo)致靶向白血病抗原的ADC的中性粒細(xì)胞減少。

       3.2血小板減少癥

       血小板減少癥是一種常見(jiàn)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(jí)血小板減少，42%的急性淋巴細(xì)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(bào)告了≥3級(jí)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(bào)告了≥3級(jí)血小板減少。

       然而，血小板減少癥的確切機(jī)制仍不清楚。ADC在巨核細(xì)胞分化過(guò)程中通過(guò)fcγr介導(dǎo)的或小胞飲途徑的非特異性攝取被認(rèn)為是一個(gè)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(shí)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?chē)窠?jīng)病變

       周?chē)窠?jīng)病變的臨床表現(xiàn)包括感覺(jué)相關(guān)癥狀，如四肢麻木、刺痛和疼痛，或在較小程度上有運(yùn)動(dòng)相關(guān)癥狀，如肌肉無(wú)力。周?chē)窠?jīng)病變是一種常見(jiàn)的不良反應(yīng)與小管蛋白抑制化療藥物，如紫杉烷和長(zhǎng)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(duì)微管的破壞可能導(dǎo)致周?chē)窠?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(duì)ADC細(xì)胞毒性的易感性可能是由于幾個(gè)因素，包括充足的血液供應(yīng)，快速分裂的上皮細(xì)胞群的存在，以及幾種細(xì)胞表面受體的高表達(dá)。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(jī)制仍然知之甚少。一項(xiàng)研究證實(shí)完整的ADC通過(guò)大胞飲的非特異性攝取是ADC脫靶眼毒性的機(jī)制。然而，也有研究表明靶點(diǎn)介導(dǎo)的ADC攝取也可能導(dǎo)致眼毒性的產(chǎn)生。

       4.降低ADC藥物毒性的策略

       研究表明，強(qiáng)效的ADC通常會(huì)導(dǎo)致更高的療效，但也會(huì)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(diǎn)正在轉(zhuǎn)向通過(guò)減輕ADC毒性來(lái)拓寬治療窗口的策略，因?yàn)檫@種策略可能會(huì)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(lài)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(huì)導(dǎo)致DAR和疏水性的相當(dāng)大的異質(zhì)性，DAR值從2高至6。研究表明，高負(fù)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(kāi)發(fā)了可以精確地將指定數(shù)量的細(xì)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(shí)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(shí)還簡(jiǎn)化了ADC制備工藝和設(shè)計(jì)。

       研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)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(diǎn)在健康組織中也有一定程度的表達(dá)，因此通過(guò)ADC結(jié)合在這些組織中傳遞細(xì)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(kāi)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(dú)特型肽所掩蔽，這些肽通過(guò)蛋白酶敏感肽連接物連接到抗體。其目的是通過(guò)腫瘤微環(huán)境中的優(yōu)先激活來(lái)增強(qiáng)腫瘤的選擇性，其中腫瘤微環(huán)境高表達(dá)的蛋白酶活性會(huì)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(xì)胞中靶抗原的結(jié)合程度，并降低了毒性，增強(qiáng)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(guò)開(kāi)發(fā)針對(duì)兩種腫瘤相關(guān)抗原的雙特異性抗體。這種方法增強(qiáng)了選擇性，因?yàn)橹挥性趦煞N抗原高度共表達(dá)的細(xì)胞上才能觀察到ADC的強(qiáng)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(zhǔn)用于治療CD33陽(yáng)性AML，劑量為9mg /m2，至少間隔兩周。然而，觀察到很高的嚴(yán)重的臨床毒性發(fā)生率，包括血小板減少癥(99%)，中性粒細(xì)胞減少癥(97%)，≥3級(jí)高膽紅素血癥(23%)，≥3級(jí)丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶或天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶水平升高，而與護(hù)理標(biāo)準(zhǔn)相比，療效沒(méi)有明顯改善。因此，Mylotarg于2010年退出市場(chǎng)。

       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(dòng)，而其療效由暴露量驅(qū)動(dòng)。因此，在維持藥物暴露水平的同時(shí)，分段給藥可降低峰值血藥濃度，降低毒性。經(jīng)過(guò)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(xiàng)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(jiǎn)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(qiáng)劑或PBSE)與ADC共同使用，以實(shí)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(lái)增強(qiáng)區(qū)域化療的藥代動(dòng)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(shí)用價(jià)值，有可能大大提高ADC的安全性和有效性。

       5.小結(jié)

       抗體-藥物偶聯(lián)物ADC是基于癌細(xì)胞與健康細(xì)胞表面抗原的差異表達(dá)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(huì)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(jī)制，并制定相應(yīng)策略來(lái)提高ADC的耐受性，從而提高療效。我們相信，未來(lái)的ADC藥物一定可以一掃陰霾，大放異彩！