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[ADC] 抗体偶联药物(antibody–drug conjugates,ADC )

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Yang 发表于 2021-2-16 18:13:02 | 显示全部楼层 |阅读模式

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抗体偶联药物(antibody–drug conjugates,ADC ),不同于化疗,也不同于传统靶向药。这类药物像乐高积木一样,由多个关键部分拼接而成。
ADC由抗体、连接子及细胞毒性载荷三部分构成,其中连接子稳定性与载荷释放效率直接影响疗效与安全性。
如同一个导弹系统:
抗体(A)是能识别癌细胞的抗体,类似于导航系统;
药物(D)是能杀死癌细胞的药物,通常就是细胞毒性药物,如同导弹里的炸药;
偶联(C)则是把抗体和药物绑定在一起的连接器,如同集成了导航系统和炸药的制导导弹。
A+D+C,组成了ADC药物。
ADC药物进入体内后,抗体能特异地识别肿瘤细胞,然后再把抗肿瘤药物释放到肿瘤细胞附近,实现定向爆破,从而杀死肿瘤细胞。抗体偶联药物较之化疗具有相对“精准”的特点,但同时这类药物的不良反应也与其所偶联的抗肿瘤药物有关。本质上仍然是化疗的一种。载荷方面,早期ADC多采用微管抑制剂MMAE,但在肺癌中疗效有限;新一代药物更多地采用拓扑异构酶I抑制剂(如喜树碱类),凭借强效细胞杀伤和旁观者效应,显著提升了疗效。
ADC连接子分为可裂解与不可裂解两类。可裂解连接子 依赖肿瘤微环境特性(如酸性pH或高蛋白酶活性)释放载荷,但可能因血浆中过早分解导致脱靶毒性;不可裂解连接子虽更稳定,却需依赖抗体内吞效率。此外,药物抗体比(DAR)需精准控制,DAR过高可能加剧血液系统毒性,过低则降低疗效。不同的ADC适配的DAR也不尽相同,需根据连接子特性而定。

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靶点表达与ADC疗效相关性
在生物标志物的探索中,不同靶点表达对ADC疗效的预测效果表现不同。



药物抗体比(DAR)
Normalized Memberane Ratio(NMR)
Quantitative Continuous Scoring(QCS)
旁观者效应
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高新 发表于 2021-2-21 01:19:13 | 显示全部楼层

ADC
肿瘤反应率低,毒性,脱靶
脱靶,数字病理,AI定量分析?
动态生物标志物整合基因
DAR值是什么?越高越好?
旁观者效应杀伤作用。最终都是细胞毒性。
DATO-DXD,半个成功,毒性高,效率低。

特点:
RR高,但无疾病进展生存期(PFS)不满意。


驱动基因阳性必须与靶向药物全线比较

驱动基因阴性必须与免疫联合化疗比较


有效率:HER2突变、TROP2高表达或者EGFR-TKI耐药的非小细胞肺癌患者中,ORR通常超过50%。
无疾病进展生存期(PFS):ADC药物的中位PFS通常在6-14个月之间,优于化疗。

ADC的本质上是化疗,ADC药物想要应用于驱动基因阳性NSCLC,必须与靶向治疗而不是化疗相比较;同样地,应用于驱动基因阴性NSCLC,需与化免联合方案比较。

  • 驱动基因阳性的患者,ADC需要与靶向治疗全线比较。
  • 对于驱动基因阴性的患者,需要与化疗+免疫治疗比较。


需要Biomarker选择的ADC(HER2)

  • 此前德曲妥珠单抗在DESTINY-Lung02中明确了二线治疗的ORR、最佳剂量与脑转移疗效。有明确靶点的ADC可以获得良好疗效,目前同类的ADC正在积极扩展适应症。
  • 不论是单药还是联合治疗,研究结果都必须与目前的标准治疗相比较,在驱动基因阳性的治疗中对比靶向治疗,在驱动基因阴性的治疗中对比化免联合方案。

需要Biomarker选择的ADC(蛋白过表达)
  • 由于蛋白过表达的cut-off值很难确定,此前赛诺菲开展的CEACM5靶点研究已宣布失败。目前其他靶点也有蛋白过表达的研究正进行。

有靶点但不需要Biomarker选择的ADC
  • 主要包含HER3、TROP2,正开展的研究包括Ⅱ期HERTHENA-Lung01以及Ⅲ期TROPION-Lung01研究,应用于驱动基因阳性NSCLC靶向治疗失败后治疗。

Drago JZ, Modi S, Chandarlapaty S. Unlocking the potential of antibody-drug conjugates for cancer therapy. Nat Rev Clin Oncol. 2021 Jun;18(6):327-344. doi: 10.1038/s41571-021-00470-8. Epub 2021 Feb 8. PMID: 33558752; PMCID: PMC8287784.

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newscientist 发表于 2022-7-2 23:33:04 | 显示全部楼层

ADC全景概况(payload,linker,conjugate和Endocytosis)

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ADC对抗原的识别导致ADC通过内吞途径进入细胞内,通过溶酶体降解后,有效载荷以生物活性形式释放并发挥作用,导致癌细胞死亡。细胞内有效载荷的数量由每个细胞表面抗原的数量、每个ADC的药物有效载荷分子的数量(也称为药物抗体比率,DAR)以及抗原返回细胞表面所需的时间决定。有效载荷可能在癌细胞死亡和降解后逃逸,也可能从胞浆中透膜而出。这种释放的后果可能是有益的(也称为旁观者效应),也可能是有害的,导致全身毒性。

第一个ADC(Mylotarg)于2000年获得批准,自2019年以来,获准的ADC数量翻了一番多,2019-2020年共有5个ADC获得批准,ADC领域持续火热。


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ADC中有几个变化的部分,成功显然没有通用的公式。因此,如何选择合适的抗体、抗体的内吞机制如何、在何处以及如何将连接子连接到抗体、每个抗体连接多少药物分子、如何连接连接子和药物有效载荷、最佳药物有效载荷是什么样的?这些问题需要我们深刻理解ADC各个组分的生物学和化学特性,才能获得满意的答案。

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上图描述了auristatine及其常用的连接位点。金盏花素的构效关系(SAR)已被广泛研究,主要集中在末端亚单位:P1(N-末端)和P5(C-末端),最常见的方法是在P1上引入氨基甲酸酯功能。

2015年,西雅图遗传学的研究人员将ADC有效载荷的范围扩大到包括叔胺,特别是N-二甲基auristatine,首次通过铵键将药物与单克隆抗体结合。所得ADCs在生理条件下稳定,体内外活性高,免疫特异性强。这些结果扩大了ADC可用于靶向给药的药物种类。
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最近,Agensys公司通过调节中心亚基P2-P3-P4,将叠氮化物基团引入P2和P4亚基,在与蛋白酶可裂解的连接子偶联后,产生了在体外和体内效力提高的亲水性衍生物,这为连接子的连接提供了新途径。


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一般来说,在同时含有胺和醇反应的auristatin中,首选的连接点是胺通过氨基甲酸酯键偶联。西雅图遗传学开发了一种新的策略,将含醇的有效载荷与亚甲基烷氧基氨基甲酸酯(MAC)偶联。为了稳定MAC键,碱性基团和吸电子基团都靠近氨基键,结果表明,该偶联物在生理条件下是稳定的,具有很高的效价,并且在体内外都具有免疫特异性。


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此外,乌普萨拉大学的研究人员还开发了AZASTATIN,作为一类新的强有力的auristatin衍生物,包含一个中心胺侧链的抗体结合位点。他们的研究结果证实,这些auristatin衍生物是一类新的细胞毒性有效载荷,适合ADC开发。


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美登素衍生物(DM2,DM4)

美坦辛是一种非常有效的微管组装抑制剂,可诱导细胞的有丝分裂停止。但是这种结构很难共轭,因为它没有反应性官能团,为了克服这个问题,一系列含有SMe基团的非常有效的衍生物被创造出来。这一类分子的第一个例子是DM1和DM4,它们带有甲硫丙酰基而不是天然N-乙酰基。


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从有效载荷DM1和DM4中,通过使用二硫键与连接子偶联。稳定的二硫键连接子在血液循环中表现出良好的稳定性,同时在细胞内保持有效的分裂。


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此外,几种基于maytansine的ADC利用相同的二级羟基作为附着点,并在大多数情况下携带转谷氨酰胺酶生物结合的连接子。例如,一种基于Daratumumab的ADC被证明能向CD38过度表达的癌细胞特异性地传递DM4。最近ImmunoGen开发了一种新型的ADC,它包含一种含硫的maytansinoid,通过一种高度稳定的三肽连接体连接到抗体上,附着点与上述羟基相同。与先前的美登素ADC相比,增加连接物中亚甲基单元的数量增加了旁观者杀伤活性,并提高了小鼠体内的疗效。在类似的方法中,保持核心大环不变,Regeneron和Abzena的研究人员研究了N-甲基丙氨酸氮取代的影响,也改变了大环上侧链的长度,以及通过伯胺和仲胺连接的连接子。


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微管溶素

Tubulysins是微管聚合的有效抑制剂,可导致分裂细胞的细胞骨架迅速解体,并导致细胞凋亡。它们是一个天然存在的四肽家族,含有Mep、Ile、Tuv和Tut,R3=OH或Tup,R3=H。
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利用Tubulysins作为ADC有效载荷,其广泛的附着点已被充分开发。这种结构中一个明显的附着点是Tut或Tup模块的羧酸,如Endocyte的EC1428,其中羧酸通过酰肼部分连接到连接子。Oncomatryx公司也采用了同样的方法,以同样的方式安装了可切割的PABAValCit马来酰亚胺连接子。


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阿斯利康、百时美施贵宝和辉瑞使用的另一种方法依赖于Tup或Tut中苯环的衍生化。


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连接子与Mep基团的连接也得到了广泛的研究。Ingenica研究人员报告说,去甲基Mep类似物保留了强大的细胞毒性活性,可被视为有价值的有效载荷,允许在仲胺上引入不可切割的马来酰亚胺己基连接子。


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Oncomatryx的研究表明,当Mep被另一个拥有仲胺的基序取代时,通过氨基甲酸酯键引入可切割的连接体是产生ADC的有效途径。特别有趣的是,基因泰克关于通过季铵基团将连接子连接到含叔胺的有效载荷上。在有效载荷上引入mc-Val-Cit-PABA连接子导致更多亲水性结合物并改善了血液中的稳定性。西雅图遗传学也采用了同样的方法,通过过度表达葡萄糖醛酸,葡萄糖醛酸连接子也可以改善亲水性和选择性的细胞内切割通过癌细胞中过表达的β-葡萄糖醛酸酶。

隐粘菌素

隐粘菌素(Cryptomycins,CR)是一个具有抗肿瘤活性的六元大环二肽家族。已有的临床试验的结果表明,在达到治疗效果所需的剂量下,其毒性水平是不可接受的。

几个小组尝试将CR用于ADC,但是由于在CR中缺少偶联位点,目前,有两种不同的方法通过引入其它基团,使得能够连接ADC的连接子。一种是由基因泰克的研究人员将苯转化为苄胺以产生有效的有效载荷,这种有效载荷适合通过氨基甲酸酯键连接。在第二种方法中,四川大学的研究人员利用了隐霉素-52的前药形式(CR55),它可以在生理条件下重新环化为CR52。


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抗有丝分裂EG5抑制剂

纺锤体驱动蛋白(KSP,也称为Eg5或KIF11)是一种ATP依赖性运动蛋白,参与细胞周期中心体的分离。因此,用KSP抑制剂(KSPis)阻断有丝分裂中的这一重要事件可产生抗肿瘤效力。

拜耳发现了一个新的吡咯亚类的KSPis,他们研究了该分子不同位置与保持对KSP强亲和力的连接子的连接兼容性。


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同样,诺华的研究人员使用含咪唑的KSP抑制剂作为Eg5 ADC。利用伯醇或仲酰胺部分,他们安装了带有马来酰亚胺端基的不可裂解连接子。当与靶向HER2和c-KIT的抗体偶联时,得到的ADC显示出优于Kadcyla的体内疗效。
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2. DNA损伤药物

吡咯苯并氮卓类和吲哚氯苯并氮卓类

吡咯并[2,1-c][1,4]苯二氮杂卓(PBD)是一类具有抗肿瘤活性的天然产物。它们的作用方式是在DNA的小凹槽中进行选择性烷基化,其中鸟嘌呤的N2与PBD上的亲电N10/C11亚胺形成共价键。

西雅图遗传学使用SGD1882的苯胺作为附着点,模仿可切割连接子中常用的PAB单元,释放自由的PBD有效载荷。StemCentrx与Spirogen合作,利用PBD的N-10位置连接一个氨基甲酸酯的连接子。同样的氨基甲酸酯键也被Immunogen用于结构相似的吲哚氯苯偶氮卓二聚体(IBD)有效载荷。他们还报道了同一类IBD的不同方法,其中一个取代的苯环被用作两个IBD单体的C8/C8'位置之间的连接物。


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以类似的方法,Spirogen和Genentech设计了一种碘苯连接的PBD,允许在过渡金属催化反应中引入不同的连接子。通过使用Sonogashira偶联、Buchwald–Hartwig偶联或叠氮化物-炔烃点击反应,分别获得炔烃、哌嗪或三唑连接的连接子有效载荷共轭物。


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杜卡霉素

杜卡霉素是一种强大的细胞毒性物质,通过其高活性的环丙烷环与DNA的小凹槽结合,并在N3位置烷基化腺嘌呤。非环化的,卤甲基形式的杜卡霉素细胞毒性活性显著降低。由于分子中苯酚基团可作为内消旋体激活剂,从而形成亲电环丙烷,因此杜卡霉素ADC开发中的连接策略集中于酚官能团的连接子连接。
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在Synthon开发的SYD985中,苯酚基团是通过双氨基甲酸酯连接连接子与Mc-val-cit-PABC有效载荷的位置。组织蛋白酶B裂解后,游离苯酚促进分子内重排成亲电环丙基形式。Medarex采用了一种不同的方法,通过分子非烷基化部分的芳香胺连接连接子,并用N-甲基哌嗪氨基甲酸酯部分掩蔽苯酚前药。在体内,苯酚将被释放,随后活性环丙烷将在羧酸酯酶的作用下形成。
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喜树碱

喜树碱(CPT)及其衍生物是拓扑异构酶I抑制剂的经典例子。它们稳定了拓扑异构酶诱导的DNA单链断裂,当三元DNA-TOP1-抑制剂复合物遇到复制叉时,DNA发生双链断裂。天然喜树碱是一种五环结构,其极低的溶解性阻止了其作为癌症治疗药物的广泛应用。其水溶性前药伊立替康获得了转移性结直肠癌的上市许可。SN-38是伊立新坦的活性代谢物,通过人体肝脏羧酸酯酶的作用在体内生成,其可通过打开内酯环而失活。


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Immunomedics建立了两种不同的策略,通过其羟基部分结合SN-38。在一个例子中,连接子通过反应性更强的C-10苯酚基团连接,从而产生稳定的氨基甲酸酯键,而在另一个例子中,通过C-20羟基,同时稳定内酯形式,而C-20羟基对体内效力至关重要。


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另一种适合ADC的非常有效的药物是依沙替康(DDX-8951f)。这种喜树碱类似物在其环己烷环上具有胺取代基,桥接7和9位。依沙替康的氨基有助于其水溶性,而环己烷环赋予的刚性被认为有利于活性内酯形式与非活性水解羟基酸的平衡。氨基羟基乙酰化生成DXd(1),而4-氨基丁酰化生成DXd(2),这两种化合物都保留了依沙替康的生物活性。


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悬垂的羟基和氨基是明显的附着点,可使用酶可切割的Gly-Gly-Phe-Gly四肽连接子连接有效载荷。与抗HER2抗体偶联产生的ADC在临床环境中显示出对抗HER2表达癌症的巨大潜力。


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DXd的环己胺环虽然被认为稳定了生物活性内酯形式,但它携带了一个手性中心,使合成工作和SAR研究复杂化。为了克服这一困难,Immunogen的研究人员研究了一组新的喜树碱类似物,这些类似物能够与单抗偶联。并且在这里,这个环被打开,额外的手性中心被消除。从一种常见的中间产物开始,研究人员尝试了三种类型的结构,并随后使用不同的聚苯胺连接子连接有效载荷。当与抗人表皮生长因子受体(HuEGFR)的抗体偶联时,产生的ADC对EGFR阳性的HSC-2肿瘤异种移植模型有效。
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卡奇霉素

卡奇霉素是一类被广泛研究的烯二炔类抗生素,其结构和作用机制特别有趣和复杂,使其成为ADC有效载荷领域的一类抗生素。在ADC中连接calicheamicin的策略以市场上的adc Mylotarg为例,还有Besponsa。


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有效载荷的释放分两步进行:在酸性细胞内环境中对腙进行敏感的裂解,然后通过细胞内谷胱甘肽还原二硫键。释放的硫醇发生分子内1,4-加成的烯酮触发伯格曼环化反应,产生一个二自由基。这种活性中间体能够从脱氧核糖骨架中提取氢原子,产生双链DNA断裂,进而导致细胞死亡。


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最近,从不列颠哥伦比亚地衣中发现的链霉菌中分离出一种新的烯二炔类天然产物,称为uncialamycin。这种结构通过全合成得到证实,从那时起,一些高效的合成类似物被制备成ADC的潜在有效载荷。

BMS的研究人员表明,由于在各种肽偶联条件下反应活性较低,因此,Uncialamycin的仲胺不是一个合适的连接点。研究人员合成了一种类似物,其中一个氨基直接引入到芳香环上,但这种苯胺的反应性也太弱,不能作为连接子引入的基团。另一方面,使用氨基乙基延伸物安装脂肪族胺,为连接子提供了合适的连接点。


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从后一个有效载荷中,他们使用蛋白酶可切割的二肽和不可切割的连接子制备前体。CD70-ADC具有可切割连接体,对肾癌细胞株具有高度特异性的细胞毒活性,而相应的不可切割ADC在同一细胞株上不具有活性。


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最近,为了继续这项工作,BMS的研究人员在设计的、高效的、化学稳定的uncialamycin类似物中使用苯酚基作为附着点。使用新开发的苯酚烷基化,在有效载荷的苯酚基团上添加了一个经典的可裂解连接子。将产生的有效载荷与抗体偶联,其在体外和体内均显示抗原特异性抗肿瘤活性。
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3. 创新药物

凋亡诱导剂(Bcl-xL抑制剂)

抗凋亡Bcl-2家族成员(包括Bcl-xL)的过度表达是癌细胞获得凋亡抵抗的机制之一。能够阻断Bcl-xL上BH3结合域的药物可以触发癌细胞凋亡。2017年,AbbVie首次以ADC的形式展示了BcL-xL抑制剂的有效载荷,其靶向表达EGFR的特定细胞或组织。有趣的是,研究人员在有效载荷上使用了三个不同的连接点来连接可切割的连接子。氨基烷基延伸的核心修饰用于在需要时建立合适的连接位点。


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泰兰司他丁及其类似物

靶向剪接体是一种参与mRNA加工的大型核糖核蛋白复合物,为靶向癌症治疗提供了一种有希望的治疗选择。有几种天然产物能够通过与不同的剪接体亚单位结合来抑制RNA剪接。最具代表性的是thailanstatin A,它可以与剪接体的SF3b亚单位结合,从而阻止RNA剪接。
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Thailanstatin A缺乏一个适合连接连接子的基团。为了解决这个问题,将羧酸与乙二胺偶联以引入含有胺的间隔基,该间隔基通常用于连接子的安装。
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将这种天然产物用于ADC的另一个困难是存在多种反应性功能。例如,中心核中的二烯可以通过Diels–Alder反应与用于生物结合的马来酰亚胺部分反应。这个问题是通过使用另一个共轭部分,卤代乙酰胺来解决的。结合这两种修饰并包含可切割连接子的ADC首次在专利文献中报道,并且声称它们在几个表达HER2的细胞系中具有适度的活性。
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最近,辉瑞报告说,羧酸直接与抗体的有效表面赖氨酸(无连接子偶联)结合导致迄今为止最有效的Thailanstatin ADC。这些赖氨酸偶联物的活性与药物负载有关,而其他有效载荷类通常没有观察到这种特性。ADCs在胃癌异种移植模型中显示出良好的作用。
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鹅膏毒素

在ADC技术领域,使用类似amatoxins的转录抑制剂是一种相对较新的方法。九种天然存在的amatoxin衍生物具有相同的骨架结构,一个由八个L-构型氨基酸组成的大环,通过亚砜部分连接在色氨酸和半胱氨酸残基之间。amatoxins的三个侧链是羟基化的,OH基团具有良好的水溶性并与目标分子结合。两种肽,α-鹅膏糖蛋白和β-鹅膏毒素,占所有毒素的90%。


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在amatoxins上共使用过三个附着点产生ADC。第一次尝试是将β-鹅膏毒素的羧基偶联到IgG上赖氨酸的氨基,这种连接具有良好的血浆稳定性和高细胞毒性,但这种生物偶联的产率很低。二氢异亮氨酸的羟基也被认为是一个连接点,引入谷胱甘肽作为连接子,然后通过赖氨酸结合,可获得体外细胞毒性和体内抗肿瘤活性优异的ADC,但不幸的是,由于血清羧酸酯酶裂解连接子,导致其循环稳定性差。第三种方法,附着于色氨酸的6-羟基代表了目前的标准程序,苯酚与各种连接子的醚化导致了高度稳定和有效的ADC。由于鹅膏毒素其它氨基酸要么不具化学活性,要么是与RNA聚合酶II结合的关键,因此不能将其它的鹅膏毒素氨基酸(即羟脯氨酸、甘氨酸、异亮氨酸和半胱氨酸)用于偶联。

基于amanitin的代表性的ADC为HDP-101。有效载荷本身是一种合成的金刚烷醇衍生物,优化了稳定性。与天然天麻素相比,两个差异是色氨酸中没有6′-OH,硫醚链取代亚砜。通过天冬氨酸侧链上酰胺的形成,引入组织蛋白酶B-裂解连接子。
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最近,Park及其合作者为含苯酚的有效载荷设计了一种新的连接基序(OHPAS)。它是一种二芳基硫酸盐,一个芳基部分来自有效载荷,另一个来自连接基序的潜在苯酚基团。将该技术应用于曲妥珠单抗ADC中的a-鹅膏毒素,在体外和体内表现出强大的细胞毒性。
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烟酰胺磷酸核糖转移酶

烟酰胺磷酸核糖基转移酶(NAMPT)是一种负责将烟酰胺转化为烟酰胺单核苷酸的酶,其抑制剂在各种临床前和临床研究中显示出有效性,但其临床应用受到靶向毒性和剂量限制性毒性的限制,如血小板减少和胃肠道不良反应。

诺华公司的研究人员在NAMPT抑制剂有效载荷中的苯环对位中引入哌嗪部分,确定了合适的连接子附着点。这种分子在c-Kit和HER2表达细胞系上表现出纳摩尔水平的效力,并且耐受性良好,在体内表现出靶向依赖性。


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卡马霉素

从库拉索菌中分离得到两种新的蛋白酶抑制剂,卡马霉素A和卡马霉素B。两者都具有亮氨酸衍生的α,β-环氧酮弹头直接连接到甲硫氨酸亚砜或甲硫氨酸砜。他们被发现能抑制酿酒酵母20S蛋白酶β5亚单位活性(糜蛋白酶样活性)。此外,它们对肺癌和结肠癌细胞株具有很强的细胞毒性。
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然而,由于它们的高效价,它们的选择性较差,经常表现出毒副作用。因此,剧毒的卡马霉素衍生物适合作为ADC的弹头,可以保持所需的效力,并获得更好的耐受性。所设计的类似物均在P2位置并入砜甲硫氨酸衍生物(如卡马霉素B),而不是卡马霉素A中的亚砜甲硫氨酸,因为这消除了亚砜基立体异构体混合物产生的结构复杂性。


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第一代类似物在P4末端含有胺基,不幸的是,这个附着点并不合适,因为有效载荷显示细胞毒性活性降低。第二代卡马霉素类似物在P2侧链上含有一个胺基,当短乙基氨基链延伸磺酰基时,效果最好。在第三代类似物中,芳基连接砜和胺,因此降低了它的碱性。第二代和第三代有效载荷都显示出强大的体外活性,并用可切割或不可切割的连接子连接。不幸的是,没有一种ADC对受试癌细胞系表现出比曲妥珠单抗更高的细胞杀伤能力。

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这种结构的分解代谢导致Lys-SMC-DM1成为主要的肿瘤代谢物。此外,与这种连接子相连的药物通常不能发挥旁观者效应,因为释放的分解代谢产物通透性较差。目前的研究主要集中在可切割的连接子上。

使用可切割连接子对于具内化和不具内化ADC的设计同样可行,因为释放是由切割位点(溶酶体和/或肿瘤环境)的性质触发的。连接子可以分为两大类:酶依赖性和化学(即非酶)依赖性。

2. 化学依赖性连接子

含有二硫键的连接子受到硫醇的亲核攻击以释放活性载荷。尽管血浆中人血清白蛋白(HSA)的还原形式就是最丰富的硫醇,但它对大分子的反应性很差。胞浆中还含有高水平的谷胱甘肽(GSH),这是一种含有巯基的三肽,很容易与S-亲核蛋白发生反应。血液(微摩尔范围)和细胞质(毫摩尔范围)中GSH浓度的差异以及癌细胞引起的氧化应激有助于药物在癌细胞内的优先释放。含有二硫键的连接子主要与maytansinoid类有效载荷相关。二硫键的反应性可由空间位阻调节:α-甲基替换显著影响还原速率和对硫醇-二硫键交换的抗性,如SAR-3419的连接子通过偕二甲基替换获得SPDB-DM4最佳的抗肿瘤活性。


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腙连接子显示出依赖于pH的稳定性,在中性pH下稳定,并在酸性介质中水解(内体的pH<6,溶酶体的pH<5),形成相应的酮和肼。


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该方法已成功应用于IMMU-110,包含一个可裂解酰基腙连接子,由4-马来酰亚胺甲基环己烷-1-羧酸盐(MCC)的酰肼与阿霉素中存在的酮基反应中形成。


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腙连接体也经常用于卡利霉素家族的有效载荷,在这种情况下,释放是由两步活化过程触发的:第一步酸敏感腙被水解,第二步二硫键被GSH还原,使巯基中间体环化。这种连接子已经在上市的Mylotarg和Besponsa中使用,但是它们在血浆中的稳定性不如预期,也不如其他可切割连接子吸引人。

3. 酶依赖性连接子

为了限制有效载荷在内化前的释放,从而防止或最小化目标细胞外的降解,溶酶体的蛋白质组分成为寻找能够降解ADC并以高浓度存在的酶的合理场所。

组织蛋白酶-B

组织蛋白酶B是一种半胱氨酸蛋白酶,存在于哺乳动物的晚期内体和溶酶体中,在许多癌细胞中也过度表达。最初,一种可切割的二肽作为组织蛋白酶B的底物用作阿霉素前药,这项工作建立了SAR的二肽部分:P1位置需要亲水性残基(瓜氨酸或精氨酸),而P2位置的亲脂性残基增强血浆稳定性(苯丙氨酸、缬氨酸或丙氨酸)。

此外,还引入了一个自降解间隔子来促进酶的进入,从而限制了有效载荷的空间位阻:对氨基苄基氨基甲酸酯(PABA)在酸性介质中自发1,6-消除,释放二氧化碳、对氮杂醌甲酰胺和阿霉素。最终,这一发现从前药转移到ADC领域,证明了Val-Cit和Phe-Lys二肽连接子的抗原驱动的细胞活性。


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Val-Cit二肽是ADCs中最常用的可裂解连接子,目前有多达25个分子处于临床阶段,可能是因为其整体良好的血浆稳定性、释放行为和化学可牵引性。两个已获批的ADC药物(Adcetris和Polivy) 都使用了相同的连接子mc-VC-PABC,其中包含马来酰亚胺基间隔子、作为组织蛋白酶底物的标准Val Cit二肽序列和PABC自降解间隔子。

Val-Ala二肽也被广泛应用,有7个分子处于临床阶段,进展最快的是Loncastuximab tesirine,其包括一个聚乙二醇化间隔子,以平衡属于PBD二聚体家族的有效载荷SG3199的亲脂性。
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研究表明,由于沉淀和聚集,Val-Cit很难实现高DAR。相反,Val-Ala连接子允许DAR高达7.4,且聚集有限(<10%)。与Val-Cit相比,Val-Ala的疏水性较低,这解释了为什么这种连接子在亲脂性的有效载荷(如PBD二聚体)方面表现卓越,7个临床候选ADC的Val-Ala连接子都连接PBD。

一些研究将Val-Cit和Val-Ala二肽结构与MMAE的有效载荷连接进行了比较。在非内化抗体的情况下,结合到工程化半胱氨酸的Val-Cit和Val-Ala连接子都表现出类似的特征,并且比Val-Lys和Val-Arg类似物表现出更好的性能。在使用随机半胱氨酸结合的抗Her2 ADC的情况下,与Val-Cit相比,Val-Ala在高DAR结构中显示出较少的聚集性。另一方面,两种连接子显示出相似的缓冲稳定性、组织蛋白酶B释放效率、细胞活性和组织病理学特征。

四肽Gly-Gly-Phe-Gly显示出稳定和有效的可切割连接子的所有特性,已上市的ADC药物Enhertu使用了此类连接子。第一三共的Enhertu是一种血浆稳定的ADC,DAR为7.7,在溶酶体中发生蛋白酶降解,释放DX-8951f,这是一种有效的拓扑异构酶I抑制剂,来源于exatecan。由于连接子不含增溶剂,达到如此高的DAR是非常可观的,因为它与广泛确立的原理相矛盾,即高DAR结合物可能具有较差的药代动力学特征。这里使用的自降解间隔子是简单和紧凑的半胺化,而不是Val-Cit连接子使用的PABC。


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磷酸酶和焦磷酸酶

与组织蛋白酶一样,焦磷酸酶和磷酸酶也是在溶酶体中选择性表达的水解酶。2016年,默克公司的研究人员设计了含有磷酸和焦磷酸的连接子与组织蛋白酶B敏感的Val-Cit-PABA搭配,旨在传递糖皮质激素:磷酸盐/焦磷酸盐部分结合在自降解间隔子PABA和有效载荷之间。内化后,有效载荷可通过组织蛋白酶B、自降解间隔子和磷酸酶(n=1)的顺序释放。对于焦磷酸酯(n=2),可能需要另一个涉及焦磷酸酶的步骤。
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这种亲水性和永久性带电基团的优点是溶解性,不仅能够与亲脂性糖皮质激素衍生物进行生物偶联,而且促进ADC纯化, ADC中的残余连接子少于0.10%。含有磷酸和焦磷酸的ADC在体外都具有活性。

默克公司的同一组研究人员还开发了一种独特的基于焦磷酸酶的连接子,用于释放含羟基有效载荷地塞米松和丙酸氟替卡松。


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此外,羟基附着点的性质对有效释放至关重要。地塞米松的伯醇效果良好,而更受阻的氟替卡松的仲醇需要一个缩醛间隔子,从而实现可接受的释放。两种ADC在体外均表现出良好的稳定性,对肿瘤细胞系具有较强的活性。

β-葡萄糖醛酸酶

β-葡萄糖醛酸酶是一类糖苷酶,催化β-葡萄糖醛酸残基的水解,它在溶酶体和肿瘤间质中高表达。西雅图遗传学的研究人员于2006年发表了一项开创性的工作,抗CD70 ADC使用了含葡萄糖醛酸的连接子,葡萄糖醛酸附着在自降解间隔子上。这种连接子表现出低水平的聚集、高血浆稳定性、以及强大的体内功效。
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该连接子还通过一个额外的二甲基乙二胺(DMED)自降解间隔子应用于其他含胺的有效载荷,如喜树碱类似物、SN38、杜卡霉素和苦参碱。释放顺序从水解β-葡萄糖醛酸到自降解间隔子,DMED的另一个环化反应自发发生,形成1,3-二甲基咪唑啉-2-酮,并最终释放含羟基药物。由于连接子的亲水性,与组织蛋白酶敏感连接子相比,该技术使ADC的DAR=8制备更为容易。
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β-半乳糖苷酶

最近报道了一种使用β-半乳糖苷酶裂解连接子的ADC,其中包含PEG10间隔子。间隔子被硝基取代,以提高自降解速率。类比β-葡萄糖醛酸酶连接子,其解离机制涉及水解β-半乳糖苷酶部分,它赋予化学前体亲水性。另一个优势是β-半乳糖苷酶仅存在于溶酶体中,而β-葡萄糖醛酸酶在溶酶体中表达,也在实体瘤的微环境中表达。研究证明,在抗HER2-ADCs释放MMAE的背景下,含β-半乳糖苷酶连接子的 ADC在体外和体内均比T-DM1更为有效。
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硫酸酯酶

最近,出现了硫酸酯酶裂解的连接子,硫酸酯酶在几种癌症类型中过度表达,表现出潜在的选择性。研究涉及以MMAE为有效载荷的抗Her2抗体,与经典的可切割Val-Cit和Val-Ala连接子相比,硫酸酯酶连接子对Her2+细胞系显示出相似的效力。


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反应的区域选择性归咎于磺酰丙烯酸酯的设计以及每个赖氨酸周围独特的局部微环境。通过计算预测,pKa最低的赖氨酸容易以位点特异性的方式在弱碱性pH下优先反应。即使在其他亲核残基如半胱氨酸存在的情况下也观察到了这种反应。该技术已应用于5种不同的蛋白质和曲妥珠单抗,在偶联后均保留了原有的二级结构和蛋白质功能。

2018年,Rai等人报告了另一种利用“化学关键蛋白”的可逆分子间反应进行的位点特异性修饰。该试剂携带多种官能团,这些官能团在所有可获得的赖氨酸残基上可逆地形成亚胺部分。然后,关键蛋白通过试剂中的环氧化物与近端组氨酸残基反应。因此,在生理条件下,关键蛋白从赖氨酸中分离,醛被再生,从而能够通过肟结合标记抗体。


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这种关键蛋白的定向修饰技术后来发展成单赖氨酸残基标记技术,即使在存在N-末端胺的情况下也具有毋庸置疑的选择性。方法的成功依赖于Fk1-间隔子-Fk2试剂。


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Fk1官能团与赖氨酸可逆反应,调节Fk2近端赖氨酸部分的微环境。然后通过酰胺键在Fk2处的赖氨酸残基(K169和K395)进行偶联,间隔子的设计调节偶联的位置。该方法已成功应用于ADC(trastuzumab-emtansine)的合成,证明其细胞活性与已获批准的Kadcyla相当。

Merlul等人最近报道了一种不同的结合策略,有效地靶向天然抗体上的组氨酸残基。他们引入了一种基于阳离子有机金属铂(II)的连接子,[乙二胺铂(II)]2+,图中表示为Lx。


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这种技术基于络合和偶联两个步骤。氮杂环配体如哌啶与Lx配位形成络合物前体,稳定的中间体包含有效载荷和配体上的一个氯离子。该复合物含有带正电荷的Pt(II)中心,这提高了连接子和有效载荷复合物的水溶性并最小化抗体聚集,该方法还扩展到类似的碘络合物。在最近的一份报告中,碘化钠的使用被证明可以显著提高该技术的偶联产率和选择性。Cl-Lx-药物载荷络合物上残留的氯配基与碘化物的交换生成更具活性的I-Lx-药物载荷,从而获得更高的偶联产率。这项技术已被应用于ADC药物的大规模生产。

二硫化物重桥接策略

IgG抗体包含四个链间二硫键,两个连接轻链和重链,两个位于连接两条重链的铰链区,它们维持着单克隆抗体的完整性。另一个经典的生物偶联途径探索了这些半胱氨酸作为有效载荷连接点的作用。四个二硫键的还原通常会产生八个巯基,它们能够与马来酰亚胺的连接子反应,从而产生DAR为8的ADC。


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Doronina及其同事报告了嵌合抗CD30单克隆抗体偶联MMAE,DAR=8的 ADC实例。与经典的赖氨酸偶联相比,这种有效载荷加载方式得到了更好的控制。然而,据报道,较高的药物负荷会增加聚集的风险,从而导致高血浆清除率,并降低体内疗效。

Badescu和al在2014年报告了一种新的位点特异性重桥接偶联策略,他们是第一个证明新的双砜(bis-sulfone)能够烷基化来自抗体和抗体片段中还原二硫键的两个巯基,对抗原结合的影响最小。后来,Wang和al描述了一种新的水溶性烯丙砜(allyl sulfone),该试剂在没有原位活化的情况下提高了反应活性。它表现出高稳定性、高水溶性和位点特异性。


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此外,还有巯基炔与末端炔烃和环辛炔生物偶联的再桥接技术,其进一步发展出新一代马来酰亚胺,如二溴-(DBM)和二硫代马来酰亚胺(DTM),用于位点特异性偶联。这些马来酰亚胺类似物在第3位和第4位含有良好的脱离基团,从而实现快速、高效和高产率的偶联。最近报道了结合二溴和二硫代马来酰亚胺性质的杂化硫代溴马来酰亚胺(TBM),这种TBM试剂结合更快,显示出更高的DAR=4的百分比,这可能是由于溴减少了空间位阻。

2015年,Chudasama等人引入了一类新的重桥接试剂,二溴吡啶二酮(dibromopyridazinediones)。他们证明了它能有效地插入到二硫键中,得到的结构即使在高温下也表现出了极好的水解稳定性。然而,随着还原步骤上的温度升高,也观察到不均一性,这种结构也允许选择性地引入不同的功能基团。

二乙烯基嘧啶(Divinylpyrimidine)是另一种有效的重桥接试剂,能够产生稳定的DAR=4的ADC。Spring等人研究了乙烯基杂芳基支架对半胱氨酸再桥接的作用,他们认为用嘧啶取代吡啶可以使杂芳环成为更好的电子受体,从而提高交联效率。他们的工作扩展到二乙烯基三嗪,在高温下,重桥接显示出更高的效率。

为了避免与经典马来酰亚胺偶联相关的体内不稳定性的缺点,Barbas等人研究了甲基磺酰基苯基恶二唑,该试剂对半胱氨酸具有特异性反应。与血浆中的半胱氨酸-马来酰亚胺偶联物相比,他们的稳定性更高。受此启发,Zeglis设计了DiPODS试剂,该试剂含有两个通过苯基连接的恶二唑基甲基砜部分, DiPODS以重桥接的方式与两个硫酸根形成共价键。与马来酰亚胺偶联相比,以这种方式偶联具有优越的体外稳定性和体内性能。

聚糖偶联

由于IgG是一种糖蛋白,它在Fc片段每个重链的CH2结构域N297位置包含一个N-聚糖,这种糖基化可以作为连接有效载荷的附着点。多糖与Fab区域间远距离定位降低了在偶联后损害抗体的抗原结合能力的风险,此外,与抗体的肽链相比,它们的化学组成不同,允许位点特异性修饰,使它们成为合适的偶联位点。

聚糖生物偶联可根据用于靶向碳水化合物的技术来区分:包括聚糖代谢工程化、聚糖氧化后的糖转移酶处理、内糖苷酶和转移酶处理后的酮或叠氮化物标记。


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Neri等人报道了在IgG抗体的N-糖基化位点处岩藻糖的位点特异性修饰。这种糖含有一个顺式二醇部分,适合选择性氧化。他们用偏高碘酸钠氧化岩藻糖残基,生成一个能够与含联氨的连接子反应的醛基,这样,抗体通过腙键与药物相连。

Senter及其同事向细胞培养基中添加硫基类似物,通过代谢将6-硫代岩藻糖带入抗体修饰。他们认为,取代是通过劫持岩藻糖基化途径来完成的,这样就引入了化学位点来实现位点特异性结合。与经典半胱氨酸偶联物相比,这种方法显著降低了异质性水平,并产生具有更可预测的药动学和药效学特性的偶联物。

重组IgG中很少含有唾液酸,然而,已经证明,利用半乳糖基和唾液酸转移酶可以酶法改造甘氨酸。通过酶反应添加半乳糖以获得G2聚糖,然后添加末端唾液酸。这种修饰通过高碘酸氧化生成醛基,可以偶联带羟胺基团的连接子-有效载荷。所得的偶联物具有较高的靶向选择性,体内抗肿瘤活性良好。高碘酸还可氧化蛋氨酸等敏感氨基酸,影响与FcRn的结合。

除这些偶联策略外,半乳糖残基也可以作为修饰位点。多项研究报告了通过使用突变的β- 1,4-半乳糖转移酶,将半乳糖替换为一种含酮或叠氮官能团的半乳糖,这种具有双正交官能团的半乳糖衍生物为高效偶联开辟了途径。这些技术已被开发用于成像和抗癌应用。

从化脓性链球菌中发现的内糖苷酶EndoS和EndoS2,这些酶能够水解IgG的N-聚糖,从而使水解后的残基成为生物偶联的有效位点。这种方法有助于使单抗的聚糖结构均匀化,同时它也适用于任何IgG亚型。此类方法应用于trastuzumab-maytansine,制备出具有良好体外和体内药效的糖偶联ADC。

2. 工程化抗体的位点特异性生物偶联

生物正交化学和蛋白质工程领域的进展有助于产生更均匀的ADC。尽管在天然单抗上有许多可用的附着方法可供选择,但在工程化抗体上的位点特异性生物偶联能够更有效地控制DAR,并且避免改变与抗原结合的亲和力。这样,在某些位置加入天然或非天然氨基酸,得到具有优良药代动力学和药效学特征的同质产品。

酶法

有效载荷的附着可以通过在抗体序列中插入特定的氨基酸标签以非常有选择性的方式实现。这些标签被特定的酶所识别,例如甲酰甘氨酸生成酶(FGE)、微生物谷氨酰胺转胺酶(MTG)、转肽酶或酪氨酸酶,从而能够执行位点特异性偶联。

Aaron等人探索了一种新的利用醛标记蛋白质的位点特异性偶联。该技术利用了基因编码的五肽序列(Cys-X-Pro-X-Arg),其中半胱氨酸残基被FGE识别,并在细胞中蛋白质表达期间被共翻译氧化为甲酰甘氨酸。这样,工程化抗体通过HIPS(hydrazino-Pictet–Spengler)化学方法与醛特异性连接子选择性偶联。


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微生物转谷氨酰胺酶(MTGase)策略也经常被开发用于定位特异性偶联。MTGase催化在脱糖抗体295位置的谷氨酰胺侧链与底物的伯胺之间形成肽键。与其他酶策略相比,MTG是一种灵活的技术,不需要肽供体来实现偶联。只要酰基受体含有一种伯胺,就没有结构限制。


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谷氨酰胺残基自然存在于单抗的每个重链的Fc区域。在295位去糖基化后,谷氨酰胺残基通过MTGase介导的反应偶联,可以产生均一的DAR=2的ADC。为了提高效率,可以偶联带支链的连接子,从而使DAR翻倍,297位的天冬酰胺突变为谷氨酰胺也可增加DAR。

NBE Therapeutics开发了基于S金黄色葡萄球菌转肽酶A介导的偶联。他们的策略利用转肽酶A(SrtA),在LPXTG(X=任何氨基酸)五肽的基序中切割苏氨酸和甘氨酸残基之间的酰胺键。然后,它催化甘氨酸相关的有效载荷与新生成的C-末端的偶联,在生理温度和pH下生成肽键。


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该方法应用于不同抗体,如抗CD30和抗Her2,并使用含有5甘氨酸标记的连接子偶联maytansine和MMAE,两种ADC均显示出与经典偶联相似的体外细胞杀伤活性。酶法产生的trastuzumab-maytansine在体内试验中完全匹配Kadcyla。

在另一个例子中,利用转肽酶法生成了高效蒽环素毒素衍生物PNU-159682的ADC。有趣的是,通过这项技术,偶联效率甚至高于Adcetris和Kadcyla类似物。此外,所制备的PNU-159682 ADC具有较高的体外和体内稳定性,并且显示出的效力超过了含有微管蛋白靶向有效载荷的ADC。

另一个新兴的新方法是通过酪氨酸标签进行位点特异性抗体标记,酪氨酸标签与单克隆抗体轻链的C末端基因融合。考虑到位点可及性,Bruins及其同事使用了一种工程化的四甘氨酰酪氨酸残基作为标记,它为偶联提供了一个容易触及的位点。酪氨酸酶将酪氨酸氧化成1,2-醌,从而允许与各种双环[6.1.0]壬炔(BCN)衍生物的环加成反应。这种方法可以与含有BCN连接子的MMAE有效地偶联。


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半胱氨酸工程:硫单抗技术

随机半胱氨酸偶联和重桥接是利用抗体结构内天然存在的半胱氨酸残基的技术。然而,随机半胱氨酸方法的异质性以及重桥接策略中的单抗片段化需要在ADC合成中加以考虑,特别是当疏水性药物被偶联时。

与它们不同的是,硫单抗技术通过利用不涉及结构二硫键的工程化反应性半胱氨酸,在抗体上实现所需位点的选择性和均匀修饰。一般来说,半胱氨酸突变的设计是为了促进细胞毒性有效载荷偶联的同时,保持单克隆抗体的稳定性、亲和力和最小化ADC聚集。为了确定突变的最佳位置,通常采用几种技术,包括计算建模、模型系统筛选和高通量扫描。

Junutula等人首先报道了一种硫单抗策略,用工程化半胱氨酸残基取代了抗MUC16抗体重链114位的丙氨酸(HC-A114),工程化位置内的反应性硫醇能够与马来酰亚胺负载的连接子反应。合成的抗MUC16 ADC在异种移植小鼠模型中表现出效力,在大鼠和食蟹猴中表现出高剂量耐受性,这个发现建立了硫单抗偶联策略的一般性方法。

此外,琥珀酰亚胺连接在胞浆内可以经历两个平行反应:反向Michael反应导致连接子-有效载荷的损失,以及琥珀酰亚胺的水解,这两种反应都对体内ADC活性有显著影响。为了提高稳定性,Lyon和合作者设计了一个与马来酰亚胺相邻的碱性氨基整合进来的连接子。在连接子中加入二氨基丙酸(DPR)促进了硫琥珀酰亚胺在中性pH和室温下的快速定量水解,这样,非特异性的去偶联作用被阻止,从而提高了体内的稳定性。除了常用的马来酰亚胺外,还探索了不同的半胱氨酸反应剂,如碘乙酰胺、溴甲酰胺、羰基丙烯酸酯,N-烷基乙烯基吡啶盐。

3. 与工程化非天然氨基酸的生物偶联

除了硫单抗技术外,非标准氨基酸(ncAA)的加入为位点特异性偶联提供了另一种可能性。该技术使用含有独特化学结构的氨基酸,从而能够以化学选择性的方式引入连接子-有效载荷复合物。该技术需要对抗体序列重组,利用与宿主细胞内所有内源性tRNAs和合成酶正交的tRNA和氨基酰tRNA合成酶(aaRS),用于响应未赋值密码子将ncAA带入蛋白质。通常,ncAA在发酵过程中被添加到培养基中。选择非天然氨基酸是很重要的,因为它们可能激发免疫原性。常用的ncAA是具有独特基团的天然氨基酸的类似物,如酮、叠氮、环丙烯或二烯。

已有研究将对乙酰苯丙氨酸(pAcF)成功地整合入抗CXCR4 抗体中。有效载荷Auristin通过肟连接与抗体有效偶联,从而生成化学均一的ADC。该ADC在小鼠体内表现出良好的体外活性和完全清除肺肿瘤的作用。

由于肟连接所需的酸性条件和ADC缓慢释放的动力学,另一种选择是加入含ncAA的叠氮化物。广泛应用的对叠氮哌苯胺(pAzF)可在生理条件下快速进行CuAAC或SPAAC反应,利用这种策略成功地在抗CD74抗体上偶联糖皮质激素有效载荷。除了pAcF技术外,还成功地将含叠氮的赖氨酸类似物(AzK)带入到抗体中,以产生具有Auristin、PBD二聚体或微管蛋白有效载荷的位点特异性ADC。

此外,赖氨酸的环丙烯衍生物(CypK)以及自然发生的非典型氨基酸,如硒代半胱氨酸(Sec)都成功地整合进入抗体中。所产生的ADC表现出良好的稳定性、选择性以及体外和体内活性。

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网格蛋白是CME的关键成分,由重链和轻链组成。三个网格蛋白重链和轻链形成一个三聚体,它与其他三聚体相互作用,并在新兴的CCP周围形成一个多边形晶格。衔接蛋白2(AP-2)是一种异源四聚体复合物,它介导CCP颈部的收缩。Dynamin是一种GTP酶,在成熟囊泡的颈部形成螺旋状聚合物。GTP水解后,dynamin诱导囊泡从质膜分裂。

小窝介导的内吞作用

不依赖于网格蛋白的内吞作用包括小窝介导的内吞作用、小窝蛋白非依赖性载体蛋白/GPI-富集的早期内区室(CLIC/GEEC)和巨胞饮作用。

小窝是质膜的小瓶状内陷,其特征是高水平的胆固醇和鞘糖脂,通过不依赖于网格蛋白的途径介导内吞作用,并且存在于大多数细胞类型中。小窝的主要支架蛋白是小窝蛋白,它是形成寡聚体的20–24 kDa完整膜蛋白。小窝蛋白共享共同的支架结构域,这些支架结构域介导与自身和其他包含小窝蛋白结合结构域蛋白质的相互作用。


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虽然小窝具有类似CCPs的内陷形态,但它们是不同的。简单地说,CCP的密度是恒定的,而小窝的密度会因细胞类型的不同而变化很大。CCPs随着萌发的内体成熟而增大,相比之下,小窝囊泡保持不变的大小。一旦进入细胞内,小窝就形成了高阶结构,而不是由CCPs形成的简单的球形内体。

小窝蛋白介导的内吞作用的另一个独特方面是,只有约1%的小窝是从质膜上萌发的。在一小部分内化的小窝中,它似乎遵循一条与Rab5(早期内胚体的标志物)共定位的循环途径。这可能对以利用小窝蛋白介导内吞作用的受体为靶点的ADC带来挑战。

CLIC/GEEC内吞作用

CLIC/GEEC是一种内吞室,主要发生在配体激活的细胞中,这可能由生长因子、抗体的受体交联或细菌毒素和病毒引起。此外,细胞膜必须处于高流动性状态,因为CLIC/GEEC在低于生理温度或膜处于更高张力的情况下不起作用。


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CLIC在迁移细胞的前缘增加。识别CLIC/GEEC途径的其他相关参数包括动力非依赖性质膜断裂、对胆固醇消耗的敏感性、Rab5/与早期内体融合的获得、胎盘碱性磷酸酶(PLAP)和与FAK相关的GTPase调节因子(GRAF1)。

巨胞饮作用

巨胞饮作用是一种更大规模的内吞作用形式,通常涉及质膜高度皱折的区域/突起,这些区域/突起随后相互融合或与质膜融合。膜皱褶是巨胞饮作用的形态学特征。


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巨胞饮作用依赖于肌动蛋白聚合、Rac1蛋白和p21活化激酶1(PAK1)。PAK1是一个关键的调节因子,因为它与Rac1相互作用,Rac1激活磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)、Ras、Src和Hsp90,以促进巨胞饮作用。巨胞饮作用也是胆固醇依赖性的,这是招募Rac1所必需的。这些成分最终导致比CME和小窝蛋白更大吸收面积的内吞作用。


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CD33

CD33是一种67kda跨膜糖蛋白受体,通常在正常髓系细胞上表达,由于其在AML细胞上优先过表达,是GO的靶点。CD33的胞内免疫受体酪氨酸基抑制基序(ITIM)调节CD33的内吞作用,可通过CME激活内吞作用。关于内吞效率,AML细胞中CD33的表达水平与其内吞率之间没有相关性。CD33是一种缓慢内化的抗原,此外,CD33交联并不能改善内吞作用。对GO无响应的AML患者可能与CD33受体内吞的功能低下有关。

CD30

CD30是一种120kda跨膜糖蛋白,属于肿瘤坏死因子受体(TNFR)超家族。其细胞外部分由六个扩展构象的富含半胱氨酸的结构域(CRD)组成。CD30在活化的T细胞和B细胞以及各种淋巴肿瘤(包括霍奇金淋巴瘤和ALCL)上表达。

CD30不具有内吞作用,相反,它因蛋白水解裂解而脱落,CD30的脱落由基质金属蛋白酶(MMPs)介导。脱落是CD30生物学的一个特征,高浓度的循环可溶性CD30可以作为监测肿瘤进展的血清标志物。对于ADC的疗效,升高的CD30循环水平似乎会隔离注射的ADC,从而减少能够定位于CD30阳性肿瘤部位的ADC的数量。因此,缺乏内吞作用的结果表明CD30不是理想的ADC靶点。

CD22

CD22是一种140 kDa的跨膜糖蛋白,与CD33一样,它也是Siglec家族的成员,并与该家族共享多种结构特征。关键的区别在于CD22比CD33大得多,因为它有多个Ig结构域和ITIM/ITIM样基序。CD22的表达仅限于B细胞,CD22在各种B细胞恶性肿瘤(包括ALL)的大多数母细胞中表达水平升高。

CD22通过CME进行内吞作用。类天然配体通过CD22的结构性快速内吞在细胞内积聚。这些配体在溶酶体中被分类降解,而CD22则循环回到细胞表面。此外,CD22配体诱导的内吞激活细胞内池,补充或增加细胞表面CD22的表达水平。因此,CD22对ADC具有良好的内吞特性。

CD79b

CD79b仅在未成熟和成熟的B细胞中表达,在恶性肿瘤≥80%的B细胞中过表达。CD79a和CD79b是两种非共价结合的跨膜蛋白,介导信号传导和内吞作用。对于后者,CD79a-CD79b异二聚体是控制BCR内吞的支架。BCR内吞作用主要由CME完成,并由AP-2介导。有趣的是,CD79a直接与AP-2的μ亚单位相互作用,进而激活CD79b并导致整个BCR复合物的内吞。

此外,对于ADC来说,CD79a可以作为单体内化,但CD79b却不能。如果CD79b的近端膜酪氨酸(Y195)发生突变,AP-2与CD79a的结合就会被阻断,内吞也被阻断。在18%的活化B细胞样DLBCL标本中,Y195发生突变。总之,有证据表明CD79b其内吞活性依赖于整个BCR复合体的内化,而不是作为单体的内化。

TROP-2

Trop2是一种46kDa的单体糖蛋白,具有选择性过度表达、结构性内吞作用和导向溶酶体等特性,使其成为ADC的一个非常有吸引力的靶点。Trop2的内化机制与CME有关。

观察到的Trop2强大的内吞作用,一种潜在的解释可能是由于显著的Trop2聚集。研究Trop2的构象动力学,发现Trop2通过位于跨膜结构域的氨基酸“VVVVV”组成的相互作用片段形成天然的同型二聚体。Trop2的二聚作用可以通过其他细胞表面蛋白质进一步将Trop2单体招募到更接近的位置。因此,Trop2簇很可能由多个二聚体通过脂筏和其他膜结合蛋白连接而成。

Trop2与多种配体结合,如claudin-1、claudin-7、cyclin D1和IGF1,然而,这些配体都没有证明在与Trop2结合或相互作用时被内化。因此,与正常细胞相比,Trop2在肿瘤细胞中发生的内吞作用更为强烈,这些都表明Trop2是ADC的一个很好的靶点。

BCMA

BCMA或CD269,也称为TNFR超家族成员17,转导诱导B细胞存活和增殖的信号。BCMA的分子量仅为20.2 kDa,其配体结合的胞外区域具有“臂椅”构象,由六个CRD组成。除了多发性骨髓瘤外,BCMA还表达于许多血液系统恶性肿瘤,如霍奇金淋巴瘤和非霍奇金淋巴瘤。

然而,关于BCMA所利用的精确内吞途径的知之甚少。与内吞作用有关,唾液酸化是一种调节功能,它可能诱导BCMA利用CME发生内吞作用。

HER2

HER2是一种185kda跨膜糖蛋白,属于EGFR家族。HER2/neu基因的扩增是已知的人类恶性肿瘤和转移的驱动因素。由于HER2在癌症中的作用,几十年来一直被作为治疗靶点。HER2也一直是ADCs的靶点,T-DM1和T-DXT都被批准用于HER2阳性转移性乳腺癌患者。

HER2的内吞存在多种机制,首先是CME,共免疫沉淀清楚的显示HER2直接与AP-2结合,此外,dynasore能完全阻断SKBR3细胞的HER2内吞作用;其次小窝蛋白结合基序φxφxxxxφ(φ代表芳香族氨基酸Trp、Phe或Tyr)通常存在于小窝蛋白相关蛋白上,有趣的是,序列WSYGVTIW已在HER2的细胞内激酶结构域中被鉴定出;另外,有研究证明HER2可以利用CLIC/GEEC的内吞途径。

这些不同的发现揭示了HER2内吞的重要特征。首先,HER2的内吞作用是混杂的,其次,小窝介导的内吞途径似乎更常被利用。

Nectin-4

Nectin-4是一种66 kDa 的I型跨膜蛋白,其主要作用是促进细胞间的接触。Nectin-4作为ADC靶点很有吸引力,因为研究表明,它在几种肿瘤类型中过表达,但在正常成人组织中几乎不存在。

目前,没有发现天然配体或mAb/ADC与nectin-4的复合物内吞的信息,但是可以借鉴nectin-4结合病原体内吞的研究。Nectin-4也是麻疹病毒的受体,研究表明,麻疹病毒通过巨胞饮作用进入MCF7、HTB-20乳腺癌和DLD-1结直肠癌细胞。病毒进入需要PAK1,相反,dynamin抑制剂Dynasore对病毒进入没有影响。此外,表达显性负性小窝蛋白的细胞并不能消除病毒的内吞作用。

基于这些间接研究,nectin-4表现出病毒受体所需的强大的内吞活性。


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傲娇女医生 发表于 2022-10-26 07:55:35 | 显示全部楼层

关于ADC治疗窗口的几个问题

作者:药渡
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前言

抗体药物偶联物(ADC)疗法近几十年来发展迅速,目前全球已有14种产品获得批准,140多种ADC正在临床试验中。到2030年,ADC市场将达到150亿美元以上。ADC的基本原理:通过将单克隆抗体的特异性与有效小分子药物的细胞毒性相结合,ADC可以精确地向肿瘤输送毒素,同时保留正常组织,增加药物的治疗窗口。

临床前数据表明,将药物与抗体偶联可降低药物的最小有效剂量(MED)并增加药物的最大耐受剂量(MTD)。但越来越多的临床证据表明,ADC的耐受剂量与相关小分子的耐受剂量没有显著差异。在细胞毒素含量标准化后,ADC和人体中相应小分子的MTD大致相同。因此,目前人们对于ADC治疗窗口的一般理解可能是是不准确的。这里我们探讨关于ADC治疗窗口的几个问题,希望能够提供一些助益,有助于改进下一代ADC的设计。
ADC真的能实现比小分子更高的MTD吗?
药物的MTD是没有严重副作用(剂量限制性毒性)的最高耐受剂量。过去,确定MTD是第一阶段肿瘤试验的主要目标。最近,特别是对于新的靶向药物(包括ADC),重点放在确定推荐的2期剂量(RP2D),它能更好地观察多个治疗周期后出现的慢性毒性和某些2级副作用。

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上图总结了10个已批准ADC药物的MTD/RP2D值,通过将ADC和小分子剂量转换为共同单位后,可以标准化分子量和药物抗体比,更准确地比较ADC与有效载荷小分子的治疗窗口。结果很明显,ADC并没有显著提高其有效载荷的MTD,这一认识可能有助于深入了解该领域的几个现有的观察结果:

(1) 具有共同有效载荷-连接子的ADC通常会遇到类似的MTD,因为有效载荷相关的平台毒性,与靶抗原无关。这突出表明,大多数非靶向不良事件与抗体无关。

(2) 正常组织中抗体靶向结合产生的靶向非肿瘤毒性是比较常见的。在这种情况下,MTD可能低于使用相同有效载荷-连接子的其他ADC。例如,Dato DXd(靶向TROP2的DAR4 DXd ADC)未能达到与其他含有DXd的ADC(T-DXd、HER3-DXd、B7H3-DXd和CDH6-DXd)相同的细胞毒素剂量,这可能是由于与正常组织中TROP2表达引起的药物相关不良事件(皮疹、口炎和粘膜炎)。在用其他TROP2ADC治疗的患者中也观察到对皮肤和口腔粘膜的类似毒性。

(3) 通过设计限制与正常组织结合的工程化ADC(例如,CX-2009、CX-2029、BA3011、BA3021)与具有相同有效载荷-连接子的常规ADC相比,并没有改善MTD。

(4) 在一些情况下,降低ADC的DAR会导致耐受ADC剂量的成比例增加,但在细胞毒素量标准化后几乎没有改善。例如,与其他DAR4 MMAE ADC相比,ALT-P7(DAR2 MMAE ADC)具有类似的MTD。相应地,B7H3 DXd(DAR4)与其他DAR8DXd ADC没有区别。

虽然有点令人惊讶,ADC之前被广泛地认为可以拓宽其有效载荷的治疗窗口,但从临床数据可以清楚地看出,MTD没有增加。这也得到了近40个活跃ADC的临床数据的证实。

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为什么有效载荷和ADC的MTD没有显著变化?
ADC未能提高其有效载荷MTD的原因仍不明确。一种可能的解释在于抗体在保护有效载荷免受清除和代谢中所起的关键作用。有效载荷“全剂量”附着在抗体上,直到ADC靶向和非靶向介导的细胞摄取并分解代谢释放自由有效载荷或有效载荷代谢物,而这些代谢物又通过传统的小分子途径被清除。

ADC有效载荷-连接子也可以在血浆或肿瘤微环境中进行细胞外裂解,从而在循环中提供有效载荷的直接来源,而无需内吞。虽然较新的ADC使用比前几代更稳定的连接子,但一些有效的ADC(包括批准的ADC)是使用在血浆中半衰期相对较短的连接子构建的。

此外,通过硫醇马来酰亚胺化学制备的ADC,包括目前批准或正在开发的大多数ADC,可以使整个有效载荷-连接子从抗体中解偶联,这一过程称为逆Michael反应。例如,T-DXd和其他deruxtecan ADC、vedotin ADC以及许多正在开发中的ADC。对于这些ADC,高达50%-75%的有效载荷-连接子在大约7天后被解偶联,解偶联有效载荷-连接子迅速与含硫醇的血浆分子(主要是白蛋白)反应,形成新的偶联物。白蛋白在人类中有很长的半衰期,因此,有效载荷不会立即释放到循环中,而是保持在血液中,直到白蛋白结合物被分解。有效载荷-连接子从ADC转移到白蛋白这个过程可能通过白蛋白偶联物的非特异性沉积和增加有效载荷半衰期而产生某些毒性。另一方面,它也可能通过白蛋白偶联物直接被肿瘤吸收从而有助于抗肿瘤效果。然而,由于临床前模型中白蛋白的生物学特性与人的非常不同,因此对白蛋白在有效载荷-连接子解偶联相关的毒性和功效中作用的评估仍然难以实现。
ADC的疗效是否比其有效载荷有所提高?
迄今为止批准的14个ADC证明了ADC治疗方法的重要性,DESTINY-Breast03和DESTINY-Breast04的最新数据突出了T-DXd改变乳腺癌治疗模式的潜力。另一方面,100多个终止的ADC项目也显示了选择抗体、靶点、有效载荷-连接子、DAR和适应症的正确组合的挑战。

在20世纪70年代,FDA癌症药物批准主要基于客观反应率(ORR),但从20世纪80年代初起,批准基于更直接的临床疗效证据,包括无进展生存率(PFS)和总生存率(OS)的改善。因为ORR直接归因于药物效应,ORR也是支持FDA加速批准的最常见的替代终点。考虑到ORR通常被用作早期ADC试验的主要终点,这里比较了用于治疗类似患者群体时小分子和ADC的ORR。
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到目前为止,还没有直接的头对头随机临床试验将ADC与其有效载荷进行比较。最接近的例子是DESTINY-Gastric01试验中的T-DXd在医生选择的组中使用伊立替康(与DXd相同药物类别的拓扑异构酶I抑制剂)治疗:T-DXd治疗组的ORR为42%,而医生选择组为12.5%。有足够的临床数据可以得出结论,多个ADC显示出比相关小分子疗法更好的ORR。
哪些机制有助于ADC的成功?
小分子的药代动力学(PK)通过与抗体偶联而发生根本性改变。ADC延长了细胞毒素的半衰期,包括保护其免受肾脏清除。另一方面,ADC面临着与其他生物制剂类似的问题,这些包括显著的非肿瘤靶向摄取和非特异性清除,毛细血管壁有限的外渗,由于肿瘤间质流体压力增加而导致肿瘤内低扩散,以及“结合位点屏障”现象(抗体结合到其靶点的速度快于其扩散速度,阻止了更深的渗透)。对于单克隆抗体,这些障碍中的一些可以通过增加剂量来克服,但这种策略不适用于ADC,因为偶联的细胞毒素决定了MTD。事实上,据报道,只有不到1%的ADC到达人体肿瘤,其余的ADC可能会造成不必要的毒性。因此,单用ADC肿瘤靶向可能无法解释相对于相关小分子的疗效提高。

因此,ADC可能依赖于其他机制来提高效率,例如有效地延长了循环中有效载荷的释放。抗原表达和ADC特性影响ADC PK和分解代谢,调节有效载荷释放的速率和位置,进而影响游离有效载荷的血浆水平和肿瘤局部浓度。其中,有效载荷旁观者活性的程度、偶联化学和连接子类型是关键的设计参数。

此外,来自不同肿瘤抗原表达水平患者的近期临床结果支持了循环有效载荷可产生基线抗肿瘤效应的观点。例如,许多ADC在肿瘤抗原低表达或阴性的患者中显示出疗效。抗体部分可提高由游离细胞毒素提供的基线活性效力,特别是在抗原高表达的肿瘤中。

通过比较脑转移的HER2+乳腺癌患者中trastuzumab、T-DM1和T-DXd的试验数据发现,在DESTINY-Breast03的亚组分析中,T-DXd和T-DM1的颅内ORR分别为64%和33%,而在单独试验中,trastuzumab没有产生客观反应。完整的血脑屏障(BBB)可阻止抗体渗透,但不会限制小分子,这取决于它们的物理化学性质。与trastuzumab相比,T-DXd(易渗透)和T-DM1(不易渗透)的循环中细胞毒性分解代谢物的倾向性可能为观察到的抗脑转移活性差异提供最佳解释。
小结
ADC的成功证明了将正确的靶点、抗体、偶联方式、DAR、连接子、有效载荷和疾病适应症结合起来可以产生显著的临床效益。然而,尽管存在广泛的多样性,目前的ADC并没有显著增加其有效载荷在多种肿瘤疾病状态下的MTD。因此, 更好地理解临床活性ADC的作用机制,例如抗体靶向递送、循环中持续的游离药物浓度、白蛋白转移或多种机制的组合、以及ADC结构成分及其PK/PD之间的相互关系对于设计下一代ADC非常重要。

参考文献:

1.Thetherapeutic window of antibody drug conjugates: A dogma in need of revision. CancerCell.2022 Oct 10;S1535-6108(22)00445-7

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lung 发表于 2023-3-21 00:53:24 | 显示全部楼层

T-DXd与T-DM1的比较




T-DXd最早来自日本的制药公司第一三共,2016年科学家首次公布了它的新型设计。虽然和T-DM1本质一样都是抗体偶联药物,但它做了一些重要的优化,包括下面两个:

(1)增加了每个抗体携带的毒素数量。T-DM1每个抗体平均携带3.5个毒素,而T-DXd携带了8个毒素。毒素多了,对肿瘤细胞的杀伤自然更猛了。

(2)使用了不同特性的毒素。T-DXd使用的毒素具有膜通透性,所以它不仅能杀死一个癌细胞,还能从细胞里扩散到周围,杀死别的癌细胞,这种被称为“旁观者杀伤效应”。它正在认真杀一个癌细胞呢,突然发现还围了一圈看热闹的癌细胞,于是大喊了一声“你瞅啥”,就把这些癌细胞也一起弄死了。

简单的说,T-DXd是T-DM1的一种升级版。导弹的导航系统没变,但是导弹上携带的炸药类型变了,而且挂的数量也更多了。正是这些改变,让T-DXd突破了治疗的天花板。

由于T-DXd优秀的数据,在还没正式上市之前,很多大药企就积极联系第一三共,希望能合作一起开发和推广这个药。最终在2019年,第一三共和阿斯利康达成全球合作协议,金额高达69亿美元,在除日本以外的市场共同开发和商业化!T-DXd的价值可见一斑。

自从2019年首次上市,T-DXd一路高歌猛进,伴随着公布的积极数据越来越多,目前在美国已经获批了五个适应证,横跨了HER2阳性晚期乳腺癌、HER2低表达晚期乳腺癌、HER2阳性晚期胃癌,以及HER2突变的晚期非小细胞肺癌。T-DXd的出现,已经改变了这些癌症的标准治疗指南。

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傲娇女医生 发表于 2023-4-18 19:37:40 | 显示全部楼层

抗体偶联药物(ADC)的临床药理学基础

前言

抗体偶联药物(ADC)是由靶向特异性抗原的单克隆抗体与小分子细胞毒性药物通过接头连接而成,兼具传统小分子化疗的强大杀伤效应及抗体药物的肿瘤靶向性。自从第一个ADC(Gemtuzumab-ozogamicin(商品名:Mylotarg))被批准用于治疗CD33阳性的急性粒细胞白血病以来,已经开发了几种用于治疗癌症的ADC。

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从选择合适的抗体到最终产品,ADC的整个开发过程都是一项艰巨而富有挑战性的任务。临床药理学是药物开发的最重要工具之一,利用这一工具有助于找到产品的最佳剂量,从而在患者群体中保持产品的安全性和有效性。与其他小分子或大分子通常仅测量一个部分和/或代谢物以进行药代动力学分析不同,ADC需要测量多个部分以表征其PK特性。因此,深入理解ADCs的临床药理学对于在患者群体中选择安全有效的剂量至关重要。
ADC的药代动力学概述
药代动力学是临床药理学和现代药物开发过程中不可缺少的一部分。药代动力学研究的主要目的是获得有关药物的吸收、分布容积、清除率、半衰期、多次给药后的累积、各种疾病状态下以及年龄、体重和性别对药物药代动力学的影响的信息。这些药代动力学参数可用于设计患者的最佳给药方案。

应该认识到,与小分子和治疗蛋白(抗体或融合蛋白)不同,ADC的PK非常复杂,因为ADC由几个组成部分组成。不仅要考虑单抗的PK,还要考虑细胞毒性分子的PK以及结合的物化性质。由于单抗的分子量占到了90%以上,因此ADC的不同组分的PK受其PK的影响很大。总抗(ADC+mAb)的PK特征提供了ADC稳定性和完整性的最佳评估。偶联物和偶联位点在维持ADCs的稳定性和PK中也起着重要作用。下表列出了FDA批准的ADC及其PK的特性。

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ADC的药代动力学特征
一般来说,在给药后,体内涉及四个过程。这些过程是吸收、分布、代谢和清除。

吸收

大多数抗体通常通过静脉注射或输液途径给予,抗体也可以通过皮下(SC)途径给予。然而,对于ADC,目前给药途径是静脉注射或输液。由于对细胞毒性有效载荷的反应和细胞毒性物质的局部沉积,SC给药可能不适用于ADC。

分布

药物在体内的分布可以用分布容积来描述。由于其大小和极性,抗体和ADC的分布通常局限于血管和间质间隙。

ADCs的初始分布一般局限于血管,其分布容积一般等于血容量。随后,ADCs可以分布到间质间隙。此外,ADC分布也会受到靶抗原表达和内吞的影响。

ADC在同一组织中的分布和积累会产生不良的(毒性)药理学影响,这是由于ADC的摄取后的细胞毒性药物或代谢物的释放。

代谢

ADC体内分解/代谢过程包括抗体分解代谢过程和小分子药物体内代谢。ADCs在到达肿瘤细胞前,在细胞内(non-cleavable linker)或者循环系统中(cleavable linker)释放效应分子,未结合的抗体和抗体片段遵循抗体的代谢途径通过酶解产生氨基酸,被机体重新利用。

ADC裂解或被分解代谢后可能形成的游离的小分子药物和/或连有氨基酸残基的小分子药物和/或linker的小分子药物代谢物,会进一步经历肝CYP450酶代谢,还可能发生潜在的药物药物相互作用。

除了ADC本身性质外,抗原的表达、受体/细胞密度,FcRn介导的循环作用、与Fcγ作用、受体介导的内吞作用、免疫原性等都会影响ADC的分解代谢。

清除

ADC也是通过分解代谢和排泄的方式进行消除。ADC可通过与靶点结合的特异途径,进入溶酶体后发生降解,释放小分子药物后从体内清除;还可以通过非特异的胞饮作用进行清除,该途径涉及新生儿受体(FcRn)参与的循环再利用过程。

ADC、抗体、分子量较大的多肽及氨基酸片段无法通过肾小球滤过排泄,而是以氨基酸的形式重新吸收利用。游离小分子药物、分子量较小的多肽及氨基酸连接的小分子药物、分子量较小的抗体片段可通过肾小球滤过进行排泄。同时,小分子药物及代谢产物也可经酶代谢消除或通过转运体排泄至粪便中。
ADC的生物分析
ADC有几种组分,为了表征这些组分的PK特征,需要几种分析方法,如下所述:


    ELISA免疫分析测定结合物和总抗体的动力学曲线;

    TFC-MS/MS,对游离药物/代谢物进行定量;

    高分辨质谱用于体内药物抗体比(DAR)分析。

此外,两种类型的ELISA免疫分析用于定量测量ADC的分析物:第一种类型的分析测量总抗体,即DAR大于或等于零的ADC。第二种分析方法测量药物结合抗体,定义为DAR大于或等于1的ADC。

其它分析方法有尺寸排阻色谱法(SEC)和疏水作用色谱法(HIC)。SEC是最常用的液相色谱(LC)技术,用于测定抗体的聚集数量,该技术也可用于ADC。虽然HIC是一种用于蛋白质分离、纯化和表征的传统技术,但是这种技术现在正被用于ADC表征和分析。
细胞毒性有效载荷
ADC细胞毒性有效载荷应具备以下特性:


    具有细胞毒性的有效载荷应具有恰当的脂溶性。

    有效载荷的靶标应位于细胞内部。

    有效载荷的分子应该是小尺寸的,缺乏免疫原性,可溶于水缓冲液,以便可以很容易地偶联。

    有效载荷在血液中应该是稳定的。

目前,常用的细胞毒性药物效应分子为微管抑制剂(如:auristatins、maytansinoids)、DNA损伤剂(如calicheamicin、duocarmycins、anthracyclines、pyrrolobenzodiazepine dimers)和DNA转录抑制剂(Amatoxin和Quinolinealkaloid (SN-38))。已经获批上市的几个ADC药物共使用了6个不同的小分子药物,其中有3个ADC药物使用MMAE作为偶联药物,2个药物使用Calicheamicin作为偶联药物,另外成功应用的还有MMAF,DM1,SN-38,Dxd。
药物抗体比(DAR)
药物抗体比(DAR)是指附着在单个单抗上的有效载荷分子的平均数量,通常在2到4个分子之间。在极少数情况下,通过使用亲水链接器有效载荷可以安全地实现高达8的DAR,如Enhertus和Trodelvys。DAR对ADCs疗效的测定非常重要,此外,DAR可能影响药物在循环中的稳定性、PK和ADC的毒性。

研究表明,与DAR值<6的ADCs相比,DAR值高(7到14)的ADCs清除速度更快,体内疗效降低。DAR值及其对稳定性和PK的影响也取决于偶联位置和接头的大小。

赖氨酸或半胱氨酸通常被修饰以产生ADC。赖氨酸是连接底物和抗体的最常用的氨基酸残基之一, 赖氨酸通常存在于抗体表面, 因此容易偶联。Mylotargs、Kadcylas和Besponsas都使用赖氨酸生物结合技术。

其他氨基酸如半胱氨酸和酪氨酸也可以修饰,用马来酰亚胺修饰半胱氨酸合成了Adcetriss、Polivys、Padcevs、Enhertus、Trodelvys和Blenreps等ADC。
连接子
连接子(linker)是ADC不可或缺的一部分, 它决定ADC的药物释放机制、PK、治疗指数和安全性。早期的ADC连接子是化学不稳定的,如二硫化物和腙。这些连接子在循环中不稳定,半衰期短,一般为一到两天。最新一代的连接子在体循环中更稳定,如肽和葡萄糖醛酸连接体。两个最常见的连接体如下:

可裂解连接子

裂解型linker对细胞内环境敏感,在细胞内通过分解代谢和解离共同作用释放出游离的效应分子和抗体,如酸裂解连接子和蛋白酶裂解连接子。它们通常在血液中稳定,但在低pH和富含蛋白酶的溶酶体环境中会快速裂解,释放效应分子。此外,如果效应分子可以跨膜,则可通过发挥潜在的旁观者效应消灭肿瘤。

不可裂解连接子

不可裂解的linker是一种新一代的连接子,与可裂解的连接子相比,它具有更好的血浆稳定性。由于不可裂解的连接子可以提供比可裂解连接子更大的稳定性和耐受性,因此,这些连接子降低了靶外毒性,也提供了更大的治疗窗口。
免疫原性
在针对8个ADC的11个临床试验中, ADAs的基线发生率在1.4%到8.1%之间,基线后ADAs的发生率在0-35.8%之间,这些数值在治疗性单克隆抗体的范围内。总的来说,ADCs的ADA发生率在靶向血液肿瘤的患者比靶向实体肿瘤的患者少;大多数ADA是针对ADC的单克隆抗体结构域的。此外,在大多数患者中,这些ADC的半抗原样结构并不比治疗性单克隆抗体产生更多的免疫应答风险。
ADC药代动力学模型
应用模型的方法可以将PK、药效和安全性数据进行整合,以满足不同阶段ADC药物研发的需求,如:靶点的选择、抗体的亲和性、linker的稳定性、动物到人的外推、剂量的选择和调整、E-R相关性研究(exposure-response relationships)、DDI研究等等。由于ADC具有多种清除途径(解离和分解代谢),以及存在多种分析物的复杂的PK特征,使得其动力学模型也较为复杂。

不同的模型具有不同的应用,如可采用二房室模型和PBPK模型可以用清除率、解离、代谢速率等参数描述ADC的稳定性特征。目前非房室模型、群体药代模型、基于机制的模型、基于生理的模型在ADC药物动力学研究中均有应用。
小结
在ADC药物的研发进程中,临床药理学起着非常重要的作用,通过不断发展的生物分析技术,深入全面地阐明ADC药物的PK/PD特征,对于推动研发出更加低毒高效的ADC药物至关重要。ADC药物也必将在肿瘤治疗领域展现出更加强大的优势。

参考文献:
1. ClinicalPharmacology of Antibody-Drug Conjugates. Antibodies (Basel). 2021 May21;10(2):20.推荐阅读:1. 术后ctDNA-MRD检测,可优化早中期肺癌患者临床分期2. 最新中国恶性肿瘤流行情况分析数据发布,液体活检驶入癌症早筛快车道!3.关于 RAS 靶向药物,这 9 个问题你都知道吗?
4. 切断蛋氨酸补给,肿瘤负荷降低高达94%!《自然》:这种饮食方式能增强放化疗效果

5. 32 款肺癌靶向免疫药物,一图讲全!

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7. STTT综述:肿瘤免疫治疗简史

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胸有朝阳 发表于 2023-12-17 01:06:56 | 显示全部楼层
抗体偶联药物(Antibody Drug Conjugate)简称ADC药物,其概念源自20世纪初诺贝尔得主Paul Ehrlich教授提出的“魔法子弹”的概念。2000年,美国食品药品监督管理局(FDA)首次批准ADC药物Mylotarg®(gemtuzumab ozogamicin,GO)用于治疗急性髓系白血病(AML),标志着ADC靶向治疗癌症时代的开始。本期曼话乳癌栏目,我们邀请到大连医科大学附属第二医院李曼教授为我们历数ADC药物的治疗进展。

ADC药物是单克隆抗体(mAb)通过连接子(linker)与细胞毒药物(载药,payload)偶联形成的复合物。单克隆抗体可特异性结合肿瘤细胞表面抗原,形成ADC-抗原复合物并通过内吞作用进入细胞内,在溶酶体酶降解作用或酸性环境下释放细胞毒药物,通过DNA损伤等机制精准杀伤肿瘤细胞,且可保护正常细胞免受细胞毒药物攻击,从而扩大治疗窗。近年来研究发现ADC药物可依靠Payload膜的通透性,通过被动运输或非特异性胞吞与FcRn受体结合并被转运出细胞,杀死周围肿瘤细胞,发挥“旁观者效应”。

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图1 ADC药物的结构和特性[1]

第一代ADC药物

应用鼠源单克隆抗体,不稳定的腙键作为连接子,刺孢霉素衍生物作为有效载荷,但免疫原性较强,连接子不稳定,易出现脱靶效应。Mylotarg是全球首个上市的ADC药物,FDA于2000年批准GO用于治疗首次复发的CD33阳性AML患者。SWOGS0106临床研究发现传统化疗加GO较单独化疗CR率、总生存(OS)均无统计学差异。但GO组致死性诱导毒性发生率显著高于标准化疗组1.4%,遂于2010年撤回上市,2017年调整给药剂量和治疗方案重新上市,其结构局限性及临床反应均为后续有效评估载荷和剂量限制性毒性方面提供宝贵经验。

第二代ADC药物

采用人源单克隆抗体降低免疫原性,应用稳定的不可裂解连接子,使载药释放更可控;应用微管蛋白聚合抑制剂DM1作为有效载荷。T-DM1是全球唯一在中国获批治疗乳腺癌的ADC药物。EMILIA研究结果奠定其在HER2+晚期乳腺癌二线治疗标准地位。但GATSBY研究表明T-DM1未能提高胃癌患者OS、PFS以及DOR,这促使研究人员对结构进行审视,发现不可裂解的连接子及Payload膜通透性较差,导致旁观者效应弱。

新一代ADC药物

全球范围内已经上市用于临床的新一代ADC药物共有11种,在我国获批2种,包括维迪西妥、戈沙妥珠单抗。新一代ADC药物应用全人源化抗体降低免疫原性;开发创新性连接子和偶联技术,平衡有效载荷的高疏水性;采用拓扑异构酶抑制剂等药物,Payload膜通透性更好,有效扩大旁观者效应,提高精准抗肿瘤活性,为肿瘤治疗独辟蹊径。

针对不同抗原靶点的新一代ADC药物已在多种肿瘤治疗中大展风采,根据抗原靶点不同可以分为以驱动基因为靶点的ADC药物(主要针对HER2基因,如T-DXd、SYD985、RC48等)和以非驱动基因为靶点的ADC药物(如以TROP2为靶点SG;HER3为靶点U3-1042;Nectin-4为靶点EV等)。

◆ 1.以驱动基因HER2为靶点ADC药物

T-DXd应用可裂解连接子,高活性的拓扑异构酶Ⅰ抑制剂DXd作为有效载荷,脱氨化设计的DXd跨膜进入邻近肿瘤细胞,发挥旁观者效应,能够有效提高抗肿瘤效果。

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△图2. T-DXd构成

DESTINY-Gastric01研究显示,T-DXd组较化疗组显著提高胃癌患者中位OS(12.5 vs 8.4个月),基于此FDA批准T-DXd用于治疗曲妥珠单抗治疗复发的局部晚期或转移性HER2阳性胃癌或胃食管交界处腺癌患者。

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△图3. DESTINY-Gastric01研究OS结果

DESTINY-Breast03研究显示,T-DXd在HER2+晚期乳腺癌二线治疗中,与T-DM1比较,获得迄今为止乳腺癌二线治疗最长PFS 25.1个月,由于其压倒性疗效优势,FDA批准T-DXd用于既往接受过转移性抗HER2治疗或者是在(新)辅助治疗中接受抗HER2治疗并于治疗期间或者治疗后6个月内出现疾病复发的HER2阳性乳腺癌。

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△图4.DESTINY-Breast03研究经研究者评估的PFS

DESTINY-Breast04是全球首个针对HER2低表达晚期乳腺癌的临床试验,结果提示与医生选择化疗相比,接受T-DXd患者PFS、OS均有显著提升,且提升不受HR状态影响。2022年美国NCCN/ASCO指南推荐对于HER2低表达既往在转移性疾病阶段接受至少一次化疗(若HR+则需内分泌治疗耐药),应选择T-DXd治疗,奠定ADC药物在HER2低表达乳腺癌中治疗价值,说明ADC药物不仅局限在某一个靶点,在同一靶点,不同的癌种中也能发挥更强抗肿瘤活性,成为泛瘤种治疗新选择。

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△图5.DESTINY-Breast04研究HR+患者和全体人群的PFS和OS结果

维迪西妥单抗(RC48)是首款国产原研ADC药物。在结构上应用可裂解连接子,有效载荷更易释放,具有多重旁路杀伤效应,偶联四个毒素分子MMAE(微管蛋白抑制剂)作为有效载荷,有效提升RC48的抑瘤效果及安全性。2021年获国家药品监督管理局批准上市,用于治疗至少接受过2种系统化疗HER2过表达局部晚期或转移性胃癌患者,打破我国ADC药物领域无原创国产新药的局面。

2021年ASCO大会发表RC48用于HER2+和HER2低表达晚期或转移性乳腺癌Ⅰ期和Ⅰb期研究数据结果显示在HER2+亚组中,RC48组患者ORR 40.0%,中位PFS 6.3个月,在HER2低表达亚组ORR和中位PFS分别为39.6%和5.7个月,这提示RC48在HER2+和HER2低表达晚期乳腺癌疗效一致。我们期待后续更多临床研究成果公布,为不同HER2表达患者带来详实的循证医学证据。

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△图6. RC48的药物设计及HER2低表达人群中的数据结果

SYD985由人源化抗HER2单克隆抗体与合成多卡马嗪类似物通过可切割连接子偶联而成。SYD985.002/TULIPⅢ期研究旨在比较既往接受过多线治疗HER2+晚期乳腺癌应用SYD985疗效与安全性。SYD985组中位PFS 7.0个月,OS 20.4个月,优于医生选择治疗方案,但更全面的结果还在探索中。

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△图7. TULIP研究设计及PFS

◆ 2.以非驱动基因为靶点ADC药物

戈沙妥珠单抗(SG)是全球首个且目前唯一获批Trop-2抗体缀合药物。TROPHY-U-01研究发现SG治疗晚期尿路上皮癌ORR为29%,这一结果促使FDA于2021年4月批准戈沙妥珠单抗(Trodelvy)用于治疗既往接受过铂类化疗和PD-1/PD-L1抑制剂治疗局部晚期或转移性尿路上皮癌患者。

ASCENT研究Ⅲ期显示SG相较于化疗,获得PFS 5.6 vs 1.7个月和OS 12.1 vs 6.7个月,被FDA批准用于既往接受过至少2种系统治疗(其中至少1种为针对转移性疾病的治疗)不可切除局部晚期或转移性三阴性乳腺癌患者,2022年纳入中国CSCO BC指南作为Ⅱ级推荐,标志着三阴性乳腺癌ADC时代正式开启。

TROPICS-02研究结果提示在内分泌耐药经历过至少2线但不超过4线化疗ER+/HER2-晚期乳腺癌患者,SG组对比TPC组中位PFS为5.5个月,今年ESMO大会公布最新数据显示SG组对比TPC组中位OS为14.4 vs 11.2个月(HR=0.79),ORR(21% vs 14%),再一次证明SG在不同肿瘤、同一肿瘤不同亚型肿瘤中应用前景值得期待。

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△图8. 2022 ESMO大会TROPICS-02研究公布的中位OS和ORR

HER3-DXd(U3-1402)针对HER3靶点,由人抗HER3 IgG1单克隆抗体通过可裂解连接子偶联拓扑异构酶Ⅰ抑制剂组成。U31402-A-U102研究显示HER3-DXd在接受过TKI和铂类耐药44名非小细胞肺癌ORR达39%,PFS为8.2个月,让人们看到以HER3-DXd为靶点EGFR-TKI耐药和化疗失败非小细胞肺癌获益。U31402-A-J101研究提示HER3-DXd在不同HER3表达水平和分子亚型乳腺癌中表现出积极的抗肿瘤活性。由此可见在乳腺癌治疗中,可以使用以驱动基因为靶点ADC药物,也可以选择以非驱动基因为靶点ADC药物。

随着“靶向相同抗原”或“靶向不同抗原”但携带相同载药的多种ADC药物广泛应用,如何寻找同一靶点不同肿瘤ADC药物适应症,提高同一药物不同亚型肿瘤治疗疗效是ADC药物临床应用中最大难题,期待有更多的临床研究,为ADC药物筛选最佳适宜人群给出精准答案,为肿瘤患者治疗带来新的希望。

▌参考文献

Antibody drug conjugate:the “biological missile” for targeted cancer therapy. Signal Transduction and Targeted Therapy (2022) 7:9
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小龙 发表于 2024-1-5 14:33:01 | 显示全部楼层

抗体偶联药物(ADC)(2021年度评论)

抗体偶联(ADC)药物成为肿瘤治疗研究的热点,ADC药物的研究在很早以前就开始了,但是在近两年才有了比较大的突破,这首先取决于中间连接体(Linker)的发展,现在的ADC药物与过去的ADC药物之间最大的区别就在于中间连接体。在过去,连接体的技术并不成熟,导致使用ADC药物会带来很多毒性反应。现在使用的中间连接体,能够在只进入到肿瘤细胞里面才溶解,这样就减少了很多毒性反应。ADC药物由三部分组成,第一部分是抗体(Antibody),能够把药物定点带到想让它去的肿瘤细胞中,实现精准治疗。另外一端是细胞毒药物(Payload),目前的细胞毒药物主要以拓扑异构酶抑制剂为主。这两者之间就是连接体,如果中间连接体不好,使其在细胞外溶解,细胞毒药物一旦释放就会引起很多毒副作用。而连接体技术成熟后,药物能够精准进入肿瘤细胞中以后再溶解,这样毒副作用就会大大减轻。
目前为止,绝大多数ADC类药物还是单药治疗。ADC药物既能精准治疗,同时又比较广谱,所以在很多肿瘤中都应用了ADC药物,目前比较成功的是在乳腺癌中的治疗。在肺癌治疗方面,近几年也有2~3个ADC类药物表现出非常好的结果,会是肺癌治疗领域未来非常大的突破方向。ADC类药物的进一步发展,需要从以下几点进行突破。
第一,靶点的探索。目前来说,寻找好的治疗靶点并不容易,不是随便能够找到的,要进一步发展ADC类药物的话,关键问题就是要找到一个好的靶点。
第二,广谱的发展。现在看来,ADC药物不仅在驱动基因阳性患者治疗失败后有作用,在野生型患者,甚至免疫治疗失败后的患者中也能发挥作用。因此,ADC类药物未来的发展会像PD-1药物一样,具有广谱性。
第三,也是最重要的一点,毒性问题的解决。本质上来讲,ADC药物还是一种细胞毒药物,考虑到它的毒性,在联合治疗中一定要非常慎重。必须对ADC药物的作用和毒性等方面都摸清楚,才能考虑进一步的联合。目前,ADC跟其他药物的联合还处于非常初级的阶段,因为我们对它的理解还不是十分彻底。

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aho 发表于 2024-1-7 12:28:03 | 显示全部楼层
抗体-药物偶联物(antibody–drug conjugates,ADC )

Antibody–drug conjugates (ADCs) are among the fast- est growing drug classes in oncology. These therapeutic entities are composed of monoclonal antibodies (mAbs) linked to cytotoxic drugs and are designed, in principle, to widen the therapeutic window of those drugs by lim- iting their delivery specifically to cells that express the target antigen of the selected mAb1–4. Emerging evidence indicates that the efficacy of an ADC is dependent upon antibody-specific, linker-specific and payload-specific factors, each of which is a function of complex inter- actions between the ADC and various components of the tumour and the tumour microenvironment (TME)5. Many ADCs have demonstrated impressive activ- ity against treatment-refractory cancers, resulting in approvals in numerous and diverse indications (Table 1); however, their broader use is limited by various chal- lenges, including toxicities, suboptimal predictive bio- markers, unknown clinical value in combination with standard therapies and poorly understood pathways of drug resistance.
Progress in synthetic biochemistry methods, includ- ing in mAb production, linker technology and novel payload discovery, has paved the way for a new gener- ation of ADCs with the potential to improve upon the activity and toxicity profiles of earlier generations of ADCs6. At the time of publication, nine different ADCs have been approved for the treatment of patients with cancer (Table 1), with dozens more at various stages of preclinical and clinical development7. In this Review, we first discuss the historical development of ADCs, how they are constructed and insights from preclinical studies regarding their mechanism of action. We then discuss how these properties manifest clinically, using examples to explore the activity and toxicity profiles of ADCs. Finally, we conclude with potential strategies that could be tested to overcome these barriers and maximize the anticancer efficacy of ADCs in clinical practice.


表1. ADCs currently approved by the US FDA
  
ADC
  
Target antigen
mAb isotype
Linker type
Payload
Payload class
Payload action
DAR
Disease indication (year of approval)
Gemtuzumab ozogamicin
CD33
IgG4
Cleavable
Ozogamicin
Calicheamicin
DNA cleavage
2–3
CD33+ R/R AML (2000)a
Brentuximab vedotin
CD30
IgG1
Cleavable
MMAE
Auristatin
Microtubule inhibitor
4
R/R sALCL or cHL (2011)
  
R/R pcALCL or CD30+ MF(2017)
  
cHL, sALCL or CD30+PTCL (2018)b
Ado-trastuzumab emtansine (T-DM1)
HER2
IgG1
Non-cleavable
DM1
Maytansinoid
Microtubule inhibitor
3.5 (mean)
Advanced-stage HER2+breast cancer  previously treated with trastuzumab and a taxane (2013); early stage HER2+  breast cancer in patients with residual disease after neoadjuvant  trastuzumab–taxane-based treatment (2019)
Inotuzumab ozogamicin
CD22
IgG4
Cleavable
Ozogamicin
Calicheamicin
DNA cleavage
5–7
R/R B-ALL (2017)
Fam-trastuzumab deruxtecan-nxki (T-DXd)
HER2
IgG1
Cleavable
DXd
Camptothecin
TOPO1 inhibitor
8
Advanced-stage HER2+breast cancer  after two or more anti-HER2-based regimens (2019)
Polatuzumab vedotin-piiq
CD79b
IgG1
Cleavable
MMAE
Auristatin
Microtubule inhibitor
3.5 (mean)
R/R DLBCL (2019)c
Sacituzumab  govitecan-hziy
TROP2
IgG1
Cleavable
SN-38 (active metabolite of irinotecan)
Camptothecin
TOPO1
  
inhibitor
8
Advanced-stage,  triple-negative breast
  
cancer  in the third-line setting or beyond (2020)
Enfortumab vedotin-ejfv
Nectin 4
IgG1
Cleavable inhibitor
MMAE
Auristatin
Microtubule
4
Advanced-stage urothelial  carcinoma, following progression on a PD-1 or PD-L1 inhibitor and  platinum-containing chemotherapy (2020)
Belantamab  mafodotin-blmf
BCMA
IgG1
Non-cleavable
MMAF
Auristatin
Microtubule inhibitor
Unknown
R/R multiple myeloma in
  
the fifth-line setting  or beyond (2020)

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ADC, antibody–drug conjugate; AML, acute myeloid leukaemia; B-ALL, B cell acute lymphoblastic leukaemia; BCMA, B cell maturation antigen; cHL, classical Hodgkin lymphoma; DAR, drug-to-antibody ratio; DLBCL, diffuse large B cell lymphoma; mAb, monoclonal antibody; MF, mycosis fungoides; MMAE, monomethyl auristatin E; MMAF, monomethyl auristatin F; pcALCL, primary cutaneous anaplastic large cell lymphoma; PTCL, peripheral T cell lymphoma; R/R, relapsed and/or refractory; sALCL, systemic anaplastic large cell lymphoma; TOPO1, topoisomerase I; TROP2, tumour-associated calcium signal transducer 2. aAs a single agent or in combination with daunorubicin and cytarabine. Gemtuzumab ozogamicin was withdrawn from the market in 2010 and re-approved in 2017 for newly diagnosed     or R/R CD33-positive AML. bIn combination with cyclophosphamide, doxorubicin and prednisone for newly diagnosed sALCL or CD30+  PTCL and in combination   with doxorubicin, vinblastine and dacarbazine for newly diagnosed cHL. cIn combination with bendamustine and rituximab.
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小新 发表于 2024-2-4 18:07:45 | 显示全部楼层
ADC是一种由单克隆抗体经连接子与细胞毒药物偶联的新型药物,主要特点之一是将细胞毒药物精准递送至表达特异性抗原的肿瘤细胞,可选择性杀伤肿瘤细胞。首个获批的ADC药物是用于急性髓系白血病的Gemtuzumab ozogamicin。截止目前,全球已有超过10种ADC药物获批上市,实体瘤领域已有7种ADC上市,此外有百余项ADC相关临床研究正在如火如荼开展中[2]。

ADC一般通过静脉注射给药,绕过口服途径以防止抗体被胃酶消化。在循环中,ADC将与暴露于肿瘤细胞上的特定肿瘤抗原结合,通过受体介导的内吞作用被内化,细胞毒药物通过诱导DNA 损伤最终导致靶细胞凋亡。连接子偶联单克隆抗体与有效载荷,分为可裂解和不可裂解两类,可裂解连接子需要在特定生物环境中释放其有效载荷,例如酸性环境或酶降解。基于ADC作用机制,优异的ADC应具有多种特性,包括单克隆抗体应该靶向一种肿瘤细胞差异性高表达的抗原,对抗原具有高度亲和力。第二,连接子应在血液循环中稳定而在肿瘤细胞内不稳定,以便仅在肿瘤细胞内部释放有效载荷。第三,有效载荷应在次纳摩尔浓度范围内高效(图2)。

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图2 ADC药物结构示意图






抗体-药物偶联物(Antibody–Drug Conjugates,ADC)

抗体-药物偶联物(Antibody–Drug Conjugates,ADC)是一类新的工程化抗癌药物,其由靶向肿瘤相关抗原(TAAs)或肿瘤特异性抗原(TSAs)的单克隆抗体通过共价连接的方式与细胞毒性药物(也称为有效载荷(payloads))偶联组成。
ADC 具有三个基本结构:单克隆抗体、连接体和有效负载,每个结构对于发挥其靶 向抗肿瘤效应均有相应作用。单克隆抗体利用肿瘤细胞表面特异性表达的蛋白有其特定 抗体实现较传统化疗药物更好的肿瘤靶向性和组织选择性。

目前常用的靶抗原有:HER2、 Trop-2、c-MET、PTK7、ALCAM、NaPi2b、AXL 等。
目前用于NSCLC 治疗的 ADC 主要靶点有:HER2、Trop-2、c-MET、PTK7、ALCAM、 NaPi2b、AXL、5T1、EGFR、MUC1、B7-H3、PD-1、ROR1/2、CD71 等。

连接体的选择一般实现了 ADC 的 水溶性和在血液中的长期稳定性。ADC 中使用的药物大多数都针对微管蛋白或 DNA 的 高效细胞毒性制剂,保证其抗肿瘤效力。ADC 通过识别靶抗原并被靶细胞内吞形成内 涵体,内涵体与溶酶体融合,多种酶(比如 catepsin B 和纤溶酶)参与 ADC 降解并实现 有效载荷的释放。之后 ADC 可通过不同机制如诱导细胞凋亡、抗体依赖性细胞毒性(ADCC)或补体依赖性细胞毒性(CDCC)等发挥其抗癌活性。此外,当靶细胞死亡后,有效载荷还可以用来杀死肿瘤微环境中的其他细胞。
相较于普通纳米载药体系,ADC 在一定程度上提高了靶向性并优化了内吞效率。另外有报道称 ADC 除了能释放有效载荷产生细胞毒性,还能促进抗肿瘤免疫反应的激活。例如,Brentuximab vedotin 被报道参与激活固有免疫系统及抗肿瘤反应的启动过程。 Ado-trastuzumab emtansine 在人原发性乳腺癌及小鼠乳腺肿瘤中能诱导增加肿瘤浸润淋巴细胞的数量。体外实验中也被证实大量的微管蛋白毒物如 MMAE 能诱导人或鼠 DC细胞活化、成熟。这些证据的发现为联合 ICIs 等免疫疗法的探索做了较为明朗的铺垫。然而,目前一些临床试验也证实了不同 ADC 具有不同的剂量限制毒性(Dose-limiting toxicities,DLTs)并可能在治疗后期出现获得性耐药。

目前, 已有九种 ADC ( Gemtuzumab ozogamicin 、Brentuximab vedotin 、Ado- trastuzumab emtansine(T-DM1)、Inotuzumab ozogamicin、Fam-trastuzumab deruxtecan-nxki (T-DXd)、Polatuzumab vedotin-piiq、Sacituzumab govitecan-hziy、Enfortumab vedotin-ejfv、 Belantamab mafodotin-blmf)被 FDA 批准用于癌症治疗,更有多种正在进行临床前或临床试验。这些 ADC 均被应用于难治性或复发性肿瘤中,例如 Brentuximab vedotin 于 2011年成为 FDA 加速批准的第一个 ADC,被批准用于当自体干细胞移植后复发或难治性 CD30 阳性霍奇金淋巴瘤患者,或无法进行自体干细胞移植、多药化疗时。此外,也被批准用于复发或难治的系统性间变性大细胞淋巴瘤患者。虽然在 NSCLC 中目前暂时没有批准应用的 ADC,但相应靶抗原对应的多种 ADC 正在进行积极的临床前/临床研究。






ADC由特异性单克隆抗体(mAb)通过连接子与细胞毒性药物共价连接而成。其最初灵感源于百年前免疫学之父、诺奖得主Paul Ehrlich提出的通过“魔法子弹(Magic bullet)”设想,即将毒性药物靶向递送到微生物或肿瘤细胞。

化疗和靶向药物是肿瘤治疗的重要武器,但二者均存在局限性。化疗的局限性在于,缺乏肿瘤特异性,有显著的剂量依赖性细胞毒性,且治疗窗较窄;而传统靶向药物在实现精准治疗的同时,也存在可覆盖患者有限、易发生耐药等局限性。ADC药物可同时克服化疗和传统靶向治疗的局限性,已经成为新药研发的热门赛道。


随着ADC药物研发水平的不断提高,目前ADC已经演进至第三代,即新一代ADC。新一代ADC在抗体、连接子和载药三方面都显示出长足进步,全人源/工程化单抗降低了免疫原性,且功能化增多,采用可裂解连接子使得药物稳定性、特异性均显著提高且载药量更高,载药也更替为细胞毒性更强的药物,增强杀伤力。新一代ADC同时具备旁观者效应,对靶细胞临近的肿瘤细胞仍可发挥较强杀伤作用。

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