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前言

抗體偶聯藥物（ADC）是由靶向特異性抗原的單克隆抗體與小分子細胞毒性藥物通過連接子鏈接而成，兼具傳統(tǒng)小分子化療的強大殺傷效應及抗體藥物的腫瘤靶向性。ADC由三個主要部分組成：負責選擇性識別癌細胞表面抗原的抗體，負責殺死癌細胞的藥物有效載荷，以及連接抗體和有效載荷的連接子。

第一個ADC（Mylotarg）于2000年獲得批準，自2019年以來，獲準的ADC數量翻了一番多，2019－2020年共有5個ADC獲得批準，ADC領域持續(xù)火熱。            

關于腫瘤學的ADC藥物非臨床安全性評估的多種策略已有描述。然而，ADC的復雜性使其非臨床安全性評價必須基于該藥物的具體情況，同時依賴于相關指南的應用和與監(jiān)管機構的密切協商。ADC毒性的關鍵決定因素除了靶向抗原選擇和有效載荷的作用機制外，還包括連接子和偶聯技術與位點的選擇。

安全性評估的策略應充分考慮ADC每個組分的可用信息。許多已批準或正在開發(fā)的用于腫瘤適應癥的ADC使用相同的單克隆抗體或細胞毒性藥物，已經產生大量的非臨床和臨床數據，充分利用這些使用相同連接子和小分子毒性藥物的ADC的可用信息非常重要。然而，安全性評估不僅應考慮單個組分的可參考信息，而且還應考慮在特定ADC的組合中而導致的毒性特征的可能差異，例如發(fā)生變化的藥代動力學和組織分布相關的差異。將毒性藥物與抗體偶聯可改變任一組分的活性或賦予可顯著影響安全性的獨特性質，因此，臨床上最相關的毒性數據通常來自于完整ADC的研究。

動物實驗物種的相關性

為了使非臨床安全性研究能夠充分地表征ADC的毒性以支持臨床開發(fā)，評估動物試驗物種的相關性和非臨床結果的可用性是至關重要的。這些通常需要檢測ADC抗體與動物實驗物種中靶抗原的親和力，以及免疫組織化學染色觀察交叉反應。此外，還應考慮ADC其他成分相關的物種差異，例如與小分子相關的的藥理學或連接子穩(wěn)定性相關的物種差異。與其他藥物和生物制品一樣，還應包括對暴露參數和代謝的比較。

BR－96 doxorubicin，是一種靶向Lewis－Y抗原的嵌合抗體與doxorubicin偶聯的ADC藥物，在早期非臨床的毒理學研究中，發(fā)現狗與大鼠和猴子不同，對ADC的毒性作用敏感，并經歷了出血性腸炎作為劑量限制毒性。研究表明，BR96–DOX和未偶聯的抗體具有相同的劑量限制毒性，表明毒性是由抗體介導的，胃腸活檢顯示抗體與上皮細胞結合并致其受損，可能是由補體激活所致。因此，在人的BR96 Dox第I期臨床試驗中，劑量選擇基于狗的非臨床觀察，因為狗和人類一樣，都在胃腸道上皮細胞中表達Ley抗原。

臨床研究中在乳腺癌患者比較了BR96－DOX與doxorubicin的藥效和安全性，ADC的療效較低，兩組間毒性差異顯著。服用BR96－DOX與doxorubicin的典型副作用不相關，但會產生胃腸毒性，包括惡心、嘔吐、胃潰瘍和出血，這些都出現在狗的非臨床研究中。據報道，一名接受BR96單抗的患者與接受相應劑量ADC的患者一樣顯示胃腸毒性，與狗體內的毒理學數據一致。胃腸毒性被認為是該藥物與表達靶抗原的正常組織結合的表現，這可能損害了ADC到腫瘤部位的傳遞。因此，開發(fā)在癌癥治療中靶向Lewis抗原的藥物應努力減少與正常組織的交叉反應。  

上述案例表明，確定一個合適的試驗物種對于預測在人類中的毒性至關重要，它有助于闡明細胞毒素藥物通過抗體偶聯后的非特異靶向，毒性分布的差異，以及闡明毒性驅動因素，從而指導ADC的臨床開發(fā)。

抗體靶標的表達

與治療性單克隆抗體的情況一樣，動物試驗物種中缺乏抗原靶點可能會阻礙ADC的非臨床評估。ICH S6（R1）《生物技術衍生藥物臨床前安全性評價指南》（2011年）指出，“含有新毒素的抗體－藥物／毒素偶聯物（ADC）的物種選擇應遵循與非偶聯抗體相同的一般原則。。。用于測試單克隆抗體的相關動物物種是那些表達所需表位并表現出與人類組織相似的組織交叉反應譜的物種。” 因此，物種和疾病特異性可能決定或限制非臨床評估。

Polatuzumab vedotin是一種靶向人B細胞上CD79b的ADC，但臨床前研究發(fā)現其與小鼠、大鼠或食蟹猴的CD79b都不結合，導致缺乏與藥理學相關的非臨床物種。使用與食蟹猴CD79b結合的替代ADC進行非臨床毒性研究，這是ICH S6（R1）指南中描述的生物制劑非臨床安全性評估的另一種方法，該替代ADC在人CD79b的親和力類似于polatuzumab vedotin。

替代ADC使用與polatuzumabvedotin相同的連接子－有效載荷，并且具有相似的藥物抗體比（DAR），但是替代抗體不同于臨床抗體，它是一種具有非人源化的嵌合抗體。臨床前研究需要對替代ADC進行充分表征（包括結合表位、活性和效價以及PK），此外還需要提供對應的polatuzumab vedotin的相關藥理學、PK和安全性信息。

藥物和／或抗體的生物活性

盡管ADC包含幾種組分，但在大多數情況下，腫瘤適應癥ADCs的非臨床和臨床研究中觀察到的嚴重或劑量限制毒性主要是由細胞毒藥物和／或其代謝產物所介導的。例如，周圍神經病變發(fā)生在許多使用微管抑制劑的ADC中，最突出的是MMAE。另外，眼部毒性通常由包含DM4和MMAF的ADC引起。

FDA對所有申報的腫瘤ADC非臨床安全數據的分析發(fā)現，ADC對嚙齒動物和食蟹猴的毒性主要見于造血系統(tǒng)、肝臟和生殖器官。如果有效載荷、連接子、DAR和給藥頻率一樣，無論抗體靶標或亞型如何，在人體的最大耐受劑量（MTDs）都是相似的。這一點在已獲批的4種ADC在大鼠和食蟹猴的臨床前研究中觀察到毒性重疊現象一致。        

在這些ADC的非臨床研究中觀察到的毒性通常與MMAE或MMAF的預期活性一致。enfortumabvedotin非臨床和臨床研究中觀察到的皮膚和眼睛毒性被認為可能是由Nectin－4的靶向介導，另外，belantamab－mafodotin的眼部毒性與其他MMAF偶聯ADC一致，MMAF引起的相關炎癥反應可能是導致動物眼睛毒性效應的原因。

此外，在無物種交叉反應的大鼠試驗中細胞毒素相關毒性比有交叉反應的猴子試驗中更明顯，這表明高水平表達的靶標可能延緩藥物相關毒性的出現。最近FDA對含吡咯苯并二氮雜卓（PBD），DAR為2的ADC數據進行了分析，發(fā)現動物和人表現出的毒性主要是由毒素藥物引起的，通過抗體靶點介導的作用不明顯，與之前的結論一致。

ADC脫靶相關毒性的機制目前尚不清楚，但除了連接子－有效載荷不穩(wěn)定導致過早釋放外，還可能通過Fc介導和非特異性內吞引起完整ADC的抗原非依賴性攝取。在ADC相關眼部毒性的研究中，評估了一系列靶向ENPP3的ADC，其中含有mc－MMAF或vc－MMAE。研究結果發(fā)現，微胞飲作用在人角膜上皮細胞（HCEC）對ADC的內化過程中起著重要作用，這一過程至少部分依賴于ADC的生物物理性質（電荷和疏水性）。有趣的是，與vc－MMAE（AGS－16C3E）偶聯的單抗和與mc－MMAF（AGS－16C3F）偶聯的單抗在HCECs中具有相似的細胞毒性，這表明試驗中的效果與這兩種連接子－有效載荷類型無關。

另一種ADC，抗RET單抗（Y078）偶聯DM1的毒理研究則強調了所有ADC組分的重要性。Y078以相似的親和力與人和食蟹猴的RET結合，組織交叉反應也顯示相似的染色模式，表明猴子是評估靶向效應的合適試驗物種。毒性研究發(fā)現，Y078－DM1和未偶聯的Y078在較小程度上與劑量依賴性周圍神經病變有關。由于RET在成人外周神經系統(tǒng)中表達，這是一種預期的結果，即將有效的微管干擾藥物靶向表達RET的細胞。然而，在未偶聯的Y078中也觀察到神經毒性表明，除了靶向給藥外，抗體也具有一定的作用。

MEDI－547，一種由靶向EphA2的抗體與MMAF偶聯的ADC，抗體部分與人類、食蟹猴、小鼠和大鼠EphA2具有相似的親和力。然而，盡管在1期研究中報告的患者凝血異常與非臨床研究中發(fā)現的所有三個物種的凝血異常相似，但人類發(fā)生嚴重血液毒性的劑量遠低于基于非臨床研究預測的安全劑量，導致臨床研究中止。根據藥代動力學數據顯示，ADC的有效載荷基本沒有發(fā)生脫離，因此，抗體可能是研究中觀察到的毒性的原因。

連接子化學

連接子是ADCs安全性和有效性的重要決定因素。連接子通常分為可切割型和不可切割型，其設計可在血流中保持穩(wěn)定，同時允許小分子細胞毒素在靶細胞內吞后有效釋放。

連接子在體循環(huán)中的穩(wěn)定性一直是安全性評估的一個關鍵焦點，因為在ADC的靶細胞內化之前，小分子的過早丟失可能導致非特異性藥物釋放的靶外毒性。開發(fā)具有更穩(wěn)定連接子并保持更低水平非偶聯單抗，被認為是改善ADC藥代動力學特性、治療指標和安全性的關鍵。

Mylotarg的一個很大的問題就是不夠穩(wěn)定的連接子，但通過優(yōu)化，后續(xù)的ADC如inotuzumab ozogamicin和milatuzumab doxorubicin使用類似的不耐酸的腙連接子，在人血漿和血清中顯示出良好的穩(wěn)定性。然而，將含有腙連接子的ADC與使用蛋白酶敏感的二肽連接子的ADC進行比較表明，肽連接的ADC在緩沖液和血漿中比相應的腙連接物更穩(wěn)定，因此表現出更特異的傳遞和更低的全身毒性。

連接子－有效載荷穩(wěn)定性的物種差異使在非臨床研究的基礎上評估ADC的治療指數變得困難。在小鼠中觀察到的酶促VC－PABC裂解，與在大鼠和食蟹猴血漿中檢測到的穩(wěn)定性形成對比，這種差異歸因于羧酸酯酶活性和底物特異性的物種差異。

連接子也會影響ADC的物理化學性質，如聚集趨勢，這會影響ADC的療效、肝毒性和免疫原性。在使用喜樹堿細胞毒素的ADC的開發(fā)過程中，將基于葡萄糖醛酸的連接子與二肽連接子進行比較時，親水性更強的葡萄糖醛酸連接子比二肽連接體子產生更少的抗體聚集。該研究還報道抗Lewis－Y抗原的二肽連接子喜樹堿ADC對小鼠模型中的腫瘤生長沒有影響，而相應的葡萄糖醛酸連接子ADC誘導了實質性的腫瘤生長延遲。

小結

非臨床毒理學研究的目標是預測在臨床中潛在的安全風險。ADC非臨床安全性研究的預測價值可以通過適當選擇動物試驗物種、了解產生不良反應的機制或ADC的毒性驅動因素來提高。

腫瘤適應癥ADC臨床開發(fā)過程中報告的非臨床和臨床毒性結果表明，ADC的每個組分都可能在觀察到的毒性反應中發(fā)揮作用，因此，在設計和解釋非臨床安全性研究時應予以考慮。盡管在大多數情況下，嚴重或劑量限制性毒性似乎主要由小分子介導，但隨著ADC領域的發(fā)展和擴大，可能會出現不同的模式。

參考文獻：

1． Considerations for the Nonclinical Safety Evaluation of Antibody–Drug Conjugates． Antibodies （Basel）． 2021Jun； 10（2）： 15．

       原文標題 : ADC的非臨床安全性評價需要考慮什么？