前言

抗體藥物偶聯(lián)物（ADC）療法近幾十年來發(fā)展迅速，目前全球已有14種產(chǎn)品獲得批準，140多種ADC正在臨床試驗中。到2030年，ADC市場將達到150億美元以上。ADC的基本原理：通過將單克隆抗體的特異性與有效小分子藥物的細胞毒性相結合，ADC可以精確地向腫瘤輸送毒素。

然而，盡管FDA已經(jīng)批準了多種ADC藥物，但在臨床開發(fā)過程中，ADC的失敗率仍然很高。ADC固有的復雜性是一把雙刃劍，它為提供更好的治療提供了機會，同時也增加了治療失敗的混雜因素。ADC設計驅(qū)動其藥代動力學和藥效學，并且需要比常用的Cmax和曲線下面積（AUC）指標更深入的分析，以獲得最佳劑量應用到臨床。目前FDA批準的靶向?qū)嶓w腫瘤的ADC具有一些共同特征，包括人源化IgG1抗體結構域、高表達腫瘤受體和大劑量抗體。這些共同特征對于臨床藥代動力學和作用機制具有潛在影響，并為所有臨床開發(fā)階段的ADC設計提供了參考。

最近批準的ADC遵循的3個設計標準

最近批準的三種實體瘤ADC強調(diào)了重要的設計標準。盡管ADC的幾個組件顯示出顯著的不同，但其共有特性值得注意。FDA批準的四種用于實體瘤ADC的結構非常不同，包括不同的連接子類型（可裂解與不可裂解、不同的釋放機制、不同的穩(wěn)定性）、特異性和非特異性結合、不同的靶點、癌癥類型和藥物抗體比（DAR）。有趣的是，這些ADC具有三個共同特征：（i）高表達靶點（105–106個受體／細胞），（ii）高抗體劑量（3周內(nèi)3．6 mg／kg或更大劑量），以及（iii）IgG1同種型抗體骨架

這三個共同特點對藥物的遞送和分配有重大影響。事實上，由于ADC使用已知的細胞毒性有效載荷（如微管抑制劑）和已知的靶向抗體，因此其臨床成功的一個關鍵特征就是遞送——以可耐受的劑量靶向每個腫瘤細胞的有效載荷。這些共有的設計特征對有效載荷的腫瘤靶向遞送具有各自的影響。

高表達靶點

HER2、Nectin－4和Trop－2是高表達的腫瘤抗原，每個腫瘤細胞有超過105個受體，在健康組織中的表達顯著降低。由于巨大的表達差異，高表達靶點可以提供更大的治療窗口。因為藥物遞送到健康組織通常比遞送到腫瘤更有效，高抗體劑量和高表達腫瘤靶點可以快速飽和低表達健康組織中的攝取，同時仍然最大化腫瘤的攝取。然后可以修改有效載荷毒性和／或DAR以確保以高于治療閾值遞送至腫瘤細胞，同時保持健康組織中的亞治療閾值（以避免靶向介導的健康組織毒性）。相比之下，靶向表達較低的腫瘤抗原需要更有效的有效載荷才能在靶向細胞中達到治療濃度。增加有效載荷效力通常會導致更高的毒性，降低ADC耐受劑量。而較低的ADC劑量會減少腫瘤攝取，但可能不會以相同的量減少健康組織攝取（例如，如果靶向介導的健康組織攝取保持飽和），從而可能降低治療指數(shù)。值得注意的是，這種權衡與小分子藥物非常不同，小分子藥物通常與血漿濃度平衡，因此低劑量會導致健康組織的暴露量降低。與小分子形成鮮明對比的是，低劑量更有效的ADC可以限制腫瘤的滲透，從而降低療效而不是毒性。

高抗體劑量

開發(fā)針對實體瘤的ADC具有很大難度，因為實體腫瘤的血管滲漏、彎曲和淋巴引流不良，導致對流不暢和間質(zhì)壓力升高。這些特征結合在一起，形成了遞送ADC藥物的不利環(huán)境。增加抗體遞送和組織滲透的最直接方法是給予更高劑量的抗體，這是當前批準的ADC之間的第二個共有特征。

Kadcyla是多年來第一個獲得FDA批準用于實體瘤的ADC，2013年通過使用人IgG1骨架、中等DAR（3．5）、不可裂解連接子和強效微管抑制劑獲得了FDA批準。目前的許多針對實體瘤的ADC在3周內(nèi)比Kadcyla具有更高的劑量（3．75－20mg／kg），顯著超過許多經(jīng)批準的針對血液瘤的ADC（例如，Besponsa和Zynlonta的劑量分別為約0．02和0．15 mg／kg）。這些劑量是克服高表達和有效內(nèi)化所必需，從而將有效載荷遞送到細胞。

其他設計標準

有效載荷的選擇對于ADC開發(fā)至關重要。如今，大多數(shù)有效載荷屬于三類之一：（i）DNA損傷誘導劑、（ii）微管抑制劑和（iii）拓撲異構酶抑制劑。DNA損傷有效載荷通常是非常有效的（如PBD），而微管（DM4，MMAE）和拓撲異構酶（exatecan，SN－38）抑制劑則更溫和。確定最佳有效載荷需要逐一分析。較低的有效載荷提供更大的最大耐受劑量（MTD）。然而，對于抗原呈遞量較低的適應癥，有效載荷的遞送量可能不會超過治療閾值，因此需要更高效力的有效載荷。除了效力外，最近的研究還確定了多種有效載荷是免疫原性細胞死亡（ICD）的誘導劑。一些有效載荷在細胞死亡后引起免疫反應的能力是一種新的研究途徑，可能會對下一代ADC有效載荷選擇產(chǎn)生廣泛影響。

連接子的選擇也非常關鍵，不可裂解連接子在血漿中通常更穩(wěn)定。目前，連接子化學也取得了顯著的進步。例如，Kadcyla不可裂解連接子在4天內(nèi)損失18．4％的有效載荷，而Enhertu可裂解連接子在21天內(nèi)損失2．1％的有效載荷。然而，即使連接子可以減少循環(huán)中的ADC有效載荷損失，在ADC自身的全身吸收和降解之后，也會遇到更困難的挑戰(zhàn)。由于大多數(shù)ADC劑量未到達腫瘤，ADC將在體內(nèi)其他地方代謝，在不希望的位置釋放有效載荷。有效載荷、連接子和結合位點都可以影響體內(nèi)發(fā)生非特異性釋放的位置和劑量限制毒性（DLT）。

目前FDA批準的藥物在這些設計特征中表現(xiàn)出明顯的可變性，表明需要針對其特定靶點個性化設計ADC。然而，高劑量抗體和高表達靶點的相似性，結合臨床前證據(jù)表明，組織滲透和腫瘤飽和度是實體瘤療效的關鍵組成部分。因此，我們需要超越Cmax和AUC，考慮腫瘤組織滲透和腫瘤飽和度，以設計下一代ADC。

腫瘤滲透性

全身藥代動力學、毒性和療效是藥物開發(fā)過程中測量的關鍵指標。毒性和藥代動力學可以在早期快速篩除掉一些不好的候選藥物。相比之下，測試療效需要更大的努力，組織滲透在這個過程中發(fā)揮重要作用。

影響療效的腫瘤組織滲透性不能單獨考慮，毒性同樣重要。例如，在臨床劑量為3．6mg／kg的情況下，43．1％的Kadcyla治療患者顯示出≥3級的不良反應。研究者正在研究使用ADC的替代給藥方法，以潛在地增加耐受性，如分批次給藥。然而，當審查單次給藥與分批次給藥的Kadcyla療效時，分批次給藥的臨床益處降低。因此，減少給藥劑量和增加頻率可能更容易耐受，但較小的劑量通常會導致較低的血漿濃度、降低的腫瘤穿透力和較低的腫瘤細胞靶向。

腫瘤飽和度

另一個關鍵的方面是腫瘤飽和度。這取決于多種條件，包括劑量（Cmax）、表達（受體／細胞）、內(nèi)化率和血漿清除率等。腫瘤飽和度的重要性體現(xiàn)在兩個方面：在臨床前模型中使用飽和劑量的可能性更大；而飽和劑量與亞飽和劑量的結果可能相反。首先，給予小鼠的劑量并不總是與臨床耐受劑量相對應。有時會增加劑量，以應對小鼠體內(nèi)更快的清除率或反應較低的腫瘤模型，或者因為它們在小鼠體內(nèi)的耐受性更好。這可能導致臨床前模型中的飽和，而臨床耐受劑量可能是亞飽和的。由于小鼠細胞對ADC有效載荷的反應通常不如人類細胞，需要大劑量的反應，這些大劑量可能會掩蓋臨床中的遞送問題。

第二，飽和劑量下的臨床前研究結果可能會產(chǎn)生與臨床中的亞飽和劑量下相反的結果。例如，如果給予飽和劑量，則增加DAR更有效，而當給予過飽和劑量時，降低DAR可能更有效。通常，劑量受有效載荷毒性的限制，因此在恒定有效載荷劑量下進行比較。當腫瘤過飽和時，癌細胞接收到最大量的抗體，因此每個抗體具有更多有效載荷將產(chǎn)生更大的療效。對于過飽和劑量，情況正好相反。在這種情況下，ADC不能到達所有的癌細胞，增加DAR（以恒定的有效載荷劑量）將降低所遞送的抗體量，從而減少靶向和殺死的細胞數(shù)量。相反，在這些條件下降低DAR和／或增加總抗體劑量可以提高組織滲透性和總體療效。因此，有效載荷MTD應與抗體的飽和劑量相關聯(lián)，以實現(xiàn)最大的組織滲透和功效。

此外，最近批準的三種用于實體瘤的ADC都使用能具有旁觀者效應的有效載荷。旁觀者有效效應可以使有效載荷在釋放后擴散出靶細胞并進入相鄰細胞。理論上，旁觀者有效載荷還能夠提高組織穿透力，超過抗體本身所能達到的水平。這可以解釋Enhertu與Kadcyla相比在NCI－N87小鼠模型中表現(xiàn)出的療效增加，盡管細胞效力相似。然而，即使在使用具有旁觀者有效載荷的ADC時，較高抗體劑量增加的組織滲透仍會提高療效。盡管旁觀者有效載荷可以改善分布，但抗體直接遞送的效率高于旁觀者殺傷，這解釋了即使有旁觀者有效載荷，較高的抗體劑量也會產(chǎn)生更大的效果。

小結

在過去的幾十年里，靶標選擇、連接子穩(wěn)定性和有效載荷毒性一直是ADC藥物設計的主要考量。然而即便如此，由于毒性和／或治療窗口不佳，許多在臨床前研究中看起來很有前途的ADC最終在臨床試驗中失敗。

通過分析最近FDA批準的ADC藥物的共有特征，可以發(fā)現(xiàn)組織滲透和腫瘤飽和度同樣是ADC成功設計的關鍵。因此，在臨床前研究中需要特別關注有關療效最重要參數(shù)的數(shù)據(jù)，包括腫瘤滲透和飽和度。在一個理想的設計方案中，至少有兩條信息是已知的：人體內(nèi)可耐受的有效載荷劑量和使腫瘤靶點飽和所需的抗體劑量。有了這些信息，我們就可以通過修改DAR來為所有腫瘤細胞提供最高耐受量的有效載荷，從而在臨床耐受劑量下最大限度地提高療效。

參考文獻：

1．Keymetrics to expanding the pipeline of successful antibody－drug conjugates． TrendsPharmacol Sci．2021 Oct；42（10）：803－812

       原文標題 : ADC藥物成功設計的關鍵