前言

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

ADC對(duì)抗原的識(shí)別導(dǎo)致ADC通過(guò)內(nèi)吞途徑進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，通過(guò)溶酶體降解后，有效載荷以生物活性形式釋放并發(fā)揮作用，導(dǎo)致癌細(xì)胞死亡。細(xì)胞內(nèi)有效載荷的數(shù)量由每個(gè)細(xì)胞表面抗原的數(shù)量、每個(gè)ADC的藥物有效載荷分子的數(shù)量（也稱為藥物抗體比率，DAR）以及抗原返回細(xì)胞表面所需的時(shí)間決定。有效載荷可能在癌細(xì)胞死亡和降解后逃逸，也可能從胞漿中透膜而出。這種釋放的后果可能是有益的（也稱為旁觀者效應(yīng)），也可能是有害的，導(dǎo)致全身毒性。

第一個(gè)ADC（Mylotarg）于2000年獲得批準(zhǔn)，自2019年以來(lái)，獲準(zhǔn)的ADC數(shù)量翻了一番多，2019－2020年共有5個(gè)ADC獲得批準(zhǔn)，ADC領(lǐng)域持續(xù)火熱。

ADC藥物的基本原理

ADCs藥物的靶向性來(lái)自其中抗體部分，毒性大部分來(lái)自小分子化藥毒物部分（payload），抗體部分也可以自帶毒性（ADCC與CDC）�？贵w部分與毒素部分通過(guò)連接子（linker）互相連接�？贵w部分與腫瘤細(xì)胞表面的靶向抗原結(jié)合后，腫瘤細(xì)胞會(huì)將ADC內(nèi)吞。之后ADC藥物會(huì)在溶酶體中分解，釋放出活性的化藥毒物，破壞DNA或阻止腫瘤細(xì)胞分裂，起到殺死細(xì)胞的作用。理想化的連接子應(yīng)該保持穩(wěn)定所以不會(huì)導(dǎo)致靶外毒性（off－target toxicity），并且在細(xì)胞內(nèi)高效釋放毒物。

一個(gè)理想的ADC藥物需要四個(gè)部分的完美結(jié)合：抗體（靶點(diǎn)）的選擇：選擇中需要考慮幾個(gè)因素。

首先，理想的目標(biāo)抗原在腫瘤中具有高表達(dá)水平，在正常組織中很少或沒(méi)有表達(dá)，或至少表達(dá)限于給定組織類(lèi)型，以減少ADC靶內(nèi)毒性及導(dǎo)致可接受的治療指數(shù)。

第二，目標(biāo)抗原應(yīng)存在于細(xì)胞表面，以便循環(huán)的mAb可進(jìn)入。

第三，目標(biāo)抗原應(yīng)該是內(nèi)在抗原，使其在結(jié)合后，ADC被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞中，細(xì)胞毒性劑可以發(fā)揮其作用。

連接子的選擇：循環(huán)中藥物過(guò)早釋放可導(dǎo)致全身毒性和較低的治療指標(biāo)。有效的連接子設(shè)計(jì)必須平衡在循環(huán)中的幾天內(nèi)的良好穩(wěn)定性以及在遞送到靶細(xì)胞時(shí)的高效裂解。

對(duì)應(yīng)的幾種策略：目標(biāo)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中藥物的有條件釋放（可裂解和不可裂解的連接子）；旁觀者效應(yīng)的增強(qiáng)和限制，是通過(guò)是否能夠跨越生物膜的連接子－藥物代謝產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)的；極性連接子提高溶解度并降低MDR。

連接方式：第二代ADC均為不同藥物負(fù)載物質(zhì)的受控混合物，典型平均DAR為3．5或4。DAR大于4的物種顯示較低的耐受性，更高的血漿清除率和降低的體內(nèi)功效。目前大多數(shù)ADC具有共同的結(jié)構(gòu)特征，如通過(guò)硫醇和烷基的馬來(lái)酰亞胺反應(yīng)形成的硫代琥珀酰亞胺連接。但大多數(shù)ADC長(zhǎng)時(shí)間流通期間會(huì)導(dǎo)致可測(cè)量的馬來(lái)酰亞胺消除，這些可通過(guò)位點(diǎn)特異性偶聯(lián)和替代共軛化學(xué)來(lái)解決：如工程半胱氨酸、非天然氨基酸工程、酶輔助連接、糖重組和糖結(jié)合、氨基末端工程絲氨酸、與Fab核苷酸結(jié)合位點(diǎn)連接、天然半胱氨酸再橋接、避免retro－Michael 解體以及高負(fù)載ADC。

毒素分子：通過(guò)抑制微管蛋白裝配而起作用的auristatin和美登木素生成素是目前ADC最常用的彈頭。其他使用的彈頭基于吡咯并苯并二氮雜（PBD）、二氫吲哚并噻二氮雜、Tubulysins、卡奇霉素、伊立替康衍生物、多卡莫霉素、喜樹(shù)堿類(lèi)類(lèi)似物、腎上腺素和多柔比星等等。事實(shí)上，由于競(jìng)爭(zhēng)激烈，在早期臨床試驗(yàn)研究中越來(lái)越多的ADC，沒(méi)有披露抗原靶和／或彈頭和連接子的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

ADC的發(fā)展史  

抗體藥物的研發(fā)技術(shù)一直在不斷更新?lián)Q代，ADC的研究可以追溯到1980年，但是直到2000年，首個(gè)抗體偶聯(lián)藥物才被FDA批準(zhǔn)用于治療急性粒細(xì)胞白血病，但由于致死性的毒性的產(chǎn)生，于2010年撤市。隨著原有技術(shù)的改進(jìn)，研究人員開(kāi)發(fā)了新型抗體偶聯(lián)藥物，并于2011年被FDA批準(zhǔn)用于治療霍奇金淋巴瘤和系統(tǒng)性間變性大細(xì)胞淋巴瘤。2013年抗體偶聯(lián)藥物再次取得突破，Genentech／ImmunoGen聯(lián)合開(kāi)發(fā)的Ado－trastuzumab emtansine被FDA批準(zhǔn)用于HER2陽(yáng)性乳腺癌，這是首個(gè)針對(duì)實(shí)體瘤的抗體偶聯(lián)藥物。隨著這兩個(gè)藥物的研發(fā)成功，ADC藥物再次以火熱的狀態(tài)進(jìn)入人們的研究視野。

第一代抗體偶聯(lián)藥物—Mylotarg 

像所有新技術(shù)發(fā)展的路徑一樣，大多數(shù)的第一代的產(chǎn)品因?yàn)橛泻芏嗳毕莩闪伺诨摇Ｔ谂鷾?zhǔn)后一項(xiàng)研究中，Mylotarg與化療相結(jié)合并未表現(xiàn)出比單獨(dú)化療更高的生存率和更高的致死毒性率，這導(dǎo)致輝瑞公司2010年自愿將此該藥物從市場(chǎng)上撤出。第一代ADC藥物失敗的原因有很多因素，首先就是藥物效力不足，血液中藥物濃度低于治療有效濃度，而靶點(diǎn)抗原低表達(dá)又導(dǎo)致藥物遞送量少，細(xì)胞內(nèi)藥物不足以殺死細(xì)胞。其次，初代ADC藥物對(duì)腫瘤的靶向性不強(qiáng)，定位率低，而當(dāng)時(shí)使用的連接子也不穩(wěn)定，以致于藥物毒性較大。最后，由于早期ADC中單克隆抗體是鼠源而不是人源化抗體，導(dǎo)致免疫反應(yīng)和人抗鼠抗體（HAMAs）的產(chǎn)生。以上都是第一代藥物失敗的因素，但是研究永無(wú)止境，很快第二代ADC藥物進(jìn)入人們的視野。

Mylotarg（Gemtuzumab ozogamicin）結(jié)構(gòu)式 

第二代抗體偶聯(lián)藥物—Kadcyla

羅氏的Trastuzumab emtansine（Kadcyla）于2013年2月獲得FDA批準(zhǔn)，用于治療之前接受過(guò)曲妥珠單抗和紫杉類(lèi)化療失敗的HER2陽(yáng)性乳腺癌患者。Kadcyla，是一個(gè)靶向HER2 抗體藥物偶聯(lián)物，含人源化抗HER2 IgG1曲妥珠單抗（Trastuzumab）和微管抑制劑DM1（美登素maytansine衍生物），兩者通過(guò)穩(wěn)定硫醚連接物（MCC）共價(jià)連接。第二代ADC藥物的研發(fā)中，mAb技術(shù)得到改進(jìn)，單克隆抗體被仔細(xì)選擇，提高了腫瘤細(xì)胞靶向性，并減少與健康細(xì)胞交叉反應(yīng)。更重要的是，早期使用當(dāng)時(shí)治療癌癥的小分子藥物作為毒性荷載缺乏臨床研究，后來(lái)發(fā)現(xiàn)了更有效的小分子物質(zhì)。與第一代ADC相比，第二代ADC具有更好的CMC特性。從當(dāng)時(shí)FDA批準(zhǔn)的三種二代ADC藥物來(lái)看（vedotin、emtansine、ozogamicin），第二代ADC藥物顯示出良好的臨床療效和安全性。

rastuzumab emtansine（Kadcyla）結(jié)構(gòu)式 

然而，由于脫靶毒性、存在未結(jié)合抗體以及藥物抗體比（DAR）為8引起的ADC聚集或快速清除等原因，目前大多數(shù)第二代 ADC顯示出較窄的治療窗口。此外，DAR＞4的ADC被證明耐受性低、體內(nèi)療效低但是血漿清除率高。至此，二代ADC藥物也難以滿足患者的需求。優(yōu)化單克隆抗體、連接子和結(jié)合毒性有效載荷可以提高第三代ADC的療效，位點(diǎn)特異性偶聯(lián)現(xiàn)在被認(rèn)為是ADC成功開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。

第三代抗體偶聯(lián)藥物

第三代ADC藥物綜合了一代二代失敗的因素，利用小分子藥物與單克隆抗體的位點(diǎn)特異性結(jié)合，產(chǎn)生DARs為2或4的ADC，這種ADC藥物毒性降低，無(wú)未結(jié)合的單克隆抗體，穩(wěn)定性和藥代動(dòng)力學(xué)大大提高，偶聯(lián)脫落速度更低，藥物活性高，低抗原水平下的細(xì)胞活性高。綜上所述，第三代ADC藥物攻克了導(dǎo)致一代二代藥物失敗的因素，讓患者得到更好的治療。

ADC的藥代動(dòng)力學(xué)特征

一般來(lái)說(shuō)，在給藥后，體內(nèi)涉及四個(gè)過(guò)程。這些過(guò)程是吸收、分布、代謝和清除。

吸收

大多數(shù)抗體通常通過(guò)靜脈注射或輸液途徑給予，抗體也可以通過(guò)皮下（SC）途徑給予。然而，對(duì)于ADC，目前給藥途徑是靜脈注射或輸液。由于對(duì)細(xì)胞毒性有效載荷的反應(yīng)和細(xì)胞毒性物質(zhì)的局部沉積，SC給藥可能不適用于ADC。

分布

藥物在體內(nèi)的分布可以用分布容積來(lái)描述。由于其大小和極性，抗體和ADC的分布通常局限于血管和間質(zhì)間隙。

ADCs的初始分布一般局限于血管，其分布容積一般等于血容量。隨后，ADCs可以分布到間質(zhì)間隙。此外，ADC分布也會(huì)受到靶抗原表達(dá)和內(nèi)吞的影響。

ADC在同一組織中的分布和積累會(huì)產(chǎn)生不良的（毒性）藥理學(xué)影響，這是由于ADC的攝取后的細(xì)胞毒性藥物或代謝物的釋放。

代謝

ADC體內(nèi)分解／代謝過(guò)程包括抗體分解代謝過(guò)程和小分子藥物體內(nèi)代謝。ADCs在到達(dá)腫瘤細(xì)胞前，在細(xì)胞內(nèi)（non－cleavable linker）或者循環(huán)系統(tǒng)中（cleavable linker）釋放效應(yīng)分子，未結(jié)合的抗體和抗體片段遵循抗體的代謝途徑通過(guò)酶解產(chǎn)生氨基酸，被機(jī)體重新利用。

ADC裂解或被分解代謝后可能形成的游離的小分子藥物和／或連有氨基酸殘基的小分子藥物和／或linker的小分子藥物代謝物，會(huì)進(jìn)一步經(jīng)歷肝CYP450酶代謝，還可能發(fā)生潛在的藥物藥物相互作用。

除了ADC本身性質(zhì)外，抗原的表達(dá)、受體／細(xì)胞密度，F(xiàn)cRn介導(dǎo)的循環(huán)作用、與Fcγ作用、受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用、免疫原性等都會(huì)影響ADC的分解代謝。

清除

ADC也是通過(guò)分解代謝和排泄的方式進(jìn)行消除。ADC可通過(guò)與靶點(diǎn)結(jié)合的特異途徑，進(jìn)入溶酶體后發(fā)生降解，釋放小分子藥物后從體內(nèi)清除；還可以通過(guò)非特異的胞飲作用進(jìn)行清除，該途徑涉及新生兒受體（FcRn）參與的循環(huán)再利用過(guò)程。

ADC、抗體、分子量較大的多肽及氨基酸片段無(wú)法通過(guò)腎小球?yàn)V過(guò)排泄，而是以氨基酸的形式重新吸收利用。游離小分子藥物、分子量較小的多肽及氨基酸連接的小分子藥物、分子量較小的抗體片段可通過(guò)腎小球?yàn)V過(guò)進(jìn)行排泄。同時(shí)，小分子藥物及代謝產(chǎn)物也可經(jīng)酶代謝消除或通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)體排泄至糞便中。

ADC的生物分析

ADC有幾種組分，為了表征這些組分的PK特征，需要幾種分析方法，如下所述：

ELISA免疫分析測(cè)定結(jié)合物和總抗體的動(dòng)力學(xué)曲線；

TFC－MS／MS，對(duì)游離藥物／代謝物進(jìn)行定量；

高分辨質(zhì)譜用于體內(nèi)藥物抗體比（DAR）分析。

此外，兩種類(lèi)型的ELISA免疫分析用于定量測(cè)量ADC的分析物：第一種類(lèi)型的分析測(cè)量總抗體，即DAR大于或等于零的ADC。第二種分析方法測(cè)量藥物結(jié)合抗體，定義為DAR大于或等于1的ADC。

其它分析方法有尺寸排阻色譜法（SEC）和疏水作用色譜法（HIC）。SEC是最常用的液相色譜（LC）技術(shù)，用于測(cè)定抗體的聚集數(shù)量，該技術(shù)也可用于ADC。雖然HIC是一種用于蛋白質(zhì)分離、純化和表征的傳統(tǒng)技術(shù)，但是這種技術(shù)現(xiàn)在正被用于ADC表征和分析。

細(xì)胞毒性有效載荷

ADC細(xì)胞毒性有效載荷應(yīng)具備以下特性：

具有細(xì)胞毒性的有效載荷應(yīng)具有恰當(dāng)?shù)闹�溶性�?/p>

有效載荷的靶標(biāo)應(yīng)位于細(xì)胞內(nèi)部。

有效載荷的分子應(yīng)該是小尺寸的，缺乏免疫原性，可溶于水緩沖液，以便可以很容易地偶聯(lián)。

有效載荷在血液中應(yīng)該是穩(wěn)定的。

目前，常用的細(xì)胞毒性藥物效應(yīng)分子為微管抑制劑（如：auristatins、maytansinoids）、DNA損傷劑（如calicheamicin、duocarmycins、anthracyclines、pyrrolobenzodiazepine dimers）和DNA轉(zhuǎn)錄抑制劑（Amatoxin和Quinolinealkaloid （SN－38））。已經(jīng)獲批上市的幾個(gè)ADC藥物共使用了6個(gè)不同的小分子藥物，其中有3個(gè)ADC藥物使用MMAE作為偶聯(lián)藥物，2個(gè)藥物使用Calicheamicin作為偶聯(lián)藥物，另外成功應(yīng)用的還有MMAF，DM1，SN－38，Dxd。

藥物抗體比（DAR）

藥物抗體比（DAR）是指附著在單個(gè)單抗上的有效載荷分子的平均數(shù)量，通常在2到4個(gè)分子之間。在極少數(shù)情況下，通過(guò)使用親水鏈接器有效載荷可以安全地實(shí)現(xiàn)高達(dá)8的DAR，如Enhertus和Trodelvys。DAR對(duì)ADCs療效的測(cè)定非常重要，此外，DAR可能影響藥物在循環(huán)中的穩(wěn)定性、PK和ADC的毒性。

研究表明，與DAR值＜6的ADCs相比，DAR值高（7到14）的ADCs清除速度更快，體內(nèi)療效降低。DAR值及其對(duì)穩(wěn)定性和PK的影響也取決于偶聯(lián)位置和接頭的大小。

賴氨酸或半胱氨酸通常被修飾以產(chǎn)生ADC。賴氨酸是連接底物和抗體的最常用的氨基酸殘基之一， 賴氨酸通常存在于抗體表面， 因此容易偶聯(lián)。Mylotargs、Kadcylas和Besponsas都使用賴氨酸生物結(jié)合技術(shù)。

其他氨基酸如半胱氨酸和酪氨酸也可以修飾，用馬來(lái)酰亞胺修飾半胱氨酸合成了Adcetriss、Polivys、Padcevs、Enhertus、Trodelvys和Blenreps等ADC。

連接子

連接子（linker）是ADC不可或缺的一部分， 它決定ADC的藥物釋放機(jī)制、PK、治療指數(shù)和安全性。早期的ADC連接體是化學(xué)不穩(wěn)定的，如二硫化物和腙。這些連接體在循環(huán)中不穩(wěn)定，半衰期短，一般為一到兩天。最新一代的連接體在體循環(huán)中更穩(wěn)定，如肽和葡萄糖醛酸連接體。兩個(gè)最常見(jiàn)的連接體如下：

可裂解連接子

裂解型linker對(duì)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境敏感，在細(xì)胞內(nèi)通過(guò)分解代謝和解離共同作用釋放出游離的效應(yīng)分子和抗體，如酸裂解連接體和蛋白酶裂解連接體。它們通常在血液中穩(wěn)定，但在低pH和富含蛋白酶的溶酶體環(huán)境中會(huì)快速裂解，釋放效應(yīng)分子。此外，如果效應(yīng)分子可以跨膜，則可通過(guò)發(fā)揮潛在的旁觀者效應(yīng)消滅腫瘤。

不可裂解連接子

不可裂解的linker是一種新一代的連接體，與可裂解的連接體相比，它具有更好的血漿穩(wěn)定性。由于不可裂解的連接體可以提供比可裂解連接體更大的穩(wěn)定性和耐受性，因此，這些連接體降低了靶外毒性，也提供了更大的治療窗口。

免疫原性

在針對(duì)8個(gè)ADC的11個(gè)臨床試驗(yàn)中， ADAs的基線發(fā)生率在1．4％到8．1％之間，基線后ADAs的發(fā)生率在0－35．8％之間，這些數(shù)值在治療性單克隆抗體的范圍內(nèi)。總的來(lái)說(shuō)，ADCs的ADA發(fā)生率在靶向血液腫瘤的患者比靶向?qū)嶓w腫瘤的患者少；大多數(shù)ADA是針對(duì)ADC的單克隆抗體結(jié)構(gòu)域的。此外，在大多數(shù)患者中，這些ADC的半抗原樣結(jié)構(gòu)并不比治療性單克隆抗體產(chǎn)生更多的免疫應(yīng)答風(fēng)險(xiǎn)。

ADC藥代動(dòng)力學(xué)模型

應(yīng)用模型的方法可以將PK、藥效和安全性數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，以滿足不同階段ADC藥物研發(fā)的需求，如：靶點(diǎn)的選擇、抗體的親和性、linker的穩(wěn)定性、動(dòng)物到人的外推、劑量的選擇和調(diào)整、E－R相關(guān)性研究（exposure－response relationships）、DDI研究等等。由于ADC具有多種清除途徑（解離和分解代謝），以及存在多種分析物的復(fù)雜的PK特征，使得其動(dòng)力學(xué)模型也較為復(fù)雜。

不同的模型具有不同的應(yīng)用，如可采用二房室模型和PBPK模型可以用清除率、解離、代謝速率等參數(shù)描述ADC的穩(wěn)定性特征。目前非房室模型、群體藥代模型、基于機(jī)制的模型、基于生理的模型在ADC藥物動(dòng)力學(xué)研究中均有應(yīng)用。

小結(jié)

盡管第一個(gè)ADC在20多年前就獲得了FDA的首次批準(zhǔn)，但制藥行業(yè)必須經(jīng)歷一個(gè)漫長(zhǎng)且乏味的學(xué)習(xí)過(guò)程，才能在市場(chǎng)和臨床開(kāi)發(fā)中獲得一條穩(wěn)定的ADC管線。盡管目前已有15種已批準(zhǔn)的ADC，但是由于ADC的技術(shù)進(jìn)步，該領(lǐng)域正在經(jīng)歷一次爆發(fā)，我們?cè)谟行лd荷，連接子和偶聯(lián)技術(shù)方面獲得了多個(gè)突破，進(jìn)一步加深了對(duì)ADC這種新型藥物的全面認(rèn)識(shí)。

在ADC藥物的研發(fā)進(jìn)程中，臨床藥理學(xué)起著非常重要的作用，通過(guò)不斷發(fā)展的生物分析技術(shù)，深入全面地闡明ADC藥物的PK／PD特征，對(duì)于推動(dòng)研發(fā)出更加低毒高效的ADC藥物至關(guān)重要。ADC藥物也必將在腫瘤治療領(lǐng)域展現(xiàn)出更加強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

1．The Chemistry Behind ADCs． Pharmaceuticals （Basel）． 2021 May； 14（5）： 442．2． Clinical Pharmacology of Antibody－Drug Conjugates． Antibodies （Basel）． 2021 May21；10（2）：20．

3． Antibody–Drug Conjugates： The Last Decade． Pharmaceuticals 2020， 13， 245

       原文標(biāo)題 : 小藥說(shuō)藥新春第三談：抗體偶聯(lián)藥物