抗體-藥物偶聯(lián)物(Antibody–drug conjugates，ADC)是由“單抗、細(xì)胞毒性藥物以及將兩者連接起來的連接頭（linker）”組成的一類新型靶向藥物。ADC的設(shè)計(jì)初衷是提高化療的有效性，并降低其毒性。由于抗體具有靶向性（可識別癌細(xì)胞表面抗原），因此可將細(xì)胞毒性分子選擇性地直接“運(yùn)送”到腫瘤細(xì)胞中，在發(fā)揮抗癌作用的同時(shí)，又避免對健康細(xì)胞產(chǎn)生影響。

近期，因“AbbVie正式放棄開發(fā)ADC藥物Rova-T，58億美元投入打水漂”、“阿斯利康69億美元買來的ADC藥物DS-8201申請上市，獲得FDA優(yōu)先審評”等新聞，這類被譽(yù)為“抗癌導(dǎo)彈”的藥物再次引發(fā)關(guān)注。

那么，ADC藥物究竟是如何設(shè)計(jì)的？作用原理是什么?目前的臨床應(yīng)用和開發(fā)現(xiàn)狀怎樣？有哪些在研藥物未來可能獲批上市？8月31日，在發(fā)表于頂級醫(yī)學(xué)期刊《柳葉刀》上的一篇論文中[1]，來自美國NIH的3位科學(xué)家全面討論了這些問題。

一、設(shè)計(jì)要素

正如前文所述，構(gòu)成ADC的成分包括腫瘤抗原特異性單抗、穩(wěn)定的化學(xué)連接頭（linker）以及有效的細(xì)胞毒性分子（也稱載荷）。設(shè)計(jì)ADC時(shí)，有很多重要因素需要考慮。

圖1 | ADC的結(jié)構(gòu)以及抗體（和靶抗原）、連接頭（linker）和細(xì)胞毒性分子的特性（圖片來源：柳葉刀）

抗體及靶抗原

ADC抗體部分的理想特性包括：1）具有最小化的免疫原性；2）靶抗原具有足夠的特異性以及結(jié)合親和力，并可實(shí)現(xiàn)有效的內(nèi)化（internalisation，ADC-靶抗原復(fù)合物需要通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用被內(nèi)化，從而使其在細(xì)胞內(nèi)釋放有效的細(xì)胞毒性載荷）；3）具有較長的循環(huán)半衰期。

在特異性方面，一個(gè)理想的靶抗原需要同時(shí)具備兩個(gè)特性：1）在靶細(xì)胞表面表達(dá)；2）在健康組織中低表達(dá)。此外，ADC理想的抗原的脫落（Shedding）情況還應(yīng)該盡可能地少，以防止游離的抗原在循環(huán)中與抗體結(jié)合。

細(xì)胞毒性載荷

細(xì)胞毒性載荷（分子/藥物)是ADC最終的效應(yīng)成分。ADC的毒性載荷可以靶向DNA，也可以靶向微管蛋白。

靶向DNA的毒性分子包括duocarmycins、calicheamicins、pyrrolobenzodiazepines（PBDs）和SN-38（irinotecan的活性代謝物）等。其中，calicheamicins的作用機(jī)制是誘導(dǎo)雙鍵斷裂，duocarmycins和PBDs的作用機(jī)制是導(dǎo)致DNA烷基化。

微管蛋白抑制劑MMAE（auristatins monomethyl auristatin E）和MMAF（monomethyl auristatin F）的作用是抑制微管聚合，導(dǎo)致G2/M期細(xì)胞周期阻滯。

選擇ADC有效毒性載荷的基本參數(shù)包括偶聯(lián)性、溶解度和穩(wěn)定性。被選擇的毒性分子的結(jié)構(gòu)應(yīng)該能夠保證其可與連接頭（linker）偶聯(lián)，此外，毒性分子的水溶性以及在血液中的長期穩(wěn)定性非常重要，因?yàn)锳DCs是在水溶液中制備并通過靜脈注射的。

連接頭

連接頭（linker）負(fù)責(zé)連接細(xì)胞毒性載荷與單抗，并在體循環(huán)中維持ADC的穩(wěn)定性。連接頭（linker）的化學(xué)特性以及偶聯(lián)位點(diǎn)在ADC的穩(wěn)定性、藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)特性以及治療窗口方面起著至關(guān)重要的作用。

一個(gè)理想的連接頭（linker）既要具有足夠的穩(wěn)定性，以保證ADC分子不過早分裂，安全通過血液循環(huán)，到達(dá)目標(biāo)位置；也要能夠在內(nèi)化過程中快速斷裂，以釋放毒性載荷。根據(jù)載荷的釋放機(jī)制，目前可用的連接頭（linker）被分為可切（cleavable）和不可切（noncleavable）兩類。前者依賴于生理環(huán)境釋放載荷，如gemtuzumaboz ogamicin中依賴低pH值的酸不穩(wěn)定連接頭、brentuximab vedotin中依賴蛋白水解作用的蛋白酶可切連接頭以及mirvetuximab soravtansine中依賴較高細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽濃度的二硫化物連接頭。不可切的連接頭是與單抗中的氨基酸殘基形成不可還原的鍵，因此在血液中更穩(wěn)定；這類連接頭（如硫醚連接頭）依賴于單抗的溶酶體降解來釋放有效載荷。

連接頭的偶聯(lián)特性對控制ADC的治療窗口至關(guān)重要。ADC的藥物/抗體比（drug to antibody ratio, DAR）或粘附到單抗上的毒性藥物的數(shù)量決定著ADC的效力和毒性。雖然高載藥量可以增加ADC的效力，但也會增加脫靶效應(yīng)。為了克服生產(chǎn)過程中產(chǎn)生各種不同DAR的ADC藥物，一些研究采用了位點(diǎn)特異性偶聯(lián)的創(chuàng)新方法，以減少可變性，改善偶聯(lián)穩(wěn)定性和藥代動(dòng)力學(xué)特性，最終生產(chǎn)出更相同的ADC產(chǎn)品[2, 3]。

二、作用機(jī)制

圖2 | ADC的作用機(jī)制（圖片來源：柳葉刀）

簡單來說，ADC的作用機(jī)制分5步：1）ADC與靶細(xì)胞上的抗原結(jié)合；2）ADC-抗原復(fù)合物通過內(nèi)吞作用內(nèi)化；3)ADC在溶酶體中降解；4）細(xì)胞毒性載荷（藥物）釋放并發(fā)揮作用；5）靶細(xì)胞凋亡。

由于ADC的口服生物利用度較低，因此，這類藥物通過靜脈注射給藥。在血液中循環(huán)的ADC首先找到并結(jié)合它們的靶細(xì)胞，與靶細(xì)胞上的抗原結(jié)合后，ADC-抗原復(fù)合物會通過網(wǎng)格蛋白（clathrin）介導(dǎo)的內(nèi)吞作用內(nèi)化，形成一個(gè)包含ADC-抗原復(fù)合物的初級內(nèi)體(early endosome)（圖2A）。在與溶酶體融合之前，初級內(nèi)體最終會發(fā)展為次級內(nèi)體。對于具有可切連接頭的ADC來說，裂解機(jī)制（如水解、蛋白酶裂解、二硫鍵還原裂解）既有可能在初級內(nèi)體中發(fā)生，也可能在次級內(nèi)體中發(fā)生，但不會到溶酶體轉(zhuǎn)運(yùn)階段。然而，對于具有不可切連接頭的ADC來說，釋放毒性載荷（藥物）是在溶酶體中通過完全的蛋白降解實(shí)現(xiàn)的：溶酶體中的質(zhì)子泵會創(chuàng)造一種酸性環(huán)境，促進(jìn)由蛋白酶（如cathepsin-B、plasmin）介導(dǎo)的蛋白水解裂解（proteolytic cleavage）。

三、5款已上市產(chǎn)品

到目前為止，共有5款A(yù)DC獲FDA和EMA批準(zhǔn)，包括：①brentuximab vedotin, ②ado-trastuzumab emtansine (T-DM1), ③inotuzumab ozogamicin, ④gemtuzumab ozogamicin和⑤polatuzumab vedotin-piiq。表1概述了這些藥物的設(shè)計(jì)、獲批適應(yīng)癥、劑量和不良事件等內(nèi)容。

表1 經(jīng)FDA批準(zhǔn)上市的ADC

數(shù)據(jù)來源：柳葉刀

Brentuximab vedotin

Brentuximab vedotin 也稱SGN-35，是由“CD30抗體”通過蛋白酶裂解連接頭（一種肽連接頭）偶聯(lián)“抗有絲分裂小分子MMAE”而成的ADC。每個(gè)抗體平均偶聯(lián)4個(gè)MMAE，后者可干擾微管蛋白聚合并破壞有絲分裂功能，隨后誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯和細(xì)胞凋亡。

Brentuximab vedotin于2011年獲FDA加速批準(zhǔn)（EMA 2012年批準(zhǔn)），用于治療復(fù)發(fā)或難治性CD30陽性霍奇金淋巴瘤患者（這些患者在接受Brentuximab vedotin治療前要么接受了自體干細(xì)胞移植治療，要么在自體干細(xì)胞療法或多藥化療不能作為治療選擇時(shí)接受了至少兩種其它療法治療）或復(fù)發(fā)或難治性系統(tǒng)性間變性大細(xì)胞淋巴瘤。

2017年，F(xiàn)DA又批準(zhǔn)brentuximab vedotin用于治療先前接受過系統(tǒng)治療的原發(fā)性皮膚間變性大細(xì)胞淋巴瘤或CD30陽性蕈樣真菌病成人患者。

2018年3月，brentuximab vedotin又從FDA收獲了一個(gè)新的適應(yīng)癥——聯(lián)合化療治療先前未經(jīng)治療的III或IV期經(jīng)典型霍奇金淋巴瘤患者。同年11月，該藥又獲FDA批準(zhǔn)用于聯(lián)合化療治療先前未經(jīng)治療的系統(tǒng)性間變性大細(xì)胞淋巴瘤或其它表達(dá)CD30的外周T細(xì)胞淋巴瘤。

截至該綜述作者統(tǒng)計(jì)時(shí)，ClinicalTrials.gov上有60個(gè)活躍的臨床試驗(yàn)（I期到III期）在調(diào)查基于brentuximab vedotin的聯(lián)合療法，用于治療血液學(xué)惡性腫瘤。舉例來說，代號為NCT03712202、NCT03057795、NCT02758717、NCT01896999、NCT03138499、NCT02927769、NCT03233347以及NCT01896999的試驗(yàn)正在早期或復(fù)發(fā)或難治性霍奇金淋巴瘤中評估brentuximab vedotin+免疫檢查點(diǎn)抑制劑（nivolumab、ipilimumab）的聯(lián)合療法，且初步結(jié)果表明，PD-1阻斷聯(lián)合ADC可能會增強(qiáng)該患者群體的治療反應(yīng)。

Ado-trastuzumab emtansine, or T-DM1

T-DM1由“曲妥珠單抗（trastuzumab，一種結(jié)合HER2的人源化單抗）”與“微管抑制劑DM1”通過硫醚連接頭偶聯(lián)而成。每個(gè)曲妥珠單抗可連接約3-4個(gè)DM1分子（共價(jià)偶聯(lián)到曲妥珠單抗上的賴氨酸殘基上）。

2013年，F(xiàn)DA和EMA批準(zhǔn)了T-DM1作為單藥治療HER2陽性轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者，這些患者先前曾接受曲妥珠單抗和一種紫杉醇單獨(dú)或聯(lián)合治療。目前，仍有大量臨床試驗(yàn)在評估T-DM1用于治療各種階段乳腺癌、肺癌、結(jié)直腸癌和其它實(shí)體腫瘤的潛能。

Inotuzumab ozogamicin

Inotuzumab ozogamicin是一種由“CD22單抗（重組人源IgG4）” 與“卡奇霉素（calicheamicin）的半合成衍生物”通過一種酸不穩(wěn)定連接頭偶聯(lián)而成的ADC。CD22是一種B細(xì)胞特異性跨膜唾液糖蛋白，負(fù)責(zé)B細(xì)胞的活化和調(diào)節(jié)。每個(gè)inotuzumab ozogamicin 偶聯(lián)約6個(gè)calicheamicin衍生物分子。

2017年，inotuzumab ozogamicin被FDA和EMA批準(zhǔn)用于治療成人復(fù)發(fā)或難治性B細(xì)胞前體急性淋巴細(xì)胞白血病。截至統(tǒng)計(jì)時(shí)，ClinicalTrials.gov仍登記了20多項(xiàng)調(diào)查inotuzumab ozogamicin其它治療潛能的臨床試驗(yàn)。

Gemtuzumab ozogamicin

Gemtuzumab ozogamicin由“CD33單抗（重組人性化IgG4-κ）”與“N-acetyl-γ-calicheamicin”通過一種酸不穩(wěn)定連接頭偶聯(lián)而成。Gemtuzumab ozogamicin最早在2000年被FDA批準(zhǔn)用于治療復(fù)發(fā)性CD33陽性急性髓系白血病。然而，在上市后的臨床試驗(yàn)表明該藥不能提高生存期，并與嚴(yán)重的安全性問題和過早死亡相關(guān)后，gemtuzumab ozogamicin又于2010年退出了市場。撤市后，由獨(dú)立研究者開展的后續(xù)臨床研究繼續(xù)評估了該藥的替代劑量以及給藥策略。由于試驗(yàn)結(jié)果表明，與先前停用的藥物劑量策略相比，低劑量的分級給藥策略不僅與更低的毒性以及死亡率相關(guān)，且不影響完全緩解數(shù)據(jù)，2017年，gemtuzumab ozogamicin獲得了FDA的重新批準(zhǔn)（EMA 2018年批準(zhǔn)）。新批準(zhǔn)的降低劑量見表1。具體來說，F(xiàn)DA重新批準(zhǔn)gemtuzumab ozogamicin作為單藥以及與daunorubicin和cytarabine聯(lián)合，用于治療新確診的CD33陽性急性髓系白血病成人患者，以及復(fù)發(fā)或難治性CD33陽性急性髓系白血病患者。

Polatuzumab vedotin-piiq

Polatuzumab vedotin-piiq由“人源化CD79b單抗”通過一種蛋白酶可切連接頭與“抗有絲分裂的MMAE”偶聯(lián)而成。今年6月，F(xiàn)DA加速批準(zhǔn)Polatuzumab vedotin-piiq聯(lián)合化療藥物bendamustine以及利妥昔單抗，用于治療先前已接受過兩種療法治療的復(fù)發(fā)或難治性彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤（最常見的非霍奇金淋巴瘤）患者。在此之前，這款A(yù)DC曾獲FDA突破性療法認(rèn)定，以及被EMA授予PRIME認(rèn)定。目前正在進(jìn)行的一些臨床研究在進(jìn)一步調(diào)查polatuzumab vedotinpiiq治療非霍奇金淋巴瘤的潛力（NCT03671018、NCT03677141）以及一線治療彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤的潛力（NCT02611323、NCT02600897、NCT02729896等）。

四、在研“明星”

除了已獲批上市的5個(gè)ADC藥物，目前有大量在研ADC處于臨床開發(fā)階段，適應(yīng)癥包括各種血液學(xué)惡性腫瘤以及實(shí)體瘤。表2列舉了一些有前景的ADC正在進(jìn)行的臨床試驗(yàn)，以下是部分藥物的設(shè)計(jì)以及進(jìn)展介紹：

表2 處于臨床后期的在研ADC代表

數(shù)據(jù)來源：柳葉刀

Sacituzumab govitecan(IMMU-132)

Sacituzumab govitecan由“人源化的TACSTD2單抗”與“拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑irinotecan的活性代謝物SN-38”經(jīng)pH敏感性可切碳酸鹽連接頭偶聯(lián)而成。每個(gè)TACSTD2單抗與平均7.6個(gè)SN-38分子偶聯(lián)。TROP2在許多上皮癌(包括大多數(shù)三陰性乳腺癌)中過表達(dá)。SN-38可抑制DNA復(fù)制，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。已有I期和II期試驗(yàn)證實(shí)Sacituzumab govitecan在先前經(jīng)過大量治療的轉(zhuǎn)移性三陰性乳腺癌患者中療效令人鼓舞、耐受性良好?；谶@些結(jié)果，Sacituzumab govitecan已獲突破性療法認(rèn)定，目前正在進(jìn)行認(rèn)證性的國際隨機(jī)III期試驗(yàn)(ASCENT, NCT02574455)，預(yù)計(jì)今年年底，其開發(fā)商將遞交Sacituzumab govitecan三線治療轉(zhuǎn)移性三陰性乳腺癌患者的生物制品許可申請（BLA）。目前，評估Sacituzumab govitecan治療轉(zhuǎn)移性尿路上皮癌（NCT03547973）、轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌（NCT03725761）、非小細(xì)胞肺癌、小細(xì)胞肺癌、肝細(xì)胞癌、子宮內(nèi)膜癌等多種癌癥的II試驗(yàn)也在進(jìn)行中。

Enfortumab vedotin(ASG-22ME)

Enfortumab vedotin由“Nectin-4單抗”和“微管干擾劑MMAE”經(jīng)一種專有的連接頭技術(shù)偶聯(lián)而成。Nectin-4在許多實(shí)體腫瘤（特別是膀胱癌）中過表達(dá)。2018年3月，基于I期試驗(yàn)（NCT02091999）的結(jié)果，F(xiàn)DA授予了enfortumab vedotin突破性療法認(rèn)定，針對的是先前接受過檢查點(diǎn)抑制劑治療的轉(zhuǎn)移性尿路上皮癌患者。今年7月，enfortumab vedotin的開發(fā)商Astellas和Seattle Genetics 宣布他們已向FDA遞交該藥的BLA；9月enfortumab vedotin的BLA被接受，且獲得了優(yōu)先審評資格。

Mirvetuximab soravtansine(IMGN-853)

Mirvetuximab soravtansine由“FRα單抗”和“干擾微管蛋白的美登素類化合物DM4”經(jīng)可切二硫連接頭偶聯(lián)而成。FRα在卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌和非小細(xì)胞肺癌腫瘤中過表達(dá)。目前一項(xiàng)隨機(jī)III期試驗(yàn)（NCT02631876）正在比較mirvetuximab soravtansine與研究者選擇的化療方案治療FRα陽性、鉑抵抗性卵巢癌患者的安全性和有效性。此外，代號為NCT02606305的試驗(yàn)正在調(diào)查mirvetuximab soravtansine聯(lián)合bevacizumab在鉑抵抗晚期上皮卵巢癌、原發(fā)性腹膜癌或輸卵管癌患者中的應(yīng)用。

Trastuzumab deruxtecan(DS-8201a，T-DXd)

Trastuzumab deruxtecan是由“人源化HER2抗體”和“新型拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑——exatecan衍生物”經(jīng)基于四肽的可切連接頭偶聯(lián)而成。盡管抗體均是靶向HER2，但T-DXd與已上市的T-DM1作用機(jī)制不同，且由于DAR（~8:1）和穩(wěn)定性很高，以及exatecan衍生物具有很強(qiáng)的膜通透性，因此可產(chǎn)生強(qiáng)大的旁觀者效應(yīng)。T-DXd的I期研究在HER2陽性晚期乳腺癌和胃癌中顯示了良好的活性。該藥先前已獲得FDA授予的快速通道資格和突破性療法認(rèn)定。本月，其開發(fā)商阿斯利康/第一三共宣布FDA已經(jīng)接受了T-DXd的BLA，并授予其優(yōu)先審查資格。T-DXd目前有多個(gè)關(guān)鍵試驗(yàn)正在進(jìn)行中，涉及適應(yīng)癥包括轉(zhuǎn)移性乳腺癌(NCT03734029、NCT03529110、NCT03523585)、晚期胃癌（NCT03329690）、晚期結(jié)直腸癌(NCT03384940)、晚期非小細(xì)胞肺癌（NCT03505710）等。

五、總結(jié)

作為醫(yī)藥領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)之一，目前全球有超過100個(gè)ADC正處于臨床開發(fā)的不同階段，正在進(jìn)行的臨床試驗(yàn)達(dá)數(shù)百項(xiàng)[4]。且據(jù)該綜述的作者們統(tǒng)計(jì)，參考ClinicalTrials.gov和PubMed的數(shù)據(jù)，較2018年相比，今年與ADC相關(guān)的臨床試驗(yàn)以及出版物數(shù)量均有所增加。

總結(jié)來說，科學(xué)家們認(rèn)為，隨著技術(shù)的進(jìn)步，ADC不斷迭代，靶點(diǎn)、連接頭以及毒性載荷的選擇都在逐步改善。同時(shí)，隨著免疫療法的發(fā)展，開發(fā)ADC聯(lián)合治療的選擇也越來越廣泛。因此，未來，基于ADC的治療方案有望被更早地用于特定類型癌癥患者的治療。期待ADC的研發(fā)經(jīng)過近些年的磕磕絆絆，未來能有更多這類藥物“開花結(jié)果”，為抗癌治療增添新力量。

相關(guān)論文：

[1] Cindy H Chau et al. Antibody–drug conjugates for cancer. The Lancet(2019).

[2] Behrens CR et al. Methods for site-specific drug conjugation to antibodies. mAbs(2014).

[3] Tian F et al. A general approach to site-specific antibody drug conjugates. PNAS(2014).

[4] Convention on Pharmaceutical Ingredients. Annual Industry Report 2018.

參考資料：

1# Astellas and Seattle Genetics Announce Submission of Biologics License Application to FDA for Enfortumab Vedotin for Patients with Locally Advanced or Metastatic Urothelial Cancer

2# Seattle Genetics and Astellas Announce U.S. FDA Grants Priority Review for Enfortumab Vedotin Biologics License Application in Locally Advanced or Metastatic Urothelial Cancer

3# 阿斯利康69億美元買來的DS-8201申請上市，獲得FDA優(yōu)先審評

4# AbbVie正式放棄開發(fā)Rova-T,58億美元投入打水漂

來源：醫(yī)藥魔方Pro