抗體偶聯(lián)藥物

1、抗體偶聯(lián)藥物（ADC）的涅槃重生抗體偶聯(lián)藥物（antibody-drug conjugate, ADC）是將抗體與細(xì)胞毒性藥物連接起來，通過抗體的靶向作用將細(xì)胞毒藥物靶向腫瘤，進而降低化療中常見的藥物非特異性的全身毒性?？贵w偶聯(lián)藥物（antibody-drug conjugate, ADC）的研究可以追溯到1980s，但是直到2000年，首個抗體偶聯(lián)藥物gemtuzumab ozogamicin（商品名Mylotarg，Pfizer研發(fā)）才被FDA批準(zhǔn)用于治療急性粒細(xì)胞白血病，但由于偶聯(lián)技術(shù)、靶向性、有效性等受限，完整的抗體偶聯(lián)藥物在血液不穩(wěn)定，導(dǎo)致致死性毒性的產(chǎn)生，于2010年撤市。這使得本

2、就不明朗的ADC藥物研究，更蒙上了一層陰影。但是隨著Takeda/Seattle Genetics 通過對原有技術(shù)的改進，利用自己的新型抗體偶聯(lián)技術(shù)開發(fā)了brentuximab vedotin（SGN-35，商品名Adcetris，）新型抗體偶聯(lián)藥物，并與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)合開發(fā)的Ado-trastuzumab emtansine（T-DM1，商品名Kadcyla）被FDA批準(zhǔn)用于HER2陽性乳腺癌，這是首個針對實體瘤的抗體偶聯(lián)藥物。隨著這兩個藥物的研發(fā)成功，ADC藥

3、物再次以火熱的狀態(tài)進入人們的研究視野。1、進入臨床階段ADC藥物截至目前大概有30多種ADC藥物進入臨床開發(fā)階段（表1），統(tǒng)計表中30種藥物針對適應(yīng)癥發(fā)現(xiàn)，其中僅有4種藥物針對實體瘤。主要原因：抗體難于透過毛細(xì)管內(nèi)皮層和穿過腫瘤細(xì)胞外間隙到達實體瘤的深部。而使用抗體片段，如Fab，制備分子量較小的偶聯(lián)物，可能提高對細(xì)胞外間隙的穿透性，增加到達深部腫瘤細(xì)胞的藥物量。因此“抗體的小型化或適度的小型化將會是研制ADC藥物的重要途徑”。 同時我們還能看到ImmunoGen、Seattle Genetics在現(xiàn)有ADC藥物研發(fā)中占有絕對的統(tǒng)治地位，這得力于他們成熟的抗體偶聯(lián)技術(shù)利用天然抗體自身的賴氨酸和

4、半胱氨酸中的巰基偶聯(lián)藥物（non-specific）。2、如何才能成功開發(fā)出一種ADC藥物？一種成功的ADC藥物（圖1所示）主要包括四個方面：合適的靶點（Tumor Antigen）、高度特異性的抗體（Antibody）、理想的偶聯(lián)子（Linker）、高效的藥物（Cytotoxic Drug）。第一、靶點選擇的依據(jù)現(xiàn)在ADC藥物主要應(yīng)用于抗腫瘤作用，因此在選擇靶點時，理想的靶點抗原，應(yīng)在在腫瘤細(xì)胞表面過量表達，但是在正常組織中無表達或者極少表達。其次當(dāng)ADC藥物中抗體和靶點集合后，可有有效內(nèi)化，進入細(xì)胞內(nèi)釋放藥物，對靶細(xì)胞進行殺傷。第二、抗體的特異性，親和力和藥代動力學(xué)研究Antibody s

5、pecificity, affinity, and pharmacokinetics 抗體和靶抗原的高親和力是ADC有效起到靶向殺傷的核心所在，一般認(rèn)為親和力指數(shù)KD 10 nM是對抗體的基本要求。在這基礎(chǔ)上，在篩選免疫原性低，半衰期長，在血液中穩(wěn)定的抗體。第三、偶聯(lián)子（Linker）的選擇 selection and intracellular drug release理想的linker既可以在血液中維持穩(wěn)定，又可以在靶細(xì)胞有效釋放藥物。現(xiàn)在常用的Linker可以分為兩大類： cleavable linkers 和non-cleavable linkers。目前研究中發(fā)現(xiàn)，已有7個B細(xì)胞受體

6、(CD19, CD20, CD21, CD22, CD79b, and CD180) 使用cleavable linkers可以起到有效的效果。相反，在使用non-cleavable linkers時只有CD22 和 CD79b抗原可以跟抗體結(jié)合后，有效的將ADC轉(zhuǎn)運至溶酶體，并把藥物釋放出來，殺傷靶細(xì)胞。因此在選在使用那種linker時必須結(jié)合靶點的自身性質(zhì)進行選擇。第四、細(xì)胞毒性藥物的選擇由于抗體進入體內(nèi)后，能有效進入腫瘤部位的約占總量的0.0030.08%，因此就需要藥物對靶細(xì)胞具有高效，高靈敏的殺傷作用(free drug IC50: 10-1110-9M)。目前常用的藥物主要有兩大類

7、microtubule inhibitors and DNA-damaging agents。3、ADC發(fā)展趨勢3.1定向偶聯(lián)技術(shù)（Site-specific conjugation）目前走在開發(fā)最前列的ADC藥物均使用傳統(tǒng)的偶鏈技術(shù)（no-specific conjugation），最大的缺點就是得到的產(chǎn)品是一種每個抗體載有不同藥物分子數(shù)的混合物）；無法實現(xiàn)特定位置偶聯(lián)藥物，更重要的是臨床評價難得到均一數(shù)據(jù)（eg，PK）。針對這些缺點，定向偶聯(lián)技術(shù)成為各大公司追逐的熱點。使用定向偶聯(lián)技術(shù)可以使每個抗體上攜帶相同數(shù)目的藥物分子數(shù)，得到均一性的ADC藥物。利于藥效學(xué)的研究和評估。并且在臨床中能夠

8、得到更加穩(wěn)定有效的效果。其中Ambrx的Unatural Amino acid（pAcPhe）技術(shù)更有應(yīng)用及推廣前途。3.2多價偶聯(lián)ADC藥物抗體藥物以及疫苗的發(fā)展過程都是從單價藥物向多價藥物進行發(fā)展。ADC也應(yīng)該會走這個發(fā)展歷程，即在同一個抗體鏈接幾種相互協(xié)同的小分子來提高藥物的藥效。這就需要更完善的偶鏈技術(shù)，至需要對兩種甚至更多種技術(shù)進行整合使用。但是現(xiàn)在，在Site-specific技術(shù)中，過度追求了在特定位點偶聯(lián)特定分子數(shù)，忽略了偶聯(lián)的多樣性。實用傳統(tǒng)技術(shù)進行多價偶聯(lián)藥物，需要在一個抗體上同時偶聯(lián)多種藥物，這時抗體自身修飾鏈接基團的單一性，會造成混合型產(chǎn)品，無法保證每個抗體上同時攜帶不

9、同的藥物。這個難題可以通過Site-specific技術(shù)來解決，在進行Site-specific修飾時，可以設(shè)計多種不同的偶聯(lián)基團，這就可以使用一種基團來針對帶有對應(yīng)基團的linker進行藥物偶聯(lián)。最終通過linker多樣化改造進行多種藥物的鏈接，實現(xiàn)多價偶聯(lián)ADC藥物。單抗及其偶聯(lián)物均為大分子物質(zhì)。龐大的藥物分子難于透過毛細(xì)管內(nèi)皮層和穿過腫瘤細(xì)胞外間隙到達實體瘤的深部。而使用抗體片段，如Fab、Fab制備分子量較小的偶聯(lián)物，可能提高對細(xì)胞外間隙的穿透性，增加到達深部腫瘤細(xì)胞的藥物量?！靶⌒突蜻m度的小型化是研制ADC藥物的重要途徑?！?#160;    

10、0; 第1章  抗體偶聯(lián)藥物研發(fā)進展Ingrid Sassoon and Véronique Blanc摘    要在腫瘤治療中，雖然許多單獨給藥的裸抗藥物臨床療效有一定的局限性，但毋庸置疑的是，生物治療手段已在癌癥治療中擔(dān)當(dāng)著日益重要的角色。如果將具有治療應(yīng)用前景的抗體和小分子化學(xué)藥物通過偶聯(lián)反應(yīng)制備抗體偶聯(lián)藥物(antibody-drug conjugate，ADC)，則可以達到進一步提高抗體療效的目的。因為ADC藥物不但能特異性識別腫瘤細(xì)胞的表面抗原，而且可利用自身攜帶的高效小分子藥物毒素殺滅腫瘤靶細(xì)胞。然而ADC藥物的設(shè)計并不

11、僅僅是簡單的組合，它需要對特定腫瘤靶點和其適應(yīng)證進行全方位考量，并在此基礎(chǔ)上將抗體、連接子和小分子藥物毒素三部分合理地整合在一起。現(xiàn)階段大部分進入臨床試驗的新一代ADC藥物，都是建立在不斷總結(jié)第一代ADC藥物的經(jīng)驗基礎(chǔ)上并結(jié)合日益更新的技術(shù)所研發(fā)的。維布妥昔單抗(Adcetris?)是將抗CD30單克隆抗體和一種高效微管生成抑制劑偶聯(lián)而成的ADC藥物，用于治療“霍奇金淋巴瘤(Hodgkins lymphoma)”和“間變性大細(xì)胞淋巴瘤(anaplastic large cell lymphomas)”，該產(chǎn)品也是迄今為止唯一成功上市的ADC藥物。至今總共有27種抗體偶聯(lián)藥物進入臨床試驗(201

12、3年)，適應(yīng)證主要涉及惡性血液腫瘤和實體腫瘤治療。其中，曲妥珠-美坦新衍生物(trastuzumab emtansine，T-DM1)是曲妥珠單抗通過不可切除連接子偶聯(lián)美坦新衍生物(DM1)構(gòu)成的。在III期臨床試驗中，該藥物對人類表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2，HER2)陽性且難治/復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移性乳腺癌表現(xiàn)出顯著療效。而另一些正在進行臨床試驗的ADC藥物，如CMC-544、SAR3419、CDX-011、PSMA-ADC、BT-062和IMGN901，其抗原靶點、連接子及所偶聯(lián)的藥物也越來越多樣化，這使我們對ADC藥物的理解不

13、斷深入，同時也使得曾經(jīng)一度停滯不前的ADC藥物再次迎來了新的發(fā)展機遇。為了提升療效，ADC藥物依然還面臨著各種挑戰(zhàn)，主要包括：仍需進一步提高治療指數(shù)、靶點的精準(zhǔn)選擇、對ADC藥物作用機制的透徹理解，更好地了解和控制ADC藥物脫靶效應(yīng)的毒副作用，以及臨床試驗方案的優(yōu)化和確定(包括患者的選擇、給藥方案的設(shè)計等)。關(guān)鍵詞：抗體偶聯(lián)藥物，癌癥，細(xì)胞毒，連接子，抗體，美坦新，奧瑞他汀(Auristatin)，卡奇霉素(Calicheamicin)，曲妥珠-美坦新衍生物(T-DM1)，SGN-35，CMC-5441  引    言幾十年來，腫瘤學(xué)的深入研究一直在為戰(zhàn)

14、勝癌癥并且延長患者生命這一目標(biāo)而努力奮斗。如今抗腫瘤生物藥(如抗體、多肽和蛋白質(zhì))在腫瘤治療藥物中也逐漸占有了一席之地，通常這些生物藥物會與放療和化療藥物聯(lián)合使用。雖然抗體藥物與小分子藥物相比具有許多優(yōu)勢，如：抗體藥物對抗原陽性的腫瘤細(xì)胞具有高度特異性，因此可降低因藥物脫靶效應(yīng)對正常組織的毒性；具有更長的半衰期等。但迄今為止只有13種腫瘤治療的抗體藥物獲準(zhǔn)上市1。這也再次說明確定一個靶點并通過該靶點抗原的表達水平來調(diào)控影響腫瘤增長的困難性，以及單克隆抗體藥物單獨給藥時其臨床療效的局限性。而利用毒素、細(xì)胞毒素藥物以及放射性核素改造修飾的抗體或抗體片段，已被公認(rèn)為是一種既能高效殺傷靶細(xì)胞，又能實現(xiàn)

15、對正常細(xì)胞和組織具有較低毒副作用的有效方法。已有部分諸如此類的抗體上市，如通過基因工程手段將人白細(xì)胞介素-2(可與白細(xì)胞介素-2受體結(jié)合)和白喉毒素融合而成的地尼白介素(Ontak?)，其適應(yīng)證為頑固性或易復(fù)發(fā)的表皮T細(xì)胞淋巴瘤的治療。替伊莫單抗(Zevalin?)和131I-托西莫單抗(Bexxar?)是兩種分別與90Y和131I偶聯(lián)的鼠源抗CD20單克隆抗體，用于難治/復(fù)發(fā)性的濾泡性淋巴瘤治療，而維布妥昔單抗(Adcetris?)則是在抗CD30單克隆抗體上偶聯(lián)了高效的微管抑制劑，用于治療霍奇金淋巴瘤和間變性大細(xì)胞淋巴瘤。針對改造抗體提升其療效的思路并不是近年才興起的，早在20世紀(jì)70年代

16、，科研文獻里就已出現(xiàn)ADC藥物于動物模型中研究的報道。雖然基于鼠源IgG研發(fā)的ADC藥物臨床療效不盡如人意，但自80年代起，已經(jīng)有ADC藥物獲準(zhǔn)進入臨床試驗研究。直到2000年，第一個ADC藥物，即一種將抗CD33單克隆抗體與卡奇霉素(強效DNA結(jié)合毒素)偶聯(lián)的新型藥物吉姆單抗/奧佐米星 (Mylotarg?)，因其可顯著降低患者髓細(xì)胞惡性增殖而獲得美國FDA批準(zhǔn)，主要用于急性髓性白血病的治療2， 3。然而經(jīng)該ADC藥物上市許可后的研究(SWOG S0106)數(shù)據(jù)證實，其存在嚴(yán)重的安全隱患，并且無法證實患者的臨床獲益性4，因此2010年該產(chǎn)品即被開發(fā)其的輝瑞公司撤市。本章將專注于現(xiàn)階段正在進行

17、臨床研究的ADC藥物(表1-1)。第一部分我們將為讀者介紹來自第一代ADC藥物研發(fā)的總結(jié)經(jīng)驗，以及在ADC藥物設(shè)計研發(fā)過程中應(yīng)用的各種改良技術(shù)，這些經(jīng)驗和技術(shù)對正處于不同臨床研究階段的新型ADC藥物的研發(fā)會有良好的指導(dǎo)作用。第二部分將介紹至今最為成功的ADC藥物Adcetris的臨床研究。第三部分則從現(xiàn)有臨床前和臨床研究中，在對已獲得ADC藥物的安全性和有效性關(guān)鍵參數(shù)的充分理解的基礎(chǔ)上，對ADC藥物探索和研發(fā)的進展予以綜述。如今越來越多的ADC藥物獲準(zhǔn)進入臨床研究，不斷彰顯著臨床醫(yī)生和制藥公司對ADC藥物療效的關(guān)注及信心，ADC勢必會為癌癥患者帶來更多的福音。2  抗體偶聯(lián)藥物的構(gòu)成

18、2.1  抗體偶聯(lián)藥物的定義抗體偶聯(lián)藥物可以被定義為藥物前體?？贵w能夠識別表達腫瘤抗原的靶點，并通過連接子與細(xì)胞毒素“彈頭”偶聯(lián)形成針對腫瘤細(xì)胞的靶向遞送系統(tǒng)。在理想狀態(tài)下，該藥物前體在系統(tǒng)給藥時不具有毒性，而當(dāng)ADC藥物中的抗體與表達腫瘤抗原的靶細(xì)胞結(jié)合、整個ADC藥物被腫瘤細(xì)胞內(nèi)吞后，小分子細(xì)胞毒素組分將以高效活性形式被足量釋放，從而完成對腫瘤細(xì)胞的殺傷。理想的ADC藥物的設(shè)計十分復(fù)雜，而并不僅僅是一個簡單的組合。在精心選擇表達特定腫瘤抗原/靶點和相關(guān)適應(yīng)證的過程中，除了考慮抗體、連接子和細(xì)胞毒素藥物自身特點及局限性外，更重要的是需要找到它們之間最佳的組合方式，因為三者偶聯(lián)在一起

19、并且相互影響。2.2  抗體偶聯(lián)藥物識別的靶點/抗原靶點/抗原的選擇是設(shè)計ADC藥物的起點，因為其確定了ADC藥物將針對哪些腫瘤適應(yīng)證，并潛在影響偶聯(lián)細(xì)胞毒素藥物的選擇。此外，靶點的選擇對該腫瘤適應(yīng)證中靶向患者群體的選擇標(biāo)準(zhǔn)具有決定性作用。這些年在ADC藥物的開發(fā)過程中，已評估了許多靶點5。在臨床前小鼠模型的研究中顯示了靶點的多樣性，單個或多個跨膜結(jié)構(gòu)蛋白或錨定的糖基磷脂酰肌醇(glycosylphosphatidylinositol，GPI)，都可引起ADC藥物內(nèi)吞，從而遲滯腫瘤的細(xì)胞生長乃至使其消退。靶點/抗原選擇的基本依據(jù)是腫瘤組織中該抗原高度表達，而在正常組織中僅有限表達，從

20、而盡可能地將ADC藥物的毒性限制或集中在靶細(xì)胞。然而特異性腫瘤抗原在正常組織中不表達的概率是非常低的，在大多情況下該抗原通常在正常組織/器官亞群的上皮細(xì)胞表面表達。因此，在選擇靶點時，不僅應(yīng)考慮表達該抗原的器官類型(如重要器官與生殖器官)，以及細(xì)胞亞型和所處的細(xì)胞周期狀態(tài)(分裂期細(xì)胞與分化靜止期細(xì)胞)，還應(yīng)考慮在該抗原呈陽性的正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞之間這一腫瘤抗原的表達差異。值得注意的是，在臨床試驗中如果正常器官表達腫瘤抗原，并不一定意味著會導(dǎo)致嚴(yán)重的毒副作用。在幾個與正常組織呈現(xiàn)交叉反應(yīng)的ADC藥物的臨床試驗中，其患者呈現(xiàn)了良好的耐受性，ADC藥物產(chǎn)生的毒性不是很低，就是可控和可逆的。例如，莫坎妥珠單抗/IMGN242(靶向CanAg抗原，一種黏蛋白樣蛋白上的糖類抗原結(jié)構(gòu)6， 7)、BT-062(靶向CD138抗原的ADC藥物，見下文)或CDX-011(靶向gpNMB抗原的ADC藥物，見下文)。相反，在莫比伐珠單抗(靶向CD44v6抗原的ADC藥物