馮振卿

0 引 言

抗體偶聯(lián)藥物(antibody-drug conjugates, ADCs)是將細(xì)胞毒性化療藥物與抗體通過偶聯(lián)制備的靶向生物藥，兼具抗體藥物的精準(zhǔn)靶向優(yōu)勢和小分子細(xì)胞毒藥物的高效殺傷優(yōu)勢，相對于化療藥物的治療安全窗口更大，更加安全。因此，ADCs成為生物醫(yī)藥領(lǐng)域炙手可熱的研發(fā)品種，近10年來取得了長足發(fā)展。

2000年，美國食品和藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)了第一個(gè)ADCs吉妥單抗(gemtuzumab ozogamicin), 商品名麥羅塔(mylotarg)，截止目前，F(xiàn)DA已經(jīng)批準(zhǔn)上市了11個(gè)ADCs，用于乳腺癌、尿道癌、骨髓瘤、急性白血病和淋巴瘤的單藥或聯(lián)合治療，另外還有上百個(gè)ADCs正處于臨床研究階段，針對40個(gè)不同的靶點(diǎn)，有超過80%的臨床試驗(yàn)研究ADCs在各種實(shí)體瘤中的安全性和有效性[1-3]。據(jù)Evaluate Pharma和BCG的預(yù)測，全球2018-2024年ADCs市場的年復(fù)合增長率約為35%，預(yù)計(jì)2024年將達(dá)到129億美元。所以，ADCs進(jìn)入了快速發(fā)展期，未來10年ADCs的研發(fā)仍將保持火熱態(tài)勢。本文對近年來國內(nèi)外ADCs的研發(fā)進(jìn)展進(jìn)行評述，并展望未來ADCs的發(fā)展趨勢。

1 ADCs的研發(fā)歷程

ADCs的研發(fā)經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段。ADCs經(jīng)3代技術(shù)升級，其穩(wěn)定性、藥物抗體偶聯(lián)比(drug antibody ratio，DAR)值均一性、CMC特性、抗腫瘤活性不斷改善，擴(kuò)大了治療窗。

第一代ADCs：所用毒性載荷毒性不夠強(qiáng)，且接頭穩(wěn)定性不佳，易在血液中裂解造成嚴(yán)重不良反應(yīng)，治療窗十分狹窄。代表性藥物為Mylotarg，它是由卡奇霉素通過一個(gè)包含腙鍵的可裂解連接子與gemtuzumab(一種突變的抗CD33 IgG4亞型單抗)偶聯(lián)而成。然而，Mylotarg的連接子表現(xiàn)出一定的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致卡奇霉素在血漿循環(huán)中過早釋放，嚴(yán)重的毒性導(dǎo)致Mylotarg退市。

第二代ADCs：采用強(qiáng)效載荷，并隨單抗技術(shù)的發(fā)展提高了腫瘤靶向特異性，但仍采用傳統(tǒng)非定點(diǎn)偶聯(lián)方式，DAR在0～8之間，分布均一性差。代表性藥物為T-DM1(Kadcyla)，是由抗微管藥物美登素的衍生物DM1通過含有N-琥珀酰亞胺基-4-(N-馬來酰亞胺甲基)環(huán)己烷-1-羧酸鹽(SMCC)的不可裂解連接子與曲妥珠單抗的賴氨酸殘基偶聯(lián)而成，用于HER2陽性乳腺癌患者。

第三代ADCs：單抗的內(nèi)化、轉(zhuǎn)運(yùn)或再循環(huán)有關(guān)的干擾，抗原的脫落以及ADCs溶酶體降解缺陷都會(huì)導(dǎo)致第一、二代ADCs釋放減少，從而影響ADCs的療效。因此，亟需開發(fā)新的技術(shù)，以拓寬 ADCs的應(yīng)用領(lǐng)域，第三代ADCs應(yīng)運(yùn)而生。

第三代ADCs主要得益于定點(diǎn)偶聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，如Thiomab、ThioBridge、非天然氨基酸技術(shù)等，解決了DAR值均一性差的問題，藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)改善，同時(shí)也擴(kuò)展了可用細(xì)胞毒藥物的類型，如PBD、SN-38、Duocamycin等[4]。此外，更多腫瘤特異性抗原靶點(diǎn)和腫瘤內(nèi)細(xì)胞毒性藥物釋放機(jī)制的研究使ADCs獲得了爆炸式的發(fā)展，ADCs藥物進(jìn)入了黃金發(fā)展時(shí)代。

2 ADCs的研發(fā)要素

ADCs研發(fā)的核心因素主要包括：三要素和偶聯(lián)技術(shù)。ADCs研發(fā)的三要素包括抗體、連接子和細(xì)胞毒素，每個(gè)要素都可能影響ADCs最后的療效和安全性。

2.1抗體腫瘤靶點(diǎn)是ADCs識(shí)別腫瘤細(xì)胞和被內(nèi)吞的主要媒介，靶點(diǎn)的選擇也決定了ADCs的適應(yīng)證，并且潛在影響所偶聯(lián)細(xì)胞毒素的選擇。腫瘤靶點(diǎn)應(yīng)具有腫瘤特異性，在腫瘤細(xì)胞膜表面大量表達(dá)，抗原應(yīng)是不分泌型，可以被有效內(nèi)化。除了在腫瘤細(xì)胞膜上特異性表達(dá)的靶點(diǎn)之外，近年來腫瘤微環(huán)境相關(guān)靶點(diǎn)也成為研發(fā)熱點(diǎn)，包括新血管系統(tǒng)、內(nèi)皮下細(xì)胞外基質(zhì)和腫瘤基質(zhì)中的抗原等。目前，ADCs的靶點(diǎn)主要集中在成熟的已驗(yàn)證的靶點(diǎn)，如實(shí)體瘤中的HER2、EGFR、TROP2、Nectin4，以及血液腫瘤中的CD22、BCMA、CD19等[5]。另外，尚未有產(chǎn)品上市的靶點(diǎn)，例如c-Met、ROR1、MUC1等，也廣受關(guān)注[6-7]。

用于ADCs的理想抗體應(yīng)該具有很強(qiáng)的親和力，此外，還應(yīng)具有高穩(wěn)定性、低免疫原性、高效內(nèi)化和長血漿半衰期等特性。從抗體的亞型來看，目前正在研發(fā)和批準(zhǔn)的ADCs都屬于IgG1、IgG2或IgG4。其中IgG1使用最多，因?yàn)樗哂懈鼜?qiáng)的遞送能力和更多的效應(yīng)器功能。

靶點(diǎn)和抗體亞型選擇后就需要考量抗體的大小，以往多選擇全長IgG抗體，但是這類抗體在細(xì)胞內(nèi)吞和腫瘤滲透方面有一定的局限性。為了解決這一問題，目前已經(jīng)出現(xiàn)一些新型的抗體形式，如Fab-ADCs、scFv-ADCs等，這類小分子抗體的滲透性好，可以增加ADCs在腫瘤中的擴(kuò)散。但是這類小分子抗體因?yàn)椴缓蠪c，因此半衰期比較短。

ADCs抗體的優(yōu)化方向主要是提高內(nèi)吞和滲透效率。見圖1。當(dāng)前，缺乏療效和脫靶毒性是ADCs面臨的主要挑戰(zhàn)，其中一個(gè)重要原因是到達(dá)腫瘤的ADCs較少和內(nèi)化速率有限。目前正在研發(fā)解決提高遞送效率和內(nèi)化速度的方法，如使用小分子抗體或雙特異性抗體的ADCs。

圖 1 ADCs藥物抗體的內(nèi)吞和滲透作用Figure 1 The endocytosis and osmosis of ADCs antibody

2.2連接子連接子(linker)應(yīng)可在腫瘤細(xì)胞內(nèi)高效釋放細(xì)胞毒藥物，在血液循環(huán)和靶外組織細(xì)胞中保持穩(wěn)定。連接子的性質(zhì)直接影響細(xì)胞毒藥物的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，決定藥物遞送效率和遞送到腫瘤細(xì)胞處的特異性，并最終對療效和安全性產(chǎn)生影響。

目前連接子主要分為兩大類：可裂解連接子和不可裂解連接子。可裂解連接子利用腫瘤微環(huán)境特異性釋放小分子毒素，從而將游離的藥物釋放到細(xì)胞內(nèi)；不可裂解連接子通過細(xì)胞內(nèi)溶酶體斷開抗體和連接子的連接，依靠抗體的完全降解來釋放連接子-負(fù)載復(fù)合物。連接子的優(yōu)化可考慮采用連接子集成設(shè)計(jì)的方法，采用的重要參數(shù)包括偶聯(lián)位點(diǎn)、偶聯(lián)化學(xué)、連接子長度、可切割/不可切割連接以及局部連接空間位阻等，需要解決的關(guān)鍵點(diǎn)是在ADCs穩(wěn)定性和有效載荷釋放之間實(shí)現(xiàn)平衡，以獲得最佳的腫瘤內(nèi)有效載荷PK曲線和療效。

2.3細(xì)胞毒素(小分子藥物)細(xì)胞毒素是發(fā)揮腫瘤殺傷作用的組成部分，在ADCs進(jìn)入細(xì)胞后，細(xì)胞毒素是最終造成靶細(xì)胞死亡的主要因素。因此，毒素的毒性和理化特性會(huì)直接影響ADCs對于腫瘤的殺傷能力，從而影響療效。用于偶聯(lián)的細(xì)胞毒素必須具有較為清晰的作用機(jī)制、較小的分子量、較高的細(xì)胞毒性，并且采用化學(xué)方法偶聯(lián)到抗體后仍能保留較強(qiáng)的抗腫瘤活性。

目前使用最廣的細(xì)胞毒素為靶向微管蛋白和靶向DNA的分子，其中最為常見的是微管蛋白抑制劑，當(dāng)然也有新型的小分子藥物用于ADCs的研發(fā)，如TRL7/8(Toll樣受體激動(dòng)劑)、RNAⅡ型聚合酶抑制劑、促進(jìn)凋亡的BCL-xL抑制劑等。

2.4偶聯(lián)技術(shù)偶聯(lián)方式直接影響ADCs的DAR值及ADCs的均一性，從而影響ADCs的生物學(xué)活性、耐受性及藥物穩(wěn)定性。目前主要有2種偶聯(lián)技術(shù)：非定點(diǎn)偶聯(lián)技術(shù)和定點(diǎn)偶聯(lián)技術(shù)。

非定點(diǎn)偶聯(lián)是通過抗體分子上的天然賴氨酸殘基(Lys-NH2)及半胱氨酸殘基(Cys-SH)提供偶聯(lián)反應(yīng)位點(diǎn)，將細(xì)胞毒性分子連接到抗體。通過賴氨酸偶聯(lián)的ADCs，其異質(zhì)性不可避免，因?yàn)榭贵w中可用于偶聯(lián)的賴氨酸數(shù)量很多。目前，多數(shù)正在臨床使用或研發(fā)中的ADCs依靠鏈間二硫半胱氨酸進(jìn)行偶聯(lián)，其中4個(gè)(IgG1和IgG4)或6個(gè)(IgG2)鏈間二硫鍵被過量的還原劑如磷化氫或二硫蘇糖醇等還原，這種方式避免了對鏈內(nèi)二硫鍵的破壞，同時(shí)將巰基從參與鏈間二硫鍵的半胱氨酸殘基中釋放出來。由于在還原后可用于偶聯(lián)的半胱氨酸大大減少，與賴氨酸偶聯(lián)的方法相比，ADCs的均一性得到了改善。然而，即使有了更加均一性偶聯(lián)的方法，對DAR值和藥物負(fù)荷分布(drug load distribution, DLD)的控制仍然需要加強(qiáng)。

定點(diǎn)偶聯(lián)技術(shù)是通過特殊處理或抗體工程化改造在抗體表面添加特殊的活性基團(tuán)用于偶聯(lián)，如-C=O、-N3等，包括：①利用對天然氨基酸進(jìn)行修飾的ThiomabTM技術(shù)，將半胱氨酸插入到特定位置并通過硫醇進(jìn)行偶聯(lián)[8]；②引入非天然氨基酸進(jìn)行定點(diǎn)偶聯(lián)，如引入對乙酰苯丙氨酸和對疊氮甲基-L-苯丙氨酸；③利用抗體中的糖基進(jìn)行偶聯(lián)；④SMARTagTM技術(shù)通過化合酶反應(yīng)來安裝一個(gè)醛標(biāo)簽，以實(shí)現(xiàn)特定位置的偶聯(lián)[9]；⑤二硫橋，該技術(shù)利用傳統(tǒng)的半胱氨酸偶聯(lián)方法偶聯(lián)具有雙功能的藥物分子，在不需要重新設(shè)計(jì)的情況下可實(shí)現(xiàn)對DAR和DLD的控制。定點(diǎn)偶聯(lián)技術(shù)結(jié)合的ADCs產(chǎn)品的同質(zhì)性大大增加，使得臨床治療更加安全、有效。

3 ADCs研發(fā)現(xiàn)狀

從全球地域分布來看，美國、中國、韓國、英國、意大利在ADCs研發(fā)數(shù)量上位居前五，其中美國以153個(gè)藥物的絕對優(yōu)勢位居全球首位，中國以88 個(gè)藥物位居第二。

截至目前，全球共有13個(gè)ADCs陸續(xù)上市。美國ADCs上市時(shí)間較早，上市藥物數(shù)量高達(dá)11款，歐洲有7款A(yù)DCs上市，日本有4款A(yù)DCs上市。這些ADCs涉及的靶點(diǎn)主要包括HER2、TROP2、CD19等。除了已上市的ADCs，據(jù)ClinicalTrials.gov的數(shù)據(jù)顯示，截止到2021年3月19日，全球共有155項(xiàng)ADCs正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)，其中有11款處于臨床III期階段，多數(shù)處于臨床I期階段。

我國ADCs的研發(fā)起步相對較晚，與國外相比還有一定差距。目前，中國在全球ADCs管線數(shù)量上位居第二，有45個(gè)ADCs臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中，其中32個(gè)處于I/II期階段，進(jìn)入III期或NDA階段的有13個(gè)。中國ADCs有望在未來3～5年迎來新藥上市的收獲期[10]。

4 ADCs研發(fā)未來

ADCs的分子設(shè)計(jì)及作用機(jī)制上的整合式創(chuàng)新，將會(huì)驅(qū)動(dòng)未來下一代ADCs的研發(fā)。ADCs的未來發(fā)展密切依賴于特異性靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)、抗體修飾技術(shù)的提升、強(qiáng)效細(xì)胞毒藥物的開發(fā)、連接子和定點(diǎn)偶聯(lián)技術(shù)的優(yōu)化、作用機(jī)制上的創(chuàng)新等方面的進(jìn)步。

靶點(diǎn)的選擇決定ADCs的研發(fā)前景。目前HER2、EGFR和TROP2是ADCs領(lǐng)域競爭最為激烈的靶點(diǎn)，另外如5T4、EphrinA4、mesothelin、CD138、CD37、CD47、GPNMB等多個(gè)新靶點(diǎn)也正備受關(guān)注。未來如何選擇差異化的靶點(diǎn)、探索新的腫瘤靶點(diǎn)，是ADCs未來發(fā)展的關(guān)鍵[11]。

抗體修飾技術(shù)的提升。在新抗體結(jié)構(gòu)中，scFv具有更好的實(shí)體腫瘤滲透性和攝?。浑p特異性和雙表位ADCs可以克服腫瘤異質(zhì)性的障礙；Probody和其他條件激活性技術(shù)(CABs)也許可以減少脫靶效應(yīng)的影響[12]。

強(qiáng)效細(xì)胞毒藥物的開發(fā)。除微管蛋白抑制劑外的多種有效載荷，包括PBD二聚體、拓?fù)洚悩?gòu)酶抑制劑、蒽環(huán)類藥物和蛋白質(zhì)特異性調(diào)節(jié)劑等，正在被引入新一代ADCs的研發(fā)[4,13]。

ADCs作為一種平臺(tái)型產(chǎn)品，不僅僅是抗體加payload的模式，未來發(fā)展還可以是抗體加TLR激動(dòng)劑、STING激動(dòng)劑、抗生素等模式，希望能構(gòu)建出更為前沿和完善的技術(shù)平臺(tái)。

連接子和定點(diǎn)偶聯(lián)技術(shù)的優(yōu)化。美國Mersana公司基于PHF高分子Linker，開發(fā)了多種多彈頭ADCs技術(shù)，DAR值最大可達(dá)24。國內(nèi)方面，諾靈生物同樣研發(fā)了PHF高分子Linker的多彈頭ADCs技術(shù)，DAR值可達(dá)12～24?；诙c(diǎn)偶聯(lián)技術(shù)的第三代ADCs是抗體藥物的未來發(fā)展趨勢。免疫刺激型ADCs，可能是未來ADCs研發(fā)的方向之一。

免疫刺激型ADCs在藥物形式上與傳統(tǒng)ADCs相同，都是抗體與小分子偶聯(lián)。但在作用機(jī)制上，免疫刺激型ADCs更像雙抗，即抗體偶聯(lián)具有免疫刺激作用的小分子，起到增強(qiáng)免疫效應(yīng)的作用，抗體的腫瘤靶向則減少了小分子免疫刺激劑的毒性；在靶點(diǎn)選擇方面，免疫刺激型ADCs可擴(kuò)展到更多的腫瘤相關(guān)抗原；在內(nèi)吞方面，免疫刺激型ADCs可通過免疫細(xì)胞表面的FcγR介導(dǎo)內(nèi)吞，起到激活免疫細(xì)胞的作用；在Payload方面，可應(yīng)用TLR7激動(dòng)劑、TLR8激動(dòng)劑、STING激動(dòng)劑等。

未來還需要積極拓展ADCs的適應(yīng)證范圍。ADCs在自身免疫性疾病、感染性疾病、HSCT預(yù)處理、肝纖維化、代謝性疾病等非癌適應(yīng)證方面仍處于早期探索階段，有望成為ADCs未來發(fā)展的方向。針對非癌適應(yīng)證的ADCs遞送的一般為非強(qiáng)效細(xì)胞毒藥物，確保遞送的藥物達(dá)到最低有效濃度成為研發(fā)方面的挑戰(zhàn)。

5 結(jié) 語

生物醫(yī)藥領(lǐng)域的ADCs近10年來取得了長足發(fā)展，目前ADCs技術(shù)迭代已進(jìn)入3.0時(shí)代，整合式創(chuàng)新將持續(xù)驅(qū)動(dòng)ADCs的升級。未來ADCs的研發(fā)可從研究非內(nèi)化抗原靶點(diǎn)、新的抗體形式、新的傳遞系統(tǒng)、新的細(xì)胞毒性藥物、位點(diǎn)特異性生物偶聯(lián)方法、免疫刺激型ADCs、拓展ADCs非癌適應(yīng)證等方面來促進(jìn)ADCs的創(chuàng)新發(fā)展，相信ADCs的未來10年將會(huì)迎來更加輝煌的發(fā)展前景。