抗体药物偶联技术研究进展

抗体药物偶联技术研究进展

 ,王蓓

 天津旷博同生生物技术有限公司;天津;300459

摘要：抗体偶联药物（ADC）利用抗体肿瘤高特异性将高毒性分子靶向递送至肿瘤部位，实现了对癌细胞的精准高效杀灭，已成为抗癌药物研发的热点之一。截至2021 年 12 月全球已有14款ADC药物获批上市，治疗领域涉及淋巴瘤、白血病、乳腺癌、多发性骨髓瘤、乳腺癌、头颈癌、尿路上皮癌等;此外，还有100多个ADC候选药物处于临床试验的不同阶段。在传统ADC开发过程中也面临着一些问题：复杂的药代动力学特征、血液毒性副作用、ADC的分子量大在肿瘤部位的渗透率低，严重限制了ADC的肿瘤靶向和有效载荷释放。随着抗体偶联药物设计概念的拓展——借助靶向配体将治疗介质选择性地递送到疾病灶点处发挥治疗效果，催生出了抗体与药物偶联的多种形式和技术，本文详述肽偶联物（PDC）、抗体偶联其他生物制剂（ABC）、抗体-siRNA偶联物(ARC)三种偶联药物的新技术及临床应用。                  

偶联药物   偶联技术   临床应用

1、多肽偶联药物（peptide drug conjugate，PDC）

PDC由连接子（linker）、归巢肽（homing peptide）以及具有细胞毒性的有效载荷（payload）构成。它的结构与ADC不同之处在于靶向单元：ADC是抗体，PDC则是多肽。它的作用机制与ADC类似，通过细胞内可分解的连接链将靶向多肽和细胞毒素共价连接，精准靶向肿瘤细胞特定受体，可控释放细胞毒素，从而杀伤肿瘤细胞。PDC凭借分子量小、肿瘤穿透性强等特点，更容易在实体瘤中发挥作用；能快速被肾脏消除，对骨髓和肝脏的毒性更低。

2018年初，FDA批准的第一款多肽偶联药物（PDC）药物/肽受体放射性核素疗法药物（PRRT）用于治疗胃肠胰腺神经内分泌肿（GEP-NETs）。GEP-MENs常能高表达生产抑制素受体（SSTR2），为肽受体放射性核素治疗（Peptide Receptor- Radionuclide Therapy，PRRT）提供了特异性的靶点，从而以靶点特异性结合的药物为前体（生长抑素受体的配体：DOTA-NOC、DOTA-TATE等）可以准确识别生长抑素受体，再将核素（如177Lu）标记在配体上，就可以与特异性受体相结合，同时对高度表达该类受体的肿瘤（神经内分泌肿瘤）进行治疗。从国外Ⅱ期临床反应性和有效性看进展性GEP-NETs 患者能够耐受多周期的PRRT治疗，客观缓解率在0%-37%，PRRT能提高晚期GEP-NETs 患者的生活质量，PRRT的毒副反应主要局限于血液系统和肾脏，90%以上是可逆的。目前，国内PDC产品发展也很迅速，SNG1005进入III期临床，是一款穿透血脑的多肽药物偶联物，将紫杉醇与氨基酸短肽偶联得到，能够将紫杉醇特异性递送至脑部治疗既往全脑放疗后脑实质进展的HER2阴性乳腺癌脑转移患者。但PDC药物还存在一定的缺陷：一是其循环稳定性差，会很快被肾脏清除；二是目前口服给药效率低，需要通过静脉注射给药。多项研究正在尝试改进这一现象，包括通过不同修饰增强其化学和酶稳定性，以及使用以受控方式递送多肽和蛋白质的新纳米材料。随着技术的不断突破，PDC将是继ADC之后最有潜力的偶联药物。

2、抗体偶联生物聚合物（Antibody-biologic conjugates，ABC）

ABC是将两药或者多药合一，根据相关报道可降低成本及相关副作用，将成为抗体药偶联的新趋势。代表药物是由Kodiak Sciences开发的KSI-301，它是一种基于Kodiak抗体-生物聚合物偶联物ABC平台开发的长效抗血管内皮生长因子VEGF疗法，是两个成分构成的生物缀合物，第一部分是人源化anti-VEGF单抗，第二部分是光学透明的磷酸胆碱生物聚合物，该疗法将VEGF抗体偶联到高度疏水的磷脂胆碱多聚物上，从而极大的延长VEGF抗体在玻璃体内的半衰期，从而比现有药物更长久地维持眼部组织中有效的药物水平，用于湿性年龄相关性黄斑变性（wAMD），糖尿病性黄斑水肿（DME）和视网膜静脉阻塞（RVO）患者。目前这项处于II/III期试验入组了559例患者，其中约80%在美国入组。试验中设有2个治疗组：KSI-301 5mg弹性长间隔方案，Eylea（aflibercept，阿柏西普）2mg固定短间隔方案。试验中，所有患者在0周、4周、8周时接受3次每月一次的负荷剂量。然后，接受aflibercept治疗的患者，每隔2个月接受一次固定剂量的治疗。接受KSI-301治疗的患者，在完成负荷期后3个月（即20周开始）开始接受评估，并根据预定义的疾病活动标准，每3、4、5个月接受一次治疗。去年该公司公布的临床试验安全性、耐受性和有效性的试验结果，用于此前未经治疗的wAMD、

DME和RVO患者，试验结果显示：87%的湿性AMD患者在最后一次给药后超过了三个月无需接受治疗。在DME患者中，该药物已显示出改善糖尿病视网膜病变的早期迹象，在治疗的三个月中，40%患者的严重程度有所改善，并且没有一个恶化。82%的患者在接受三个初始剂量治疗后，三个月以上无需重新治疗。此外，在通常需要每月一次抗VEGF治疗的RVO患者中，超过一半的患者仅接受三次剂量后就延长至三个月以上没有接受重新治疗，并且也观察到RVO中疾病有改善的潜在迹象。但这项新疗法并不是一帆风顺，2022年2月，Kodiak Sciences公布KSI-301用于治疗先前未接受治疗的新生血管性(湿性)年龄相关性黄斑变性（wAMD）患者的IIb/III期试验未能达到主要疗效终点。此次失败的一个重要原因是方案用药间隔过长。此外，覆盖新生血管年龄相关性黄斑变性（nAMD）、糖尿病性黄斑水肿（DME）、视网膜静脉阻塞（RVO）等适应症的第2项关键临床试验BEACON数据在2022年底公布，值得期待。

3、抗体-siRNA偶联物ARC (antibody–siRNA conjugates)

RNA干扰技术（RNAi）可以分为siRNA和miRNA两种机制。其中siRNA介导的RNAi所引起的基因沉默的作用机制是外源性双链RNA被Dicer酶剪切成siRNA（或者导入直接合成的siRNA），与细胞中的AGO蛋白结合形成沉默复合体(RNA-induced silencing complex，RISC)，siRNA的一条链被降解，另一条链特异性结合靶基因mRNA并引发其降解，抑制基因表达。siRNA是一个长约20到25个核苷酸的双链RNA，并且带有负电荷的生物活性大分子，所以穿透同样带有负电荷的细胞膜的能力极差，也缺少对组织或细胞的特异性靶向能力，同时siRNA在生理环境中极不稳定。因此，siRNA药物的递送问题是限制其发展的一大难题。抗体-siRNA偶联物(ARC)已成为靶向siRNA药物递送的潜在载体，能够克服目前siRNA递送的障碍。

到目前为止，已有四种siRNA药物获准上市ONPATTRO/patisiran是2018年批准的第一种脂质体siRNA药物，由Alnylam® Pharmaceuticals开发，用于治疗遗传性转甲状腺素介导的淀粉样变性多发性神经病成人患者。GIVLAARI/givosiran是2019年批准的第二种siRNA药物，由同一家公司开发，用于治疗成人急性肝性卟啉(AHP)，其中GalNAc用于肝脏靶向递送siRNA。OXLUMO/Lumasiran和LEQVIO/Inclisiran也均为GalNAc导向的siRNA产品，于2020年获批，分别用于治疗成人原发性高草酸尿症(PH1)和高胆固醇血症及混合性血脂异常。上述药物在临床上的成功应用表明，siRNA药物具有广阔的应用前景。

虽然取得一定的进展，然而目前ARC在疾病治疗领域的应用依然还处于起步阶段，有待进一步探索。首先，ARC不容易进入细胞，因为附加的siRNA的负电荷使得难以克服由细胞膜呈现的热力学障碍。第二，与其他递送系统类似，如何内体逃逸是siRNAs胞内递送的主要障碍，导致siRNAs在细胞质RISC中的定位效率低下。靶抗原固有的内吞性质决定了siRNA递送的效率。例如，Fab型ARC仅被证明对内吞途径中普遍存在的靶抗原TfR1受体有效。第四，缺乏定量方法来研究siRNAs的内体逃逸以及siRNAs与RISC机制的相互作用，进一步限制了ARC的设计和优化。最后，抗体与siRNA结合过程中产生的空间位阻降低了结合效率。根据ARC的当前技术来看，ADC连接子不能简单地嫁接到ARC中，需要进行广泛的连接子优化才能产生有活性的ARC。随着新技术平台的发展，与ADC使用原理相似的ARC有望在不久的将来为体内多个器官的基因靶向干扰表达带来新的机会。

5、结语与展望

尽管已经有几十年的研发历史, 多个研究结果说明 ADC化合物输送效应分子到目标细胞的比例远小于1%, 乐观的估计也只有1.5%。很多人对这个数字比较失望, 即使如此, 给药的靶向性仍然远远高于传统的系统给药模式, 不良反应的发生率也明显低于传统药物。但要扩大其治疗指数（疗效更好、毒性更小）仍是一个挑战。反过来说, 也给我们设计新一代抗体药物偶联物留下了更多发展方向。同时这些新型药物的结合形式会进一步提升患者的治疗收益。

5.1使用ADC靶向突变蛋白目前的研究表明，ADC内化和细胞内转运途径对ADC的细胞毒活性具有关键影响。与野生型蛋白相比，突变蛋白通常具有更高的泛素化水平，更容易被内化和降解。这意味着如果使用ADC靶向突变蛋白，可能会带来显着的临床反应。可以想象，靶向携带致癌突变蛋白（如某些EGFR突变体）的ADC可以最大限度地提高治疗的肿瘤特异性，达到选择性

TKI的水平。

5.2双表位或双靶点ADC双特异性抗体技术的进步为ADC创新带来了更多可能。这些 ADC 设计可以改善抗体内化并提高肿瘤特异性。目前正在开发的疗法一直在探索这些可能性。针对同一抗原上不同位点的双特异性 ADC 可以改善受体聚集并导致靶点快速内化。此外，双特异性 ADC 双靶向 HER2 和 LAMP-3 在临床前实验中显示出更好的溶酶体聚集和负载传递。

5.3使用两种不同的有效载荷组合使用两种不同的细胞毒剂作为有效载荷的双有效载荷 ADC 以降低耐药性。通过准确控制两种药物的比例，将两种协同有效载荷递送到癌细胞中，可以实现更有效的疗效。并且随着两种不同机制的有效载荷的应用，耐药性的发生率将显着降低。例如，设计了一种同时包含 MMAE 和 MMAF 的均一的抗 HER2 ADC，并在异种移植小鼠模型中发挥了比共同施用相应的单有效载荷 ADC 更显着的抗肿瘤活性。

5.4多肽偶联物（PDC）另一种ADC发展策略是摒弃mAb的传统结构，选择将payload与分子量较小的多肽片段偶联。这些策略的主要目的是降低 ADC 的分子量，从而提高穿透效率和有效载荷向肿瘤组织的传递。例如，PEN-221是一种 ADC，由 DM-1 与靶向生长抑素受体 2 的多肽链结合而成。其分子量仅为 2 kDa，远低于传统 ADC 中 150 kDa 的 IgG 分子。目前此类 ADC 面临的技术挑战是它们可能会在血浆中快速清除。然而，如果我们能够克服这一障碍，它在治疗难以接近的肿瘤方面具有潜力，包括血管神经支配不良的肿瘤和中枢神经系统肿瘤。

5.5开发非内化ADC传统上，为了将有效载荷输送到癌细胞中，ADC 需要高内化能力的 mAb。然而，由于抗原屏障，mAb 通常难以扩散到实体瘤块中。因此，可以为 ADC 开发非内化抗体。它是基于有效载荷在肿瘤微环境中在还原条件下直接释放到细胞外，然后扩散到癌细胞内部导致细胞死亡的原理。 最后，在有效载荷选择方面仍有很多创新机会。

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