深度综述：发挥抗体偶联药物的抗癌潜力，要注意这几点

▎药明康德内容团队编辑

过去十年，对抗体偶联药物（ADC）来说是厚积薄发并充满收获的10年，在2011年第二款ADC新药Adcetris (Brentuximab vedotin) 获得FDA批准上市之后，至今已有10款ADC药物获批，其中7款在最近三、四年获批。而且，研发管线中约有90个候选ADC疗法处于临床开发阶段，超过200个候选药物处于临床前研究阶段。

新一代ADC的组织特异性和细胞毒性比前代产品都有所提高，让它们在治疗难治性癌症方面表现出令人惊艳的活性。不过仍然有很多障碍阻止ADC的广泛应用，其中包括全身性毒性、选择患者的生物标志物不足，获得性耐药性等等。目前获得的证据显示，ADC的效力是基于抗体、连接子、细胞毒素的各个部件与肿瘤及其微环境之间复杂和微妙的相互作用。日前，Nature Reviews Clinical Oncology发表的一篇深度综述中，对影响ADC效力的机制以及ADC药物的局限性做出了全面的描述，作者们同时提出了最大化ADC抗癌潜力的多种策略。今天，药明康德内容团队将与读者分享这篇综述的精彩内容。

传统对ADC作用机制的描述是这样的：ADC的单克隆抗体部分与靶点抗原结合，随后被吞入细胞内部，然后连接子被分解，导致载荷的释放，发挥杀死癌细胞的作用。这种简单的描述虽然提供了ADC作用的基本框架，但是事实上，ADC产生作用的过程更为复杂。作者强调，值得考虑的重要一点是想要让ADC治疗肿瘤，通常需要肿瘤对ADC产生作用。从这个角度上讲，可以把ADC看成一种前药（prodrugs），它们需要靶点细胞的处理和代谢才能够最终发挥全部活性。在这篇综述中，作者阐述了ADC产生作用的各个步骤中的复杂性。

首先，由于制造过程中纯化不足，连接子稳定性不高，或者代谢等原因，ADC药物配方进入人体后在血液循环中会包含三个主要成份。抗体偶联药物，没有载荷的抗体，和没有与抗体结合的载荷。这三种成份的相对比例在不同类型的ADC之间有很大的区别，而且随着ADC在人体中的代谢，这三种成份的体内比例还会出现动态的变化，需要针对这一特征建立药代动力学和药效学模型来确定ADC的临床特征。

▲ADC药物在血液循环中是三种成份的混合体（图片来源：参考资料[1]）

与传统的细胞毒性药物相比，单克隆抗体是大分子，意味着它们渗透到肿瘤的数目有限，目前的研究显示，输入患者体内的ADC中只有一小部分能够到达肿瘤细胞，这意味着在设计ADC时需要考虑载荷毒性的强度。

当ADC与抗原结合后，ADC-抗原复合体的内化是很多ADC药物递送载荷的关键。这通常是依靠抗原依赖性的细胞内吞（endocytosis）过程，或者不依赖抗原的胞饮作用（pinocytosis）。

内化之后，根据细胞器酸化（acidification）程度的不同，ADC-抗原复合体会被运送到内体或者溶酶体通路。通过酸裂解连接子（acid-cleavable linker）连接的载荷很可能在早期内体（endosome）中被释放。而设计需要特定蛋白酶或者蛋白降解过程释放的载荷则会在晚期内体或溶酶体中释放。

不管载荷的释放途径如何，有些ADC具有能够影响周围细胞的“旁观者效应”，不管临近的细胞是否表达了靶点抗原。对于内化的ADC来说，它被认为是ADC对靶点抗原表达具有高度异质性的肿瘤产生活性的重要因素。因为这一作用需要载荷跨越细胞膜，因此，“旁观者效应”需要可裂解连接子释放非极性载荷分子。极性载荷更容易存留在细胞内。

▲“旁观者效应”的示意图（图片来源：参考资料[1]）

深刻理解肿瘤耐药性的产生能够为药物作用的根本机制提供洞见，并且促进进一步的药物开发。虽然，对ADC药物产生耐药性的机制尚未完全得到澄清，但是目前的证据显示，肿瘤能够通过多种方式逃避ADC的活性。

抗原表达水平和患者筛选对疗效的影响

实体瘤的一个特征是靶点抗原的表达具有高度异质性，并且可能不断变化。因此，选择最有可能从ADC疗法中获益的患者群需要测量肿瘤组织中的靶点抗原表达水平。以乳腺癌为例，HER2蛋白表达水平可能从几乎没有表达到由于高水平ERBB2基因扩增产生的高度表达，之间的表达水平差别可能达到1000~10000倍。目前指南中对HER2阳性的检测包括免疫组化（IHC）和荧光原位杂交。不过这些检测能否预测HER2靶向ADC的效力并没有得到确认。

目前对靶向TROP2的抗体偶联药物sacituzumab govitecan的早期研究结果显示，TROP2表达水平与患者应答之间具有直接的关联。在支持获批的临床试验中，26%的患者出现疾病进展，37%的患者最佳应答为疾病稳定，意味着肿瘤对这一疗法存在着耐药性。

这些结果表明，利用生物标志物对患者进行选择应该是ADC药物开发的重要组成部分。

图片来源：123RF

ADC获得性耐药性的潜在机制

对酪氨酸激酶抑制剂（TKI）产生的耐药性通常围绕着药物靶点的逃逸突变，而ADC由于作用机制的复杂性，产生耐药性的机制也更为复杂和多样。目前的主要耐药性机制可以分为三类，它们分别是降低抗原的表达水平，改变细胞内运送通路，以及对载荷产生耐药性。这些潜在机制已经在临床前的体外和动物研究中得到验证，而证实这些机制的临床证据目前仍然有限。

例如，长期暴露在HER2靶向抗体偶联药物的乳腺癌细胞系会降低HER2受体的表达，减少溶酶体酸化并且减缓蛋白降解代谢。同时，它们会提高ATP结合盒转运蛋白（ATP-binding cassette transporter proteins）的表达。

有些ATP结合盒转运蛋白（例如MDR1、MRP1、和BCRP）很久以来就被认为在主动排出传统抗癌药物方面具有重要作用。而有些常见ADC药物的载荷，例如MMAE，DMA和ozogamicin能够被ATP结合盒转运蛋白转运，这让这些ADC可能更容易受到这种耐药性机制的影响。不过有些ADC的载荷并不容易受到ATP结合盒转运蛋白的影响，例如Enhertu在具有高度转运蛋白表达的HER2阳性癌细胞系中仍然展现出抗癌活性。这可能是它在难治性肿瘤中仍然能够表现出活性的原因之一。

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过去几十年的研究让对ADC的研发工作聚焦于开发靶向肿瘤相关抗原，携带可裂解连接子和强力微管抑制剂或遗传毒性载荷的ADC药物。作者预计在下一个十年里，ADC的设计和临床应用将迎来更多创新。发掘ADC抗癌潜力的策略可以分为针对ADC药物设计的研发策略和ADC药物设计以外的研发策略。

针对ADC药物设计的研发策略

ADC本身由单克隆抗体、连接子和载荷三个部件组成，这意味着通过对这三个部件中任何一个进行替换都有潜力提高ADC的效力。目前小型的药物筛选通常使用体外或者异种移植模型来优化ADC的设计。它们通常在比较同一单克隆抗体与不同连接子和载荷之间进行组合的效果。综述作者认为，这虽然是一种理性的策略，但是可能错失了改变抗体的药代动力学特征的机会。

靶向同一抗原的不同抗体可能具有不同的结合能力，对受体二聚化和抗原内化的影响也大不相同。目前的研究显示，ADC内化和在细胞内的运送途径对ADC的细胞毒性活性具有关键性影响。因此，基于其它临床应用优化的单克隆抗体未必是作为ADC主干的最好选择。

产生突变的蛋白与野生型蛋白相比，通常泛素化水平更高，更容易被内化和降解。这意味着如果用ADC靶向突变蛋白，可能带来显著的临床应答。可以想象，靶向携带致癌突变蛋白（例如某些EGFR突变体）的ADC可能最大化疗法的肿瘤特异性，达到高度选择性TKI的水平。

双特异性抗体技术的进展带来了创新的更多可能性。这些ADC设计可能提高抗体内化或改善肿瘤特异性。目前的在研疗法已经在探索这些可能性，例如靶向同一抗原上不同位点的双特异性ADC能够提高受体聚集并导致靶点的迅速内化。另外，一款靶向HER2和溶酶体膜蛋白CD63的双特异性ADC在临床前实验中显示出更好的溶酶体聚集和载荷的递送。

另一种ADC的开发策略放弃了传统的单克隆抗体主干，而是选择将载荷偶联在分子量更小的多肽片段或单链可变区片段上。这些研发策略的主要目的是降低偶联药物的分子量，从而改善肿瘤组织的渗透和载荷递送。例如，一款名为PEN-221的在研偶联药物将细胞毒素连接在靶向生长抑素受体2的多肽链上，它的分子量只有2 kDa，远远小于常见IgG分子的150 kDa。这种偶联药物目前面对的技术挑战是它们可能在血浆中被快速清除。不过如果能够跨越这一障碍，它们可以在治疗难于触达的肿瘤方面具有潜力，包括血管支配不良的肿瘤和中枢神经系统肿瘤。

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在载荷选择方面仍然有大量的创新机会。目前载荷的选择已经不再局限于标准的细胞毒性药物，开始包括靶向药物和免疫药物。例如，mirzotamab clezutoclax是一款靶向B7-H3的ADC，它的载荷是促进细胞凋亡的BCL-X_L抑制剂。它目前在早期临床试验中接受评估。其它的创新ADC载荷包括免疫刺激性因子，例如趋化因子、Toll样受体激动剂或STING激动剂。它们旨在针对特定肿瘤相关抗原，募集或激活免疫效应细胞。

ADC药物设计以外的研发策略

在ADC药物设计和临床前研究以外，临床研究者肩负着通过理性设计临床试验，探索ADC临床潜力的责任。这包含两个方面：发现最可能从ADC疗法中获益的患者群，以及研究能够与ADC疗法产生协同作用的组合疗法选择，从而增强它们的临床效力。

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对第一个任务来说，改良ADC疗法的预测性生物标志物是很明显的需求。目前在临床试验中，免疫组化（IHC）检测是常用的测量靶点蛋白表达的手段。然而IHC是一种半量化的检测，如何界定什么是阳性并没有一个明确的理论基础。对于不同ADC疗法来说，产生抗癌活性所需的IHC信号强度可能差别很大，而且一旦达到阈值，细胞毒性不一定会随着靶点抗原表达水平的提高而增强。

多种因素可能影响ADC的治疗窗口和效力，例如靶点代谢速度、表达异质性、非肿瘤组织中的表达，以及肿瘤微环境的特征等等。因此，在量化靶点表达水平以外，开发代表肿瘤对ADC敏感度的其它生物标志物将对这一领域提供重要益处。

在理性开发组合疗法方面，目前已经有多项早期临床试验正在进行中。其中一种策略是使用针对靶标抗原的药物来改变靶标抗原的动态平衡，从而增强癌细胞对ADC的敏感性。这可以通过刺激靶标抗原的过表达或者促进靶标降解来完成。例如，使用针对ADC靶点的不可逆抑制剂（例如泛HER抑制剂neratinib与HER2靶向ADC联用）可以刺激抗原内化和ADC的内吞和活性。其它方法可以利用反馈机制。例如抑制MAPK信号通路可以导致AXL表达升高，从而提高靶向AXL的抗体偶联药物enapotamab vedotin在治疗黑色素瘤细胞系时的活性。

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除了使用激酶抑制剂以外，将ADC与其它抗体疗法联用，例如ADC与抗VEGFA单克隆抗体bevacizumab联用，也在临床前模型中表现出活性。这可能是由于bevacizumab通过改变肿瘤的血管支配，增强了药物的递送效率。对肿瘤耐药性机制的研究也可能帮助发现潜在的组合疗法靶点。

目前，超过20个临床研究在检验ADC与获批或在研免疫疗法联用的效果。这一组合的科学基础是ADC介导的细胞死亡可能激发免疫反应，募集肿瘤浸润淋巴细胞，从而促进免疫效应细胞对“冷”肿瘤的识别。

文章作者同时指出，所有组合疗法的临床试验都需要考虑组合疗法在带来潜在毒性的情况下能否带来更多益处。因此，组合疗法的理性设计应该最大限度地基于临床前数据。只是将两款独立使用有效的药物组合在一起并不一定能够带来协同作用，反而可能由于重叠的毒性缩小治疗窗口。

在经过数十年的研究和纠错，技术的进步和对ADC活性机制的进一步理解带来了多款给癌症患者带来益处的ADC疗法。文章作者强调，适用于开发标准化疗或抗体疗法的规则并不一定适用于预测ADC的临床特征。将ADC简化为靶向递送药物的概念模型可能需要进一步改进来描述ADC作用机制的复杂性。整体来说，在抗原和抗体结合之后，对ADC的处理和活性进一步细致入微的理解将有助于ADC开发领域的发展。如果我们对ADC和肿瘤之间相互作用的微妙之处有更好的理解和利用，那将发挥这一技术..的真正潜力，可能为治疗癌症患者带来深远甚至革命性的影响。