作者：曼话
抗体-药物偶联物(Antibody–drug conjugates，ADC)是由“单抗、细胞毒性药物以及将二者连贯起来的邻接头（linker）”组成的一类新型靶向药物。ADC的设计初志是提高化疗的有效性，并飞腾其毒性。由于抗体具备靶向性（可辨认癌细胞外貌抗原），于是可将细胞毒性份子选择性地直接“运送”到肿瘤细胞中，在阐扬抗癌感导的同时，又防御对健康细胞孕育发生影响。
近期，因“AbbVie正式抛却启迪ADC药物Rova-T，58亿美元投入打水漂”、“阿斯利康69亿美元买来的ADC药物DS-8201要求上市，获取FDA优先审评”等新闻，这类被誉为“抗癌导弹”的药物再次诱发关注。
图片来源：柳叶刀
那么，ADC药物究竟是若何设计的？作用事理是什么?目前的临床使用与启示现状怎样？有哪些在研药物将来兴许获批上市？8月31日，在揭晓于顶级医学期刊《柳叶刀》上的一篇论文中[1]，来自美国NIH的3位科学家全面探求了这些问题。
一、设计要素
正如前文所述，形成ADC的因素包括肿瘤抗原怪同性单抗、强硬的化学毗连头（linker）以及有用的细胞毒性份子（也称载荷）。设计ADC时，有许多需求因素需要思虑。
图1 | ADC的布局以及抗体（与靶抗原）、连贯头（linker）与细胞毒性份子的共性（图片来源：柳叶刀）
抗体及靶抗原
ADC抗体一小部分的志向特点包括：1）具备最小化的免疫原性；2）靶抗原具有欠缺的独特性以及星散亲和力，并可实现有效的内化（internalisation，ADC-靶抗原复合物需要通过受体介导的内吞感导被内化，从而使其在细胞内扣留无效的细胞毒性载荷）；3）具备较长的循环半衰期。
在奇特性方面，一个理想的靶抗原需要同时具备两个特性：1）在靶细胞外观注解；2）在康健组织中低表明。其它，ADC抱负的抗原的零落凋落（Shedding）情况还应该尽笼统地少，以防止游离的抗原在轮回中与抗体涣散。
细胞毒性载荷
细胞毒性载荷（分子/药物)是ADC最终的效应因素。ADC的毒性载荷可以靶向DNA，也能够靶向微管卵白。
靶向DNA的毒性份子包括duocarmycins、calicheamicins、pyrrolobenzodiazepines（PBDs）与SN-38（irinotecan的活性代谢物）等。此中，calicheamicins的感召机制是要挟双键断裂，duocarmycins和PBDs的感召机制是导致DNA烷基化。
微管卵白抑制剂玉人AE（auristatins monomethyl auristatin E）与漂亮MMAF（monomethyl auristatin F）的感化是抑制微管聚合，招致G2/M期细胞周期阻滞。
选择ADC无效毒性载荷的根柢参数包括偶联性、融化度和波动性。当选择的毒性份子的布局应当能够担保其可与毗邻头（linker）偶联，别的，毒性分子的水溶性以及在血液中的常设不变性极为必要，因为ADCs是在水溶液中制备并通过静脉注射的。
邻接头
毗连头（linker）担当毗连细胞毒性载荷与单抗，并在体循环中保持ADC的坚定性。毗邻头（linker）的化学赋性以及偶联位点在ADC的追求不舍性、药代能源学与药效学特性以及治疗窗口方面起着至关需求的劝化。
一个理想的联接头（linker）既要具有紧缺的倔强性，以包管ADC份子不外早分裂，平安通过血液轮回，抵达指数身分；也要能够在内化进程中快捷断裂，以解放毒性载荷。遵循载荷的监禁机制，今朝可用的连贯头（linker）被分为可切（cleavable）与不可切（noncleavable）两类。前者寄予于心理环境监禁载荷，如gemtuzumaboz ogamicin中请托低pH值的酸不坚决联接头、brentuximab vedotin中交付卵白水解感化的蛋白酶可切毗邻头以及mirvetuximab soravtansine中交付较高细胞内谷胱甘肽浓度的二硫化物连接头。弗成切的邻接头是与单抗中的氨基酸残基形成不行还原的键，是以在血液中更坚强；这类联接头（如硫醚连贯头）托咐于单抗的溶酶体降解来监禁有效载荷。
连接头的偶联赋性对管制ADC的医治窗口相等重要。ADC的药物/抗体比（drug to antibody ratio, DAR）或粘附到单抗上的毒性药物的数量抉择着ADC的任事与毒性。固然高载药量可以增长ADC的效力，但也会增加中靶效应。为了压制生制造进程中发生发火种种差别DAR的ADC药物，一些研究采取了位点奇怪性偶联的创新方式，以削减可变性，改良偶联固执性和药代动力学赋性，最一辈子打造出更相斥的ADC打造品[2, 3]。
二、感召机制
图2 | ADC的作用机制（图片来源：柳叶刀）
容易来说，ADC的感导机制分5步：1）ADC与靶细胞上的抗原结合；2）ADC-抗原复合物通过内吞浸染内化；3)ADC在溶酶体中降解；4）细胞毒性载荷（药物）羁系并弘扬感化；5）靶细胞凋亡。
由于ADC的口服生物把持度较低，因此，这种药物通过静脉注射给药。在血液中循环的ADC首先找到并联合它们的靶细胞，与靶细胞上的抗原分离后，ADC-抗原复合物会通过网格卵白（clathrin）介导的内吞感召内化，形成一个囊括ADC-抗原复合物的低级内体(early endosome)（图2A）。在与溶酶体交融畴昔，高级内体最终会进行为次级内体。对于存在可切邻接头的ADC来讲，裂解机制（如水解、蛋白酶裂解、二硫键还原裂解）既有笼统在初级内体中发生，也可在次级内体中发生，但不会到溶酶体转运阶段。但是，对付存在不行切连接头的ADC来说，截留毒性载荷（药物）是在溶酶体中通过完全的蛋白降解实现的：溶酶体中的质子泵会创造一种酸性情况，促成由卵白酶（如cathepsin-B、plasmin）介导的卵白水解裂解（proteolytic cleavage）。
三、5款已上市打造品
到目前为止，共有5款ADC获FDA和EMA核准，包括：①brentuximab vedotin, ②ado-trastuzumab emtansine (T-DM1), ③inotuzumab ozogamicin, ④gemtuzumab ozogamicin和⑤polatuzumab vedotin-piiq。表1概述了这些药物的设计、获批顺应症、剂量与不良事情等外容。
表1 经FDA批准上市的ADC
数据泉源：柳叶刀
Brentuximab vedotin
Brentuximab vedotin 也称SGN-35，是由“CD30抗体”通过蛋白酶裂解连接头（一种肽连接头）偶联“抗有丝割据小份子美眉AE”而成的ADC。每一个抗体平均偶联4个米女AE，后者可骚动扰攘侵犯微管蛋白聚分隔破欠好有丝割裂遵守，随后勾引细胞周期障碍与细胞凋亡。
Brentuximab vedotin于2011年获FDA加速核准（EMA 2012年同意），用于治疗复发或难治性CD30阳性霍奇金淋巴瘤患者（这些患者在接受Brentuximab vedotin医治前要末接受了自体干细胞移植医治，要么在自体干细胞疗法或多药化疗不能作为治疗选择时遭受了最多两种其它疗法医治）或复发或难治性琐屑性间变性大细胞淋巴瘤。
2017年，FDA又批准brentuximab vedotin用于治疗先前遭受过系统医治的原发性皮肤间变性大细胞淋巴瘤或CD30阳性蕈样真菌病成年人患者。
2018年3月，brentuximab vedotin又从FDA播种了一个新的顺应症——联合化疗医治先前未经医治的III或IV期经典范霍奇金淋巴瘤患者。同年11月，该药又获FDA允许用于联合化疗医治先前未经医治的系统性间变性大细胞淋巴瘤或其它表达CD30的外周T细胞淋巴瘤。
遏制该综述作者统计时，ClinicalTrials.gov上有60个生动的临床履行（I期到III期）在调查基于brentuximab vedotin的联合疗法，用于治疗血液学恶性肿瘤。举例来讲，代号为NCT03712202、NCT03057795、NCT02758717、NCT01896999、NCT03138499、NCT02927769、NCT03233347以及NCT01896999的试验正在早期或复发或难治性霍奇金淋巴瘤中评估brentuximab vedotin+免疫检查点抑制剂（nivolumab、ipilimumab）的联合疗法，且匹面结果表明，PD-1阻断联合ADC能够会增强该患者集体的医治反应。
Ado-trastuzumab emtansine, or T-DM1
T-DM1由“曲妥珠单抗（trastuzumab，一种散漫HER2的人源化单抗）”与“微管抑制剂DM1”通过硫醚毗邻头偶联而成。每个曲妥珠单抗可连贯约3-4个DM1分子（共价偶联到曲妥珠单抗上的赖氨酸残基上）。
2013年，FDA与EMA容许了T-DM1作为单药治疗HER2阳性转移性乳腺癌患者，这些患者先前曾接受曲妥珠单抗与一种紫杉醇单独或联合医治。今朝，仍有少许临床实行在评估T-DM1用于治疗各种阶段乳腺癌、肺癌、结直肠癌与其它实体肿瘤的潜能。
Inotuzumab ozogamicin
Inotuzumab ozogamicin是一种由“CD22单抗（重组人源IgG4）” 与“卡奇霉素（calicheamicin）的半合成衍生物”通过一种酸不执着毗邻头偶联而成的ADC。CD22是一种B细胞奇幻性跨膜唾液糖蛋白，承当B细胞的活化和调节。每一个inotuzumab ozogamicin 偶联约6个calicheamicin衍生物分子。
2017年，inotuzumab ozogamicin被FDA与EMA许可用于医治成人复发或难治性B细胞前体急性淋巴细胞白血病。截止统计时，ClinicalTrials.gov仍挂号了20多项调查inotuzumab ozogamicin其它医治潜能的临床实行。
Gemtuzumab ozogamicin
Gemtuzumab ozogamicin由“CD33单抗（重组人性化IgG4-κ）”与“N-acetyl-γ-calicheamicin”通过一种酸不刚强连贯头偶联而成。Gemtuzumab ozogamicin最早在2000年被FDA容许用于医治复发性CD33阳性急性髓系白血病。但是，在上市后的临床执行表明该药不克不及提高生存期，并与很有问题的平安性问题与过早出生关连后，gemtuzumab ozogamicin又于2010年插足了市场。撤市后，由独立钻研者睁开的后续临床研究持续评估了该药的替代剂量以及给药策略。由于实验结果表明，与先前罢免的药物剂量战略相比，低剂量的分级给药策稍不光与更低的毒性以及出生避世率干系，且不影响纯粹缓解数据，2017年，gemtuzumab ozogamicin得到了FDA的重新允许（EMA 2018年同意）。新许可的降低剂量见表1。具体来讲，FDA从新批准gemtuzumab ozogamicin作为单药以及与daunorubicin与cytarabine联合，用于治疗新确诊的CD33阳性急性髓系白血病成人患者，以及复发或难治性CD33阳性急性髓系白血病患者。
Polatuzumab vedotin-piiq
Polatuzumab vedotin-piiq由“人源化CD79b单抗”通过一种蛋白酶可切连接头与“抗有丝豆剖的米女AE”偶联而成。今年6月，FDA加快容许Polatuzumab vedotin-piiq联合化疗药物bendamustine以及利妥昔单抗，用于医治先前已遭受过两种疗法治疗的复发或难治性漫溢性大B细胞淋巴瘤（最常见的非霍奇金淋巴瘤）患者。在此早年，这款ADC曾获FDA冲破性疗法认定，以及被EMA赋予PRIME认定。今朝正在进行的一些临床研讨在进一程序查polatuzumab vedotinpiiq治疗非霍奇金淋巴瘤的后劲（NCT03671018、NCT03677141）以及一线治疗布满性大B细胞淋巴瘤的后劲（NCT02611323、NCT02600897、NCT02729896等）。
四、在研“明星”
除了已获批上市的5个ADC药物，今朝有少量在研ADC处于临床开发阶段，顺应症包括各种血液学恶性肿瘤以及实体瘤。表2胪列了一些有远景的ADC正在进行的临床执行，下列是一小块药物的设计以及停留介绍：
表2 处于临床后期的在研ADC代表
数据来源：柳叶刀
Sacituzumab govitecan(I美女U-132)
Sacituzumab govitecan由“人源化的TACSTD2单抗”与“拓扑异构酶I抑制剂irinotecan的活性代谢物SN-38”经pH机灵性可切碳酸盐联接头偶联而成。每一个TACSTD2单抗与平匀7.6个SN-38份子偶联。TROP2在许多上皮癌(包括大少数三阴性乳腺癌)中过告白。SN-38可抑制DNA复制，威胁细胞凋亡。已有I期与II期执行证实Sacituzumab govitecan在先前经过大量医治的转移性三阴性乳腺癌患者中疗效令人反扑、耐受性良好。基于这些结果，Sacituzumab govitecan已获攻破性疗法认定，当前正在进行认证性的国内随机III期试验(ASCENT, NCT02574455)，估计本年年底，其开拓商将递交Sacituzumab govitecan三线治疗转移性三阳性乳腺癌患者的生物制品许可申请（BLA）。当前，评价Sacituzumab govitecan医治转移性尿路上皮癌（NCT03547973）、转移性去势招架性火线腺癌（NCT03725761）、非小细胞肺癌、小细胞肺癌、肝细胞癌、子宫内膜癌等多种癌症的II试验也在进行中。
Enfortumab vedotin(ASG-22ME)
Enfortumab vedotin由“Nectin-4单抗”和“微管干扰剂MMAE”经一种专有的毗邻头技艺偶联而成。Nectin-4在许多实体肿瘤（额定是膀胱癌）中过讲明。2018年3月，基于I期执行（NCT02091999）的结果，FDA赋予了enfortumab vedotin打破性疗法认定，针对的是先前遭受过搜查点抑制剂医治的转移性尿路上皮癌患者。往年7月，enfortumab vedotin的拓荒商Astellas与Seattle Genetics 宣布他们已向FDA递交该药的BLA；9月enfortumab vedotin的BLA被承受，且获取了优先审评资历。
Mirvetuximab soravtansine(IMGN-853)
Mirvetuximab soravtansine由“FRα单抗”与“干扰微管蛋明的美登素类化合物DM4”经可切二硫联接头偶联而成。FRα在卵巢癌、子宫内膜癌与非小细胞肺癌肿瘤中过剖明。目前一项随机III期实行（NCT02631876）正在相比mirvetuximab soravtansine与研究者选择的化疗用意治疗FRα阳性、铂抵制性卵巢癌患者的保险性与有用性。此外，代号为NCT02606305的执行正在查询拜访mirvetuximab soravtansine联合bevacizumab在铂抵当早期上皮卵巢癌、原发性腹膜癌或输卵管癌患者中的使用。
Trastuzumab deruxtecan(DS-8201a，T-DXd)
Trastuzumab deruxtecan是由“人源化HER2抗体”与“新型拓扑异构酶I抑制剂——exatecan衍生物”经基于四肽的可切连贯头偶联而成。尽管抗体均是靶向HER2，但T-DXd与已上市的T-DM1浸染机制差别，且由于DAR（~8:1）与摇动性很高，以及exatecan衍生物具备很强的膜通透性，是以可发作强大的旁观者效应。T-DXd的I期钻研在HER2阳性初期乳腺癌与胃癌中闪现了良好的活性。该药先前已失去FDA付与的疾速通道资历和冲破性疗法认定。本月，其开拓商阿斯利康/第一三共宣布FDA已经接受了T-DXd的BLA，并付与其优先查察资历。T-DXd今朝有多个症结实行正在进行中，涉及顺应症包括转移性乳腺癌(NCT03734029、NCT03529110、NCT03523585)、初期胃癌（NCT03329690）、初期结直肠癌(NCT03384940)、初期非小细胞肺癌（NCT03505710）等。
五、总结
作为医药范围的研发烧点之一，目前寰球有跨越100个ADC正处于临床开辟的分歧阶段，正在进行的病例试验达数百项[4]。且据该综述的作者们统计，参照ClinicalTrials.gov与PubMed的数据，较2018年相比，今年与ADC干系的病例实验以及出版物数量均有所增加。
总结来讲，科学家们以为，随着技术的进步，ADC不竭迭代，靶点、联接头以及毒性载荷的选择都在逐步改进。同时，跟着免疫疗法的进行，开拓ADC联合医治的选择也愈来愈遍布。因而，将来，基于ADC的医治筹画无望被更早地用于特定类型癌症患者的治疗。守候ADC的研发经由过程近年的磕磕绊绊，未来能有更多这类药物“开花结果”，为抗癌医治增添新力气。
关连论文：
[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.
参照资料：
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69亿美元买来的DS-8201申请上市，失去FDA优先审评
4# AbbVie正式摒弃开荒Rova-T,58亿美元投入汲水漂
原题目：《柳叶刀》揭秘抗癌导弹ADC药物：三大设计要素、5款上市产品、多个在研明星……
