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一、抗體偶聯(lián)藥物ADC介紹

抗體偶聯(lián)藥物(Antibody-Drug Conjugate, ADC)，是一種通過連接子將抗體與具有生物活性的小分子細(xì)胞毒性載荷連接起來的新型高效生物藥物（圖1）。

ADC藥物的三大元件包括：

1）特異性靶向抗體；

2）毒素；

3）可裂解/不可裂解的連接子。

異性靶點(diǎn)識別及有效的毒素作用使ADC成為名副其實(shí)的“生物導(dǎo)dan"。 ADC藥物的開發(fā)具有較高的技術(shù)壁壘，需要綜合考慮靶點(diǎn)的合理選擇；抗體、連接子、小分子藥物及它們之間的合理組合；抗體偶聯(lián)技術(shù)以及ADC藥物的耐藥性等多個因素。 其中靶點(diǎn)的選擇、連接子的選擇、偶聯(lián)技術(shù)以及臨床前的藥效評價是ADC研發(fā)過程中關(guān)注的焦點(diǎn)。

圖1 ADC藥物的結(jié)構(gòu)和特性^[1]

二、ADC的制備

ADC的制備始于靶抗原的選擇，ADC的安全性和有效性在很大程度上依賴于靶抗原的選擇以及和它的相互作用。然后針對靶抗原先行研制高度特異性的抗體，而后利用特定的可裂解或不可裂解的連接子片段，通過賴氨酸偶聯(lián)、半胱氨酸偶聯(lián)、定點(diǎn)偶聯(lián)等方式將細(xì)胞毒性載荷與抗體連接起來。

ADC制備常用途徑有兩種，一步法和兩步法。一步法是先將連接子和細(xì)胞毒性載荷連接起來再進(jìn)行抗體偶聯(lián)，二步法是先將連接子與抗體偶聯(lián)再進(jìn)行細(xì)胞毒性載荷的連接。ADC開發(fā)中的最大挑戰(zhàn)之一是為抗體和細(xì)胞毒載荷選擇適當(dāng)?shù)倪B接子及偶聯(lián)模式，因?yàn)槌擞行л斔图?xì)胞毒載荷外，抗體-載荷連接系統(tǒng)的穩(wěn)定性是決定ADC療效和毒性的關(guān)鍵性因素，既要保證到達(dá)腫瘤細(xì)胞前在血液循環(huán)中不會提前斷裂導(dǎo)致脫靶，毒性又要到達(dá)腫瘤細(xì)胞后高效釋放細(xì)胞毒性載荷，是決定ADC治療潛力的關(guān)鍵性因素。細(xì)胞毒性載荷是ADC最重要的核心構(gòu)件，是最終執(zhí)行殺傷腫瘤細(xì)胞（直接殺傷或旁觀者效應(yīng)） 的活性成分，高毒力的載荷是使ADC發(fā)揮預(yù)期功效的關(guān)鍵。

三、ADC的關(guān)鍵要素^[2]

ADC由抗體、連接子和細(xì)胞毒性小分子藥物組成，通過抗體與腫瘤細(xì)胞表面的特異性抗原結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高活性的細(xì)胞du藥物對腫瘤細(xì)胞的精準(zhǔn)殺傷。此外，靶抗原的選擇和偶聯(lián)方式對于所設(shè)計(jì)的ADC是否具有安全、有效的臨床治療效果也是極為重要的。

1、ADC設(shè)計(jì)的起點(diǎn)：抗原靶點(diǎn)

抗原靶點(diǎn)的選擇需要考慮以下幾方面：

1）靶抗原在腫瘤中高表達(dá)，在正常細(xì)胞中不表達(dá)或低表達(dá)；

2）目標(biāo)抗原是否在腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞膜表面分布，因而才可以被特異性抗體所識別；

3）抗原是否不易脫落，以防止抗體與循環(huán)內(nèi)的抗原結(jié)合；

4）目標(biāo)抗原是否具有內(nèi)化特性，這將有助于把ADC所偶聯(lián)的毒素分子攜帶入腫瘤細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用，且靶抗原在ADC治療后不應(yīng)下調(diào)。

目前已有超過50種抗原被作為ADC所識別的靶抗原。實(shí)體腫瘤細(xì)胞過表達(dá)抗原如HER2、EGFR、CD56、Trop2、CD70、Tissue factor、Collagen IV等。目前ADC應(yīng)用較多的靶抗原包括Her2、CD19、CD33、CD22、MSLN(mesothelin)等。

2、ADC中的抗體

抗體是ADC設(shè)計(jì)中的另一個重要組成部分，其應(yīng)能夠特異性的識別腫瘤細(xì)胞的靶抗原并與靶抗原存在較高的親和力，如缺乏高度特異性或與其他抗原發(fā)生交叉反應(yīng)，都會發(fā)生不可預(yù)測的副作用。同時，抗體還應(yīng)具有免疫原性弱、半衰期長、血液循環(huán)穩(wěn)定性好的特點(diǎn)?？贵w根據(jù)其重鏈恒定區(qū)序列可分為IgG、IgA、IgD、IgE和IgM 共五類，目前已批準(zhǔn)的ADC均采用IgG類抗體，其中IgG1由于其分子量適中、親和力高、半衰期長、制備簡便且能發(fā)揮較強(qiáng)的Fc效應(yīng)子功能等特點(diǎn)，在ADC抗體研發(fā)中應(yīng)用最多。

ADC普遍采用人鼠嵌合抗體（鼠源的輕重鏈可變區(qū)與人源的恒定區(qū)，如Adcetris）與人源化抗體（鼠源的CDR片段，其它序列均為人源，如Mylotarg和Kadcyla），這在一定程度上降低了免疫原性，減少了人抗鼠抗體的產(chǎn)生。但早期ADC仍存在一定程度的脫靶毒性、產(chǎn)品不均一、易聚集或快速被清除等問題，治療窗口窄。

抗體的特異性、親和力以及內(nèi)化率也是需要考慮的因素。高特異性有助于將毒素小分子集中遞送至腫瘤部位，從而達(dá)到靶向的藥理作用。特異性低的ADC更有可能對正常組織產(chǎn)生毒性。ADC抗體應(yīng)該具有較高的結(jié)合親和力，大多數(shù)ADC的結(jié)合親和力在0.1-1.0nM之間。與小分子相比，抗體從血漿進(jìn)入組織的速度更慢，而較快的內(nèi)化效率可以提高ADC的藥效。

ADC的抗體部分可以采用雙特異性抗體或單域抗體等形式。雙特異性抗體可針對同一靶抗原的兩個不同表位，也可針對兩個不同的靶抗原。也有采用單域抗體偶聯(lián)殺傷性放射性元素或毒性分子，用以開發(fā)新型ADC。

3、ADC中的連接子(Linker)

Linker將抗體與有效載荷連接起來。連接子在血液中的穩(wěn)定性非常重要，需要在血液中保持穩(wěn)定以保持細(xì)胞毒性載荷附著在抗體上，但是一旦ADC進(jìn)入腫瘤細(xì)胞或被運(yùn)輸?shù)饺苊阁w，連接子應(yīng)迅速分解以釋放有效載荷。連接子會影響ADC的許多重要特性，例如藥物-抗體比值(DAR)、有效載荷釋放時間、治療指數(shù)(Therapeutic Index, TI)和藥代動力學(xué)。

根據(jù)腫瘤細(xì)胞內(nèi)連接子的切割特性，可將連接子分為可切割和不可切割兩種類型?？汕懈畹倪B接子可以通過多種機(jī)制進(jìn)行裂解，包括腙鍵的酸不穩(wěn)定裂解、二硫鍵的還原裂解和多肽鍵的酶解。例如，酸不穩(wěn)定連接在血液中通常是穩(wěn)定的，但在低pH的溶酶體環(huán)境中（如Besponsa和Mylotarg）會速裂解，釋放出小分子毒素，發(fā)揮細(xì)胞殺傷作用。二硫鍵類型的則可通過細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽(Glutathione, GSH) 還原反應(yīng)釋放細(xì)胞毒載荷殺傷腫瘤細(xì)胞，并且其空間位阻作用可限制ADC在進(jìn)入細(xì)胞之前的不成熟裂解。如果釋放的細(xì)胞毒載荷能穿過腫瘤細(xì)胞膜，它們就能殺死附近的癌細(xì)胞，這就是所謂的“旁觀者效應(yīng)"。但可切割連接子并非一定會產(chǎn)生旁觀者效應(yīng)，主要取決于釋放載荷的膜穿透性和電荷特性。需要注意的是，旁觀者效應(yīng)也存在一些缺陷，如殺死目標(biāo)腫瘤細(xì)胞附近的正常細(xì)胞或免疫細(xì)胞?？汕懈钸B接子的另一個缺陷是在體內(nèi)循環(huán)時可能存在一定程度的代謝降解，導(dǎo)致脫靶毒性。

不可切割的連接子由具有在血液中穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)組成，含有該連接子的ADC只有在進(jìn)入腫瘤細(xì)胞的溶酶體被蛋白酶降解后才會釋放有效載荷。穩(wěn)定連接子大大降低了胞外釋放引起的脫靶毒性，但釋放效率低，需要良好的內(nèi)化過程。不可切割連接子被內(nèi)吞入溶酶體后，連接子不會被降解，連接的抗體則會被降解為氨基酸，形成氨基酸-連接子-小分子細(xì)胞毒復(fù)合物。由于“連接子-氨基酸殘基"帶有電荷限制了其透膜及擴(kuò)散，因而通常不會產(chǎn)生旁觀者效應(yīng)。

4、ADC中的細(xì)胞毒性載荷

ADC所攜帶的細(xì)胞毒性載荷藥物是其最重要的效應(yīng)成分，或稱為有效載荷。目前常用的細(xì)胞毒性分子包括微管生成抑制劑、DNA損傷因子和DNA轉(zhuǎn)錄抑制劑等。微管生成抑制劑通過與微管結(jié)合阻止微管的聚合，從而阻滯細(xì)胞周期，產(chǎn)生細(xì)胞毒性，發(fā)揮抗腫瘤作用，例如Monomethyl auristatin E(abs810174)、Maytansine(abs817384)及其類似物。DNA損傷因子則通過與DNA的小溝結(jié)合并促進(jìn)DNA鏈烷基化、斷裂或交聯(lián)，例如Calicheamicin(abs819016)。DNA轉(zhuǎn)錄抑制劑有Amatoxin和Quinoline Alkaloid(SN-38)，例如CL2A-SN-38(abs819783)，由 linker CL2A和毒性分子SN-38連接而成的drug-linker conjugate，可用來制備ADC。

5、ADC的偶聯(lián)方式

偶聯(lián)方式主要分為非定點(diǎn)偶聯(lián)和定點(diǎn)偶聯(lián)。早期使用的是非定點(diǎn)偶聯(lián)法，主要由賴氨酸或半胱氨酸偶聯(lián)。定點(diǎn)偶聯(lián)方式即通過基因工程位點(diǎn)進(jìn)行特異性偶聯(lián)，實(shí)現(xiàn)更均一的ADC，能在特定位點(diǎn)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞毒素的連接。

愛必信ADC毒素抗體定點(diǎn)偶聯(lián)試劑盒(abs580253)操作簡便，無需抗體工程化等復(fù)雜操作，可快速實(shí)現(xiàn)單抗的定點(diǎn)偶聯(lián)。偶聯(lián)產(chǎn)物均一、穩(wěn)定。適用于偶聯(lián)階段定點(diǎn)偶聯(lián)，ADC早期偶聯(lián)研究。

偶聯(lián)原理：

1）抗體疊氮化修飾

首先使用糖苷酶(EndoS)暴露單抗恒定區(qū)的保守N糖鏈上的乙酰葡糖糖胺（藍(lán)色方塊），然后使用牛半乳糖轉(zhuǎn)移酶突變體(b.GalTY298L)將帶有疊氮官能團(tuán)的乙酰半乳糖胺（黃色方塊-N3）連在乙酰葡萄糖胺上。

2）毒素分子連接

隨后可使用無銅催化的炔疊氮化物環(huán)加成反應(yīng)（如SPAAC）將生物素、熒光素或毒素分子等連在單抗上。

愛必信（上海）生物科技有限公司可為科研人員提供ADC細(xì)胞毒素、ADC Linker、ADC Linker with Payload、ADC定點(diǎn)偶聯(lián)試劑盒、ADC熱門靶點(diǎn)蛋白、ADC陽性參考抗體、ADC過表達(dá)藥靶細(xì)胞株等試劑以及抗體定制和mIHC服務(wù)，可以實(shí)現(xiàn)從抗體制備、篩選、偶聯(lián)到后期的mIHC病理檢測，協(xié)助加速ADC藥物研發(fā)。

[1] Fu Z, Li S, Han S, Shi C, Zhang Y. Antibody drug conjugate: the "biological missile" for targeted cancer therapy. Signal Transduct Target Ther[J]. 2022 Mar 22;7(1):93.

[2] 武剛,付志浩,徐剛領(lǐng),等.抗體偶聯(lián)藥物研發(fā)進(jìn)展[J].生物醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化, 2021, 2(4):11.

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