摘要：抗体- 药物偶联物（ADC）是通过化学 偶联物（linker ）将细胞毒性药物（有效负载） 与单克隆抗体 连接在一起 而组成 的免疫偶联物。 ADC 旨在选择性地将 极强毒性 的有效负载直接 递送至目标癌细胞。 本文概述了ADC 的生物学和化学特性以及其各组分对活性的影响，并基于已上市药物简要讨论了增强ADC 疗效，耐药性的策略，以及这一新的基于抗体分子平台的未来前景和巨大潜力。

1. ADCs 的开发：结构和功能

如F i g.1 所示，A DC s 的组成包括肿瘤抗原特异性mAb，稳定的可裂解或不可裂解的linker，以及有效的细胞毒性载荷。该技术依赖于有效降低抗体免疫原性，提高linker稳定性和细胞内释放水平，提高有效负载能力，提高靶标和抗体的选择性等，同时还需要以上三个部分的合理组合。

1.1靶抗原和相关抗体

（1 ）靶抗原：有效 ADC 的理想表位必须在细胞外，因为ADC与靶 标复合物需要通过受体介导的内吞作用而内化，以使其效应物有效载荷在细胞内释放 ；理想的靶抗原应在靶细胞表面均匀表达，并在健康组织中低表达，以限制靶标的肿瘤外毒性 ；理想抗原的脱落也应尽可能少，以防止游离抗原结合 血液循环中的 mAb ，从而使 后者提前失活。

1.2细胞毒性有效载荷

细胞毒性药物是ADC 的最终效应子成分。这些毒 性有效载荷非常有效， IC50 值 通常在亚纳摩尔范围内。 ADC 有效载荷要么靶向DNA（ 例如杜卡霉素，加利车霉素， PBD s和SN-38 ），要么是微管蛋白（ 例如美登木素和澳瑞他汀）。

（1 ）靶向DNA：破坏 DNA 的药物是靶向DNA小沟的天然产物抗生素，加利车霉素可诱导双链断裂，而双霉素和PBD则通过在富含AT的区域（双霉素）和鸟嘌呤残基（PDB）上特异性结合而引起DNA烷基化。

（2 ）靶向微管蛋白：微管蛋白抑制剂 MMAE 和MMAF抑制微管聚合，导致G2/M期细胞周期停滞。

除效力外，细胞毒性有效载荷的分子和物理化学性质也是ADC 功效的决定 性因素。选择 ADC 有效负载的基本标准是是否具有共轭性，溶解性和稳定性。分子结构应 该允许药物与linker基 团偶联，因为 ADC 是在水溶液中制备并静脉内给药 ，所以水溶性和在血液中 的长期稳定性 十分重要。

1.3化学偶联物linker

Linker 将细胞毒性有效负载连接至mAb，并维持ADC在系统循环中的稳定性。在稳定性，药代动力学和药效学性质以及治疗窗口 等方面，linker的化学性质和结合位点在 ADC 性能中起着至关重要的作用 ，具体包括：

（1 ）稳定性：linker 需要有足够的稳定性，以使 ADC 分子在血液 循环中定位于目标部位 前不会过早切割，这会导致非特异性毒性 ；

（2 ）载荷释放：在 胞吞内化过程中linker 能够迅速分裂以释放有效载荷。Linker上的二硫 键，硫醚等官能团将 mAb 与有效负载 连接。基于有效负载释放机制，当前 常用的linker分为可裂解的或不可裂解的。可 裂解的linker取决于生理环境，例如 在低 pH （酸 性环境下不稳定的linker），蛋白水解（蛋白酶可切割的linker）或胞内高谷胱甘肽浓度（二硫键linker） 条件下释放 ADC 中的有效载荷 ；不可裂解的linker与 mAb 的氨基酸残基形成不可还原键，因此在 血液循环中更 为稳定 ，它依赖于mAb 的溶酶体降解以释放有效负载，因此需要有效的内化过程和向溶酶体的最佳转运。

（3 ）共轭结构：L inker 的共轭位点可以增强ADC的药理作用 ，在控制 ADC 的治疗窗口方面起着重要作用。药物与抗体之比（DAR）或与mAb相连的药物分子数量对于确定ADC的效力和毒性至关重要。共轭发生在mAb主链上（通过暴露在mAb表面的赖氨酸侧链 形成或 通过在铰链区形成链间二硫键的半胱氨酸残基 形成） ，导致 DAR 的高变异性 （0~8 ）。需要注意的是，高载药量可以提高 ADC 效能也可 能增加脱靶效应 ，较高的 DAR 还会增加药物清除率，从而导致循环半衰期缩短。

1.4ADC作用机制

ADC 的作用机理主要包含F ig. 2 所示的5 个步骤：

（1 ）ADC结合靶标抗原：由于 ADC 的口服生物利用 能力较差，因此需要静脉给药并避免消化酶引起的蛋白水解降解 ，给药后ADC 在血液循环中找到并结合其细胞靶标 ，非特异性结合可导致脱靶毒性 。

（2 ）胞吞内化：与靶标结合后， ADC 抗原复合物通过网格蛋白介导的内吞作用内化，并形成包含ADC抗原复合物的早期内体 。早期内体中依赖 ATP 的质子泵会产生一个酸性环境， 从而触发A DC 中的mAb 组分与主要在内体中表达的FcRn结合 ，然后结合的 ADC 被 再次循环回到细胞表面 并暴露于生理 pH 下，使得其从 FcRn 上释放到细胞外环境 ，从而延长了体内半衰期。

（3 ）溶菌酶裂解：早期内体最终在与溶酶体融合之前成熟为晚期内体。对于具有可裂解linker的 ADC ，裂解机制（例如水解，蛋白酶的酶促裂解或二硫键的还原性裂解）发生在早期或晚期内体中，而没有发展为溶酶体运输 ；对于具有不可裂解linker的 ADC ，溶酶体上的质子泵产生酸不稳定环境，该环境促进 ADC 降解和蛋白酶水解切割（例如组织蛋白酶B和纤溶酶）。

（4 ）载荷释放：ADC 进行分解代谢并释放出毒 性有效载荷，然后将其从溶酶体腔运输到细胞质。

（5 ）靶细胞凋亡：细胞毒性药物通过插入 DNA 或抑制微管聚合引起细胞凋亡或其他方式 的细胞死亡。当靶细胞死亡时，毒性有效载荷还可能杀死通过扩散吸收了药物的邻近肿瘤细胞和周围基质组织 （取决于载荷的疏水性 ）。 ADC 介导的效应子功能还包括激活补体系统，并通过各种机制（例如CDC，ADCC或ADCP）触发免疫效应细胞向肿瘤部位的浸润。

2.已获批A DC的临床经验

迄今为止 （2019 年8月）， 已有五 款ADC 获得FDA和E MA 批准 上市：A dcetris （Brentuximab vedotin ），K adcyla （Ado-trastuzumab emtansine, T-DM 1），B esponsa （Inotuzumab ozogamicin ），M ylotarg （Gemtuzumab ozogamicin ）和P olivy （Polatuzumab vedotin-piiq ）。Table 1 给出了这些ADC药物的概述，包括其设计，批准的适应症，剂量和常见不良 反应等。

2.1 Brentuximab vedotin

简介：Brentuximab vedotin （也称为SGN-35） 是通过蛋白酶可裂解linker 将嵌合单克隆抗 CD30 抗体与抗有丝分裂小分子MMAE共价连接 而成的ADC 药物，并且每个mAb 上平均 偶联四个 MMAE 分子。与表面CD30结合后，结合物经历内吞作用被快速内化，并被转运到溶酶体中裂解linker以释放有效负载。MMAE通过干扰微管蛋白聚合并破坏有丝分裂功能，随后诱导细胞周期停滞和细胞凋亡。

获批适应症：Brentuximab vedotin 于2011年获得FDA批准（2012年获得EMA批准），用于治疗 自体干细胞移植后复发或难治性CD30 阳性霍奇金淋巴瘤患者，或在自体干细胞治疗或多药化疗不是治疗选择的情况下至少两次治疗后的患者，以及复发或难治性系统间变性大细胞淋巴瘤。在 2017 年，brentuximab vedotin获得FDA批准用于治疗先前接受过全身治疗的成年原发性皮肤间变性大细胞淋巴瘤或CD30表达真菌病患者。2018年3月，brentuximab vedotin获FDA批准与化学疗法结合用于治疗之前未经治疗的III或IV期经典霍奇金淋巴瘤的患者 。2018 年11月，brentuximab vedotin进一步获FDA批准，与化学疗法联合用于先前未治疗的系统间变性大细胞淋巴瘤或其他表达CD30的外周T细胞淋巴瘤。

2.2 Ado-trastuzumab emtansine, T-DM1

简介：T-DM1 是通过硫醚linker 以不可还原的方法将曲妥珠单抗（一种与人表皮生长因子受体 2 （HER2）结合的人源化IgG1 mAb）与微管抑制剂DM1结合 的A DC 药物，每个曲妥珠单抗上的赖氨酸残基共价结合约三至四个分子的 DM1 。在与HER2受体的亚结构域IV结合后，T-DM1被 胞吞内化并随后在溶酶体中降解，释放出含有 DM1 的细胞毒性有效载荷，并诱导细胞周期停滞和细胞凋亡。此外，它可以阻止HER2信号传导，介导ADCC并抑制HER2脱落。

获批适应症：HER2 扩增和过表达发生在大约15-20 %的原发性乳腺癌中。HER2 酪氨酸激酶受体最初被确立为曲妥珠单抗的治疗靶标，FDA于1998年批准 其用于转移性乳腺癌， 2006 年被批准用于HER2阳性乳腺癌的辅助治疗。该抗体沉默细胞内信号传导并刺激免疫反应，但耐药性很常见。T-DM1即向曲妥珠单抗添加了细胞毒性有效载荷。 FDA 和EMA于2013 年批准了T-DM1通过单独或联合给药，用于以前曾接受过曲妥珠单抗和紫杉烷的 HER2 阳性转移性乳腺癌患者。2019年5月 ，FDA 在批准了T-DM1用于早期乳腺癌的辅助治疗 。

2.3 Inotuzumab ozogamicin

简介：Inotuzumab ozogamicin 是通过酸不稳定linker 将抗 CD22 单克隆抗体（重组人源化IgG4） 与加利车霉素 （一种抗肿瘤抗生素，可引起D NA 双链断裂）的半合成衍生物共价连接 而成的A DC 药物，每个单抗分子连接约6 个加利车霉素。 CD22 是负责B细胞活化和调节的B细胞特异性跨膜唾液酸糖蛋白， 存在于在大多数 B 淋巴恶性疾病中 。与 B 细胞的细胞表面CD22受体结合后，ADC迅速 胞吞内化并 转运到溶酶体中，在此linker 发生水解裂解 并释放出细胞毒性有效载荷 ，细胞内谷胱甘肽将加利车霉素还原成其活性形式，该活性形式与 DNA 的小沟结合，随后诱导双链DNA断裂 并导致细胞周期停滞和凋亡性细胞死亡。

获批适应症：Inotuzumab ozogamicin 于2017 年同时获得了 FDA 和EMA批准用于 治疗复发或难治性 B 细胞前体急性淋巴细胞白血病 。

2.4 Gemtuzumab ozogamicin

简介：Gemtuzumab ozogamicin 是 通过酸不稳定linker 将靶向CD33 的mAb（重组人源化IgG4-κ）与N-乙酰-γ-卡齐霉素共价连接 而成的ADC 药物，每摩尔 mAb 含约2-3摩尔的 卡齐霉素衍生物。在 ADC -CD33 复合物的 胞吞内化过程中，细胞毒性有效载荷通过linker的水解裂解而 完成胞内释放 ，有效负载 卡齐霉素的激活会导致双链 DNA 断裂，细胞周期停滞和凋亡性细胞死亡。

获批适应症：FDA 在2000年批准Gemtuzumab ozogamicin用于 治疗CD33 阳性的急性髓性白血病复发。然而，在上市后临床试验表明该药物不能改善生存率并引起严重的安全隐患和早期死亡之后，该ADC 于2010年撤出市场。随后由独立研究人员进行临床研究评估了该药物的替代剂量和调度策略 ，试验结果表明，较低剂量的分次给药方案可以安全地与柔红霉素和阿糖胞苷 联用，且毒性作用较小， 因此Gemtuzumab ozogamicin 于2017年获得FDA重新批准（2018年获得EMA批准） 。

2.5 Polatuzumab vedotin-piiq

简介：Polatuzumab vedotin-piiq 是 通过蛋白酶可裂解linker 将人源化 抗CD79b mAb 与抗有丝分裂的 MMAE 共价连接而成的A DC 药物。CD79b 是仅在B细胞表面表达的跨膜蛋白 ，与 表面CD79b 结合后，ADC胞吞内化并 转运到溶酶体中 裂解linker 以释放有效负载，MMAE 通过干扰微管蛋白聚合并破坏有丝分裂功能，随后诱导细胞周期停滞和细胞凋亡。

获批适应症：FDA 于2019 年6月批准了Polatuzumab vedotin-piiq联合化疗苯达莫司汀和利妥昔单抗产品，用于复发或难治性弥漫性大B细胞淋巴瘤 的治疗。

2.6 研发中有希望的A DC

截至2019 年8月，有几种 ADC 正处于针对各种血液恶性肿瘤和实体瘤的临床研究中 。Table 2总结了一些正在进行临床开发 的有前途的 ADC 药物。 其中，E n fortumab vedotin 已于2019 年12月首次经FDA 获批上市。

3.结论

根据《药物成分公约》2018 年度行业报告，在全球范围内已经进行或正在进行600多次ADC的临床试验。这些新药中约有40%处于1 期临床试验，32%处于1/2 期临床试验，17%处于2 期临床试验和9%处于3 期临床试验，其余2%处于预注册阶段的试验中。在已进入临床试验的ADC 研究中 （>200 ），有 116 个正在积极进行中，在过去12个月中有23个是已进入临床测试 阶段的新 ADC 。

总之，ADC 是安全可控 的毒性药物 ，极 高的风险收益比值得进一步探索针对血液恶性肿瘤和实体瘤各个阶段的治疗策略。将来，治疗策略可能会在患者的治疗过程中较早地针对特定类型癌症采用基于 ADC 的方案，并测试替代治疗方案，合理的药物组合或与新型免疫疗法（例如检查点抑制剂）的联合疗法，以最大化治疗效果。癌症微环境的修饰或新的耐药机制的鉴定可能 是ADC 未来发展中有希望的 方向。 ADC 技术的进步可以将高特异性mAb，创新 型linker系统 和偶联方式以及高效细胞毒性药物结合在一起，最终使每个 ADC 药物的优化成为可能，以克服潜在的耐药性并改善患者的治疗效果。

注：本文对A DC 药物的统计分析截至2019 年8月，目前已有八款FDA 获批上市A DC 药物。

参考来源：

Chau, Cindy H., Patricia S. Steeg, and William D. Figg. Antibody–drug conjugates for cancer. The Lancet 394.10200 (2019): 793-804.

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