抗体偶联药物

抗体偶联药物（ADC）的涅槃重生抗体偶联药物（antibody-drugconjugate,ADC）是将抗体与细胞毒性药物连接起来，通过抗体的靶向作用将细胞毒药物靶向肿瘤，进而降低化疗中常见的药物非特异性的全身毒性。抗体偶联药物（antibody-drugconjugate,ADC）的研究可以追溯到1980s，，但是直到2000年，首个抗体偶联药物gemtuzumabozogamicin（商品名Mylotarg，Pfizer研发）才被FDA批准用于治疗急性粒细胞白血病，但由于偶联技术、靶向性、有效性等受限，完整的抗体偶联药物在血液不稳定，导致致死性毒性的产生，于2010年撤市。这使得本就不明朗的ADC药物研究，更蒙上了一层阴影。但是随着Takeda/SeattleGenetics通过对原有技术的改进，利用自己的新型抗体偶联技术开发了brentuximabvedotin（SGN-35，商品名Adcetris，）新型抗体偶联药物，并与2011年被FDA批准用于治疗霍奇金淋巴瘤和系统性间变性大细胞淋巴瘤。2013年抗体偶联药物再次取得突破，Genentech/ImmunoGen联合开发的Ado-trastuzumabemtansine（T-DM1，商品名Kadcyla）被FDA批准用于HER2阳性乳腺癌，这是首个针对实体瘤的抗体偶联药物。随着这两个药物的研发成功，ADC药物再次以火热的状态进入人们的研究视野。1、进入临床阶段ADC药物截至目前大概有30多种ADC药物进入临床开发阶段（表1），统计表中30种药物针对适应症发现，其中仅有4种药物针对实体瘤。主要原因：抗体难于透过毛细管内皮层和穿过肿瘤细胞外间隙到达实体瘤的深部。而使用抗体片段，如Fab，制备分子量较小的偶联物，可能提高对细胞外间隙的穿透性，增加到达深部肿瘤细胞的药物量。因此“抗体的小型化或适度的小型化将会是研制ADC药物的重要途径”。同时我们还能看到ImmunoGen、SeattleGenetics在现有ADC药物研发中占有绝对的统治地位，这得力于他们成熟的抗体偶联技术——利用天然抗体自身的赖氨酸和半胱氨酸中的巯基偶联药物（non-specific）。2、如何才能成功开发出一种ADC药物？一种成功的ADC药物（图1所示）主要包括四个方面：合适的靶点（TumorAntigen）、高度特异性的抗体（Antibody）、理想的偶联子（Linker）、高效的药物（CytotoxicDrug）。第一、靶点选择的依据现在ADC药物主要应用于抗肿瘤作用，因此在选择靶点时，理想的靶点抗原，应在在肿瘤细胞表面过量表达，但是在正常组织中无表达或者极少表达。其次当ADC药物中抗体和靶点集合后，可有有效内化，进入细胞内释放药物，对靶细胞进行杀伤。第二、抗体的特异性，亲和力和药代动力学研究Antibodyspecificity,affinity,andpharmacokinetics抗体和靶抗原的高亲和力是ADC有效起到靶向杀伤的核心所在，一般认为亲和力指数KD10nM是对抗体的基本要求。在这基础上，在筛选免疫原性低，半衰期长，在血液中稳定的抗体。第三、偶联子（Linker）的选择selectionandintracellulardrugrelease理想的linker既可以在血液中维持稳定，又可以在靶细胞有效释放药物。现在常用的Linker可以分为两大类：cleavablelinkers和non-cleavablelinkers。目前研究中发现，已有7个B细胞受体(CD19,CD20,CD21,CD22,CD79b,andCD180)使用cleavablelinkers可以起到有效的效果。相反，在使用non-cleavablelinkers时只有CD22和CD79b抗原可以跟抗体结合后，有效的将ADC转运至溶酶体，并把药物释放出来，杀伤靶细胞。因此在选在使用那种linker时必须结合靶点的自身性质进行选择。第四、细胞毒性药物的选择由于抗体进入体内后，能有效进入肿瘤部位的约占总量的0.003–0.08%，因此就需要药物对靶细胞具有高效，高灵敏的杀伤作用(freedrugIC50:10-11–10-9M)。目前常用的药物主要有两大类——microtubuleinhibitorsandDNA-damagingagents。3、ADC发展趋势3.1定向偶联技术（Site-specificconjugation）目前走在开发最前列的ADC药物均使用传统的偶链技术（no-specificconjugation），最大的缺点就是得到的产品是一种每个抗体载有不同药物分子数的混合物）；无法实现特定位置偶联药物，更重要的是临床评价难得到均一数据（eg，PK）。针对这些缺点，定向偶联技术成为各大公司追逐的热点。使用定向偶联技术可以使每个抗体上携带相同数目的药物分子数，得到均一性的ADC药物。利于药效学的研究和评估。并且在临床中能够得到更加稳定有效的效果。其中Ambrx的UnaturalAminoacid（pAcPhe）技术更有应用及推广前途。3.2多价偶联ADC药物抗体药物以及疫苗的发展过程都是从单价药物向多价药物进行发展。ADC也应该会走这个发展历程，即在同一个抗体链接几种相互协同的小分子来提高药物的药效。这就需要更完善的偶链技术，至需要对两种甚至更多种技术进行整合使用。但是现在，在Site-specific技术中，过度追求了在特定位点偶联特定分子数，忽略了偶联的多样性。实用传统技术进行多价偶联药物，需要在一个抗体上同时偶联多种药物，这时抗体自身修饰链接基团的单一性，会造成混合型产品，无法保证每个抗体上同时携带不同的药物。这个难题可以通过Site-specific技术来解决，在进行Site-specific修饰时，可以设计多种不同的偶联基团，这就可以使用一种基团来针对带有对应基团的linker进行药物偶联。最终通过linker多样化改造进行多种药物的链接，实现多价偶联ADC药物。单抗及其偶联物均为大分子物质。庞大的药物分子难于透过毛细管内皮层和穿过肿瘤细胞外间隙到达实体瘤的深部。而使用抗体片段，如Fab、Fab′制备分子量较小的偶联物，可能提高对细胞外间隙的穿透性，增加到达深部肿瘤细胞的药物量。“小型化或适度的小型化是研制ADC药物的重要途径。”第1章抗体偶联药物研发进展IngridSassoonandVéroniqueBlanc摘要在肿瘤治疗中，虽然许多单独给药的裸抗药物临床疗效有一定的局限性，但毋庸置疑的是，生物治疗手段已在癌症治疗中担当着日益重要的角色。如果将具有治疗应用前景的抗体和小分子化学药物通过偶联反应制备抗体偶联药物(antibody-drugconjugate，ADC)，则可以达到进一步提高抗体疗效的目的。因为ADC药物不但能特异性识别肿瘤细胞的表面抗原，而且可利用自身携带的高效小分子药物毒素杀灭肿瘤靶细胞。然而ADC药物的设计并不仅仅是简单的组合，它需要对特定肿瘤靶点和其适应证进行全方位考量，并在此基础上将抗体、连接子和小分子药物毒素三部分合理地整合在一起。现阶段大部分进入临床试验的新一代ADC药物，都是建立在不断总结第一代ADC药物的经验基础上并结合日益更新的技术所研发的。维布妥昔单抗(Adcetris?)是将抗CD30单克隆抗体和一种高效微管生成抑制剂偶联而成的ADC药物，用于治疗“霍奇金淋巴瘤(Hodgkin’slymphoma)”和“间变性大细胞淋巴瘤(anaplasticlargecelllymphomas)”，该产品也是迄今为止唯一成功上市的ADC药物。至今总共有27种抗体偶联药物进入临床试验(2013年)，适应证主要涉及恶性血液肿瘤和实体肿瘤治疗。其中，曲妥珠-美坦新衍生物(trastuzumabemtansine，T-DM1)是曲妥珠单抗通过不可切除连接子偶联美坦新衍生物(DM1)构成的。在III期临床试验中，该药物对人类表皮生长因子受体2(humanepidermalgrowthfactorreceptor2，HER2)阳性且难治/复发转移性乳腺癌表现出显著疗效。而另一些正在进行临床试验的ADC药物，如CMC-544、SAR3419、CDX-011、PSMA-ADC、BT-062和IMGN901，其抗原靶点、连接子及所偶联的药物也越来越多样化，这使我们对ADC药物的理解不断深入，同时也使得曾经一度停滞不前的ADC药物再次迎来了新的发展机遇。为了提升疗效，ADC药物依然还面临着各种挑战，主要包括：仍需进一步提高治疗指数、靶点的精准选择、对ADC药物作用机制的透彻理解，更好地了解和控制ADC药物脱靶效应的毒副作用，以及临床试验方案的优化和确定(包括患者的选择、给药方案的设计等)。关键词：抗体偶联药物，癌症，细胞毒，连接子，抗体，美坦新，奥瑞他汀(Auristatin)，卡奇霉素(Calicheamicin)，曲妥珠-美坦新衍生物(T-DM1)，SGN-35，CMC-5441引言几十年来，肿瘤学的深入研究一直在为战胜癌症并且延长患者生命这一目标而努力奋斗。如今抗肿瘤生物药(如抗体、多肽和蛋白质)在肿瘤治疗药物中也逐渐占有了一席之地，通常这些生物药物会与放疗和化疗药物联合使用。虽然抗体药物与小分子药物相比具有许多优势，如：①抗体药物对抗原阳性的肿瘤细胞具有高度特异性，因此可降低因药物脱靶效应对正常组织的毒性；②具有更长的半衰期等。但迄今为止只有13种肿瘤治疗的抗体药物获准上市[1]。这也再次说明确定一个靶点并通过该靶点抗原的表达水平来调控影响肿瘤增长的困难性，以及单克隆抗体药物单独给药时其临床疗效的局限性。而利用毒素、细胞毒素药物以及放射性核素改造修饰的抗体或抗体片段，已被公认为是一种既能高效杀伤靶细胞，又能实现对正常细胞和组织具有较低毒副作用的有效方法。已有部分诸如此类的抗体上市，如通过基因工程手段将人白细胞介素-2(可与白细胞介素-2受体结合)和白喉毒素融合而成的地尼白介素(Ontak?)，其适应证为顽固性或易复发的表皮T细胞淋巴瘤的治疗。替伊莫单抗(Zevalin?)和131I-托西莫单抗(Bexxar?)是两种分别与90Y和131I偶联的鼠源抗CD20单克隆抗体，用于难治/复发性的滤泡性淋巴瘤治疗，而维布妥昔单抗(Adcetris?)则是在抗CD30单克隆抗体上偶联了高效的微管抑制剂，用于治疗霍奇金淋巴瘤和间变性大细胞淋巴瘤。针对改造抗体提升其疗效的思路并不是近年才兴起的，早在20世纪70年代，科研文献里就已出现ADC药物于动物模型中研究的报道。虽然基于鼠源IgG研发的ADC药物临床疗效不尽如人意，但自80年代起，已经有ADC药物获准进入临床试验研究。直到2000年，第一个ADC药物，即一种将抗CD33单克隆抗体与卡奇霉素(强效DNA结合毒素)偶联的新型药物——吉姆单抗/奥佐米星(Mylotarg?)，因其可显著降低患者髓细胞恶性增殖而获得美国FDA批准，主要用于急性髓性白血病的治疗[2，3]。然而经该ADC药物上市许可后的研究(SWOGS0106)数据证实，其存在严重的安全隐患，并且无法证实患者的临床获益性[4]，因此2010年该产品即被开发其的辉瑞公司撤市。本章将专注于现阶段正在进行临床研究的ADC药物(表1-1)。第一部分我们将为读者介绍来自第一代ADC药物研发的总结经验，以及在ADC药物设计研发过程中应用的各种改良技术，这些经验和技术对正处于不同临床研究阶段的新型ADC药物的研发会有良好的指导作用。第二部分将介绍至今最为成功的ADC药物——Adcetris的临床研究。第三部分则从现有临床前和临床研究中，在对已获得ADC药物的安全性和有效性关键参数的充分理解的基础上，对ADC药物探索和研发的进展予以综述。如今越来越多的ADC药物获准进入临床研究，不断彰显着临床医生和制药公司对ADC药物疗效的关注及信心，ADC势必会为癌症患者带来更多的福音。2抗体偶联药物的构成2.1抗体偶联药物的定义抗体偶联药物可以被定义为药物前体。抗体能够识别表达肿瘤抗原的靶点，并通过连