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摘 要

抗体-药物偶联物 （Antibody–Drug Conjugates ADCs) 药物是肿瘤治疗领域内发展最快的一类药物，它具有抗体药的高选择性、稳定性、不错的药代动力学，同时具有小分子细胞毒性药物强力肿瘤杀伤作用，具有较大的治疗窗口。2011年西雅图基因公司\/武田的ADC药物Adcetris和2013年罗氏旗下Genetch的ADC药物Kadcyla上市以及销售额的不断增长，证明了ADCs药物在临床中的意义和价值。ADCs研发技术上非常具有挑战，在经过半个世纪的研究，这一领域已积累了很多成功和失败的经验，但笔者认为这领域有可能成为肿瘤治疗的最有前景的治疗手段。

ADCs药物杀伤机制由多个环节组成：抗体-靶点结合，内吞作用，胞内药物或毒性基团的释放，药物在细胞器内的转运，药物到达靶点触发细胞凋亡，旁观者效应（Bystander Effect）等。此文主要讨论决定这些ADCs药物效能和安全性的关键技术，同时也会提及不少纳斯达克上市公司和非上市公司。

共五块内容（由于篇幅较长，分2部分发表）

背景

1. 靶点-抗体的选择和优化

2. 连接子的设计和优化

3. 细胞毒药物的选择及研发公司

4. 新型的特异性位点偶联技术

背景

恶性肿瘤是世界上死亡率排第二的疾病，目前对恶性肿瘤的主要治疗手段有：外科手术切除，化疗，放疗，肿瘤免疫治疗等。在这些治疗中，化疗可以单独使用治疗肿瘤，也可以与手术联合使用，或与放疗联合使用，是频率最高的治疗选择。新辅助化疗（Neoadjuvant）是在手术前或者放疗前联合化疗，以期缩小肿瘤。辅助化疗（adjuvant）是在手术后或者放疗后使用化疗，以杀灭可能残留的肿瘤细胞。传统的化疗药由于有较差的药代动力学，治疗窗口（therapeutic window）很低。而且，化疗药物并非特异性针对肿瘤细胞，对正常细胞也有毒性作用，因此脱靶效应（Off-Target）很明显。

而抗体-药物偶联物（Antibody–Drug Conjugates ADCs)药物可以弥补这些缺点。ADCs药物是由抗体（antibodies）通过连接子（linkers）结合细胞毒性药物（弹头 Payload\/Warhead）组成。ADCs药物在循环中需要处于稳定状态，可以被认为是一种前药（prodrug），药物结合靶点后，内吞入细胞，通常在溶酶体释放细胞毒药物，进行肿瘤细胞杀伤作用。由于抗体靶向性强，携带负载药物的细胞毒性效能很高，次纳摩尔的半数最大抑制浓度（half-maximal inhibitory concentration IC50）就可以用来衡量负载药物的毒性了。下图是ADC药物的主要组成部分（见图下）。

在上世纪60年代就有文献报道ADCs药物用于动物模型，到80年代就有鼠原抗体的ADCs药物进行临床试验，第一个ADCs药物是2000年批准的gemtuzumab ozogamicin GO (developed by Wyeth)，靶点为CD33，负载药物为卡里奇霉素(Calicheamicin)，用来治疗急性髓样淋巴瘤（acute myeloid leukaemia AML），然而在随后的批准后研究中发现GO联合化疗药不能有效提高生存时间，而且相对于单用化疗有更高的致命毒性，在2010年，由辉瑞（辉瑞收购了Wyeth）自行撤离市场，此药没有在欧洲批准。随后，2011年Seattle Genetics\/武田的Adcetris (brentuximab vedotin 靶向CD30)和2013年罗氏旗下Genetch的Kadcyla（trastuzumab emtansine 靶向HER2）被美国FDA及欧洲EMA批准上市。之后，ADCs药物的研发不愠不火，大概有30多个ADCs药物进入临床试验。

至今已有4个ADCs药物被美国FDA及欧洲EMA批准，还有个治疗三阴性乳腺癌（TNBC）药物sacituzumab govitecan（由Immunomedics公司研发），临床数据很不错，但由于CMC的问题，目前尚未被FDA批准。目前有超过70个ADCs候选药物进行临床试验。第一代、第二代、第三代ADCs药物不断的技术迭代，更同质性、更稳定、杀伤效能更高的药物研发不断出现。已被批准的ADCs药物见下表（表格1）。

表格1 已被批准的四个ADCs药物（作者整理）：

负载药物中，有将近2\/3集中在奥瑞斯他汀（auristatins）和美橙木素生物碱（maytansinoids）两大抗有丝分裂药物家族上，负载药物需要高效能、相对的亲水性、不能被多重耐药蛋白1（multidrug resistance protein 1 MDR1）介导的泵排出，同时还需要有合适的化学键能完成与抗体及连接子的连接，不少临床试验已经失败过。

连接子的优化对于ADCs药物的研发非常重要，当ADCs药物在循环中时，连接子必须十分稳定，以保证最小的脱靶效应（off-target）产生，在进入细胞内部时，释放效率需很高。最近的一些研究表明，大部分二代ADCs药物在循环中的稳定性其实也是有限的，大部分二代ADCs药物用的马来酸亚胺类型的连接子，在血浆中会出现早期解偶联现象，这会导致一定的脱靶毒性。这种现象在药物连接至抗体的赖氨酸及半胱氨酸残基上尤为明显。在第三代ADCs药物的研发中，有更好的技术来解决这个问题，下文将会有所讨论。

另一个主要的技术是，在IgG分子的特定位点上进行修饰，用以连接细胞毒药物，这样可以使产生的ADCs有更好的同质性和稳定性。最初，有人把IgG1铰链区的8个天然丝氨酸中的2个或4个突变为半胱氨酸，这些在突变替代的轻链和重链位置的半胱氨酸能提供硫醇基团，用来提供连接的残基，当然也可以在其他地方做突变替代。这种技术叫TDCs（THIOMAB drug conjugates TDCs），这样可以生成接近一致的药物抗体比（Drug‐to‐Antibody Ratio DAR）为2或者4的ADC药物，而不用破坏抗体上的二硫键(半胱氨酸桥)，不幸的是，第一个TDCs药物在循环中也存在较高的解偶联率，这是由于马来酸亚胺（maleimide）可以与血浆中的白蛋白、自由半胱氨酸、谷胱甘肽发生硫醇基团的交换反应。这个问题在下一代TDCs药物的研发中得到解决，当把特异性位点选择在阳性电荷环境中时，可以导致琥珀酰亚胺的环被水解，从而防止硫醇基团的交换反应。

ADCs药物在循环中的不稳定性，可以通过特异性位点偶联技术（site-specific conjugation）得到解决，目前有超过40个这样的技术在研发，并研发相应的偶联化学反应技术，至少10个使用这样技术的ADCs药物进入临床试验。这些技术的目标都是都是用来增强药物的同质性，减少药物在循环中的释放。下面，我们就来讨论下靶点的选择、抗体的优化和选择、连接子的设计和优化，细胞毒药物的种类及特点，特异性位点偶联相关技术等。

1.靶点-抗体的选择和优化（Target and Antibody）

靶点和抗体结合的特异性直接决定了细胞毒药物能否精确作用于肿瘤细胞，保证有效性的同时，降低脱靶效应。因此，决定什么抗原作为靶点是研发ADC药物重要的一步。免疫组化、流式细胞仪、组织基因测序、RT-PCR、mRNA等技术通常被用来分析病人样本中肿瘤细胞表面表达的抗原。在确定表面抗原过表达后，通过杂交瘤技术（Hybridoma Technology）来制作抗原特异性的单抗。杂交瘤细胞是通过融合小鼠的抗体产生B细胞和骨髓瘤细胞产生的永生化细胞。然后反复传代来生产足够的抗体。根据抗体在肿瘤细胞中的渗透能力和结合亲和力（Kd < 10 nM），来选择做为ADC药物的抗体结构。抗体亲和力强的会局限在血管壁周围空间里，而低亲和力抗体能较好的渗透至肿瘤细胞之间，被内吞至肿瘤细胞内。因此，掌握内吞和抗原抗体复合物分解率的平衡，能决定细胞毒药物递送至肿瘤的效率。

1.1靶点抗原的选择 (责任编辑：波少)