ADC的临床成功离不开连接子的精准设计—作为连接抗体与细胞毒性载荷的“桥梁”,连接子需在血液循环中保持稳定,同时在肿瘤部位高效释放载荷,其性能直接决定ADC的治疗窗口。
目前全球已获批的19款ADC中,16款采用可切割连接子,其中11款为酶切肽连接子(如Val-Cit、Gly-Gly-Phe-Gly),成为临床主流选择。然而,传统肽连接子存在结构同质化、小鼠血浆稳定性差、高DAR下易聚集等缺陷。
基于切割机制,连接子分为不可切割型与可切割型:不可切割型依赖抗体在溶酶体中的降解释放载荷,无旁观者效应,仅适用于高抗原表达肿瘤。可切割型通过肿瘤微环境的低pH、还原环境或特异性酶(如组织蛋白酶B)触发切割,适用范围更广。目前临床中酶切肽连接子占比最高,其核心优势在于—通过设计特异性肽序列,可精准匹配肿瘤相关蛋白酶的底物偏好,实现“肿瘤特异性释放”。
一:临床阶段肽连接子的“进化之路”
临床转化验证了多款经典肽连接子的价值,其序列设计、酶切机制与临床应用各具特色,构成ADC连接子技术的“基石”。
1.Val-Cit连接子:最成功的二肽连接子
1993年BMS首次设计Val-Cit-PABC结构,2002年通过系统筛选证实其为组织蛋白酶B的优质底物—P1位Cit(瓜氨酸)与P2位Val(缬氨酸)的组合可高效被酶切割,同时引入对氨基苄基氨基甲酸酯(PABC)自噬间隔臂,确保载荷完全释放。
全球7款获批ADC采用Val-Cit-PABC-MMAE组合(如维布妥昔单抗、戈沙妥珠单抗),覆盖淋巴瘤、乳腺癌等多种肿瘤。
酶切灵活性:除组织蛋白酶B外,组织蛋白酶L、S、Z也可介导切割,且在循环内体(而非仅溶酶体)中即可释放载荷,扩大适用抗原范围(如MET、EGFR等循环受体)。
2.Val-Ala连接子:低疏水性优势者
与Val-Cit同为组织蛋白酶B底物,但疏水性更低,可制备DAR高达7.4的ADC且聚集率<10%,显著优于Val-Cit。目前没ADC Therapeutics的loncastuximab tesirine(CD19靶向,Val-Ala-PBD)已获批治疗淋巴瘤,阿斯利康AZD8205(B7H4靶向,PEG8-Val-Ala-DXd)进入临床II期。挑战与优化:早期Val-Ala-PBDADC(如SGN-CD33A)因毒性终止开发,后续通过引入PEG修饰改善药代动力学,提升安全性。
3.Ala-Ala连接子:高DAR兼容性强者
L-Ala-L-Ala构型的治疗指数最高,其溶酶体切割速率虽慢于Val-Cit,但快于D-Ala-D-Ala,且可被组织蛋白酶B、S、F共同介导切割。在DAR=10的ADC中,Ala-Ala连接子的聚集率仅2.8%,远低于Val-Cit(>15%)。目前ImmunoGen的IMGN632(CD123靶向,Ala-Ala-IGN)用于急性髓系白血病(AML),目前处于II期临床。AbbVie的ABBV-3373(TNF靶向,Ala-Ala-糖皮质激素受体调节剂)用于自身免疫疾病,同样进入II期。
4.GGFG连接子:拓扑异构酶I抑制剂的“黄金搭档”
1994年首次报道,2013年与拓扑异构酶I抑制剂DXd结合,通过氨基亚甲基(AM)间隔臂降低疏水性,支持DAR=8的ADC制备。第一三共的曲妥珠单抗deruxtecan(DS-8201,HER2靶向)采用GGFG-DXd组合,成为HER2-low乳腺癌治疗的突破性药物,后续datopotamab deruxtecan(TROP2靶向)、patritumab deruxtecan(HER3靶向)均延续该设计。
不同于传统认知,GGFG在肿瘤微环境中主要被组织蛋白酶L切割(效率是组织蛋白酶B的5倍),72小时内载荷释放率近100%,为HER2-low肿瘤的旁观者效应提供关键支撑。
5.Val-Lys-Gly(VKG)与TMALIN连接子:肿瘤微环境激活新范式
Seattle Genetics的SGN-CD30C采用VKG三肽连接子,在肿瘤微环境中可通过两种路径切割—直接切割Lys-Gly键释放载荷,或先切割Val-Lys键生成中间产物后进一步释放。TMALIN平台:中国宜联生物开发的TMALIN连接子(如YL201,B7H3靶向)突破传统ADC对细胞内吞的依赖,可在肿瘤微环境中胞外切割,即使低抗原表达肿瘤也能通过旁观者效应发挥作用,目前YL201已进入III期临床,客观缓解率(ORR)达40.8%,疾病控制率(DCR)83.6%。
二:下一代肽连接子的“创新策略”
为解决传统肽连接子的缺陷,目前从序列优化、模拟肽设计、外连接子架构等方向突破,开发出多维度创新技术。
1.肽序列优化:提升酶选择性与物种稳定性
通过在Val-Cit的P3位引入极性氨基酸(如Glu),设计出Glu-Val-Cit(EV Cit)连接子—其在小鼠血浆中稳定性提升10倍,且不影响组织蛋白酶B介导的切割。进一步将P2位Val替换为Gly,得到Glu-Gly-Cit(EGCit),可同时抵抗人中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)的切割,脱靶毒性显著降低。
有研究通过FRET筛选发现,Asn-Asn序列可被肿瘤高表达的豆荚蛋白(legumain)高效切割,切割速率是Val-Cit的5倍,且在人血浆中完全稳定,无NE介导的过早释放。拜耳开发的Ala-Ala-Asn连接子,通过N-甲基丙氨酸修饰进一步提升特异性,其ADC在大鼠肝溶酶体中稳定性优于Val-Cit ADC。
2.模拟肽策略:增强蛋白酶特异性
环丁烷二甲酰胺修饰:基因泰克设计的cBuCit连接子,将Val-Cit的P1-P2酰胺键替换为环丁烷结构,保留与组织蛋白酶B的氢键作用,同时提升底物特异性——体外实验显示,cBu-Cit ADC对组织蛋白酶B的依赖度显著高于Val-Cit ADC,脱靶切割风险降低。
氟烯烃/三唑替换:虽尝试用氟烯烃或三唑替换酰胺键,但因氢键作用减弱,切割效率下降,提示酰胺键对酶切活性的关键作用。
3.外连接子(Exo-连接子)策略:改善高DAR兼容性
有研究将可切割肽序列置于PABC的“外端”,并引入两个Glu残基增强亲水性(如exo-EE VCit),相比线性Val-Cit连接子,其ADC的聚集率降低60%,且在小鼠血浆中稳定性提升。体内显示exo-EE VCit-DXd ADC在HER2阳性肿瘤模型中,抑瘤率较线性连接子ADC提升35%,且无明显血液毒性。
4.双级联响应策略:肿瘤特异性“双重保险”
糖基化修饰:在Val-Ala连接子中引入β-葡萄糖醛酸,需先经葡萄糖醛酸酶切割糖基,再由组织蛋白酶B切割肽键,实现“双酶触发”释放—该ADC在大鼠血清中稳定性提升40%,在Granta-519淋巴瘤模型中,抑瘤率优于单酶切ADC。
糖肽连接子:百济神州在Val-Ser(VS)连接子中引入半乳糖,通过糖苷酶与组织蛋白酶B的级联切割,支持DAR=8的ADC制备,其B7H3靶向ADC在体外活性与DS-8201相当,且人血浆稳定性更优。
5.亲水性修饰:解决高DAR聚集难题
PEG修饰:Seattle Genetics在VC-PABC连接子中引入PEG24,ADC的疏水性降低50%,DAR=8时聚集率<5%,且药代动力学参数(如半衰期)提升2倍。
聚肌氨酸(PSAR)修饰:Mablink的PSAR Link平台将PSAR10引入VA-PABC连接子,开发的MBK-103(FOLR1靶向,DAR=8)在食蟹猴中耐受性良好,目前进入I期临床。普众发现的T1000平台(PSAR修饰GGFG),其HER3靶向ADC(AMT-562)在食蟹猴中毒性显著低于未修饰ADC。
双葡甲胺修饰:Mersana在PBD载荷的连接子中引入PEG8-双葡甲胺,制备的XMT-2056(HER2靶向,STING激动剂ADC),DAR=8时仍保持良好溶解性,且肿瘤穿透性提升。
总结思考
当前肽连接子已从“单一酶切”向“精准响应”升级,核心趋势包括:多维度特异性提升、理化性质精准调控、临床转化优化。未来,随着对肿瘤微环境机制的深入解析,肽连接子将进一步实现“个性化设计”,为不同亚型肿瘤患者提供定制化靶向治疗方案。
未来需要结合单细胞测序与蛋白酶组学,绘制肿瘤特异性蛋白酶图谱,指导连接子序列设计,同时开发“肽连接子-载荷”协同优化策略,如连接子释放同时调控载荷的药代动力学。最后拓展肽连接子在双载荷ADC、降解剂-抗体偶联物(DAC)中的应用,突破传统ADC的治疗边界。
Recent Advances in Peptide Linkers for Antibody-Drug Conjugates. J Med Chem. 2025 Sep 22. doi: 10.1021/acs.jmedchem.5c01982.