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编者按:抗体偶联药物(ADC)被誉为抗癌领域的“生物导弹”,其核心设计参数之一——药物抗体比(Drug-to-Antibody Ratio, DAR),直接决定了药物的“载弹量”,并对疗效与安全性产生深远影响。传统观点认为,DAR过高可能增加毒副作用,过低则疗效不足,这一矛盾长期制约着ADC的发展。然而,随着偶联技术的革命性突破,如今已能实现高DAR、高均质性、强效且安全的新一代ADC。本文将从 DAR 的基本概念出发,结合最新技术进展与标杆药物案例,深入剖析高DAR ADC 的设计智慧与临床价值。
一、什么是DAR?
药物抗体比(DAR),是指平均每个抗体分子上连接的有效载荷(细胞毒性药物)分子数量。它是决定ADC“载弹量”的关键指标,直接影响其药代动力学、疗效和安全性。
传统ADC(如T-DM1、维布妥昔单抗等)多采用随机偶联技术,将药物通过赖氨酸(Lys)或半胱氨酸(Cys)连接到抗体上。这种方法会导致产物异质性强,DAR分布范围宽,可能包含未载药的抗体(DAR=0)或载药过多的抗体(DAR>8)。这种异质性使得ADC的体内行为难以预测,可能影响疗效或增加毒性[1]。
图1. 抗体–药物偶联物的设计及推荐的生物学特性。详细说明了抗原、抗体、连接子–抗体结合、连接子、连接子–药物结合及药物的特性。抗体的Fc部分与半衰期和免疫原性相关。Fab部分则控制其对靶抗原的亲和力和多价性[5]。
二、DAR越高越好吗?
早期研究确实发现,盲目提高DAR虽可能增强体外细胞毒性,但也会因增加分子疏水性而引发聚集、清除加快、稳定性下降等问题,最终导致体内疗效不增反降,毒性加剧。
图2. ADC药物的作用机制
然而,这一传统认知已被打破。近年研究表明,通过位点特异性偶联、连接子化学优化及载荷改造,完全能够实现高DAR ADC的合理化设计[2,7]。尤其在乳腺癌这类异质性显著的肿瘤中,较高DAR可增强“旁观者效应”[6]。例如,在DS-8201a(T-DXd) 的研究中,其DAR约为8的高载弹设计,配合高膜通透性的拓扑异构酶I抑制剂DXd,在HER2阳性与阴性细胞共培养体系中,展现了强大的杀伤广度,能有效清除异质性肿瘤细胞群[6,7]。这种效应有望转化为更高的客观缓解率(ORR),并进一步带来无进展生存期(PFS)和总生存期(OS)的获益。
图3. 在旁观者杀伤的共培养系统中,不同DAR的抗体药物偶联物(ADCs)对MDA-MB-468细胞的抑制作用。DAR8的ADC比DAR6和DAR4的有更好的旁观者效应[6]。
三、如何获得高DAR且均质性好的ADC?——位点特异性偶联是关键
随机偶联的局限性推动了位点特异性偶联(Site-Specific Conjugation, SSC) 技术的发展。通过在抗体特定位点(如工程化Cys、非天然氨基酸、特定糖链)进行精确偶联,可制备DAR均一、结构明确的ADC,从而提高药代动力学的可预测性与安全性[3]。
目前,酶促偶联、点击化学、以及基于非天然氨基酸或肽段标签的蛋白质工程策略,均已广泛应用。此外,模块化组装平台及抗体-聚合物偶联物(APCs)[2]等新型技术,也为突破传统DAR限制提供了新路径。
四、标杆解析:T-DXd如何实现高DAR与卓越性能的统一
T-DXd是ADC领域的一项重大突破,其DAR值高达7-8,且均质性良好。它成功地将高载药量转化为强大疗效,而并未显著增加毒性,主要得益于以下几项精妙设计:
1. 高且均一的DAR:通过位点特异性偶联技术,在曲妥珠单抗的特定半胱氨酸残基上进行偶联,实现了DAR约为8的均质化生产,确保每个抗体都能携带足量的“弹药”。
2. 可切割连接子与强效载荷:T-DXd使用蛋白酶可切割的连接子,在肿瘤细胞内被特异性酶切,释放出强效的拓扑异构酶I抑制剂DXd(一种exatecan衍生物)。DXd的效力是常见伊立替康活性代谢物SN-38的10倍以上。
3. 强大的膜通透性与“旁观者效应”:DXd具有优异的高膜通透性,不仅能杀死内吞ADC的HER2高表达细胞,还能自由扩散至肿瘤微环境中,杀死邻近的HER2低表达或阴性细胞,从而有效克服肿瘤异质性。
4. 优化的安全性设计:尽管DAR值高,但其连接子在血液中高度稳定,全身游离DXd暴露量极低。研究证实,其旁观者效应具有空间局限性,仅作用于HER2阳性细胞附近的肿瘤细胞,而对远处正常组织影响甚微,这从机制上解释了其系统性毒性较低的原因[4,7]。
总结与展望
DAR的优化本质上是ADC设计艺术的核心,是对疗效与安全性的精密权衡。T-DXd的成功证明,通过先进偶联技术、智能连接子与高通透性载荷的有机结合,完全可以打破“高DAR必然高毒性”的传统桎梏。
T-DXd如同一枚载弹更多、制导更准、飞行更稳的“智能导弹”,重新定义了高DAR ADC的潜力。它的出现激励着领域进一步探索更合理的DAR设计、更稳定的偶联技术及更安全强效的载荷,推动下一代ADC迈向更高效、更安全的治疗新高度。
参考文献
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[1] Abuhelwa, Z.; Alloghbi, A.; Nagasaka, M. A Comprehensive Review on Antibody-Drug Conjugates (ADCs) in the Treatment Landscape of Non-Small Cell Lung Cancer (NSCLC). Cancer Treat. Rev. 2022, 106, 102393.
[2] Kanjilal P, Singh K, Das R, Matte J, Thayumanavan S. Antibody Polymer Conjugates (APCs) for Active Targeted Therapeutic Delivery. Biomacromolecules. 2023 Aug 14;24(8):3638-3646. doi: 10.1021/acs.biomac.3c00385. Epub 2023 Jul 21. PMID: 37478281; PMCID: PMC11145409.
[3]Gauzy-Lazo, L.; Sassoon, I.; Brun, M.P. Advances in Antibody–Drug Conjugate Design: Current Clinical Landscape and Future Innovations. SLAS Discov. 2020, 25, 843–868.
[4] Nagai Y, Oitate M, Shiozawa H, Ando O. Comprehensive preclinical pharmacokinetic evaluations of trastuzumab deruxtecan (DS-8201a), a HER2-targeting antibody-drug conjugate, in cynomolgus monkeys. Xenobiotica. 2019 Sep;49(9):1086-1096. doi: 10.1080/00498254.2018.1531158. Epub 2019 Jan 4. PMID: 30351177.
[5] Esnault C, Schrama D, Houben R, Guyétant S, Desgranges A, Martin C, Berthon P, Viaud-Massuard MC, Touzé A, Kervarrec T, Samimi M. Antibody-Drug Conjugates as an Emerging Therapy in Oncodermatology. Cancers (Basel). 2022 Feb 2;14(3):778. doi: 10.3390/cancers14030778. PMID: 35159045; PMCID: PMC8833781.
[6] Zhang T, Xu J, Yin J, Gao Y, Zheng H, Fu B, Sun J, Xu Z, Tu S, Mao Y, Wen W, Qu B, You L, Xue Z, Sun X, Cao D, Feng J, Hu M, He F. SHR-A1811, a novel anti-HER2 antibody-drug conjugate with optimal drug-to-antibody ratio, efficient tumor killing potency, and favorable safety profiles. PLoS One. 2025 Jun 26;20(6):e0326691. doi: 10.1371/journal.pone.0326691. PMID: 40569929; PMCID: PMC12200682.
[7] Ogitani Y, Hagihara K, Oitate M, Naito H, Agatsuma T. Bystander killing effect of DS-8201a, a novel anti-human epidermal growth factor receptor 2 antibody-drug conjugate, in tumors with human epidermal growth factor receptor 2 heterogeneity. Cancer Sci. 2016 Jul;107(7):1039-46. doi: 10.1111/cas.12966. Epub 2016 Jun 22. PMID: 27166974; PMCID: PMC4946713.
材料编码:CN-20260104-00008
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(来源:《肿瘤瞭望》编辑部)
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