Melphalan Flufenamide

ADC是抗体-药物偶联体的简称。它的出现跨时代地提高了药物投递到靶细胞的精确性。但其挑战自诞生之日起也一望而知：第一，由于ADC偶联的抗体太大，药物无法进入细胞，只能在胞外空间施展作用，或者只能依赖个别的胞吞作用进入细胞。如果实在不能进入细胞，ADC就只能通过胞外诱导靶细胞死亡来达到效果。第二，为了保证药物投递的精确性，必须靶细胞特异性抗原，然后再制备单克隆抗体。制备难度较大。第三，在制造ADC的过程中，由于抗体太大，活性基团太多，很难把药物精准地偶连到理想的位置上。01 多肽-药物偶联物的问世PDC（peptide-drug conjugate，多肽-药物偶联物）。PDC的思路出奇的简单：ADC的问题都是因为抗体蛋白太大了。如果能改小，甚至能自己合成多肽，问题就简单多了。多肽的合成早已被攻克，但早期用天然氨基酸合成的多肽很容易被体液中的蛋白酶降解。研究者于是加入了人工氨基酸。这样的好处有三点：一，大大降低了多肽被水解的概率，提高了存活率；二，通过设计人工氨基酸，可以精确地控制多肽的溶解度；三，可以指定连接药物的位点、种类和数量。精确设计的PDC有多好用呢？一个经典案例是：一种特异性针对蛋白水解通路的PDC（proteolysis targeting chimera, PROTAC）可以携带E3泛素连接酶抑制药物，进入细胞，找到那条通路，像黑客般把整个通路按自己的意思操控，而不伤及其他通路和细胞的存活。这比起动辄只能杀死整个细胞的ADC来说当然又进了一大步。02多肽-药物偶联物的设计PDC好做吗？如果已经有药用价值的小分子，却无法到达靶细胞或者靶通路，那么就根据靶细胞来设计靶向设计多肽。反过来，如果已知一种多肽有极高的靶向特异性，那么可以根据其靶点设计和它搭档的药用小分子，使其帮助多肽克服自身的局限性。多肽-药物连接的方法有很多，我们通常从多肽的活性中心入手。药物可以尝试着连接在半胱氨酸的巯基、或者赖氨酸、酪氨酸、或者人工氨基酸的侧链基团上。当然，这种情况下高通量的“预测-试错-改进”循环实验是不可避免的。图1更时髦的PDC甚至发展出了机械臂，那就是在多肽和药物之间连上一条分子胳膊。有了胳膊的连接，多肽和药物之间就有了各自活动的一点空间。这不仅能使PDC同时连接两个较大较远的靶蛋白，也可以对抗病原体产生的抗药性突变：当多肽或者药物的结合位点发生突变的时候，由于胳膊的缓冲，胳膊的另一端还能牢牢抓住需要结合的靶蛋白（图一）。图2：上：单个药物（红色）无法应对靶蛋白（绿色）抗药性突变。下：蛋白-药物偶联体（蓝色-红色）有效应对抗药性突变。03目前上市的PDC目前，全球拥有多款PDC药物实现上市，但大多用于诊断性用途，仅有三款PDC用于治疗性用途。Lutathera是全球第一款PDC上市药物，也是一种肽受体放射性核素治疗药物（RDC）， 2018年，FDA批准其用于治疗胃肠胰腺神经内分泌肿瘤（GEP-NETs）。2022年，诺华的另一款RDC药物靶向PSMA的Pluvicto获批用于治疗前列腺癌患者，是治疗用核药的又一个里程碑事件。2021年2月，FDA批准了Oncopeptides公司Pepaxto的上市，是全球第一款上市的靶向氨肽酶类的PDC药物。联合地塞米松用于复发/难治性多发性骨髓瘤（RRMM）。不过由于一系列原因，Pepaxto被FDA光速批准后又光速撤回。 图3：FDA批准的抗癌PDC集合：A. Lutathera. B. Pepaxto. C. Pluvicto304多肽-药物偶联物的广泛应用目前全球大多数PDC药物处于临床前阶段，但各种重大疾病它都来插上一手。目前PDC类药物主要分为以下几类：1. 抗病毒药物抗HIV类PDC药物主要的作用位点在细胞表面受体，思路是阻断HIV进入细胞（图二）。登革病毒入侵细胞后需要蛋白水解酶系统将打包好的病毒蛋白（DENV）解压缩。PDC类药物主要被开发作用于这个水解酶系统。表1：三类抗HIV PDC在第三类药物的研发过程中，研究者还进一步实验了多肽和药物之间聚乙二醇手臂的长度。当聚合度为4和8时，需要1.11和1.52nM的药物剂量来阻断HIV。而聚合度为12和24时，仅需要0.35和0.12nM的药物就可以完成阻断。接下来的修饰包括将药物的多肽，即P52的部分替换成了一个不仅可以识别CCR5，本身又能抗HIV感染的蛋白SP22（图4C）。这样一来，多肽-药物偶联物的两个部分就都起到了对HIV病毒的双重抑制。它的效果被证明远优于经典的恩夫韦肽（Enfuvirtide）。图4：A.B.C三类抗HIV PDC。左至右分别为结构及分子药理。2. 抗菌药抗菌PDC的主要使命是结合其他抗生素一起对抗细菌的抗药性突变，或者直接搭载抗生素绕过已经有抗药性的细菌防御系统。PDC抗菌药对革兰氏阴性菌的疗效有较大改善。目前主要的研究集中在多肽与万古霉素（vancomycin）的偶联（图5）。表2：三类万古霉素PDC图5：A.B.C三类万古霉素偶联的抗菌PDC。左中右分别为结构，分子药理和药物活性基团。3. 抗神经退行药物主要有偶联乙酰胆碱酯酶抑制剂加兰他敏（Galantamine）的PDC，用于治疗阿尔茨海默症。有偶联水溶性维生素E（Trolox），用于对抗淀粉样蛋白沉积的PDC。有利用脂筏结构的beta-分泌酶（β-Secretase）抑制剂PDC。还有偶联hD2/3多巴胺受体拮抗剂的PDC。表3：抗神经退行性疾病PDC的主要变体4. 抗疼痛药物主要有控制G蛋白偶联受体（GPCR），μ-和κ-阿片受体（MOR，KOR）通路的PDC。5. 抗炎症药物主要有桦木酸-多肽偶联药用于抗菌、抗癌、抗炎、抗疟疾治疗。甲氨蝶呤类偶联药用于关节炎治疗。以及β-Carboline类偶联药物用于缺血/再灌注损伤。表4：抗疼痛和炎症PDC的主要变体参考文献：[1] Peptide–Drug Conjugates: An Emerging Direction for the Next Generation of Peptide Therapeutics. Trevor T. Dean, Juliet Jelú-Reyes, A’Lester C. Allen, and Terry W. Moore. Journal of Medicinal Chemistry 2024 67 (3), 1641-1661.[2] Wang, C.; Wang, H.; Wang, X.; Sun, L.; Wang, Q.; Li, Q.;Liang, R.; Dou, D.; Yu, F.; Lu, L.; Jiang, S. Multitargeted Drug Design Strategy for Discovery of Short-Peptide-Based HIV-1 Entry Inhibitors with High Potency. Eur. J. Med. Chem. 2023, 252, No. 115294.[3] A Decade of FDA-Approved Drugs (2010–2019): Trends and Future Directions[4] Wu, Mo & Huang, Wei & Yang, Nan & Liu, Yanyong. (2022). Learn from antibody–drug conjugates: consideration in the future construction of peptide-drug conjugates for cancer therapy. Experimental Hematology & Oncology. 11. 10.1186/s40164-022-00347-1.  BiG 十周年预告  本次BiG十周年庆典，将首次分为国内和国际篇章，以原创科学和临床需求为出发点，讨论创新技术平台和创新疗法（PROTACT/分子胶、双抗/ADC、siRNA/ASO、CGT、AI制药）的重大进展和发展前景，十年一药曙光现，大浪淘沙始见金！▼报名参会 会议门票：审核制(免费)；含主论坛+分论坛，不含餐；优先biotech/Pharma、临床、院校科学家共建Biomedical创新生态圈！如何加入BiG会员？

深度聚焦多肽、多肽偶联药物研发、质控、工艺开发，7月相约苏州，联系电话181 1603 6798多肽偶联药物（Peptide-Drug Conjugate）1. 多肽偶联药物（PDC）介绍多肽偶联药物（PDC）是一种新兴的靶向治疗方法，可提高肿瘤的穿透性和选择性。PDC主要由三部分组成——多肽（peptide）、连接子（linker）以及具有细胞毒性的有效载荷（cytotoxicity payload）。虽然PDC和ADC概念类似，但是他们结构和性质却截然不同。ADC的分子量一般大于150kDa，而PDC的分子量通常只有几个kDa。相比于ADC，PDC可以实现肿瘤穿透性且几乎不会产生免疫原性。PDC与ADC 在体内的代谢方式也不一样，PDC通过肾脏代谢而ADC通过肝脏代谢。由于PDC多肽序列短，其结构更加灵活，使得引入非天然氨基酸和形成环肽等修饰和偶联更加容易，这些都提高了PDC的靶向性和稳定性。图1 PDC的结构组成图2 PDC和ADC比较PDC的这些特点和生产成本较低的优势使其成为继ADC之后的下一代靶向抗肿瘤的药物。近些年，随着蛋白质组学、噬菌体展示技术、mRNA展示技术和固相多肽合成等技术的快速发展，越来越多的新肽被发现或合理设计出来，极大地促进了PDC的发展，越来越多的药物进入临床。目前上市的PDC有两款药物Lutathera 和Pepaxto。诺华研发的Lutathera 于2018年获批，靶向生长激素抑制素受体，进入细胞，释放核素177Lu产生辐射来损伤肿瘤细胞，从而发挥治疗效果。Oncopetides研发的Pepaxto在2021年获批，其由DNA烷化剂与靶向氨肽酶的多肽共价连接而成，由于其高亲脂性在进入细胞后会被氨肽酶水解，释放出亲水性的 DNA 烷化剂造成肿瘤细胞中的DNA损伤，从而导致肿瘤细胞死亡。但遗憾的是，同年10月22日，由于3期临床失败Pepaxto撤出美国市场。图3 已经上市的PDC药物2. PDC中的重要组成部分—多肽作为PDC的重要组成部分，多肽通常分成两大类：细胞穿膜肽（cell penetrating peptides, CPPs）和细胞靶向肽（cell targeting peptides, CTPs）。CPP偶联药物的跨膜运输方式复杂，通常会分成两大类，直接渗透方式和细胞内吞方式。图4 CPP偶联药物的跨膜运输方式而CTP偶联药物的跨膜运输方式相对明确，首先多肽会和膜受体结合介导PDC内吞，偶联物会经过早期和晚期内涵体，最终进入溶酶体裂解并释放出具有细胞毒性的有效载荷（cytotoxicity payload），受体再被回收到细胞膜表面。目前全球PDC在研项目中，既有CPP偶联药物也有CTP偶联药物。图5 CTP偶联药物的跨膜运输方式3. 改善PDC中的多肽ADME（吸收、分布、代谢和排泄）特性多肽的半衰期特别短、不稳定且容易经肾脏清除，为了更好的成药，需要对多肽的结构进行优化。比如提高细胞膜的穿透性、化学和酶水解的稳定性，减少肾脏清除率以实现药物更好的被患者吸收利用。想要实现这些特性，就需要我们对多肽进行改造而不是直接用天然氨基酸组成的线性肽。目前常用的对多肽的结构进行优化的方式有以下几种：一、环化（广泛使用，首端和尾端，首尾端和侧链，侧链和侧链，单环或双环）二、引入非天然氨基酸（减少多肽被蛋白水解酶识别的风险，但是需要注意D型氨基酸带来多肽结构的改变）三、减缓肾脏清除（增加负电性，脂溶性）四、配方（除了直接对多肽结构进行改造，还可以使用配方。添加剂可以辅助多肽跨膜，提高多肽稳定性）图6 不同的方法用来提高PDC中多肽的酶、化学稳定性4. 代表性的PDC在研项目4.1 PDC案列一：BT5528BT5528是Bicycle Therapeutics在研多肽偶联物，目前已经处于临床II期。其多肽部分采用的是经过噬菌体展示技术筛选的双环肽。这种微型骨架相比目前开发的其它蛋白骨架体量更小， 起效更快，穿透力更强。双环肽仅包含9-20个氨基酸，分子量约为2kDa，生产成本相对较低，而且它对环境稳定性（温度、酸性等）会更高，组织穿透性也会更好，这些特点恰恰解决了抗体偶联药物的劣势。图7 医药公司开发的各种微型蛋白或多肽支架结构，具备和抗体相媲美的靶向性和亲和力BT5528是由三部分组成，靶向EphA2的双环肽，可被酶裂解的Val-Cit连接子，和具有细胞毒性的有效载荷MMAE。在BT5528进入肿瘤细胞后，MMAE经酶切释放出来，能通过阻断微管蛋白的聚合来抑制肿瘤细胞分裂。图8 多肽偶联药物BT-5528图9 BT-5528抗肿瘤性能4.2 PDC案列二：CBX-12作为一款CPP偶联药物，CBX-12是由Cybrexa Therapeutics基于alphalex™平台开发的。这项技术是一种药物递送平台，它能实现抗癌药物不与细胞表面抗原结合，直接进入癌细胞，递送过程在低的pH环境下实现，这也为需要定期服药而产生耐药性的患者提供了一种治疗方案。CBX-12是由Exatcan，谷胱甘肽敏感连接子和pHLIP肽组成，CBX-12发生结构变化并以特定方式定向插入膜脂双分子层具有pH值依赖性。在合成脂质体的实验中CBX-12插入膜的过渡中点为pH 6.4。由于CBX-12插入膜的速率常数很高(约为42s−1)，因此即使在体外酸性癌细胞接触CBX-12的时间有限且血流较快的条件下，插入肿瘤细胞的情况也会发生。图10 CBX-12穿膜示意图5. 总结PDC药物具有肿瘤穿透性强、免疫原性低、生物活性高等优势。与ADC相比，PDC药物分子量小且载药量高，且相对容易控制。与小分子药物相比，PDC药物具有精准靶向性和低毒性，可以显著提高治疗窗口。根据Grand View Research, Inc.的一份报告，到2030年，全球多肽药物结合物市场预计将达到26.7亿美元，预测期间的复合增长率为18.58%。随着全球癌症病例和相关死亡率的激增，现有产品的相关副作用，和强大的PDC临床管线，PDC药物将在癌症治疗领域得到广泛的应用。参考资料如下：[1] Peptide-Drug Conjugate: A Novel Drug Design Approach. Curr Med Chem. 2017;24(31):3373-3396.[2] Peptides as a platform for targeted therapeutics for cancer: peptide–drug conjugates (PDCs). Chem. Soc. Rev., 2021, 50, 1480-1494.[3] 智肽生物, 陈昌发. 多肽偶联物（PDC）会是下一个风口？一文解读全球热点在研PDC及其技术[4] 皓越. PeptiDream: 多肽偶联物（PDC）邻域深度入局者[5] Nat. Biotechnol. 35, 602–603 (2017)[6] Tumor-selective, antigen-independent delivery of a pH sensitive peptide-topoisomerase inhibitor conjugate suppresses tumor growth without systemic toxicity. NAR Cancer, 2021, Vol. 3, No. 2 1[7] Peptide–drug conjugates (PDCs): a novel trend of research and development on targeted therapy, hype or hope? Acta Pharmaceutica Sinica B ; 2022.[8]https://www.bicycletherapeutics.com/,Bicycle Therapeutics官网[9] https://www.peptidream.com,PeptiDream官网[10] https://www.grandviewresearch.com/官网END深度聚焦多肽、多肽偶联药物研发、质控、工艺开发，7月相约苏州，联系电话18116036798戳“阅读原文”立即报名多肽药物论坛吧!