Gemtuzumab Ozogamicin

1958 年Mathe等首次将甲氨蝶呤偶联抗鼠免疫球蛋白治疗白血病，拉开了 ADC 药物的研究序幕,至今已近70载。 Mathe G, Tran Ba LO and Bernard J. Effect on mouse leukemia 1210 of a combination by diazoreaction of amethopterin and gamma-globulins from hamsters inoculated with such leukemia by heterografts. C R Hebd Seances Acad Sci 1958; 246: 1626–1628. 1913年保罗·埃利希(Paul Ehrlich)为代表的科学家们首次提出ADC概念。 ADCs 的结构（一）单克隆抗体 结构与功能 所有抗体都有基本结构，由两条重链和两条轻链组成，通过链间和链内二硫键及非共价作用组装成 Y 形结构。重链上的短碳水化合物链增强水溶性，铰链区使抗体适应抗原排列。 单克隆抗体是 ADCs 的主要成分，能特异性结合肿瘤细胞表面抗原，将细胞毒性药物运输到作用靶点。 发展历程 早期使用的鼠源抗体因免疫原性问题，逐渐被嵌合、人源化或全人源抗体替代，后者免疫原性显著降低。 常用的 IgG 亚型中，IgG1 半衰期长，具有多种效应功能，如抗体依赖性细胞介导的细胞毒性等，是 ADCs 中常用的亚型，但 IgG3 因清除率快较少使用。为改善在肿瘤组织中的扩散，设计 ADCs 时会考虑减小抗体尺寸，如去除 Fc 段。（二）连接子 功能与特性 连接子将抗体与细胞毒性药物连接，在血液循环中需保持稳定，防止药物过早释放，同时在肿瘤细胞内要能有效释放药物。它还应确保抗体的结合特异性不受影响，并保证 ADC 的良好溶解性。 分类及特点 主要为硫醚或马来酰亚胺己酰（MC）类型，与可裂解连接子相比，在血浆中更稳定，能抑制蛋白水解裂解。ADC 内化后需经溶酶体酶完全降解抗体才能释放有效载荷，药物释放依赖于抗体降解，如曲妥珠单抗 - 美坦新偶联物中的连接子。不可裂解连接子的 ADCs 通常无法产生旁观者效应，但其血浆稳定性高，有望降低脱靶毒性。 pH 敏感型：如含有酰肼基团的连接子，在溶酶体低 pH 值下释放药物，如 BR96 - Dox 中的酰肼连接子，但这类连接子在生理条件下可能不稳定。 还原敏感型：含二硫键，利用癌细胞内高浓度的谷胱甘肽还原断裂释放药物，产生旁观者效应，如 Cantuzumab ravtansine 中的二硫键连接子。 磷酸酯型：能显著提高连接子亲水性，水解机制虽未完全明确，但在体外研究中表现出优势，如抗 CD70 ADCs 中的磷酸酯连接子。 肽基型：在全身循环中保持 ADC 稳定，通过特定细胞内蛋白酶（如组织蛋白酶 B）裂解释放药物，如 Val - Cit 和 Val - Ala 等连接子，在许多 ADCs 中使用，能保持血浆中 ADC 稳定性并利于在细胞内酶解。 β - 葡萄糖醛酸苷型：通过溶酶体中的 β - 葡萄糖醛酸酶裂解释放药物，引入自毁基团可提高稳定性和释放安全性，已用于多种 ADCs 中偶联不同细胞毒性药物。（三）有效载荷 作用与要求 有效载荷是通过连接子与单克隆抗体偶联的细胞毒性分子，在溶酶体裂解或环境变化（如氧化还原电位改变）后释放到细胞内，抑制肿瘤细胞增殖。 理想的有效载荷应具有高细胞毒性、亲脂性、作用靶点在细胞内、分子小、无免疫原性、在水性缓冲溶液中有足够溶解度且在血浆中稳定等特点。 分类及代表药物 微管抑制剂：如美坦新类（如 DM1、DM4 等，其中 T - DM1 是首个获批用于实体瘤治疗的 ADC）和奥瑞他汀类（如 MMAE 等，抑制微管聚合，导致有丝分裂阻滞和细胞死亡）。 DNA 影响剂：包括拓扑异构酶 I 抑制剂（如 sacituzumab govitecan 和曲妥珠单抗 deruxtecan 等，可增加抗肿瘤免疫反应）、DNA 烷基化剂（如卡奇霉素、吡咯并苯并二氮杂卓二聚体、吲哚并苯并二氮杂卓、多卡霉素等，可导致 DNA 链断裂，诱导细胞凋亡）。抗体 - 药物偶联与效率（一）偶联方式与药物 - 抗体比（DAR） 传统偶联方式及问题 传统药物偶联在单克隆抗体骨架上进行，如通过烷基化或酰化赖氨酸侧链（如 GO 和曲妥珠单抗 - 美坦新），或还原二硫键释放半胱氨酸残基进行偶联（如 BV），但这些方法随机且导致 ADC 异质性，影响药代动力学、疗效和安全性。 DAR 的重要性与影响因素 DAR 是评估 ADC 效率的关键因素，定义为结合到单克隆抗体上的药物分子数量，其值通常为 2 - 8，理想 DAR 因有效载荷性质而异。 DAR 影响药物疗效和毒性，低载药量降低效力，高载药量影响毒性和药代动力学。例如，BV 的 DAR 值不同，其生物活性和药代动力学特性有差异，高 DAR 的 ADC 在体外活性高、血浆分布快，但可能因疏水性增加影响体内耐受性和清除率。（二）提高 ADC 效率的策略 优化 DAR 特定的偶联技术可调节 DAR，位点特异性偶联（SSC）方法可合成更均质的 ADC，优化偶联位置，提高生物活性和分析表征，增强疗效。例如，通过 SSC 方法控制 DAR，可避免异质性问题，提高 ADC 的治疗效果。 其他策略 除优化 DAR 外，还可通过选择合适的连接子和有效载荷来提高 ADC 效率。例如，使用亲水性连接子调节疏水性，应用化学结构 - 治疗活性关系，选择高效细胞毒性 payload，提高血浆稳定性和 DAR 分布均匀性等。ADCs 的发展历程（一）第一代 ADCs 特点与问题 以鼠源单克隆抗体与细胞毒性药物（如 DNA 破坏剂）偶联为特征，连接子为单价、不可裂解或酸不稳定型，稳定性差，治疗指数窄，缺乏精准肿瘤靶向性，且免疫原性高，易引发人体免疫反应。 代表药物及现状 Gemtuzumab ozogamicin（GO）曾获批用于治疗 CD 阳性淋巴细胞白血病，但因多种问题（如与其他化疗药物相比无显著优势、严重肝毒性、连接子不稳定导致药物过早释放等）自愿撤市，后又重新获批。Inotuzumab ozogamicin 于 2017 年获批，是一种人源化单抗偶联药物，用于治疗表达 CD22 标志物的急性淋巴细胞白血病，不良反应较传统化疗少。（二）第二代 ADCs：位点定向偶联 改进之处 随着单克隆抗体技术发展，采用人源化抗体降低免疫原性，选择更有效的细胞毒性 payload，使用更稳定的连接子（如蛋白酶、肼、聚乙二醇和二硫键连接子等），提高了 ADC 的有效性和安全性。 存在的问题 仍存在治疗窗口窄、脱靶毒性、ADC 聚集、药物代谢快和清除迅速等问题。大多数第二代 ADC 的平均 DAR 值不同，DAR 大于 4 时，体内耐受性降低，血浆清除率增加，有效性下降。（三）第三代 ADCs 创新技术与特点 采用多种创新技术，如开发双特异性单克隆抗体（IgG 样和非 IgG 样），具有两个不同结合位点，可通过旁观者效应释放毒素并激活自然杀伤细胞；使用抗原结合片段（Fabs）替代完整单克隆抗体，具有稳定性高、易内化、易纯化和免疫原性低等优点；发展位点特异性偶联技术，获得均质 ADC，优化 DAR，降低未结合抗体比例，提高 ADC 效率。 近期获批药物及应用 2019 - 2022 年间，多种第三代 ADC 获批用于不同肿瘤治疗。如用于液体肿瘤的 polatuzumab vedotin、loncastuximab tesirine 等，用于固体肿瘤的 trastuzumab deruxtecan、enfortumab vedotin、sacituzumab govitecan 等。部分 ADC（如 sacituzumab govitecan 和 loncatuximab tesirine）在连接子技术中引入 PEG 链，增强体内溶解度和稳定性。安全性问题（一）脱靶效应 产生原因 ADC 中的单克隆抗体可能与健康细胞表面表达的少量抗原相互作用，释放有效载荷导致正常细胞死亡；正常细胞表达的特定抗原也可导致脱靶细胞毒性；此外，ADC 在全身循环中，细胞毒性药物可能与其他脱靶抗原结合产生毒性；连接子不稳定导致有效载荷过早释放也会造成脱靶效应。（二）肿瘤异质性 影响机制 肿瘤细胞表面抗原表达水平不同，部分细胞抗原表达高，部分低或不表达，加上正常细胞的抗原表达，导致药物抵抗和疾病复发，影响 ADC 治疗效果。（三）其他安全性问题 免疫系统相互作用 免疫系统与 ADC 相互作用，可导致 ADC 消除，也可能激活针对正常细胞表达的靶抗原的免疫反应。 有效载荷特性 有效载荷治疗剂量和毒性剂量差异小，会增加脱靶效应风险。 ADC 代谢问题 ADC 的快速清除和低效代谢可导致全身毒性，包括对肝、肾等器官的毒性，神经系统毒性也是使用限制之一。 药物相互作用 ADC 与其他药物（如细胞毒性药物或影响其代谢的药物）相互作用，可改变 ADC 的代谢，增加毒性风险。临床研究现状（一）已获批药物与临床应用 自 2000 年以来，多种 ADC 已被 FDA 和 EMA 批准用于治疗血液系统和实体肿瘤，如 brentuximab vedotin、ado - trastuzumab emtansine 等，在相关肿瘤治疗中显示出一定疗效。（二）正在进行的临床试验 大量 ADC 相关临床试验正在进行，截至 2024 年 2 月 19 日，ClinicalTrials.gov 数据库登记了 215 项，其中 36 项尚未招募患者。许多 ADC 在乳腺癌、白血病、肺癌等多种肿瘤治疗中展现出应用前景，如 Dato - DXd、trastuzumab deruxtecan 等在乳腺癌治疗中的研究，Gemtuzumab ozogamicin 在急性髓系白血病治疗中的研究等。前景与挑战（一）特异性抗原选择 策略与意义 选择在肿瘤细胞上高表达且在健康组织中低表达的特异性抗原，可提高 ADC 靶向性，降低毒性。同时，可将突变癌基因靶点纳入潜在抗原范围，考虑肿瘤抗原的异质性和动态性，选择合适抗原并利用旁观者效应，优化 ADC 作用。（二）ADC 结构优化 技术与方法 开发位点特异性标记策略，通过特定技术（如生物正交手柄引入、遗传密码扩展等）获得均质抗体偶联物，提高疗效和安全性。研究新的金属介导可裂解连接子，控制有效载荷释放，降低毒性。同时，需解决 ADC 偶联过程中的异质性问题，提高 DAR 的可控性和 ADC 的均质性。（三）耐药性和毒性优化策略 耐药机制与应对措施 肿瘤对 ADC 产生耐药性的机制包括肿瘤微环境改变、内化途径缺陷、抗原下调和主动外排等。为提高 ADC 有效性，可尝试规避或阻断这些耐药机制。 毒性问题与解决方案 ADC 的毒性受多种因素影响，如抗原在非肿瘤组织中的生理作用、连接子稳定性、有效载荷特性和旁观者效应等。优化 ADC 结构和调整给药方案是降低毒性的潜在解决方案，同时在临床使用中需密切监测和管理不良反应。参考资料 Damelin, M., Zhong, W., Myers, J., et al. (2015) Evolving Strategies for Target Selection for Antibody-Drug Conjugates. Pharmaceutical Research, 32, 3494-3507. https://doi.org/10.1007/s11095-015-1624-3 Metrangolo, V.; Engelholm, L.H. Antibody–Drug Conjugates: The Dynamic Evolution from Conventional to Next-Generation Constructs. Cancers 2024, 16, 447. https://doi.org/ 10.3390/cancers16020447