盘点生产抗体-药物偶联物(ADC)的几种偶联技术

2024-04-18

迄今为止，已有 10 多种抗体-药物偶联物 (ADC) 获得美国食品药品管理局(FDA) 批准，并为医学界做出了贡献。有趣的是，它们都是使用化学偶联技术制造的。这表明化学偶联是ADC 制造的主要方法。与其他偶联技术（例如基因工程或酶促偶联）相比，化学偶联具有ADC化学、制造和控制(CMC)相对简单的优势，促使制药公司选择该技术进行 ADC 项目生产。为了更好地理解这一优势，本文概述了已在ADC 生产扩大阶段应用的成熟的全化学结合方法。1. 随机偶联此前，制造 ADC 最流行的方法是化学随机偶联。这种方法利用随机修饰，抗体表面有天然赖氨酸，或抗体链间二硫键上的半胱氨酸被还原。天然赖氨酸偶联是将药物接头与抗体连接的传统方法。活性酯基（例如N-羟基琥珀酰亚胺）与暴露的赖氨酸残基侧链上的一级胺发生反应，形成稳定的共价键。该技术已用于生产四种经美国FDA批准的 ADC（gemtuzumab ozogamicin, trastuzumab emtansine, inotuzumab ozogamicin, 和 mirvetuximab soravtansine）。利用抗体的赖氨酸残基，氨基酸亲核NH2基团与利克有效载荷上亲电的N－羟基琥珀酰亚胺（NHS）基团发生反应。尽管反应简单，但可利用赖氨酸残基的高丰度导致了许多ADC在随机分布下的不均匀混合物的形成。该试剂携带多种官能团，这些官能团在所有可获得的赖氨酸残基上可逆地形成亚胺部分。然后，关键蛋白通过试剂中的环氧化物与近端组氨酸残基反应。因此，在生理条件下，关键蛋白从赖氨酸中分离，醛被再生，从而能够通过肟结合标记抗体。相比之下，天然半胱氨酸结合被称为“半随机”结合技术，该技术利用通过用三(2-羧乙基)膦等可控当量的还原剂处理部分还原的链间二硫键而产生的半胱氨酸。这种可控还原，然后进行硫醇-马来酰亚胺偶联的结合策略被应用于生产五种市售 ADC（brentuximab vedotin、polatuzumab vedotin、enfortumab vedotin、belantamab mafodotin 和 tisotumab vedotin）。这种基于半胱氨酸的方法可以被认为是一种比基于赖氨酸的方法更有利的方法，因为其简化了 CMC，可以“部分”控制药物-抗体比 (DAR) 和 ADC 异质性。为了尽量减少 ADC 异质性引起的问题，已经开发了几种位点特异性偶联技术。下面介绍三种有前景的用于生产位点特异性 ADC 的化学偶联技术。2. 定点偶联ADC2019 年，随着 FDA 批准 trastuzumab deruxtecan，定点ADC 首次进入临床领域。在制造这种ADC 时，第一三共克服了与 DAR 为 8 的 ADC 相关的挑战，这些 ADC 之前被认为疏水性太强，不实用。他们通过使用独特的有效载荷和连接子组合成功创建了一种即使在 DAR 为 8 时也能保持稳定的 ADC。所用的结合技术模仿了传统的半胱氨酸类 ADC，因为它利用了链间二硫键的还原（尽管所有二硫键都被裂解）。然而，随机 ADC 包含位置异构体，这使得质量控制、可重复性和分析变得困难。相比之下，DAR 为 8 的 ADC 具有最多的半胱氨酸基团与有效载荷结合，从而最大限度地减少了它们的异质性。对于第一三共有效载荷，选择了依沙替康类似物来在循环血液中产生亲水性羧酸。该有效载荷通过可酶切的连接体共价连接到抗体上：四肽（Gly Gly Phe-Gly）。这种四肽连接体能够提供有希望的特性，在血浆稳定性和对癌细胞中存在的特定酶的敏感性之间具有高对比度。这些因素的结合增强了高 DAR ADC 的稳定性。继这一商业成功之后，sacituzumab govitecan-hziy 也获得批准。fam-trastuzumab deruxtecan-nxki or DS-8201a, DAR=８sacituzumab govitecan2014 年，PolyTherics研究小组（现为Abzena）报告了一种独特的化学共轭方法，称为ThioBridge® 。在还原链间半胱氨酸后，这种桥接技术以选择性方式提供稳定的共价键和 DAR 为 4 的 ADC。使用此方法，总工艺产率超过70%。此外，他们建立了一种适当的分离策略，使用制备型 HPLC 来获得具有更高纯度的均质DAR 的 ADC。ThioBridge 连接亲和标记是一种使用亲和化合物的方法，是化学生物学领域中成熟的工具。 2019 年，味之素集团采用这种方法，通过使用特定亲和试剂修改抗体的 Fc 区来生产位点特异性ADC。这项名为AJICAP 的技术迅速获得了生产相关临床前研究的良好实验室规范 (GLP)认证。AJICAP ®偶联技术这三种化学位点特异性结合方法已经非常成熟，其显著特点总结于下表（表 1.0）。DAR 8 方法在已获批 ADC 使用的跟踪记录技术方面具有显著优势。然而，该技术的能力似乎有限，特别是在靶标 DAR 和药物连接子兼容性方面。例如，临床 ADC 中的主要药物接头 MC-VC-PAB-MMAE，如果不重新设计药物接头，则无法应用于这种高 DAR 方法。MC-VC-PAB-MMAE 的疏水性会导致大量聚集，从而降低其药代动力学和安全性。此外，由于这种结合化学，铰链区缺乏二硫键，与裸抗体相比，可能导致所得 ADC 的物理性质发生潜在的危险改变。因此，sacituzumab govitecan -hziy（Trodelvy®；吉利德肿瘤学，2020 年获批）的抗体依赖性细胞毒性活性明显低于其裸抗体。这两种 ADC 均获 FDA 批准，这表明铰链二硫键导致的这种物理改变并不是内在问题；然而，它可能会限制抗体和药物接头的组合应用于高 DAR ADC。3. 半胱氨酸重桥接半胱氨酸重桥接是一种形成稳定共价键的极好方法，同时可以克服逆迈克尔反应引起的问题。这种副反应会释放有效载荷到血液循环中，从而导致不良毒性。然而，半胱氨酸重桥接的一个可能缺点是，在结合反应中会产生一些不需要的“错误桥接” ADC，从而导致与反应相关的异质性。使用新型双烷基化试剂很可能可以解决这一潜在问题。Fc 亲和化合物方法前景广阔，无需优化反应即可应用于多种抗体和药物接头。此外，这种结合方法可提供 DAR 为 2 的位点特异性 ADC，不需要亲水性接头或双烷基化试剂。然而，这种结合技术的一个可能缺点是需要相对较长的合成序列。味之素的研究小组表示，最近进行了优化以简化序列，这个问题可能会得到解决。使用 (A) 双砜、(B) 下一代马来酰亚胺 (NGM)、(C) 哒嗪二酮 (PD) 或 (D) “二合一（2-in-1）”PD 试剂通过二硫键重桥接生成同质ADC 的选定示例。4. 结论总之，根据具体目标（例如生物特性、目标 DAR 等），可以向药物开发商推荐所有三种结合方法，以用于具体的 ADC 管线项目。声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手觉得本文好看，请点这里↓