ADC的下一波机会

2024-02-11

抗体药物偶联物

为打造全球ADC/RDC未来产业高地，成都医学城拟于2024年4月18日-19日举办首届未来XDC新药大会！大会以“共创偶联药物产业未来”为主题，由同写意策划，安排一场主论坛和九场主题论坛，邀请“政、产、学、研、金、媒”各领域专家，通过“成果发布、主题演讲、热点对话、表彰颁奖、展览展示”五位一体的多元化的组织形式，迸发更多XDC产业新科技、新业态、新模式，构建XDC产业全新生态，触摸医药产业未来脉动。在这个资源稀缺的世界，身处一场激烈的竞争，那些充满实力与野心的角逐者，他们无所不用其极，争夺着有限的资源。他们不断加码，以惊人的代价去追逐那些不变的资源，这场残酷的战斗，我们称之为“内卷”。然而，破解这个困局的关键并不在于我们如何更拼命地去争夺，而是在于如何创造新的增量资源。过去一年，ADC领域就如同一幅繁华似锦的画卷，为我们展示了无限的可能性和希望。这不仅是一个创新的突破，更是我们走出“内卷”的一个契机。ADC的下一波机会在哪里？下一波增量在哪里？接下来会通过几篇文章来简单分析，希望对大家有帮助！1ADC的挑战是什么？机遇是什么？ADC药物通过选择性地将高毒性药物输送到肿瘤部位，理论上可实现高效、低毒性的对肿瘤细胞的杀伤。然而，ADC药物的发展仍需要药物设计研究来解决诸如耐药、肿瘤异质性和不良反应等挑战。几种新兴的ADC结构包括双特异性ADCs、条件活性ADCs（也称为前体-药物ADC）、免疫刺激ADCs、蛋白降解ADCs和双药ADCs等为解决ADC药物的挑战提供了新的视角。如，前体-药物ADC可以增强肿瘤特异性，而双特异性ADCs和双药ADCs可以通过增强活性来应对肿瘤耐药和异质性。图注：ADC药物结构示意图。ADC的结构包括单克隆抗体和通过化学linker连接的细胞毒药物（毒素），这种设计把抗体的靶向性和长半衰期与抗细胞毒药物的高细胞毒性相结合。ADC荷载的细胞毒药物比传统的化疗药物毒性要强，因此，具有增强的抗肿瘤效力，从而改善临床获益。目前，FDA已经批准了11种ADC药物，涵盖了至少20种特定适应症，最近3年内FDA批准了四种新的ADCs，并且目前有100多种不同的ADCs正处于临床试验中。图注：FDA批准的ADC药物鉴于ADC的优良基因，市场对其的兴趣水平在呈指数级增长，market.us数据显示ADCs全球市场规模正在迅速增长，2022年达到72亿美元，预计2023年至2032年的复合年增长率为17.5%。图注：ADC的全球市场规模（数据：market.us）肿瘤异质性引起的ADC耐药是限制ADC疗效的主要因素。肿瘤的异质性指肿瘤内或不同患者存在的肿瘤间的遗传和表型特征的可变性，这两者都可能导致ADC耐药肿瘤的出现。ADC治疗也可能会产生耐药克隆的选择性压力，这些克隆具有特定的特征，包括药物代谢的改变，靶蛋白或其下游信号通路的突变，替代信号通路的激活以及癌症干细胞的形成等。图注：肿瘤异质性以及药物对肿瘤异质性的选择压力示意图除肿瘤异质性外，ADC的另一个重要限制因素是临床的药物耐受性，许多ADC药物在初步批准后因不可接受的毒性和/或过窄的治疗窗口而被撤回，包括2010年FDA批准的CD33+急性髓样白血病（AML）ADC gemtuzumab ozogamicin，不过该药物在2017年以较低剂量重新获批。即使已被证明对大多数患者具有明显临床益处的成功ADC，也可能伴随着某些毒性风险，如接受三杂环霉素二甲胺（T-DXd）的患者出现的间质性肺疾病和肺炎。图注：gemtuzumab ozogamicin的审批时间表2抗体和靶点选择人源化和全人源IgG最常被用作ADC的抗体。某些ADC涉及IgG4亚类的抗体（如吉罗单抗和依诺单抗），不过IgG1抗体现在更受青睐，其在系统循环中更稳定性（14-21天的半衰期）及通过与Fcγ受体（FcγRs）作用而引起先天免疫细胞（如NK细胞和巨噬细胞）的免疫作用。使用人源IgG1还有助于减少ADC的免疫原性，从而降低抗药抗体（ADAs）的形成。图注：不同分型的IgG特点以及在ADC中的应用。IgG1和IgG4是两个被使用的抗体分型，其中IgG1使用的频率更高。仅在肿瘤表达而在正常组织中不表达的靶点，可以实现药物的肿瘤特异输送。然而，大多数ADC靶点，包括已成功的靶点（如HER2和TROP2），在某种程度上也会在正常组织表达，因此，仍然可能出现靶点依赖和非靶点依赖的毒性反应，这可能导致临床暂停甚至早期测试的中止。为了进一步增强ADC的肿瘤特异性，可以对抗体结构进行修饰，例如截短、剪切（由肿瘤相关蛋白酶引起的肽键切割）和其他独特的翻译后修饰（例如EGFR变体III、剪切的TROP2和糖基化的PD-L1）。除了抗原表达谱外，ADC的内化和turnover rate对疗效也具有重要意义。优化亲和力也是优化ADC疗效的关键步骤。矛盾的是，过强的抗原结合可能导致ADC分子滞留在肿瘤组织表层，限制其组织渗透（这种现象被称为结合位点屏障效应）。因此，ADC的抗体骨架必须经过慎重选择，考虑这些各种参数，以确保最佳性能。图注：结合位点屏障效应示意图。结合力强的ADC（上图绿色抗体），其组织的渗透深度受限，结合力适中的ADC（下），具备合理的组织渗透能力。3毒素的选择（荷载或细胞毒药物）ADCs的荷载通常比常规化疗药物毒性更大，活性通常为nM甚至pM级别，而常见化疗药物的活性水平通常为uM级别。FDA批准的ADCs的荷载包括抗有丝分裂剂，如单甲基金星素E（MMAE）、单甲基金星素F（MMAF）和马丹霉素衍生物DM1和DM4，DNA损伤剂，如卡利基霉素和吡咯苯并二氮杂二环己烷二聚体（PBDs），以及拓扑异构酶I抑制剂，如SN-38和DXd。图注：常见ADC荷载及作用机制处于临床前和临床研究中的ADCs还包括其他荷载，管花碱素（抗有丝分裂剂）、二聚氨基甲酸酰胺（DNA烷化剂）、PNU-159682（拓扑异构酶II抑制剂）拓扑异构酶II抑制剂）和鹿曼西汀（RNA聚合酶II抑制剂）。除了这些细胞毒性荷载外，免疫调节剂和蛋白降解招募分子也作为有前途的新型荷载出现。图注：ADC毒素的发展历程大多数ADC毒素具有一定的疏水性，可以从表达靶细胞扩散到靶点表达少甚至不表达靶蛋白的相邻细胞，这对根除异质性肿瘤至关重要，这种现象被称为旁观者效应。图注：ADC的“旁观者效应”示意图。靶细胞附近的细胞，看热闹的时候被“躺枪”消灭，这些靶细胞附近的细胞通常是肿瘤异质性细胞的窝点，ADC通过这种效应起到了斩草除根的效果。但毒素的疏水性也可能对ADC产生负面影响。首先，疏水性毒素是多药耐药蛋白（如MDR1、MRP1和BCRP）的良好底物，降低对表达这些转运蛋白的肿瘤的某些ADC的效力。第二，疏水性毒素容易形成聚集，聚集体导致被迅速从体内清除，并可能具有免疫原性。第三，过度的疏水性已被证明有助于肝脏摄取并引起肝毒性。ADC的疏水性也是促进非特异性摄取通过巨噬细胞吞噬作用的因素，这可能导致眼部毒性和血小板减少症。因此，微调荷载物和ADC的疏水性对于克服这些问题至关重要，同时确保旁观者杀伤的潜力得以保留。解决这个问题的一种方法是降低毒素的数量（抗体-药物比(DAR)）。然而，降低DAR意味着抗肿瘤活性的降低。安装疏水性掩蔽基团，如长链聚乙二醇（PEG）或聚糜氨酸，也是一种解决方法，避免高疏水性不良影响的同时构建高DAR的ADC。图注：ADC的DAR设计4新型的LinkerLinker是链接毒素和抗体的结构，常用的类型有两种：不可切割型和可切割型。不可切割Linker由稳定化学键组成，能抵抗蛋白水解，从而在体内具有良好的稳定性。不可切割Linker结合的毒素的释放需要内吞作用和抗体氨基酸残基的酶切，这一过程通过细胞溶质体和溶酶体蛋白酶来实现。目前ADCs中首选的可切割Linker，主要由二硫键连接和半胱氨酸酶敏感的缬氨酰-精氨酰二肽链接，可以被肿瘤相关因子降解，在内吞进入细胞时释放活性荷载物，从而最大限度地提高ADC的效力和旁观者效应。然而，可切割Linker存在过早释放毒素的风险，导致全身毒性和药物递效率降低。图注：不可切割和可切割Linker的化学结构示意图。不可切割Linker在细胞内释放后仍保持和毒素的链接，可切割Linker能在酸性pH、还原环境、肿瘤细胞或肿瘤微环境中存在的酶介导下有效释放连接的毒素。因此，科学的设计Linker，以稳定性和效力间取得平衡至关重要。过去十年的研究工作集中于开发更稳定的可切割Linker，如T-DXd中使用的GGFG四肽连接剂，半胱氨酸响应性三肽连接剂，以及β-葡萄糖苷酶、硫酸酶、磷酸酶和豆腐蛋白酶降解的连接剂。5如何搞定链接位点的均一性（CMC的均一）？ADC常采用半胱氨酸-马来酰亚胺烷基化或少见的赖氨酸-酰胺偶联来构建，这些随机共轭会导致ADC具有不同的毒素附着位点和DAR，导致CMC不均一。进而导致毒素递送效率低，疏水性和高DAR的成分会迅速被清除异。为克服这些限制，药物科学家开发了许多方法如：全烷基化的亚链间二硫键（用于T-DXd和sacituzumab govitecan）、THIOMAB80（一种涉及基因组中的半胱氨酸残基的共轭方法）、非自然出现的反应性氨基酸的合并、半胱氨酸重桥、Fc亲和标签及使用各种酶的定位共轭（如工程的糖苷酶、转麦角胺酶、甲酰甘氨酸生成酶和分泌酶）等。图注：链接位点异质（左侧）和均质的ADC（右侧）示意图。通过赖氨酸偶联或部分半胱氨酸烷基化的随机结合，导致具有可变药物结合位点与抗体比率（DAR）的异质ADC。通过完全烷基化亚链二硫键（在特拉斯珠单抗德鲁西汀和萨曲珠单抗生产中使用）或通过半胱氨酸工程技术进行特异性结合的均质ADC具有确定的DAR。6双特异性抗体ADC（Bispecific ADCs），是未来？单靶点ADC受肿瘤异质性和耐药的限制，双特异抗体是解决问题的方法之一。双特异性ADC常用的是基于人IgG1的骨架，主要分两类：一是针对同一抗原不同表位的双特异性ADC；另一种是针对不同抗原的双特异性ADCs。研究表明，结合到同一抗原的不同抗原表位的两种抗HER2抗体可以诱导在细胞表面形成大量受体-抗体簇，导致内吞作用、溶酶体转运并降低靶点表达。基于这一假设，如果ADC能够在HER2内部靶向两个不同的表位，可能提高ADC的结合亲和力，引起更有效的药物递送，特别是对于HER2低表达的癌 HER2低表达的癌细胞群体。图注：Zanidatamab结合HER2的两个位点，细胞表面抗体饱和度增加约1.5倍，并导致受体交联。由Zanidatamab介导的大型细胞表面HER2簇促进C1q结合，可能通过促进六聚体化，在HER2高表达的细胞系中引发强效CDC。在所有表达HER2的细胞中，包括低表达的肿瘤中，也观察到ADCC和ADCP活性。此外，大型受体簇导致受体内化和降解增加。总体，这些机制有助于Zanidatamab在体外和体内对肿瘤细胞的杀伤。为了验证这一假设，研究人员通过将Trastuzumab的scFv与另一种抗HER2 IgG1抗体的N-末端融合，生成了一个四价的靶向HER2的ADC，命名为MEDI4276。随后，用稳定连接方法，DAR为4，位点特异性的结合方法，将一个抗有低皮摩尔级别活性的抗有丝分裂作用的图布林类衍生物（AZ13599185）与这个结构进行偶联，药物代号MEDI4276。MEDI4276在小鼠异种移植模型中表现出显著活性，但在临床测试中，并未表现出良好的疗效-安全性平衡。乳腺癌患者中，总体反应率（ORR）较低（9.4％，32名患者中的3名），与T-DXd（在另一项研究中，HER2低表达晚期乳腺癌 HER2低表达晚期乳腺癌患者的ORR为37％）相比并不理想。MEDI4276的最大耐受剂量（MTD）确定为每3周0.75 mg/kg。图注：MED14276和ZW49结构示意图另一种双特异性结合HER2的ADC药物为zanidatamab zovodotin（也称ZW49）。ZW49由异源二聚化的Fc区域与靶向HER2 ECD4的scFv以及靶向同一蛋白质的ECD2的Fab组成，与平均DAR为2的auristatin载体结合。ZW49也能诱导受体聚集和快速内化HER2。在一项测试ZW49的I期剂量确定研究中，建立了每3周2.5mg/kg的推荐II期剂量（RP2D），这与其他基于auristatin的ADCs的RP2D相当。在接受该剂量方案下ZW49的29名可评估疗效的患者中，多种HER2+晚期癌症 HER2+晚期癌症类型的确证ORR为28%，疾病控制率为72%。只有9%的患者出现了≥3级的与治疗相关的不良事件（TRAEs），另有三名患者出现临床严重事件。这些结果表明ZW49在经过重度治疗的患者中具有可控的安全性和有前景的抗肿瘤活性。图注：三种不同的双靶点ADC双特异性ADC同时靶向两种不同抗原具有多重优势。首先，可以识别并杀死更广表型的肿瘤细胞，包括异质性肿瘤细胞。其次，由于正常细胞仅有限同时表达两种靶抗原，从而最小化脱靶的毒性风险。此外，同时作用于多种抗原和/或细胞可引发一种协同效应。AZD9592，是一种配备拓扑异构酶I抑制剂荷载的EGFR-MET双特异ADC。该药物在EGFR突变型和野生型非小细胞肺癌（NSCLC）以及头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）的PDX模型中作为单药或与奥西美替尼联合应用显示出有前途的活性。重要的是，AZD9592在猴子身上耐受良好。目前该药物正处于I期临床试验(NCT05647122)。M1231是一种MUC1-EGFR靶向的双特异性ADC，由一种具有抗-MUC1单链抗体和抗-EGFR Fab结构域的异源二聚体抗体构建而成。偶联毒素为SC209，是一种具有抗微管活性的半阿斯特林衍生物，通过可切割的缬氨酸-精氨酸连接物偶联。在非小细胞肺癌和食管鳞状细胞癌（ESCC）的PDX模型中，与单特异性二价ADC相比，M1231表现出更好的内化、溶酶体转运和改善的治疗活性。一项用于评估M1231的安全性、药代动力学和初步疗效的I期递增剂量研究（NCT04695847）据称已于2023年6月完成，但详细结果目前尚未公开披露。另一个例子是BL-B01D1，这是一种靶向EGFR和HER3的四价双特异性ADC。该结构特点是一种名为ED04的紫杉醇衍生物药物载体，通过全半胱氨酸偶联，并且其DAR为8。临床前评估证实了该化合物在胰腺癌或结肠癌的小鼠移植瘤模型中的抗肿瘤活性。目前，I期临床试验已经启动，旨在测试该药物对于不能手术切除的局部晚期或转移性实体肿瘤患者的疗效，包括胃肠道和乳腺癌（NCT05262491）。总之，双特异性ADC能够靶向更广泛的抗原，具有更高的活性和安全性。然而，也存在潜在的风险，例如意外受体激活和激动的风险。7前药ADC（Probody-drug conjugate，PDC）ADC的靶点不仅在肿瘤细胞上表达，而且在正常组织上表达，这会导致ADCs不可避免的脱靶毒性，导致临床减少剂量或中断治疗。为了解决这个问题，开发了具有条件活性的抗体（通常称为Probodies）的新型ADC设计。这种概念受到小分子的前药的启发，其中毒素以非活性形式递送体内，然后在循环或某些器官中代谢为其活性形式，从而提高体内稳定性和/或特异性。Probodies是IgG分子，其N端通过可切割的Spacer与自掩蔽基团融合，或者设计在pH依赖的构象变化下，降低了IgG的靶标结合亲和力。当到达肿瘤微环境（TME）时，掩蔽基团被去除或者抗原结合位点因蛋白酶的丰度和酸性条件的影响而发生构象变化，导致抗体的亲和力和荷载释放的局部恢复。8PDC：蛋白酶敏感的自遮蔽基团在一项早期研究中，研究人员确定了一个可被多种蛋白酶敏感的可裂解肽序列（LSGRSDNH），这些蛋白酶在非恶性组织中活性较低，但在各种人类癌症的肿瘤微环境中表达上调。通过利用该序列作为掩蔽，动物实验结果表明，引入遮蔽基团增加了约十倍的治疗指数。利用这一创新，这些研究人员已经开发出多个首创的PDC，目前处于临床前阶段（CX-2051）和praluzatamab ravtansine（前称为CX-2009）NCT03149549和NCT04596150以及CX-2029（NCT03543813）。图注：Praluzatamab ravtansine的结构和机制图示Praluzatamab ravtansine是一种携带微管抑制剂DM4的抗CD166 PDC。CD166在许多非恶性组织中广泛表达，因此为PDC方法提供了理想的靶点。在一项I期研究中，99名转移性实体瘤患者，包括乳腺癌（46%）、上皮性卵巢癌（22%）和非小细胞肺癌（13%），接受了praluzatamab ravtansine。在每剂≥4 mg/kg的剂量下观察到肿瘤缩小。在HR+、HER2-非扩增型乳腺癌 HER2-非扩增型乳腺癌患者中，观察到两例部分缓解（占9%的队列），另有十名患者（45%）出现稳定病情。三名三阴性乳腺癌患者报告了未经证实的部分缓解（30%）。在每3周8 mg/kg和每2周6 mg/kg的剂量下观察到限制剂毒性，如角膜炎（9%的患者）、血清天冬氨酸氨基转移酶升高（8%）和丙氨酸氨基转移酶升高（5%），以及贫血（5%），因此选择了每3周7 mg/kg的RP2D。图注：CX-2029结构示意图CX-2029是一种携带MMAE药物的抗CD71 PDC，目前正在进行I期试验，涉及各种晚期实体瘤患者，如非小细胞肺癌（20%）、头颈部鳞状细胞癌（18%）和结肠直肠癌（16%）。在接受CX-2029治疗的45名患者中，有16名患者观察到相关的抗肿瘤活性（3名部分反应和13名患者病情稳定）；每3周3毫克/千克被选为RP2D。这种PDC设计的临床效用将完全由正在进行的临床试验中入组患者的结果阐明。图注：人亮氨酸拉链异二聚螺旋卷曲作为空间遮挡基团，作用示意图。此类PDC开发面临的主要挑战之一是对自掩蔽肽序列进行广泛筛选和优化。目前有研究人员报道了一种更通用的结构，该结构使用人亮氨酸拉链异源二聚螺旋卷曲结构域作为空间遮挡基团。这种刚性肽结构与抗体的轻链和重链的N末端通过基质金属蛋白酶（MMP）可切割肽序列融合在一起，从而在空间上抑制抗体与靶标的结合。研究人员证明了这项技术对肿瘤特异性激活的普遍适用性。经过相同阻断单元工程化的hBu12（抗CD19）、利妥昔单抗（抗CD20）、曲妥珠单抗（抗HER2）、h15H3（抗整合素αVβ6）和145-2C11（抗小鼠CD3）抗体在体外表现出对其靶抗原的最小结合（浓度高达2μM），但在MMP的引入和随后的遮挡结构域裂解后重新获得80-至1000倍的更大结合亲和力。在同一研究中，有条件遮挡的hBU12、h15H3和145-2C11 PDC在异种移植模型中表现出改善的循环半衰期和更强的抗肿瘤活性，与其未遮挡的等效物相比。9PDC：pH敏感的抗原结合位点肿瘤微环境(TME)(pH 6.0-6.8)通常比正常组织(pH 7.3-7.4)偏酸性，这种pH差异可用于ADC的有条件激活，将弱碱性组氨酸组合到抗体的结合区域是这种pH依赖性激活的常见方法。图注：对pH或负电离浓度变化做出反应的PDCs。对于依赖于pH的PDCs，失活的Fab区域内的组氨酸残基在温和酸性的肿瘤微环境中变为质子化状态，但在生理条件下保持未质子化状态，从而通过构象改变促使抗原结合。对于使用蛋白质相关化学开关（PaCS）的PDCs，Fab区域和抗原表位被氯化物、碳酸氢根和硫化物等负电离阻断（阻塞）在与生理pH相关的浓度下。由于这些离子中的一些被中和，这些基团在肿瘤微环境中暴露出来，从而重新激活靶向结合。已开发的各种pH依赖性ADC中(包括靶向EGFR、HER2、AXL175和ROR2)。其中，基于MMAE的EGFR靶向PDC HTI-1511表现出了积极的临床前数据。HTI-1511的母抗体在pH 6.0-6.5时与EGFR的结合亲和力比在pH 7.4时高出十倍以上，在EGFR表达的A431异种移植瘤 EGFR表达的A431异种移植瘤中保持了与cetuximab172相当的结合亲和力。还在cetuximab耐药的PDX模型和携带KRAS或BRAF突变的模型中显著抑制甚至逆转了肿瘤生长。在恒河猴体内，HTI-1511在最高8mg/kg的剂量下显示出良好的耐受性，表明具有良好的临床安全性。不过自2018年以来，HTI-1511的临床开发似乎没有取得进展。这可能归因于一系列因素，包括EGFR ADC EGFR ADC领域的潜在竞争、在生产和规模化过程中出现的意想不到的技术挑战，或者是公司在新兴数据或市场考虑下发展重点的战略转变。作为PDC能够响应TME的另一个例子，研究人员基于一种称为蛋白质相关化学开关pac的机制开发了pH依赖的PDC。基于pac的PDC中的互补性决定区域被设计为能够与丰富的离子相互作用，包括氯化钠、碳酸氢盐和硫化氢。在pH值~7.4时，这些分子的负电荷形式以足够的浓度存在，通过与带正电荷的互补决定区域相互作用来抑制抗原结合。然而，在酸性越强的TME中，这些离子的浓度越低，从而使靶结合的离子浓度依赖性激活成为可能。10ADC偶联TLR激动剂肿瘤细胞通过释放损伤相关分子模式（DAMPs），DAMPs与模式识别受体（PRRs）相互作用，激活先天免疫并引发抗肿瘤炎症反应。Toll样受体（TLRs）和干扰素基因激活剂（STING），这些先天免疫激活剂，可以促进先天免疫激活及抗肿瘤免疫应答。但这类药物作用的靶点非常广泛，如果全身给药可能会引起免疫系统过度活化而导致严重不良反应，因此常通过瘤内注射给药。目前，TLR和STING激动剂 STING激动剂都尚未获批，临床试验疗效也不尽如人意。不过，这却成了ADC药物的用武之地，通过偶联这些激动剂，ADC可以靶向的递送到肿瘤细胞。图注：ADC偶联先天免疫激动剂示意图TLR7、TLR8和TLR9是这类ADC开发的的主要靶点，这些TLR都是抗原递呈细胞胞内的PRR，肿瘤激活这些内体TLR，促进APC呈递肿瘤相关DAMPs，从而通过激活先天和适应性免疫应答产生强大的抗肿瘤效应。图注：曲妥珠-T785 ADC结构示意图研究人员把T785（TLR7-TLR8双激动剂），CL264（TLR7特异性激动剂）与抗HER2抗体曲妥珠单抗 HER2抗体曲妥珠单抗通过不可切割Linker结合，得到平均DAR约为2的HER2靶向ADC。在5mg/kg的单剂或多剂下，对HER2+乳腺癌 HER2+乳腺癌小鼠移植模型具有中等至高的抗肿瘤活性，同时伴有髓样细胞激活和细胞因子释放。使用抗大鼠HER2抗体构建的ADC在每5天以5-10mg/kg的剂量给药后，几乎完全抑制了同种小鼠模型中肿瘤生长。此外，接受治疗的小鼠在再次挑战具有HER2-形式的母源肿瘤细胞系后，能够免受肿瘤再生的影响。这一结果表明，不仅对HER2存在强大的免疫记忆，而且对其他DAMPs也存在免疫记忆。图注：曲妥珠-T785 ADC动物实验结果SBT6050通过可切割Linker把抗HER2帕妥珠单抗 HER2帕妥珠单抗和TLR8激动剂 TLR8激动剂偶联。该药I期研究（NCT04460456）作为单药疗法及与抗PD-1帕博利珠单抗 PD-1帕博利珠单抗或塞米利珠单抗联合使用，并在I/II期研究（NCT05091528）中与其他HER2靶向疗法联合使用。然而，该试验中出现的细胞因子相关的不良事件限制了能够与帕博利珠单抗联合使用的剂量范围。图注：SBT6050作用机制另一种靶向HER2的ADC，NJH395，通过不可切割Linker把TLR7激动剂与抗HER2抗体结合。在I期试验（NCT03696771）中，由于疗效不足及TRAEs的普遍发生和所有患者产生ADA形成，研究中止。BDC-1001是一种基于曲妥珠单抗，通过不可切割Linker与TLR7/8激动剂结合的药物。BDC-1001正在晚期HER2+实体瘤 HER2+实体瘤患者进行I/II期试验，单药或与抗PD-1抗体nivolumab联合使用。BDC-1001与pertuzumab联合的II期试验也正在进行中（NCT05954143）。与SBT6050和NJH395不同，BDC-1001的结果较理想：所有测试的剂量水平（0.15-20 mg/kg），临床上严重的毒副作用很少，且没有ADA形成。图注：BDC-1001结构示意图其他研究使用THIOMAB技术将双功能免疫调节剂D18与抗PD-L1抗体结合，这种ADC通过TLR7/8激活诱导了强有力的抗肿瘤免疫反应，在小鼠同种移植模型中显著抑制了肿瘤生长。TLR7激动剂结合的抗HER2的ADC在小鼠异种移植模型中杀灭了肿瘤。图注：TAC-001结构示意图TAC-001是一种抗CD22抗体，携带合成的CpG寡核苷酸荷载物（一种强效的TLR9激动剂，DAR为1），通过静脉注射给药。TAC-001将荷载物输送至CD22+的B细胞，从而启动TLR9信号、B细胞激活和一系列免疫反应。还会激活其他表达TLR9的免疫细胞，包括树突状细胞和单核细胞。临床前研究数据表明，间隔3天给予两次10mg/kg的剂量可显著抑制肿瘤生长，并在多个同种移植肿瘤模型中产生记忆反应，该药物目前正在进行II期试验，涉及各种晚期实体瘤患者（NCT05399654）。11ADC偶联STING 激动剂cGAS-cGAMP-STING通路可识别外源DNA（微生物病原体或死亡肿瘤细胞）激活，导致I型干扰素的分泌和先天免疫的激活。STING信号对于诱导T细胞介导的抗肿瘤免疫至关重要，也对T细胞浸润肿瘤微环境产生影响。图注：STING信号通路XMT-2056是一种携带非cGAMP类STING激动剂 STING激动剂的ADC，在HER2+小鼠异种移植瘤模型及大鼠HER2表达亚系建立的小鼠同基因模型中，均表现出持久和完全的肿瘤杀伤效果。当与曲妥珠单抗、帕妥珠单抗、T-DXd或抗PD-1抗体 PD-1抗体联合给药时，XMT-2056显示出进一步增强的疗效。XMT-2056目前正在进行I期研究，入组晚期或复发的HER2表达实体瘤 HER2表达实体瘤患者（NCT05514717）。不幸的是，在剂量递增研究中一名患者在注射X后发生了致命的（5级）与药物相关的不良事件，导致2023年3月临床暂停。研究人员降低起始剂量后，FDA在2023年10月解除了这一暂停。图注：XMT-2056结构及体内数据12ADC偶练PROTACPROTAC由两个配体连接而成。一个配体靶向靶蛋白，另一个配体与E3泛素连接酶结合，这种分子设计使得PROTAC能够同时结合靶蛋白和E3连接酶，触发有针对性的泛素化，随后通过蛋白酶体降解。ADC和PROTAC的偶联，基于抗体的靶向性，进一步推动PROTAC药物的临床应用。图注：ADC偶联PROTAC示意图BET蛋白，特别是含有溴结构域的蛋白4（BRD4），在不同肿瘤乙酰化组蛋白的表观遗传调控中起着至关重要的作用。GNE-987 GNE-987由BRD4的配体和一种VHL诱导分子组成，在EOL-1细胞中表现出对BRD4的有效降解（DC50为0.03 nM），然而由于药代动力学特性不佳，在体内模型中表现不佳。为解决这一问题，研究人员将GNE-987 GNE-987的羟基通过不稳定碳酸酯键连结到抗CLL1抗体中的六个半胱氨酸基因上，转化成ADC。以10 mg/kg的剂量进行单次静脉注射后，实现了持续的体内暴露，并显著抑制了小鼠皮下移植模型中的肿瘤生长。图注：抗CLL1抗体-GNE987 ADC结构图研究人员将CC-885衍生物与抗HER2抗体帕珥珠单抗结合，使用缬氨酸-精氨酸连接剂，结果得到一个DAR为4的产物。这种靶向HER2点的ADC被命名为ORM-5029，其体外细胞毒性比其他GSPT1降解物和传统的ADC（包括T-DM1和T-DXd）高出100到1,000倍。在MDA-MB-453小鼠异种移植瘤模型中，ORM-5029的单次10mg/kg剂量的抑肿瘤效果，与等效剂量的T-DXd相当。正在进行一项测试ORM-5029用于晚期HER2+实体瘤 HER2+实体瘤患者的I期临床试验（NCT05511844）。这项研究的结果将对评估这一新型ADC类别的临床潜力至关重要。图注：ORM-5029结构示意图同一家公司开发了一种针对AML患者的CD33靶向ADC，名为ORM-6151。在AML的MV4-11皮下小鼠异种移植模型中，单剂3mg/kg可完全清除所有肿瘤细胞。值得注意的是，即使是0.1 mg/kg的单剂量也显示出对MV4-11异种移植模型的广泛版本具有有效的疾病控制作用。图注：ORM-6151作用机制除了用于降解特定细胞质蛋白外，还有研究者开发了定向细胞表面蛋白降解剂，包括基于抗体的PROTACs（AbTACs）、蛋白降解靶向抗体（PROTABs）和溶酶体靶向嵌合体（LYTACs）。AbTACs和PROTABs是异源二特异抗体，包括一个细胞表面POI识别区（识别PD-L1）、IGF1R245和HER2等靶标）和一个识别跨膜E3泛素连接酶蛋白的区域，如RNF43或ZNRF3。LYTACs包括一个识别细胞表面POI的抗体，与溶酶体相关膜蛋白（如寡聚甘露醛6-磷酸或三聚N-乙酰半乳糖）相互作用，结合到能促进溶酶体降解抗体-靶蛋白复合物的配体。总之，抗体导向的蛋白质降解剂是具有开创性技术的，有潜力为癌症患者提供独特的治疗干预手段。然而，大多数这些实体仍处于早期临床前阶段的开发中，需要进一步进行药物化学研究和其他临床前评估，以确定安全且有效的结合物进入临床测试阶段。13ADC偶连多种毒素大多实体瘤由不同基因表达谱、药物敏感水平不一的癌细胞亚群组成。因此，依赖单药进行化疗可能会有选择压力，使不敏感的癌细胞亚群被筛选，导致复发和耐药。因此，临床常采用多药组合的化疗方案。对ADC药物来说，同一抗体欧联多种不同毒素，是一种行之有效的，在克服肿瘤异质性和抗药性方面具有优势的设计。图注：偶联多种毒素的ADC设计通过顺序耦合毒素，研究人员将MMAE和MMAF共轭到抗CD30抗体上，DAR为16（每个抗体8个MMAE和8个MMAF）。MMAE作为多药耐药（MDR）转运蛋白的底物，对MDR+肿瘤细胞的活性减弱，但这种毒素的疏水性质使其具有高水平的细胞膜渗透能力，通过旁观者效应导致邻近细胞的根除。MMAF对MDR+细胞具有很高的活性，但由于其有限的细胞渗透性，这种毒素不太可能产生旁观者效应。基于这些不同特性，MMAE和MMAF的同时递送具有增强的协同活性。这种双药物ADC在表达MDR的CD30+间变性大细胞淋巴瘤（ALCL）小鼠异种移植模型中展示出强大的活性，五只小鼠中有三只完全根除了癌细胞。相比之下，仅含MMAF的ADC（DAR为8）只有一只小鼠完全根除了所有癌细胞，而相同的仅含MMAE的ADC没有观察到抗肿瘤活性。图注：CD30抗体上偶联MMAE和MMAF的药效结果（cAC10-(1+3)组）除MMAE和MMAF组合荷载的ADCs之外，双药ADC也对其它两种不同荷载类别的ADCs进行了探索。如，结合抗微管剂hemiasterlin和TLR激动剂的ADC，它与抗FolRα抗体偶联，在小鼠模型中显示出协同的抗肿瘤活性和免疫记忆。然而，并非所有双药ADCs的研究都是有意义的协同效应，如装备有MMAE和SG3457（一种超强PBD二聚体，能通过交联损伤DNA）的抗HER2 ADC，DAR为2+2。同样，也开发了一种以MMAF和高效的拓扑异构酶II抑制剂PNU-15968为荷载的HER2靶向ADC，其DAR也为2+2。尽管这两种ADCs都能够施加双重作用机制，但与相应的单药ADCs相比，它们在体外功效上均未显示出改善。选择具有适当作用机制的不同荷载非常重要，确保在选定的两种荷载之间维持平衡的效力，并优化DAR以实现最佳的治疗效果。全面理解和最大化双药ADCs潜力的努力仍处于探索的早期阶段。— 总结 — ADC治疗潜力巨大，但要实现这一潜力，必须克服若干关键挑战，如药物耐药性、肿瘤异质性及治疗相关不良事件（TRAEs）的风险。新的ADC模式，包括双特异性和双药ADCs，有潜力解决耐药性和肿瘤异质性问题。将ADC平台与免疫调节、降解传统难以靶向的药物等其他干预策略相结合，为实施多模式癌症治疗提供了机会，这些策略可以与化疗、放疗、免疫疗法及其他靶向疗法一起使用。ADC的发展正处于变革性增长的边缘，将大幅改变癌症治疗格局。随着对肿瘤生物学的深入理解及改进的ADC设计，研究人员将接近实现真正有效、安全和个性化的癌症治疗目标，这最终将为难治癌症患者带来新的希望。更多优质内容，欢迎关注↓↓↓