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摘要：Antibody-Drug Conjugates (ADCs) 代表了一类创新的强效抗癌化合物，它们在血液学恶性肿瘤和实体瘤的治疗中被广泛使用。与传统的基于化疗药物的治疗方法不同，后者主要与适度的特异性和治疗效果相关，构成 ADC 的三个关键组成部分（通过化学连接子与细胞毒性药物结合的单克隆抗体）在靶向杀死癌细胞方面取得了显著的改进，同时在减少系统性副作用方面也有所改善，这些副作用是由非肿瘤毒性引起的，从而保护了健康组织。基于它们的有益作用机制，迄今为止已有 15 种 ADC 获得了市场批准，包括美国食品药品监督管理局（FDA）、欧洲药品管理局（EMA）和/或其他国际政府机构的批准，用于临床肿瘤学，并且有数百种正在进行临床前和临床阶段的评估。在这里，我们的目标是提供一个全面的概述，围绕 ADC 治疗策略的关键特征，包括它们的结构和靶向属性、作用机制、肿瘤微环境的作用，并回顾临床肿瘤学中批准的 ADC，提供关于它们的毒性概况、临床表现和在新型组合疗法中的使用的讨论。最后，我们简要回顾了 ADC 在其他病理背景下的应用，并提供了有关 ADC 制造和分析表征的关键信息。 1.引言 癌症是一种多阶段的进展过程，它将正常健康细胞转变为恶性病变（Cooper, 2000）。它是全球死亡的主要原因，2020年造成近1000万人死亡，是治疗最具挑战性的疾病之一。传统治疗策略包括化疗、放疗、免疫疗法和手术，其中化疗是治疗各种癌症的主要方法。尽管通过小分子细胞毒性药物取得了显著的成就，但它们存在一些限制其疗效的缺点，包括治疗指数低和高非肿瘤效应。通常，化疗的低效性在患者中引起了高发生率的严重副作用，主要是由于化疗药物对快速分裂的正常细胞的非特异性作用。因此，该领域的热门话题之一是发现具有增强治疗效果的新化学剂，并优先消除肿瘤衍生细胞，而不损害身体本身。在免疫疗法领域，已有几种单克隆抗体（mAbs）获得临床批准，因为它们通过选择性靶向癌细胞并通过激活直接和/或间接杀伤机制，在血液学恶性肿瘤和实体瘤中显示出治疗益处。然而，包括组织可及性、药代动力学差和与免疫系统的弱相互作用在内的问题，导致了开发更新、更安全、更有效的靶向疗法的需求。1907年，德国诺贝尔奖得主保罗·埃尔利希提出了可能存在能够选择性靶向病原体微生物（如细菌）而不损害正常细胞的化合物的概念，这一概念在历史上被称为“魔法子弹”。从他的假设出发，一种创新的治疗方式，即抗体药物偶联物（ADC），在肿瘤学领域应运而生，并在40年前首次用于治疗晚期癌症患者。ADCs 是一类新兴的药物化合物，它们结合了抗癌药物（通常称为有效载荷）的效力和单克隆抗体对肿瘤部位的特异性，从而结合了化疗和免疫疗法。它们由三个部分组成，一个单克隆抗体，一个有机间隔物和一个细胞毒性药物。理想情况下，它们利用单克隆抗体的靶向能力，将通过稳定连接子与单克隆抗体结合的细胞毒性剂带到癌细胞或肿瘤微环境（TME）的细胞组分，在那里它可以发挥其抗肿瘤活性并导致细胞死亡。与传统化疗相比，这种策略提供了包括更好的药物耐受性、即使在低浓度下也具有细胞毒性、血液中和溶酶体中的稳定性、减少的非靶向效应和系统毒性在内的多项优势，所有这些特点都有助于扩大其治疗潜力。从2000年美国食品药品监督管理局（FDA）批准的第一个ADC开始，并考虑到单克隆抗体、连接子和有效载荷技术的不断发展，到2023年4月，已有13种不同的ADC获得FDA批准用于实体和血液学恶性肿瘤的临床使用，为靶向癌症治疗的新时代奠定了基础。此外，一些研究已经探讨了ADC在非肿瘤学背景下的潜在用途，包括感染和自身免疫性疾病，显示出有希望的结果，表明ADC的使用可能扩展到各种疾病。在这篇综述中，我们的目标是总结ADCs的当前知识，并解决一些关于它们的分子属性、它们与肿瘤团块和TME的相互作用、它们的临床使用、毒性和癌症治疗中的联合方案的关键点。最后，我们将提供ADC在其他疾病中的当前研究的概述，并解决它们在生产和表征中的主要挑战和限制。 2.ADCs由通过连接子连接到细胞毒性有效载荷的抗体组成 2.1.抗体构成指导ADCs到目标细胞的框架 ADC是一个具有药理活性的合成分子，包括三个部分：一个选择性的单克隆抗体，一个稳定的连接子，和一个强大的细胞毒性药物（图1）。它们共同确保了肿瘤特异性靶向和通过创造一个具有增强治疗效果的“新”化合物来有效地消除恶性细胞。 图1 抗体药物偶联物（ADC）的模块化组件示意图。ADC由单克隆抗体（蓝色）、连接子（蓝线）和细胞毒性药物（灰/红色）组成。在这张图中，左侧的代表性ADC具有4的药物-抗体比率。右侧简要描述了每个模块的基本功能。 2.1.1.全尺寸抗体最常用作ADCs框架 抗体（Ab）或免疫球蛋白（Ig）是由浆细胞产生的Y形糖蛋白，具有固有的选择性结合其靶标的能力。在肿瘤学中使用的几种抗体，在与它们的靶标抗原相互作用时，具有通过调节与生存相关的途径和/或激活强大的免疫效应功能来影响肿瘤团块的生物学活性的能力，通过三种主要机制：抗体依赖性细胞介导的细胞毒性（ADCC），其中结合的Ab的Fc部分被自然杀伤（NK）细胞Fc受体识别并激活溶细胞因子的释放，补体依赖性细胞毒性（CDC），其中Fc区域与C1q的相互作用触发补体系统的经典途径导致细胞溶解和抗体依赖性细胞吞噬作用（ADCP），这是一种依赖于活跃的巨噬细胞吞噬肿瘤细胞的机制。同样，ADC中的肿瘤靶向抗体应该是单克隆的，并确保高目标特异性和结合亲和力，血浆中长半衰期，最小的免疫原性结合低交叉反应，并允许有效的内化以及诱导直接/间接杀伤效应。根据它们的重链恒定区域的氨基酸序列，人类Igs被分类为5种同型或类别（IgM, IgG, IgA, IgE, 和 IgD），其中IgG是在血清中最丰富的。基于进一步的氨基酸变化，这种同型可以细分为4个亚型（IgG1, IgG2, IgG3, 和 IgG4）。IgG1由抗体的N-末端部分的可变重（VH）和轻（VL）域，轻链恒定区域（CL）的C-域，重链恒定区域（CH1, CH2, CH3）和CH1和CH2域之间的铰链区组成。迄今为止，其骨架是最常用于ADC制剂的，因为它的血清半衰期（约21天），高Fcγ受体亲和力，从而具有强大的Fc依赖途径的免疫激活，以及更强的补体激活。除了这些间接细胞毒性机制外，IgG1基础的mAb在与恶性细胞上特定抗原的相互作用中，也可以通过阻断与癌细胞增殖、转移和侵袭性相关的途径来发挥直接杀伤效应。至于其他亚型，IgG2在对抗细菌荚膜多糖的反应中起作用，但表现出低Fcγ受体亲和力，低血浆浓度，并倾向于形成可能导致聚集和ADC无效性的共价二聚体。IgG3保护身体免受一系列细胞内细菌、寄生虫和病毒的侵害。它们是效应功能的强效介质，包括增强的ADCC和CDC反应，但它们也是循环半衰期最短的亚型，限制了它们作为ADCs的适用性。IgG4亚型具有与IgG1和IgG2相似的半衰期，但在触发C1q相关途径方面的效率较低，因为它对吞噬细胞上的Fc受体只有中间亲和力。然而，诱导较弱的免疫反应的能力导致与IgG1骨架相比更有利的安全性概况，使IgG4 ADCs适用于不希望抗体介导的细胞毒性的情况下。 2.1.2.抗体片段代表了ADC策略中的一个新颖和创新的方法 越来越多的研究对全尺寸IgG结构在实体癌治疗中的使用提出了质疑，并指出了一些关键限制，特别是在其大小方面。作为ADC合成中最常用的IgG1相当大（150 kDa），它可能阻碍药物在肿瘤团块中的分布，从而对ADC药代动力学和治疗效果产生负面影响。尽管这个问题可能在肿瘤相关的渗漏性血管中找到部分解决方案，这些血管仍然允许由于保留和渗透效应（EPR）而获得足够的药理效益，但其效率和化合物在肿瘤中的微观分布取决于许多因素，如ADC制剂以及团块的分子和细胞特征。与框架大小相关的其他问题包括系统性积累和减慢的非靶向清除率。由于这些限制，研究人员正在寻找自然抗体的“小型化”版本（也称为抗体片段），作为新的更小的药物偶联替代品，以扩大ADC治疗效益。这些片段是通过完整尺寸抗体的蛋白水解裂解或重组蛋白工程产生的，主要通过VH和VL区域保留完整尺寸IgG的结合能力。它们呈现了缺乏CH2域和Fc区域的工程框架，包括三种不同的配方：Fab格式，一个约50 kDa的结构，其中VL和VH分别与CL和CH1结合，并通过链间的二硫键连接，单链可变片段（scFv），一个约27 kDa的结构，其中VH通过短肽链连接到VL，以及二聚体，一个非共价约55 kDa的二聚体scFv，由VH和VL区域通过小肽链连接。此外，通过CHε4域二聚化的scFv组成的小型免疫蛋白（SIPs）是一种针对纤维连接蛋白和其他血管抗原开发的片段化格式。通过保留完整尺寸抗体的靶向能力并结合更小和动态的格式，抗体片段有潜力克服完整尺寸Ig结构的一些主要缺点，并可能代表实体瘤治疗中的一个创新。迄今为止，有希望的数据显示了稳定性、肿瘤靶向和渗透性以及表位可及性的显著改善，特别是在通过传统的基于IgG的ADC难以到达的癌症中。此外，较小的格式应该更能被身体耐受，并产生较少的副作用，主要是因为它们不显示由与Fc受体和靶向免疫细胞的相互作用引起的交叉反应。如果这些好处应该在更大程度上进行评估，可以发现显著的弱点。例如，由于它们的较小尺寸和缺乏Fc域，没有它它们无法触发新生儿Fc受体救援途径，抗体片段被更快地降解，可能不会在体内停留足够长的时间以发挥足够的抗肿瘤活性。从这个角度来看，一个解决方案可能是通过施用更高和/或更频繁的剂量来控制剂量方案以实现治疗效果，但对这些格式在临床上的行为知之甚少，正在进行广泛的努力以提高它们的可行性。此外，缺乏Fc域严重限制了激活免疫系统的可能性，从而失去了抗击肿瘤进展的重要伙伴。除了这些配方，目前正在探索基于非抗体的框架。尽管必须仔细考虑Ab部分的性质，选择连接子和有效载荷同样重要，以创建最合适的治疗性ADC。 2.2.连接子是通过化学键将抗体与有效载荷连接起来的序列 在ADC策略的发展中，连接子代表了确保单克隆抗体与细胞毒性有效载荷之间桥梁的技术。它们是ADC中最可修改的部分，并影响其生物物理和功能属性，如稳定性、效力、效力和毒性。连接子的两个主要目的是防止细胞毒性药物在血液循环中过早释放，并确保其在目标部位有效释放。根据有效载荷的释放机制，连接子可以广泛地分为两类：可切割和不可切割。最近在连接子化学方面的进展，包括目前未在临床ADC中使用的配方，如双正交、光响应和Fe(II)-可切割连接子。 2.2.1.可切割连接子在ADC中用途广泛 可切割连接子在ADC合成中最常用，并设计为响应血液、肿瘤细胞和TME生态位之间发生的环境条件变化（pH、氧化还原电位、GSH浓度或酶活性）而与细胞毒性药物分离。它们在生理条件下是稳定的，并且在ADC被肿瘤细胞内化后迅速切割，以确保选择性释放细胞毒性制剂。此外，这些连接子通常在TME中被切割，因为它的酸性更高和氧化应激更大，使它们成为影响大实体团块的最常用制剂，这些团块几乎无法通过完整尺寸抗体渗透。可切割连接子通常分为化学（腙键和二硫键）和酶（肽键和葡萄糖醛酸）切割连接子。腙键连接子是主要用于血液学恶性肿瘤的酸敏感连接子的例子。它们通常在血液循环的生理pH范围内是稳定的，并在肿瘤细胞的内质网和溶酶体（pH 4.8–6.2）的酸性微环境中发生水解。类似地，基于二硫键的连接子在血液碱性环境中是稳定的，但有效载荷的释放对谷胱甘肽（GSH）敏感，这是一种代谢物，其浓度在癌细胞的细胞质中要高得多。然而，这两种连接子都引起了人们对它们非靶向细胞毒性的关注。肽键确保ADC在循环中保持完整，并在与溶酶体蛋白酶（如通常在几种肿瘤细胞类型中过表达的组织蛋白酶B）相互作用时释放细胞毒性药物，与化学连接子相比，肽连接子与改善的血清稳定性和抗癌活性相关。此外，基于葡萄糖醛酸键的连接子，另一种类型的酶敏感化学桥，通常用于ADC设计，并依赖于β-葡萄糖醛酸酶的切割，其水平通常在肿瘤细胞微环境中很高。 2.2.2.非可切割连接子避免了非特异性有效载荷的释放 非可切割连接子包括马来酰亚胺己酰（MC）和4-马来酰亚胺甲基环己烷-1-羧酸盐（MCC）结构，由不经过酶降解而分裂的化学结构组成。它们对常规化学物质不活跃，但允许在单克隆抗体被溶酶体完全代谢后释放细胞毒性药物。通过这种方式，它们将有毒有效载荷释放到肿瘤靶细胞中，而不损害正常健康细胞。由于它们的化学合成，这些连接子提供了比可切割替代品更低的毒性和更长的血浆半衰期等一些优势。另一方面，它们的局限性主要与它们的作用机制有关，因为它们强烈依赖于有效的细胞内运输和具有高表达和内化抗原的细胞成分。 2.3.有效载荷由针对肿瘤细胞的强效细胞毒性药物组成 如上所述，连接子作为将单克隆抗体与有效载荷（细胞毒性药物）连接起来的间隔物，必须在肿瘤部位释放以适当发挥其药理效应。为了适合作为ADC中的有效载荷，化学物质理想地应具有低分子量和免疫原性，血液中和内质网/溶酶体途径中的高稳定性，以及高细胞毒性。由于静脉给药表明只有非常小部分的ADC到达肿瘤（0.1%–2%），它们的有效载荷必须比化疗中使用的药物（作为游离小分子）有效100至1000倍。鉴于ADC策略的目标是实现强效的细胞毒性活性，设计这些化合物的过程中要考虑的一个重要属性是药物-抗体比率（DAR），这是一个指示平均数量的化学分子与单克隆抗体结合的值。对于基于赖氨酸侧链酰胺化或主要基于半胱氨酸中间链二硫键还原的当前偶联方法，常见的DAR值范围从0（最低值）到8（最高值）。然而，体内实验表明，高DAR值与抗体药代动力学呈负相关。尽管低DAR意味着装载的药物分子数量较少，因此治疗效果较低，但值得注意的是，平均DAR为2至4的ADC与具有更高DAR的ADC相比，具有更大的抗癌活性/效力，可能是因为后者与相应平均偶联的对应物相比，在体内更快地被清除。如今，细胞毒性有效载荷通常作为DNA损伤剂或微管抑制剂起作用，但正在研究的新型潜在药物包括B细胞淋巴瘤-超大（Bcl-xL）抗凋亡蛋白抑制剂、RNA和烟酰胺磷酸核糖转移酶（NAMPT）抑制剂，以及carmaphycins，即蛋白酶体活性抑制剂。 2.3.1.DNA损伤药物作为交联剂、烷化剂和拓扑异构酶抑制剂 通过损伤DNA诱导细胞死亡的现有药物可以在皮摩尔浓度下起作用，并影响增殖和非增殖细胞，因此它们可能通过影响肿瘤起始细胞来有助于消融肿瘤团块。从机制上看，这些化学物质以不同的方式改变双螺旋，例如，通过诱导单/双链断裂、DNA小沟的烷基化和交叉链接，或通过抑制拓扑异构酶I/II从而复制。其中一些包括鹅膏素（天然由ciclic八肽组成，通过抑制RNA聚合酶II的作用并破坏RNA和蛋白质合成）、卡利奇霉素（DNA相互作用的抗肿瘤抗生素，通过引起DNA双链断裂并抑制复制）、二卡霉素（天然DNA小沟烷化分子）和吡咯并苯并二氮卓（高效率的DNA小沟交叉链接剂）。另外两种在第一代ADC中使用的药物值得一提，即喜树碱（DNA拓扑异构酶I抑制剂在复制泡沫）和阿霉素（通过插入DNA并产生自由基来损伤DNA的抗生素分子）。 2.3.2.微管靶向剂阻止有丝分裂引线形成和细胞周期 微管抑制剂通过结合微管亚基在G2/M细胞周期阶段阻止肿瘤细胞的快速增殖，导致细胞通过凋亡死亡。这类包括美登木素和奥瑞他汀，一类微管抑制细胞毒素，使细胞在中期停止。奥瑞他汀衍生物单甲基奥瑞他汀E（MMAE）和毒性较低的F（MMAF）常用作ADC设计中的有效载荷，并通过阻断微管蛋白聚合发挥作用，从而扰乱微管生长并导致细胞周期停止。详细查看机制，微管形成涉及在细胞质中将αβ-微管蛋白异二聚体成核或组装成微管种子。由于奥瑞他汀通过干扰β亚基上的GTP水解，导致微管过度和持续生长，它们失去了在有丝分裂后期缩短和分离姐妹染色单体的能力，导致细胞在有丝分裂中期冻结。 2.4.ADC治疗策略的发展经历了三代化合物 在过去的几年里，ADC发展路径将十几种针对各种血液学和实体恶性肿瘤的ADC带入市场。一般来说，这些ADC根据单克隆抗体的类型、连接子的化学性质、作用机制以及DAR和偶联方法的关系被分为三代（第一代、第二代和第三代）。作为对新型治疗策略的首次尝试，第一代ADC引起了患者的急性不良反应，如血液毒性和发病率，主要是由于单克隆抗体骨架、连接子化学和目标非特异性而非药物本身。最初，这些生物制剂使用小鼠来源的和后来的嵌合单克隆抗体，通过不稳定的连接子与化疗中可用的一些效力较弱的药物偶联。不幸的是，给药后，这些单克隆抗体被身体识别为非自身，并不可避免地通过形成抗小鼠抗体（HAMA）引发免疫反应，经常导致严重的免疫原性问题。此外，酸敏感连接子的化学性质在血液pH下相当不稳定，导致了有效载荷的不受控制的释放，如卡利奇霉素、二卡霉素和阿霉素，其效力无论如何都太低，无法导致癌细胞死亡。在这种情况下，随机赖氨酸的随机偶联不允许控制DAR，并导致含有未偶联、部分偶联和过度偶联单克隆抗体的异质混合物，这些混合物的比例未知，这负面影响了ADC的效力，限制了肿瘤渗透，并导致治疗窗口狭窄。此外，即使抗原缺乏肿瘤特异性表达，也被选择，导致严重的系统性非靶向效应。正如预期的那样，基于第一代ADC的限制，第二代ADC提供了一些旨在提高化合物效力并大幅减少非靶向毒性的实施。为了尽可能限制与单克隆抗体骨架相关的潜在副作用，优先选择人源化单克隆抗体而不是小鼠来源或嵌合单克隆抗体，因为它们在给药后引起的免疫反应较低。 2.5.与特定肿瘤相关靶标的结合触发ADCs的内化和细胞毒性 2.5.1.选择正确的靶向抗原对ADCs的杀伤至关重要 考虑到ADC的优势之一是能够将强效的细胞毒性药物特异性地传递给癌细胞，选择靶标抗原必须是开发这种策略的首要考虑因素。为了最大限度地利用ADC的治疗指数，理想的抗原应该是细胞表面结构（如蛋白质、糖蛋白或异常的神经节苷脂），在肿瘤细胞上高度或主要表达，与健康、正常细胞相比，或者至少在恶性、疾病相关细胞上丰富。理想情况下，目标蛋白应该是肿瘤特异性抗原（TSAs），这些抗原仅存在于癌细胞类型上，和/或肿瘤相关抗原（TAAs），这些蛋白在肿瘤中高度过表达，但在正常组织中罕见或很少存在。除了这一特征外，抗原的表位应该理想地面对外细胞矩阵（而不是内部位置），以确保更容易的可及性和与ADC的相互作用，后者从血管扩散出来。此外，为了避免不良的系统性副作用和安全问题，目标抗原应该是锚定在膜上的蛋白，而不是分泌到血液循环中。如果情况不是这样，ADC将促进肿瘤外的不希望的结合，从而减少对恶性细胞的抗癌效果。然而，在ADC相互作用后，最佳抗原应确保抗原-ADC复合物适当地内化到内质网/溶酶体途径中，导致药物释放，最终产生细胞毒性。值得注意的是，内化过程的速度和效率严格取决于目标的性质、表位的类型，以及与ADC偶联的有效载荷。最后，由于肿瘤团块及其周围的微环境（TME）紧密耦合并不断相互交流，TME组分已被作为新型潜在ADC靶标（见下文）。 2.5.2.ADCs的作用机制需要内化以发挥抗肿瘤细胞毒性 存在一个针对癌症细胞类型特异性存在或在癌变过程中高度过表达的抗原的单克隆抗体是ADC策略的一个基本要求。考虑到这一点，ADC的作用机制非常简单，并允许对疾病进行治疗以及强大的靶向细胞毒性（图2）。给药后，通常通过静脉注射以保持药物功能，ADC的单克隆抗体部分与癌细胞上的目标抗原结合，抗原-ADC复合物通过受体介导的内吞作用内化后，新形成的早期内质体成熟为晚期内质体，最终与溶酶体融合。在这个细胞隔间中，酸性或氧化还原条件与蛋白酶（组织蛋白酶B、血浆酶等）的存在相结合，允许细胞毒性有效载荷从其单克隆抗体载体上脱离，药物随后扩散到细胞内，并通过攻击DNA结构或微管蛋白聚合导致细胞死亡。值得注意的是，广泛用于ADC合成的IgG亚型可以通过与新生儿Fc受体（FcRn）的相互作用从内质网/溶酶体降解途径中挽救出来，并通过细胞外回收，FcRn是一种参与调节IgG周转的IgG受体。因此，这种FcRn介导的穿过细胞外空间的转运，虽然只涉及内部化的ADC-复合物的一小部分，但可能增强ADC的清除，从而减少其治疗指数。另一方面，如果小分子能够穿透细胞膜，它可以部分地扩散回细胞外矩阵，并进入邻近的细胞，无论抗原的表达水平如何，造成“旁观者效应”。这种现象，通过改变TME组分，如新血管内皮细胞和/或癌症相关成纤维细胞（CAFs），可能进一步增强ADC的杀伤效果，特别是在具有高度异质性目标表达的癌症病变中。此外，ADC的治疗策略涉及其他杀伤机制，以确保对癌症的效力。在几个背景下，已经显示单克隆抗体与其特定靶标的相互作用可以直接导致抗原受体刺激触发的下游信号通路的强大抑制。当载体的Fab片段与恶性细胞上的目标表位结合时，同一单克隆抗体的Fc部分可以与NK细胞和巨噬细胞上的FcR相互作用，分别触发ADCC和ADCP，以及补体系统的C1q组分，触发CDC。 图2 ADC策略的作用机制。图中指示了该过程的主要步骤。基本上，在ADC与癌细胞表面的靶标相互作用（步骤1）后，该复合物经历受体介导的内吞作用，并进入内质网/溶酶体途径，直到有效载荷在细胞质中释放（步骤2、3a和4）。然后，药物可以通过损害细胞核中的DNA结构或扰乱有丝分裂融合蛋白聚合（步骤5），发挥其杀伤活性，导致细胞通过凋亡死亡。一部分ADC在内质网/溶酶体途径的早期与FcRn受体结合，并被运输出细胞（步骤2a和3b）。 2.6.TME为ADC策略提供了新的潜在靶标 大多数处于临床前和临床开发阶段的ADC靶向主要位于癌块上的TAAs或TSAs。与血液学恶性肿瘤相比，实体瘤生长在一个复杂且动态的实体中，称为肿瘤微环境（TME），其组成可以根据肿瘤类型而有很大差异。TME的关键特征通常包括丰富的细胞外基质、基质细胞（例如，癌症相关成纤维细胞，CAFs）、新的和异常的血管以及免疫细胞，后者能够渗透到肿瘤团块中并发挥促进和抑制肿瘤的功能。特别是在肿瘤生长的早期阶段，癌细胞和TME组分之间存在双向和复杂的相互作用，通过释放可溶性因子促进肿瘤团块的生存、其局部侵袭和随后的转移扩散。从这个意义上说，TME通过一个新血管生成程序支持肿瘤的基本需求，该程序清除代谢废物，并且最重要的是，恢复向团块供应氧气和营养物质。鉴于这两个实体之间的密切关系，TME相关抗原（TMAs），即在TME内非恶性细胞上失调的蛋白质，为实体瘤的治疗提供了新的潜在靶标，因为它们与传统的肿瘤抗原不同。主要的TMAs包括趋化因子和细胞因子、转录因子、代谢酶和检查点分子。它们的优点在于它们在内皮细胞、基质细胞和免疫细胞上的过表达，而在健康组织中很少或非常低，以及它们在输注到血液中时更容易被ADCs接近，特别是存在于新血管或基质细胞上的抗原。此外，由于TME组分与癌细胞不同，它们不易受到由DNA修复机制无效引起的耐药机制的影响。针对这些抗原的制剂的开发不仅削弱了肿瘤团块，而且还提供了调节TME本身的机会，使其不那么免疫耐受，更容易被肿瘤消融。临床前和临床证据表明，属于肿瘤细胞外基质和新血管的细胞类型/因子可能是新的ADC靶标抗原的有价值的选择。例如，针对基质细胞的ADC可能通过改变肿瘤微环境中生长因子的浓度来引起细胞死亡，或者通过结合新血管上的抗原来诱导缺氧和营养缺乏。在这方面，值得一提的是“结合位点屏障”（BSB）的效果，这是一种发生在mAb和血管附近细胞群之间的现象，使部分ADC停留在它们附近，减少了Ab进入肿瘤团块的渗透。然而，大多数TMAs已在免疫系统的细胞上被识别，靶向它们提供了一种创新的抗癌治疗方法，通过促进效应细胞增殖、抗癌细胞因子/趋化因子的产生和总体生存，创造一个新的免疫敌对肿瘤微环境，减少新的血管生成。迄今为止，一些被新型ADCs靶向的TMAs包括CD74，一种由ADC STRO-001靶向的MHC类II分子伴侣，目前处于B细胞恶性肿瘤治疗的I期（NCT03424603）和CCR7，一种趋化因子受体，由新型ADC JBH492靶向，在非霍奇金淋巴瘤和慢性淋巴细胞性白血病患者中（NCT04240704）。此外，Camidanlumab tesirine，也称为ADCT-301，是一种用于治疗经典霍奇金淋巴瘤（cHL）和非HL的I/II期ADC（NCT02432235），CD276，一种在病理性血管生成过程中过表达的免疫检查点，是不同ADCs在晚期实体瘤中的有趣候选靶标（NCT04145622, NCT03729596 和 NCT03595059）。 2.7.癌症创造了不同的方式来逃避ADCs的有效性 癌症的一个众所周知的特征是它们能够克服治疗方法的有效性，使它们易受到各种耐药机制的影响。恶性细胞发展出的逃避机制可以分为抗原的下调/上调、药物外排泵的存在、溶酶体功能的缺陷，以及参与细胞周期进展和凋亡调节的信号通路的失调。在这种情况下，观察到抗原水平与brentuximab vedotin的ADC治疗效果之间的关联，其多次治疗周期与CD30下调相关，从而导致肿瘤对MMAE的更强耐药性。在另一项研究中，癌细胞系JIMT1-TM在反复给药后对药物产生了长期耐药性，因为HER2蛋白的水平下降。然而，血液中CD33抗原的上调限制了gemtuzumab ozogamicin对骨髓的渗透，表明高水平的CD33仍然对治疗产生负面影响，并可能减少药物暴露。另一个不可忽视的耐药机制依赖于称为ABC转运体的跨膜蛋白家族。这些跨膜蛋白作为药物外排泵，导致各种化学物质，包括用作有效载荷的化学物质，从癌细胞中排泄出来，使癌细胞对治疗产生耐药性或至少不那么易感。在AML细胞中观察到了这种机制，其中ABC家族成员MDR1的过表达使它们对gemtuzumab ozogamicin产生耐药性和在乳腺癌细胞中，TDM-1的周期性给药诱导ABCC1转运体水平的增加。另一种逃避机制涉及溶酶体酸化。给药ADC并内化后，溶酶体内的酸性水解酶切割连接子，随后将细胞毒性剂释放到癌细胞的细胞质中。然而，在持续治疗下，恶性细胞可能通过改变溶酶体隔间pH值来破坏这一过程，从而减缓其蛋白酶的代谢活性，这一过程已在对长期T-DM1耐药的HER2阳性乳腺癌克隆中得到证实。尽管如此，参与细胞周期调节的信号通路的扰动和凋亡调节的改变也可能调节肿瘤细胞对ADC的敏感性。在对T-DM1耐药的HER2阳性乳腺癌细胞中，观察到周期蛋白B水平的增加，这是一种需要G2/M细胞周期转换的蛋白质。这种在蛋白水平上的上调可能会通过改变对ADC治疗的敏感性来影响细胞周期动态。此外，在AML细胞中，与gemtuzumab ozogamicin的较低效力相关的PI3K/Akt通路的激活，以及与曲妥珠单抗低效力相关的PTEN通路的缺失。值得注意的是，在同一种血液肿瘤中，抗凋亡BCL-2和BCL-X家族成员的过表达在对gemtuzumab ozogamicin的敏感性中起作用。 2.8.临床批准用于治疗血液学和实体恶性肿瘤的ADCs ADC策略代表了一种高度成功的癌症治疗替代方案。通过利用各种连接子和化学替代品将所选择的单克隆抗体在位点输送药物，与仅基于单克隆抗体的治疗和传统化疗相比，这是一种创新发展。如前所述，尽管ADC的开发在药物安全性、效力和靶向性方面仍然具有挑战性，但新技术的开发以及新靶点和组分的识别，使得ADC在临床肿瘤学中的应用激增。迄今为止，已有数百种ADC处于临床试验中，其中15种已获得FDA、欧洲药品管理局（EMA）和/或其他政府机构的批准，并投放市场，用于治疗血液学恶性肿瘤和实体瘤。在过去的23年中，以下ADC已开发用于治疗血液学肿瘤：Gemtuzumab ozogamicin（Mylotarg®）、Brentuximab vedotin（Adcetris®）、Inotuzumab ozogamicin（Besponsa®）、Polatuzumab vedotin（Polivy®）、Belantamab mafodotin（Blenrep®）、Loncastuximab tesirine（Zynlonta®）和Moxetumomab pasudotox（Lumoxiti®），后者使用免疫毒素而非化疗药物作为有效载荷。目前批准用于实体瘤治疗的ADC包括Ado-trastuzumab emtansine（Kadcyla®）、Fam-trastuzumab deruxtecan（Enhertu®）、Enfortumab vedotin（Padcev®）、Sacituzumab govitecan（Trodelvy®）、Tisotumab vedotin-tftv（Tivdak®）、Mirvetuximab soravtansine（ELAHERE®）、Disitamab vedotin（Aidixi®）和Cetuximab sarotalocan（Akalux®）。下面提供了每种药物的简要描述，关键特征列在表1中。此外，补充表1提供了正在研究用于癌症治疗的新型ADC的招募临床试验。 2.8.1.血液学恶性肿瘤 2.8.1.1.Gemtuzumab ozogamicin Gemtuzumab ozogamicin（Mylotarg®; Pfizer）是第一个开发并由FDA在2000年批准，EMA在2018年批准的ADC。作为第一代ADC，它基于人源化抗CD33 IgG4抗体，通过腙键可切割连接子与DNA相互作用剂calicheamicin（或ozogamicin）相连，连接子与表面赖氨酸相连（平均DAR 2–3）。它被指示用于治疗复发/难治性急性髓性白血病（AML），尽管它在2010年被撤回，但在2017年以较低剂量重新批准，因为患者遭受了严重的毒性问题，可能由于剂量较高。给药后，Mylotarg与AML细胞上的CD33跨膜糖蛋白结合，内化后，通过其连接子的水解释放calicheamicin的前体。药物的活性形式通过与DNA结合并破坏其构象来发挥细胞毒性作用，导致细胞周期停止和细胞死亡。值得注意的是，calicheamicin的疏水性质使得它能够杀伤TME中CD33靶抗原阴性的细胞。 2.8.1.2.Brentiximab vedotin Brentiximab vedotin（Adcetris®; Seagen, Takeda Pharma）于2011年获得FDA批准，2012年获得EMA批准，作为系统性间变性大细胞淋巴瘤（sALCL）的单药治疗，并于2018年与化疗联合用于复发/难治性霍奇金淋巴瘤（HL）。它由一个靶向癌细胞上的CD30的嵌合IgG1组成，CD30是肿瘤坏死因子受体家族的细胞膜蛋白，通过蛋白酶可切割连接子与MMAE（DAR等于4）半胱氨酸结合。与其靶标相互作用后，Adcetris通过依赖clathrin的内吞作用进入内质网/溶酶体途径，其中其连接子被酸性水解酶切割以在细胞质中释放MMAE。药物通过干扰微管蛋白聚合诱导凋亡和细胞死亡。像calicheamicin一样，MMAE利用旁观者杀伤效应对邻近的CD30阴性细胞发挥其细胞毒性作用，这表明Adcetris在体内异质性淋巴瘤中的效力可能与此效应有关。 2.8.1.3.Inotuzumab ozogamicin Inotuzumab ozogamicin（Besponsa®; Pfizer）于2017年获得FDA和EMA批准。它靶向CD22，这是一种在急性淋巴细胞性白血病（ALL）的复发/难治性B细胞前体上表达的抗原。它由一个人源化IgG4 mAb与calicheamicin通过酸性可切割连接子连接到赖氨酸残基上组成。它的DAR范围为5到7。从机制上看，它的工作原理与gemtuzumab ozogamicin相似，因为它基于相同的抗体骨架并装载了相同的药物。 2.8.1.4.Polatuzumab vedotin Polatuzumab vedotin（Polivy®; Genentech）包含一个人源化IgG1抗CD79b，B细胞受体的一个组成部分，通过与brentiximab vedotin合成中使用的相同的有机桥与MMAE结合。偶联方法是通过THIOMAB系统利用工程化半胱氨酸，DAR为3.5。Polivy的临床使用已在2019年获得FDA批准，在2020年获得EMA批准，用于治疗成人复发/难治性弥漫性大B细胞淋巴瘤（DLBCL），与苯达莫司汀和利妥昔单抗（抗CD20 mAb）联合使用。给药后，这种药物被内化到癌细胞中，并被蛋白水解切割以释放MMAE，MMAE通过抑制微管蛋白聚合引起凋亡细胞死亡。 2.8.1.5.Belantamab mafodotin Belantamab mafodotin（Blenrep®; GlaxoSmithKline）于2020年获得FDA和EMA批准，用于治疗难治性/复发性多发性骨髓瘤（MM），但在2022年被撤回，因为它没有达到FDA标准（https://www.myeloma.org/news-events/withdrawal-blenrep-us-market）。这种ADC的单克隆抗体部分是独特的，因为它由一个人源化Fc-afucosylated IgG1组成，这种修饰增强了ADC的结合和细胞毒性。从单克隆抗体骨架出发，一个半胱氨酸结合的非可切割连接子将单克隆抗体与细胞毒性有效载荷MMAF桥接。它的DAR是4。Blenrep的靶标是B细胞成熟抗原（BCMA），这是肿瘤坏死因子受体家族的一个成员，在成熟的B淋巴细胞和浆细胞中过表达。与其他ADC一样，BCMA靶向内化ADC并降解单克隆抗体以在细胞质中释放MMAF，MMAF是一种微管抑制剂，它阻断癌细胞周期进展并通过凋亡导致它们死亡。 2.8.1.6.Loncastuximab tesirine Loncastuximab tesirine（Zynlonta®；ADC Therapeutics）针对的是CD19蛋白，这是一种在所有B细胞谱系中常见的跨膜蛋白。它在2021年获得美国食品药品监督管理局（FDA）的加速批准，并在2022年获得欧洲药品管理局（EMA）的批准，用于治疗经过两线或以上系统治疗后复发/难治性B细胞淋巴瘤。这包括未另行规定的弥漫大B细胞淋巴瘤（DLBCL）、由低级别淋巴瘤演变而来的DLBCL，以及高级别B细胞淋巴瘤。 该药物由一个人源化IgG1单克隆抗体与SG3199（一种二聚体PBD（吡咯并苯并二氮卓）烷化剂）通过酶促可切割连接子连接而成，药物-抗体比率（DAR）为2-3。SG3199以其强大的细胞毒性而闻名，在皮摩尔级别上展现效果，使其成为目前ADC中使用的药物中最有毒的一种。这种高水平的效力允许有效靶向并杀死表达CD19的癌细胞。 其作用机制涉及SG3199有效载荷与DNA的不可逆结合，创建一个强烈的加成物，抑制DNA合成，最终导致细胞死亡。这种精确的靶向和有效载荷的强大细胞毒性作用使Zynlonta成为治疗某些类型的B细胞淋巴瘤患者的宝贵治疗选择，这些患者对标准治疗没有反应或在标准治疗后复发。 截至目前，Loncastuximab tesirine是唯一获准作为单药治疗复发/难治性DLBCL的抗CD19 ADC，突显了它在为这一患者群体提供额外治疗选择方面的重要性。 2.8.1.7.Moxetumomab pasudotox Moxetumomab pasudotox (Lumoxiti®; AstraZeneca) 并不被广泛认为是ADC，因为它的有效载荷是由Pseudomonas aeruginosa外毒素A片段PE38组成的。然而，由于它使用基于单克隆抗体的相同靶向机制，我们仍然希望将其视为ADC生物复合家族的一部分。它在2018年获得FDA批准，用于治疗至少接受过两次系统治疗的难治性/复发性毛细胞白血病（HCL）患者。它在2021年获得欧盟市场授权。Lumoxiti基于抗CD22小鼠IgG1单克隆抗体，携带一个可切割连接子，连接到免疫毒素PE38。相互作用、内化和切割后，PE38被释放到细胞质中，通过阻断翻译和诱导细胞凋亡发挥作用。 2.8.2.实体瘤 2.8.2.1.基于曲妥珠单抗的ADCs 自1997年FDA批准利妥昔单抗用于治疗非霍奇金淋巴瘤（Leget and Czuczman, 1998）以来，已研究并批准了几种单克隆抗体在临床肿瘤学中的应用。考虑到构成已批准ADC框架的单克隆抗体，曲妥珠单抗是一个在联合疗法或单独使用中的抗癌分子的例子，也代表了两种ADC制剂的载体模式。曲妥珠单抗（Herceptin®）是一种人源化IgG1单克隆抗体，与HER2的细胞外结构域结合，HER2是20%的乳腺癌（BC）患者中上调的酪氨酸激酶受体，阻止其同源二聚体形成，从而阻断其细胞内信号传导。由于其在细胞生长、存活和分化中的作用，HER2+乳腺癌往往比HER2阴性肿瘤更具侵略性地生长和扩散。曲妥珠单抗于1998年获得FDA批准用于治疗HER2+ BC。它提高了总生存率（OS）和无进展生存率（PFS），但其使用也与心脏毒性的风险相关，如左心室射血分数（LVEF）下降和充血性心力衰竭。在美国，它被批准用于HER2+ BC的辅助治疗（与蒽环类药物和紫杉醇），以及用于转移性HER2+ BC的单药治疗或与化疗药物、酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）和免疫疗法联合使用。它也用于HER2+胃癌的联合治疗方案。曲妥珠单抗通过静脉输液给药，剂量方案可以根据肿瘤生长阶段进行调整。如今，曲妥珠单抗骨架已被用于合成两种FDA和EMA批准的ADC，ado-trastuzumab emtansine（T-DM1, Kadcyla®; Genentech）和fam-trastuzumab deruxtecan（T-Dxd, Enhertu®, Daiichi Sankyo, Astrazeneca），它们在二线/三线治疗中提高了OS，目前分别用于治疗HER2+早期/转移性和HER2+低度BC。 2.8.2.1.1.Ado-trastuzumab emtansine Ado-trastuzumab emtansine (Kadcyla®; Genentech) 基于人源化IgG1与emtansine通过连接到赖氨酸残基的不可切割连接子相连。它的平均DAR为3.5。与HER2抗原相互作用后，Kadcyla通过内吞作用内化并到达溶酶体，在那里IgG1被完全蛋白水解降解。随后，含DM1的代谢产物lysine-MCC-DM1被释放到细胞质中，破坏微管网络并导致细胞死亡。有趣的是，lysine-MCC-DM1与DM1具有类似的毒性，但由于其在中性pH下的电荷，无法通过旁观者杀伤效应发挥其药理作用。T-DM1在2013年获得FDA批准，用于治疗晚期HER2+ BC，基于EMILIA临床试验（III期）的数据。这项研究评估了与卡培他滨和拉帕替尼相比，T-DM1在之前接受过曲妥珠单抗和紫杉醇化疗的HER2+ BC患者中的疗效。基于911名入选患者的结果显示，T-DM1的使用在客观反应率（ORR）（43.6% 对比 30.8%）、中位PFS（9.6个月对比 6.4个月；p < 0.001）和中位OS（29.9对比 25.9个月，p < 0.001）方面取得了改善，中位随访时间为47.8个月（Blackwell et al., 2012; Diéras et al., 2017）。几年后，KATHERINE临床试验（III期）的积极结果建立了T-DM1作为早期HER2+ BC患者的辅助疗法的新用途，这些患者在新辅助治疗（紫杉醇和曲妥珠单抗）后仍有残留疾病。在符合标准的1486名患者中，接受T-DM1治疗的患者与单独接受曲妥珠单抗治疗的对照组患者相比，3年无侵袭性疾病生存率（IDFS）显著提高了50%（88.3%对比 77%，p < 0.001）。从这两项研究收集的数据中，T-DM1与化疗药物和单独曲妥珠单抗在HER2+早期或转移性BC中相比显示出更强的治疗效果，可能是因为这种ADC保留了曲妥珠单抗的抗肿瘤功能，并增加了新的细胞毒性效应。值得注意的是，T-DM1的优越效益与可管理的副作用相关，大多数为1或2级，因为只有一小部分入选患者报告了肝酶天冬氨酸转氨酶（AST）和丙氨酸转氨酶（ALT）升高和血小板减少症。 2.8.2.1.2.Fam-trastuzumab deruxtecan Fam-trastuzumab Deruxtecan (Enhertu®; Daiichi Sankyo) 是FDA批准的第二种HER2靶向ADC药物。T-Dxd在2019年获得FDA批准，在2021年获得EMA批准，用于治疗不可切除或转移性HER2+乳腺癌（在患者接受过两种或更多抗HER2治疗后）、非小细胞肺癌，以及局部晚期或转移性HER2+胃癌或胃食管结合部腺癌，在基于曲妥珠单抗的治疗后。它由携带Dxd的人源化IgG1单克隆抗体组成，Dxd是一种比SN-38更有效的DNA拓扑异构酶I抑制剂，通过酶促可切割连接子作为细胞毒性有效载荷。它的DAR为7或8。在HER2-Enhertu复合物内化和切割后，Dxd阻断DNA拓扑异构酶I，这是一种在转录过程中控制和改变DNA拓扑状态的酶，导致细胞死亡。与具有相同靶标的Kadcyla相比，Enhertu在新的半胱氨酸偶联肽连接子、更高的DAR和药物的细胞毒性方面有多项改进，药物更强效且疏水性更强，以增加对邻近细胞的旁观者杀伤效应。这对于将细胞毒性活性扩展到HER2水平低或异质性的细胞至关重要。从这个意义上说，T-Dxd通过旁观者杀伤效应实现了更好的治疗反应，因此在对T-DM1耐药的肿瘤中具有更大的细胞毒性。 2019年，基于单臂DESTINY-Breast01试验（II期）的积极结果，T-Dxd获得FDA加速批准。在这项研究中，纳入了184名接受过包括T-DM1在内的两种或以上治疗线治疗的HER2+转移性乳腺癌女性患者，以测试T-Dxd的疗效。有趣的是，60.9%的患者显示出客观反应，中位持续时间和中位反应时间分别为16.4个月和14.8个月，中位反应时间为1.6个月（95% CI）。此外，DESTINY-Breast 03试验（III期）评估了T-Dxd和T-DM1的疗效，该试验纳入了524名曾接受曲妥珠单抗和紫杉醇治疗的HER2+转移性乳腺癌患者。随机化数据显示T-Dxd在客观反应率（ORR）（79.9%对比34.2%）、无进展生存期（PFS）（未达到对比6.8个月，p < 0.001）和总生存期（OS）（94.1%对比85.9%）方面具有优越的疗效。总体而言，接受T-Dxd治疗的患者中观察到的最常见3级或以上不良效应包括血液毒性、恶心和疲劳。值得注意的是，T-Dxd治疗还与肺毒性相关，特别是间质性肺病（ILD），这是一组需要谨慎管理的呼吸系统疾病，可能导致治疗中断。最后，DESTINY-Breast04试验评估了577名接受过转移性环境中先前化疗或在完成辅助化疗后6个月内复发的低HER2+转移性乳腺癌患者使用T-Dxd与医生选择的化疗方案。这项研究的结果显示，T-Dxd的使用导致中位无进展生存期（9.9个月对比5.1个月）和总生存期（23.4个月对比16.8个月）显著长于纳入患者的药物治疗。 2.8.2.2.恩福妥珠单抗vedotin 恩福妥珠单抗vedotin（Padcev®; Astellas Pharma US, Seagen）是一种完全人源化的IgG1，通过半胱氨酸残基上的蛋白酶可切割连接子与微管抑制剂MMAE结合，DAR为3.8。它靶向nectin-4，这是一种参与包括细胞粘附、增殖和迁移在内的多个细胞信号传导途径的跨膜蛋白，并且在多种恶性肿瘤中过表达。2019年，Padcev获得FDA批准，用于接受含铂治疗和PD-1或PD-L1抑制剂后的局部晚期或转移性尿路上皮癌，并在2022年获得欧盟范围内的市场批准。 2.8.2.3.萨奎珠单抗govitecan 萨奎珠单抗govitecan（Trodelvy®; Gilead Sciences）是一种ADC，由靶向肿瘤相关钙信号转导蛋白2（TROP2）的人源化IgG1 mAb组成，TROP2是一种跨膜糖蛋白，参与细胞自我更新、增殖、侵袭和存活，并在细胞内钙信号传导中发挥重要作用。它在大多数实体瘤中普遍过表达，包括三阴性乳腺癌（TNBC）。该mAb将恶性细胞与SN-38（一种DNA拓扑异构酶I抑制剂，导致DNA断裂，最终导致细胞死亡）结合起来。IgG1和有效载荷通过酸敏感可切割连接子与半胱氨酸残基结合，DAR在7到8之间。Trodelvy在2020年获得FDA批准，在2021年获得EMA批准，用于治疗至少接受过两次先前治疗的局部晚期或转移性TNBC患者，以及在接受含铂治疗和PD-1或PD-L1抑制剂后的局部晚期或转移性尿路上皮癌患者。 2.8.2.4.提索单抗vedotin-tftv 提索单抗vedotin-tftv（Tivdak®; Seagen）由完全人源化的IgG1、酶促可切割连接子、MMAE作为有效载荷，以及DAR等于4组成。它靶向组织因子（TF），这是一种与癌症转移和侵袭性相关的膜蛋白，在多种实体瘤中高度表达。作为市场上最新的ADC，它在2021年获得FDA批准，用于治疗在化疗期间或之后病情进展的复发/难治性转移性宫颈癌患者。 2.8.2.5.米尔维替珠单抗soravtansine 米尔维替珠单抗soravtansine（ELAHERE®; ImmunoGen）在2022年获得FDA批准，用于治疗成年患者Folate Receptor α（FRα）阳性、铂类药物耐药的上皮性卵巢癌，这些患者之前已接受过1-3次系统治疗。它靶向FRα，这是叶酸受体家族的成员，多种上皮源性癌细胞过表达。它由通过可切割连接子结合到DM4的嵌合mAb组成，DM4是一种强大的微管靶向剂，属于美登木素类。与其他ADC一样，该药物在内化进入癌细胞后发挥其细胞毒性效应，通过阻断它们的有丝分裂融合形成导致它们死亡。 2.8.2.6.迪西他单抗vedotin 迪西他单抗vedotin（Aidixi®; RemeGen）在2021年获得中国国家药品监督管理局（NMPA）批准，作为HER2表达的局部晚期或转移性尿路上皮癌（mUC）患者的二线治疗，这些患者之前已接受过含铂化疗，并批准用于接受过至少两次系统化疗方案的HER2过表达的局部晚期或转移性胃癌患者。它通过可切割连接子结合到人源化mAb，传递HER2+癌细胞MMAE（DAR等于4）。有趣的是，Aidixi在临床前实验和动物模型中显示出比其他HER2+靶向ADC更高的特异性抗原活性和更强的肿瘤活性。 2.8.2.7.西妥昔单抗sarotalocan 西妥昔单抗sarotalocan（Akalux®; Rakuten Medical）在2020年获得日本药品和医疗器械管理局（PMDA）批准。它由特异性靶向表皮生长因子受体（EGFR）的嵌合IgG1 mAb组成，EGFR的激活涉及细胞增殖、血管生成以及侵袭/转移。Akalux的结合不是与小分子，而是与一种称为700DX的光激活近红外染料（DAR 1.3–3.8）。在这种情况下，我们也希望将其视为ADC，因为它对癌细胞的作用机制。在与ADC-EGFR相互作用后，这种ADC通过抑制EGFR信号传导途径，并通过700DX染料的激光激活实现高效的抗癌效果。通过这种方式，恶性细胞被靶向并迅速消除，而周围的健康细胞则被保留。它已被批准用于治疗不可切除的局部晚期或复发性头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）。 2.9.ADC的治疗策略揭示了挑战和局限性，并可结合在组合方案中 2.9.1.有效载荷是ADCs毒性的主要原因 在过去20年中，ADCs在治疗血液学恶性肿瘤和实体瘤方面取得了显著成果，并在临床肿瘤学领域成为有效的替代方案。尽管它们被设计为通过靶向选择性细胞群来释放细胞毒性药物，但大量临床试验表明，ADCs并非没有不良反应，有时会导致传统化疗常见的毒性。通常情况下，相当比例的患者遭受各种毒性，有时（或致命）严重到需要减少剂量或中断治疗，治疗延迟和支持性药物治疗。构成ADC的每个部分在这些化合物被人体服用时都可能导致重大副作用。即使mAbs的性质负责中度/重度免疫原性副作用，特别是在使用小鼠和嵌合mAb框架的ADC制剂中，毒性概况的主要表现高度依赖于有效载荷的类型。大多数在临床上使用的ADCs装载有微管抑制剂或DNA相互作用剂，它们在纳摩尔或皮摩尔浓度范围内发挥细胞毒性作用，并且在未偶联形式下具有高度毒性。不幸的是，由于只有很小一部分ADCs到达目标，并且一部分有效载荷过早释放，很大一部分剂量实际上可以自由与许多非目标健康细胞相互作用并引起非常规的系统性或局部副作用。非靶向毒性与连接子密切相关。不可切割连接子在血浆中表现出更大的稳定性，并且ADCs被人体更好地耐受。然而，在大多数在临床上使用的ADCs中，尤其是用于实体瘤的ADCs中，更倾向于使用可切割连接子，因为它们显示出更多的好处，可能由于旁观者副作用。这种出细胞毒性有两个方面。一方面，它可能将治疗效果扩展到肿瘤微环境中的抗原阴性细胞，扩展到对ADCs不太可及的肿瘤团块核心细胞，以及抗原表达低/异质性的细胞。另一方面，由于传统小分子药物的非特异性效应，正常细胞也可能遭受严重损害，可能带来不可预测的后果。其他限制与ADCs的药代动力学特性有关。快速清除和聚集是可能对这些化合物的治疗活性产生负面影响的两个重要方面。为了解决并发症并提高ADC的体内兼容性，可以通过糖基化或PEG化对mAb组分和连接子进行化学修饰。虽然前者在这个平台上没有详细研究，但后者允许克服一些缺点。PEG化涉及将聚乙二醇（PEG）添加到特定的氨基酸残基上。一般来说，已经显示出使用PEG作为连接子可以改善ADCs的溶解性并减少聚集，通过增强稳定性和在体内的分布来改善它们的药代动力学。 2.9.2.ADCs的临床表现包括主要毒性 由于ADCs旨在限制它们对健康组织的暴露，它们与相当可管理的毒性相关，其中恶心、呕吐、腹泻和疲劳是最频繁的。不幸的是，几项临床试验提供的大量数据也突出了严重毒性（3级或更高）的存在，包括周围神经病变和血液毒性，通常是剂量限制性的。周围神经病变包括刺痛、四肢疼痛、麻木，很少伴有肌无力，通常与携带可切割连接子结合微管抑制剂的ADCs（即所有装载有MMAE的ADCs）和携带DM4的Mirvetuximab soravtansine相关。由于可切割连接子与药物过早释放相关，并且这些化合物阻断微管蛋白聚合，这种常见副作用并不意外，因为微管蛋白在轴突运输中深度参与，这是神经生长和成熟的重要过程。血液学副作用包括贫血、中性粒细胞减少、血小板减少、白细胞减少，主要是由于ADCs通过非靶向Fc受体介导的吸收进入免疫细胞，其中中性粒细胞减少是ADCs单药治疗中最主要的毒性。此外，与药物类别相关的主要剂量限制毒性包括肝毒性（对于MMAF、DM1和calicheamicin）、皮肤毒性（对于MMAE和PBD）和眼科毒性（对于MMAF和DM4）。值得注意的是，角膜毒性的机制尚未解决，但在使用Belantamab mafotodin、Trastuzumab emtansine和Mirvetuximab soravtansine治疗的患者中有相当比例的患者出现，所有这些都装载有微管抑制剂。其他相关的临床表现包括在给予Sacituzumab govitecan和Trastuzumab deruxtecan时的胃肠道副作用，这两种ADC用于治疗装载有拓扑异构酶抑制剂的乳腺癌，以及duocarmycin和PBD的浆膜渗出，后者在Loncastuzimab tesirine制剂中负责肾病毒性。此外，Trastuzumab emtansine和Trastuzumab deruxtecan，这两种均针对HER2+乳腺癌，与增加间质性肺病（ILD）/肺炎的风险相关，必须通过剂量调整和支持性护理建议仔细管理，以避免致命结果。与其他基于小分子和免疫疗法的策略一样，ADCs显示出一些需要仔细解决的挑战，以提高它们的效力并减少系统性副作用。正在采取各种方法在临床上深入对抗副作用的表现形式，其中许多方法侧重于个体。正在大力努力在早期识别可能存在潜在致命毒性的患者，并为他们提供支持性措施，如剂量和时间表调整。对患者病史和先前治疗、合并症或遗传概况的调查，包括药物遗传学分析以识别关键基因中的SNPs或潜在突变，无疑将在确定最佳策略以提高ADCs的耐受性和效力方面发挥关键作用。 2.9.1.ADCs可以用于组合疗法 除了将ADCs作为单药治疗使用外，最近的临床前和临床研究还集中在ADCs与化学免疫疗法的组合上。理想情况下，ADCs与抗血管生成剂的联合给药，即破坏新血管以促进ADCs渗透到肿瘤微环境的药物，或促进免疫监视的免疫调节药物，应该在没有或有限的严重毒性和安全问题的情况下放大身体对肿瘤团块及其TME的抗肿瘤反应。关于ADC与化疗的组合，有希望的数据包括Brentuximab vedotin和CHP（环磷酰胺、阿霉素和泼尼松）以及Polatuzumab vedotin和Rituximab-CHP在CD30+外周T细胞淋巴瘤和DLBCL中的组合疗法。同样，基于Trastuzumab emtansine和选择性抗HER2酪氨酸激酶抑制剂（TKI）tucatinib的组合疗法在转移性乳腺癌中取得了显著的益处，以及与Mirvetuximab soravtansine联合给予的bevacizumab，该mAb针对血管内皮生长因子（VEGF），在卵巢癌的临床前模型中获得了类似的益处。最近在几种类型的癌症中探索了使用ADCs和免疫治疗剂的组合方法。免疫检查点抑制剂（ICIs）是增强抗肿瘤免疫反应的免疫疗法，通过将耗尽的T细胞转化为激活的T细胞，并绕过导致肿瘤从免疫系统中逃逸的途径。针对细胞毒性T淋巴细胞抗原4（CTLA-4）和程序性细胞死亡蛋白1/其配体（PD-1/PD-L1）轴的ICIs在几种恶性肿瘤中显示出强大的临床活性，但只有少数患者通过单药治疗获得长期益处。 从这个角度来看，ADCs可以发挥作用，通过增加T细胞渗透到肿瘤微环境（TME）中，诱导肿瘤特异性适应性免疫，增强抗肿瘤免疫反应，而免疫检查点抑制剂（ICIs）则能活化耗尽的T细胞。因此，ICIs与针对HER2的曲妥珠单抗emtansine联合治疗PD-L1+、HER2+晚期乳腺癌的组合疗法取得了令人鼓舞的结果。 2.10.ADC策略在非肿瘤学适应症中的应用 近年来，研究小组已经研究了ADCs在非肿瘤学背景下的使用，主要关注于治疗细菌感染和自身免疫疾病。Tvilum等人通过开发一种抗体-抗生素偶联物（AAC），即将针对细菌的抗体与抗微生物分子丝裂霉素C偶联，用于治疗由金黄色葡萄球菌引起的植入物相关生物膜感染，这是假体关节感染中最常见的致病因子。在另一项研究中，O'Leary等人提出了开发一种抗体-杀菌剂偶联物（ABC），即将抗体与一种抗微生物肽偶联，通过与P. aeruginosa的细胞表面结合发挥作用，为ADC针对细菌感染的活性提供了另一个有趣的例子。关于炎症性疾病，Yasunaga等人开发了一种针对IL-7受体（IL-7R）的ADC，与MMAE偶联，并表明ADC介导的IL-7R免疫调节，其上调是自身免疫病理机制中的常见机制，可以特异性地耗尽自身免疫性关节炎小鼠模型炎症部位的IL-7R阳性细胞，并终止疾病进展。同年，Lee等人在类风湿性关节炎（RA）模型中证明了TCZ-ALD的免疫抑制效果，TCZ-ALD是一种针对IL-6受体（IL-6R）的ADC，与小分子阿伦磷酸盐偶联。TCZ-ALD阻断了IL-6R活性和巨噬细胞在RA症状和关节炎症表现中的活性。几年后，Gillard等人通过单次给予CD45-ADC和骨髓移植，实现了致病活性T细胞的免疫重置，这在自身免疫疾病的小鼠模型中产生了显著的疾病修饰效果。此外，一些研究还探讨了ADCs在心血管疾病和肾脏疾病中的应用，突出了这种治疗策略在其他病理条件下的潜在应用。 2.11.ADCs制造中的挑战和解决方案 2.11.1.工艺开发包括几个步骤 公司在ADCs制造中的主要目标是生产一种纯净且无生物负荷的化合物，用于人体临床使用是安全的。由于ADC的制剂由具有多个偶联位点的mAbs混合物和小有机分子组成，因此在这些化合物的开发中需要几个分析步骤，并必须克服几个挑战。总的来说，ADCs的生产可以分为三个步骤：抗体的生产、药物-连接子复合物的合成和偶联以形成最终的ADC。偶联步骤具有根本重要性，因为它决定了生物分子的治疗效力。传统的基于赖氨酸侧链或还原半胱氨酸的偶联方法导致异质性ADC制剂，其安全性和治疗效果难以预测。为了克服这一关键限制，最近开发了位点选择性偶联方法。通过这种方式，一定数量的药物分子不断结合到mAbs的选定位点上，从而获得更均匀的混合物，提高了批次间一致性和治疗效果。在偶联步骤之后，ADC进行纯化并填充到无菌瓶中，整个过程都遵循当前良好生产规范（cGMP）的无菌生产线。在整个开发过程中控制质量。生产需要一个生物制造环境，允许安全处理敏感结构，如各种粉末和化学品、纯化的mAbs和高效药物，以最小化生产各个阶段可能发生的潜在污染和损失。为确保产品的纯度和无菌性，合成和生物偶联反应在无菌室和条件下进行，并根据cGMP标准定期记录仪器准确性。为了减少使用危险物质的潜在污染和暴露，每个实验步骤都通过为人员和操作员提供深入的专业知识和专用设备来实现。此外，ADC的生产通常涉及多个部门/服务，从这个意义上说，必须确保极低温度的供应链和安全的包装，以减少长期储存和运输过程中可能的变化、损坏和泄漏。考虑到所涉及的复杂性和流程数量，ADCs的生产相当繁琐、耗时且经济上昂贵。需要大量的资本投资来覆盖从实验设计、新药的发明和开发到产品创新、差异化和安全监控的众多步骤，所有这些都需要使成品药物在市场上可行（www.cbo.gov）。为了克服这些障碍，合同开发和制造组织（CDMOs），为制药行业提供药物开发和制造服务的公司，正在转向一次性技术（SUTs）和自动化端到端系统。SUTs是无菌的一次性物品，由各种塑料制成，其中大多数可以像它们的不锈钢对应物一样使用，无需在使用后进行消毒和回收。因此，这些技术通过降低交叉污染的风险、更好地确保无菌性、允许在整个过程中更具灵活性，以及最重要的是提高成本效率和减少上市时间，比传统可重复使用系统提供了显著的优势。在这些方面，技术的持续改进和主要生物制药公司对广泛研究计划的投资将推动ADC市场的增长（2022年6月估值约为70亿美元，但预计到2030年将达到224亿美元（www.researchandmarkets.com），并增加新的医疗领域中可用的基于ADC的疗法数量。 2.11.2.分析表征策略 ADCs生产的另一个挑战是评估它们的生化属性，以获得安全有效的产品。在生产过程中必须仔细控制的ADC的关键质量属性包括确定药物-抗体比率（DAR）和药物分布、残留未偶联物种，特别是mAb和载荷方面，以及评估最终制剂中的尺寸和电荷变体。如今，各种体外仪器和技术被单独或组合使用，以进行全面的ADC分析表征，包括光谱、色谱和质谱方法。 2.11.2.1.确定纯度 化合物的纯度是任何生物制药制造过程中的一个基本目标。用于评估ADC制剂纯度的一种技术是尺寸排除色谱法结合紫外检测（SEC-UV），该方法通过尺寸（在某些情况下是分子量）分离分子，用于分级大型大分子，如蛋白质（例如mAbs）或蛋白质复合物。在ADC合成中，按尺寸分离大分子允许从潜在的片段、聚集体和颗粒中纯化mAb，这是影响最终ADC效力及其在给患者服用时安全性的三个不良物种。通常，将SEC与多角度激光光散射（SEC-MALS）结合使用，为生物制药应用提供了一些优势。在MALS检测中，激光束通过含有目标分子的样品溶液，根据分子的尺寸，在特定角度测量散射光的强度。与SEC本身相比，SEC-MALS需要高纯度柱，但通过增加检测制剂中杂质的灵敏度，提供了额外的信息。其他用于确定聚集或片段存在的技术包括动态光散射（DLS）、沉降速度分析超速离心（SV-AUC），以及毛细管电泳结合十二烷基硫酸钠分析（CE-SDS），这是一种在生物制药工业中常用的宝贵方法，用于mAbs和ADC制剂，以确定批次一致性和整体蛋白纯度。此外，ADC制剂中可能存在各种残留物种，可能对患者构成潜在安全风险，是必须仔细评估的关键质量属性。这些未偶联形式的水平可以通过测量分子上的电荷来监测。由于mAb和载荷之间的生物偶联反应可以显著改变新形成的ADC的静电剖面，因此基于电荷的分离技术，如离子交换色谱法（IEC）、等电聚焦电泳（IEF）和毛细管等电聚焦（cIEF），可以提供有关电荷异质性、药物分布模式和整体制剂质量的信息。迄今为止，成像毛细管等电聚焦（iCIEF）被认为是生物制药质量控制中的一种强大方法，因为它可以根据各个变体的等电点（pI）定量分离样品。因此，iCIEF可以用来根据mAb及其偶联形式的不同pI，快速测量ADC混合物中游离mAb的含量。然而，这种检测的缺点是偶联物不能与反应中间体和其他杂质区分开来，它只能用于导致电荷和净pI发生显著变化的偶联化学。 2.11.2.2.确定DAR和药物分布 ADC制造过程中最热门的话题之一是实现生物偶联反应，从而合成均匀混合物，从而控制DAR和载荷。已使用各种分析方法来确定这些参数，包括紫外/可见光谱（UV/Vis）、疏水作用色谱（HIC）、反相液相色谱（RPLC）和质谱（MS）。至于MS，其在ADC表征中的广泛使用在其他作品中讨论。UV/Vis光谱法相对于其他技术来说，测量DAR相对容易，尽管它需要mAb和载荷之间足够不同的吸收剖面以及载荷上的UV/Vis色团。在液相色谱方法中，HIC和RPLC通常用于测量平均DAR和药物分布。HIC是一种允许基于它们在疏水性上的差异来确定物种分布的方法，并且独特地保留了ADCs的天然结构和活性。由于分析是在温和的非变性条件下进行的，ADCs可以在其天然构象中被研究，这是一个优势，因为纯化色谱物种允许它们在后续分析中进一步表征。这种方法通常用于分析半胱氨酸偶联ADC和其他位点特异性偶联，但不能应用于赖氨酸偶联获得的ADC，因为这些制剂的更大异质性使色谱分离复杂化。然而，HIC需要大量的起始材料，对随机偶联ADCs的效率低，并且不能从半胱氨酸偶联ADCs中分离位置异构体，也不能确定药物偶联到链H或L。RPLC方法也根据混合物组分的疏水性进行分离，但这种方法需要蛋白质变性，导致一些ADCs分布和某些DAR物种的信息丢失。 图3 肿瘤靶向ADCs概览。利用血液循环，ADCs到达肿瘤微环境（TME），其中由癌症相关成纤维细胞（CAFs）和其他细胞类型组成，并与在其表面暴露肿瘤相关/特异性抗原的恶性细胞相互作用。除了它们的经典作用机制外，ADCs还可以增强对肿瘤团块的积极反应。为此，ADCs的疏水性有效载荷可能通过细胞膜扩散，通过旁观者杀伤效应（黑色箭头）诱导邻近抗原阴性细胞的杀伤，和/或ADCs抗体的Fc片段可能通过参与免疫系统（如补体系统、巨噬细胞和NK细胞）的免疫效应机制，引发抗肿瘤免疫（ADCC、CDC和ADCP）。所有这些机制共同旨在通过凋亡诱导肿瘤团块的细胞组分死亡。 2.12.结论和展望 如今，ADC代表了一种坚实的策略，用于治疗不同类型的恶性肿瘤。ADC的设计提供了一个特殊的机遇，能够选择性地将有效的抗肿瘤化学物质输送到目标细胞并将其消灭，而不会带来严重的非靶向毒性效应。ADC的主要优势在于其作用机制，因为它提供了克服传统基于小分子疗法的一些主要限制的潜力，如低治疗指数和高非肿瘤毒性。通过旁观者效应，在肿瘤团块和肿瘤微环境中杀死邻近的抗原阴性细胞，以及通过mAb-抗原相互作用和免疫细胞激活分别潜在激活直接和间接抗癌机制，为它们在临床上的使用提供了理由（图3）。在这种情况下，值得注意的是，作为单药治疗时ADC活性相关的益处可能会遇到由于肿瘤来源的耐药机制和主要由ADC的载荷引起的一些可管理的和少数严重不良反应而导致的一致的临床限制。尽管迄今为止已取得了有希望的结果，ADC技术仍在研究之中，并且在不同肿瘤背景下的药代动力学特性和生物效力方面存在一些限制。为了开发更适合的ADC一代，这一领域的未来前景基于现有技术的优化，特别是新方法学的发现。因此，科学家们正在积极探索新开发的mAbs的验证、合成更少免疫原性和更稳定连接子以及发现更有效载荷的深刻改进，并且类似的进展也集中在开发更合适的制剂以及识别新的靶标抗原上。鉴于TME在实体肿瘤进展和扩散中的中心作用，针对在基质细胞、血管和最重要的TME内免疫细胞中上调的新候选者进行靶向，可能会导致对肿瘤逃逸机制和代谢功能障碍的更大抑制，以实现持久的治疗效应。此外，与不同药物类别的组合疗法已经显示出协同和有希望的结果，通过增强ADC的抗癌效力和治疗指数，用于治疗血液学和实体肿瘤。基于这些观察，所有这些努力旨在开发新一代ADC，无疑将在药学特性、治疗效果和安全性方面显示出显著改进，这些改进不仅在肿瘤学领域，而且在其他病理条件下都是如此。 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入 生物制品微信群！ 请注明：姓名+研究方向！ 版 权 声 明 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。

摘要：抗体药物偶联物（ADCs）是一种将化疗药物与抗体结合以增强其对肿瘤的靶向输送的疗法，代表了癌症治疗中的一项重大进步。ADCs结合了抗体的精确靶向能力和化疗的强大细胞杀伤效果，允许在最小化对健康组织损害的同时增强对肿瘤的细胞毒性。在这里，我们提供了ADCs当前临床概况的概述，重点介绍了11种美国食品药品监督管理局（FDA）批准的产品，并讨论了超过500项正在研究新型ADCs的活跃临床试验。我们还讨论了与ADCs临床转化相关的一些关键挑战，并强调了克服这些障碍的新兴策略。我们的讨论将为未来开发更安全、更有效的ADCs提供有用的指导，以用于更广泛的适应症范围。 本综述旨在提供当前抗体药物偶联物（ADCs）的临床概况概述，ADCs是一种新兴的靶向癌症治疗方式。我们讨论了FDA批准的ADC产品，并强调了基于它们的适应症、抗体类型、靶点抗原和有效载荷的多样化新型调查ADCs在活跃的临床试验中，同时也概述了ADC开发中的挑战。总的来说，本综述提供了对ADCs在临床中当前状态的理解，同时促进了改进ADC开发的研究计划。 1.引言 癌症长期以来一直是全球性的挑战，被认为是全球第二大死亡原因，占死亡总数的六分之一。传统的治疗方法——手术、放疗和化疗——几十年来一直是癌症管理的基石。然而，它们的效果受到多种因素的阻碍，例如癌症诊断时的阶段（限制了手术的可行性）、对健康细胞、器官和组织的损害（放疗和化疗的后果），以及药物抗性的产生（化疗的挑战）。此外，这些治疗倾向于关注癌症的位置或组织学特征，而不是特定的分子变化。最近在分子和肿瘤生物学方面的进展已经将癌症治疗从这些广泛的方法转变为更个性化和精确的治疗。受到Paul Ehrlich的“魔法子弹”概念的启发，新的癌症治疗选择旨在通过针对癌症的特定分子标记来最小化毒性。包括单克隆抗体（mAbs）和小分子抑制剂在内的靶向疗法已经改变了乳腺癌、结直肠癌、肺癌和消化道肿瘤等多种癌症的管理，提高了传统化疗的效果。 抗体基础疗法的基础是在20世纪60年代奠定的，当时发现了肿瘤抗原的表达，并在19世纪末发展了抗体。单克隆抗体（mAbs）在诊断和治疗血液恶性肿瘤和实体瘤方面已被证明是有效的。它们通过靶向肿瘤相关抗原发挥作用，要么抑制细胞生长和血管生成，要么刺激对肿瘤的持久免疫反应。这导致了抗体药物偶联物（ADCs）的创造，它们将mAbs的靶向方法与化疗的细胞杀伤能力相结合，从而节省健康组织，因此在癌症治疗中代表了重大进步。 在过去几十年中，ADCs的临床研究活动日益增加。迄今为止，美国食品药品监督管理局（FDA）已经批准了11种ADCs，其他监管机构也批准了两种。许多ADCs正在进行临床研究，有望扩大可治疗癌症的范围。正在进行的试验还在探索使用批准的ADCs的最有效治疗组合。在这篇综述中，我们提供了ADCs的临床概况概述。我们讨论了ADCs的设计考虑和作用机制，突出了批准的产品，并回顾了涉及批准和新型调查ADCs的500多项活跃的临床试验。我们还讨论了ADCs临床转化的挑战，并为未来更有效和更安全的ADCs的发展提供了展望。 2.关键组成部分和ADCs的作用机制 2.1.关键组成部分 ADC由一个抗体通过化学稳定的连接物与细胞毒素有效载荷结合而成。虽然这听起来很简单，但这些组成部分理想属性的复杂性已经影响了ADC研究的进展。在这里，我们讨论了与每个ADC组成部分设计相关的关键考虑因素。 2.1.1.抗体 通常使用具有特定抗原表位特异性的单克隆抗体来配制ADCs。抗体可以被视为促进有效载荷特异性输送到肿瘤细胞的驱动力。抗体组分通常推荐的特性包括：(i) 对癌细胞抗原的高选择性超过健康细胞，以及 (ii) 对目标的高结合亲和力。其他理想特性包括结合后的强保留、低免疫原性和最小的交叉反应性。早期的ADCs使用小鼠单克隆抗体配制，由于免疫原性降低了效果而存在问题。然而，新一代的ADCs采用人源化抗体，免疫激活的风险较低。 设计抗体组分的一个关键方面是选择抗原靶标。理想情况下，靶标应该只在肿瘤细胞上表达。然而，一个更现实的目标是识别一个 (i) 在肿瘤细胞上高表达且在健康细胞上低表达的目标，最小目标抗原阈值为>10,000拷贝/细胞，(ii) 在肿瘤细胞表面展示，最小化脱落以实现有效的抗体结合，并且 (iii) 具有被内化的能力以帮助ADC进入细胞。在ADCs中使用的已知抗原超过50种，批准的ADC产品中常见的抗原包括HER2、Trop2、B细胞成熟抗原（BCMA）、Nectin4、CD19、CD22、CD30、CD33和CD79b。最近，研究的重点也转移到了肿瘤细胞之外的抗原识别上。在肿瘤微环境中表达的抗原，如基质、血管、细胞外基质和肿瘤基质上的抗原，有潜力扩大ADCs的目标抗原范围。此外，这些区域表达的抗原较不易发生突变，可能防止药物抗性的发展。 ADC中抗体的大小也很重要。免疫球蛋白G（IgG）抗体（IgG1、IgG2、IgG3、IgG4）通常在ADCs中使用。由于其在血清中的丰富性和强大的效应功能，IgG1是最常用的亚型，而由于其在血液中的半衰期短，IgG3很少使用。虽然IgG抗体在血清中最为常见，但它们的大尺寸通常限制了通过血管和肿瘤组织的渗透。为了克服这一点，新型ADCs通过去除可结晶片段（Fc）段来形成小型化抗体。这使得ADCs更适合实体瘤，但也带来了半衰期减少的问题。 在ADCs的设计中，仔细平衡抗体的结合亲和力和内化能力是很重要的。通常，更高的结合亲和力会导致抗体的快速内化。然而，在实体瘤的情况下，ADCs的快速内化主要只发生在肿瘤边缘。这是因为结合位点屏障导致ADCs在实体瘤的血管附近被困住，阻碍了它们向远处肿瘤细胞的渗透。 除了使有效载荷的输送成为可能，抗体还发挥一些细胞毒性功能，如抗体依赖性细胞毒性（ADCC）、抗体依赖性细胞吞噬作用（ADCP）和补体依赖性细胞毒性（CDC），这将在后面的章节中进一步讨论。 2.1.2.连接物 连接物是影响ADCs稳定性、有效载荷释放、药代动力学（PK）、毒性和整体治疗效果的重要组成部分。大多数最新的ADCs进步归功于药物-连接物技术的进步。理想的ADC连接物应该在循环中足够稳定以防止过早释放药物，同时也足够敏感以响应目标部位的释放刺激。 ADC连接物通常被广泛分类为可裂解或不可裂解。可裂解连接物可以是化学裂解连接物（如腙或二硫键基）或酶裂解连接物（如糖苷酸或肽键基）。当ADCs被内化到目标细胞时，这些连接物通过几种机制如质子溶解、硫醇还原、蛋白酶解或碳水化合物水解而降解，导致细胞毒素有效载荷的释放。这种裂解发生在肿瘤细胞的内体-溶酶体室中。由于负责这些连接物裂解的刺激并不完全局限于肿瘤细胞，这些连接物也容易受到血液或肿瘤微环境中的化学物质和酶的影响，增加了系统毒性的风险。 相反，不可裂解连接物通过在内体/溶酶体中酶解抗体来释放有效载荷。连接物仍然与有效载荷以及一些氨基酸残基结合，这限制了有效载荷在细胞中的扩散，从而降低了系统毒性。这些连接物对生理环境的敏感性较低，导致血浆稳定性增加和特定药物释放。然而，连接物和氨基酸残基的持久存在可能影响有效载荷的功能；因此，只有能够耐受化学修饰的小分子才适合这些连接物。 ADC连接物的其他考虑因素包括其长度和疏水性。越来越多的证据表明，较短的连接物通过抗体提供的立体屏蔽改善了ADCs的稳定性。同时，亲水性连接物增加了ADCs的溶解度并改善了药代动力学，并且对于疏水性有效载荷的ADCs更有益。 2.1.3.有效载荷 ADCs配制有高效力的有效载荷，具有皮摩尔或纳摩尔IC50，以确保细胞毒性效果。早期的ADCs使用了传统的化疗药物；然而，由于到达目标部位的有效载荷量有限（1%-2%），这些中等效力药剂的效果并不理想。新一代批准的ADCs部署了更有效的有效载荷，它们抑制细胞分裂所必需的微管或对细胞DNA造成损伤。这些药剂的效力超过了传统化疗100到1000倍。这类针对微管的药剂的例子包括基于Dolastatin10的auristatin类似物和maytansinoids，常用的DNA损伤有效载荷包括Calicheamin类似物（诱导DNA双链断裂）、Duocarmycin类似物（促进DNA烷基化）和拓扑异构酶1抑制剂（导致DNA插入）。这些有效载荷需要有细胞内靶标，因为它们被设计为在肿瘤细胞内释放。可以在其他地方发表的最新综述中找到对ADC有效载荷的全面回顾。 除了高效力之外，ADC有效载荷还应展示几个其他关键特性，包括在系统循环中的稳定性、在内体/溶酶体中的抗降解性、最小免疫原性、相对较低的分子量，以及适合与连接物结合的化学基团。此外，需要适当有效载荷的疏水性，以平衡溶解度，成功结合到ADC，并具有良好的细胞穿透性，同时防止快速清除。 2.2.作用机制 图1提供了ADCs作用机制的概述。静脉注射后，ADCs在全身分布并在肿瘤中积累。ADCs的循环由抗体组分的长半衰期促进，而它们在肿瘤内的积累是由抗体的片段抗原结合（Fab）段与抗原靶标的结合驱动的。mAbs的大尺寸限制了ADCs通过肿瘤血管的扩散，导致只有一小部分（每克肿瘤0.0003%-0.08%31）的给药剂量的最终在目标部位积累，强调了需要高效力的有效载荷。抗体与其靶标的结合触发了ADC的内化，这可以通过clathrin介导的内吞作用（CME）、caveolar介导的内吞作用或胞饮作用发生。随后，ADC被打包进早期内体，它成熟并与溶酶体融合，其中有效载荷在内体/溶酶体降解ADC后被释放。连接物的类型决定了内化后有效载荷释放机制。不可裂解连接物需要ADC定位在溶酶体中进行蛋白水解，而可裂解连接物的有效载荷释放是由细胞内刺激（如pH敏感性、蛋白酶敏感性或谷胱甘肽敏感性）触发的，绕过了溶酶体运输的需要。 一旦有效载荷释放到细胞质中，它通过微管抑制或DNA损伤破坏细胞功能，导致癌细胞死亡。这是ADCs的主要作用机制。除了增强有效载荷向目标细胞的输送外，一些ADCs可以显示旁观者杀伤效应，其中释放的有效载荷渗透通过细胞膜，扩散到并杀死邻近的肿瘤细胞。此外，CDC、ADCC和ADCP是增强ADC效果的额外机制。这些机制是通过抗体的Fc区域与效应免疫细胞上存在的新生儿Fc受体的相互作用介导的。在ADCC中，Fc区域与FcƔ受体的相互作用激活了自然杀伤（NK）细胞等免疫细胞，它们释放细胞毒素分子（例如，穿孔素和颗粒酶）。ADCP涉及巨噬细胞在类似的相互作用后吞噬癌细胞。然而，这些Fc介导的作用也可以通过导致ADCs被免疫细胞隔离，导致非靶标毒性来降低ADC的效力。然而，这些效应功能主要与IgG1相关，因为IgG2和IgG4在介导Fc依赖性活动方面效果较差。此外，ADC的另一个作用机制是其抑制下游信号通路。这特别观察到在肿瘤发生途径上游的抗原靶标，其中抗体结合防止了受体的二聚化。 图 1 抗体药物偶联物（ADCs）作用机制的示意图。使用BioRender创建。Fc，可结晶片段。 3.FDA批准的ADC产品 目前，有11个ADC产品获得FDA批准，另外两个由其他监管机构（NMPA和PMDA）批准。另外两个ADC（Moxetumomab pasudotox和Belantamab mafodotin-blmf）之前曾获得FDA批准，但由于临床使用有限或未能达到主要疗效终点而被撤回。所有批准的产品均通过静脉注射给药，旨在治疗特定类型的癌症。每个批准产品的关键信息在表1中进行了总结。 3.1.批准用于血液癌症的ADC 迄今为止，已有七个ADC获得FDA批准用于治疗血液癌症，其中两个由于临床疗效或使用有限而被撤回。Mylotarg®（Gemtuzumab Ozogamicin，GO）是首个获准用于治疗急性髓性白血病（AML）的ADC，其特征是骨髓造血功能不良。GO最初在2000年被批准用于AML，但后来因未能证明临床效益和过度的致命毒性而自愿撤出市场。在GO批准之前，AML的标准治疗是7 + 3方案，涉及7天的阿糖胞苷治疗，随后是3天的柔红霉素治疗。36,37 GO在2017年重新获得批准，新的数据显示在剂量调整后对2岁及以上患者的CD33+ AML的安全性和有效性。它由一个与DNA损伤的calicheamicin通过共价连接的人源化抗CD33 IgG4 mAb组成。该连接物是酸可裂解的，并能够在髓母细胞的内体/溶酶体中释放有效载荷。该治疗不被认为是强化的，因此适合老年患者和有合并症的患者。在法国的3期试验中（ALFA-0701试验），对280名患者的GO显示出对新诊断的AML患者有优越的无事件生存期，并且对3325名成人患者的荟萃分析也显示了总体生存率的提高。然而，Mylotarg®带有肝毒性的黑框警告，其他警告包括严重出血风险和输注相关反应。 ADCETRIS®（Brentuximab vedotin）是治疗难治性或复发性经典霍奇金淋巴瘤（cHL）患者的标准治疗。它在2018年最近被FDA批准，并由一个人抗CD30 IgG1抗体通过可裂解的缬氨酸-瓜氨酸连接物与单甲基auristatin E（MMAE）共价连接。一旦与CD30+癌细胞结合并被内化，连接物就会通过内体/溶酶体蛋白酶裂解以释放MMAE，后者通过凋亡诱导细胞死亡。Brentuximab vedotin也已报告在CD30表达低的疾病中活跃，这是由于旁观者效应，其中游离的MMAE扩散并杀死相邻的癌细胞。在其批准之前，cHL的前线治疗涉及化疗药物的组合：多柔比星、博来霉素、长春新碱和达卡巴嗪，但这种治疗方案与高达40%的患者的复发相关。3期ECHELON-1试验显示，用brentuximab vedotin替代该治疗方案中的博来霉素，可以提高III期和IV期cHL患者的无进展生存期，长期随访显示这种益处是持续的。然而，ADCETRIS®带有进行性多灶性白质脑病的黑框警告。 Besponsa®（Inotuzumab ozogamicin）是唯一获准用于治疗复发或难治性B细胞前体急性淋巴细胞性白血病（R/R ALL）的ADC。它是一个通过丁酸易裂解连接物与人源化抗CD22 IgG4抗体共价结合的calicheamicin。在这种情况下，细胞毒性仅在释放后由有效载荷介导，其有效性因此取决于有效的内化和对calicheamicin的敏感性。Inotuzumab ozogamicin已被报告与挽救化疗相比改善了临床结果。INO-VATE 3期试验显示，Inotuzumab ozogamicin比标准治疗化疗有更高的反应率。Inotuzumab ozogamicin在R/R ALL患者中的总体反应率为60%-80%。 Polivy®（Polatuzumab vedotin-piiq）在2019年获得FDA加速批准，用于治疗R/R弥漫性大B细胞淋巴瘤（DLBCL），与苯达莫司汀和利妥昔单抗（BR）联合使用。Polatuzumab vedotin-piiq的2期试验显示，在用Polatuzumab vedotin与BR联合治疗的移植不合格的R/R DLBCL患者中，完全缓解（CR）率更高，死亡风险降低了58%。Polatuzumab vedotin由一个人抗CD79b IgG1 mAb与MMAE通过蛋白酶可裂解连接物链接而成。这种配方使用工程化半胱氨酸（THIOMABs）实现与MMAE的高效和均匀结合。 Zynlonta®（Loncastuximab tesirine，SG3199），由一个人抗CD19 IgG1抗体与吡咯苯并二氮杂环（PDB）二聚体细胞毒素共价结合而成，是另一种获准用于治疗DLBCL的ADC。在内体/溶酶体裂解后，SG3199在细胞的DNA内形成链间交联，导致细胞死亡。SG3199还表现出旁观者杀伤效应。2023年7月，由于FDA对这种ADC的暂停，出于对过度致命毒性的担忧，Zynlonta®的进一步临床试验被终止。 LUMOXITI®（moxetumomab pasudotox-tdfk）最初在2018年被批准用于治疗成人R/R毛细胞白血病。这种ADC由一个靶向CD22的抗体的Fv片段与免疫毒素共价结合而成。一旦释放，免疫毒素通过催化伸长因子-2的二磷酸腺苷-核糖化，诱导凋亡。LUMOXITI的批准基于一个3期研究，该研究表明高达90%的循环CD19+ B细胞在治疗第8天被耗尽。尽管这项研究报告了普遍可接受的耐受性概况，但由于临床使用不足，LUMOXITI在2023年被撤出市场。 Blenrep®（Belantamab mafodotin-blmf）在2020年被批准用于治疗成人R/R多发性骨髓瘤。Belantamab mafodotin-blmf是首个获得批准的抗BCMA抗体的ADC，也是首个带有微管抑制剂单甲基auristatin F（MMAF）有效载荷的ADC。其批准基于DREAMM-2全球试验，该试验显示总体反应率为31%。然而，接受Belantamab mafodotin-blmf治疗的患者中有77%出现眼部毒性，导致FDA对此产品进行黑框标记。2020年，GSK宣布由于在DREAMM-3确认性临床试验中未达到主要终点，Blenrep®从美国市场撤回。 3.2.批准用于实体瘤的ADC 迄今为止，已有六个ADC获得FDA批准，另外两个由其他监管机构批准用于治疗实体瘤。Kadcyla®（Adotrastuzumab emtansine）是FDA批准的首个用于治疗HER2阳性转移性乳腺癌的ADC。Adotrastuzumab emtansine（T-DM1）由一个名为曲妥珠单抗的人源化抗HER2 IgG1抗体组成，该抗体于1998年被引入用于治疗HER2+乳腺癌。高达25%的乳腺癌患者表现出HER2过度表达，这与预后不良有关。然而，在曲妥珠单抗治疗下，有相当一部分患者没有反应或经历了复发。Adotrastuzumab emtansine是曲妥珠单抗和微管抑制剂maytansinoid的组合，通过不可还原的硫醚连接物链接。抗体的内体/溶酶体降解导致释放maytansinoid，引起凋亡。还有由于HER2下调、HER2二聚体抑制、免疫反应激活和ADCC导致额外的抗体介导的细胞毒性。各种临床研究表明，接受Ado-trastuzumab emtansine治疗的患者在总生存期和生活质量方面有所改善。尽管T-DM1在结果上有所改善，但对初始反应者中观察到的药物抗性发展存在担忧。Kadcyla®还带有FDA黑框警告，包括肝毒性、心脏毒性、肺毒性和胚胎-胎儿毒性。 Padcev®（Enfortumab vedotin-ejfv）是首个用于治疗转移性尿路上皮癌（UC）的ADC，这是一种具有不良预后的侵袭性癌症。Enfortumab vedotin-ejfv（EV）由一个完全人源化的抗Nectin-4 IgG1抗体与MMAE链接而成。Enfortumab vedotin-ejfv基于1期和2期试验结果，在2019年获得FDA加速批准，表明EV在UC患者中具有高反应率、疾病控制率和改善的总生存期。在2期（EV-201）试验中，90%的入组患者有转移性内脏疾病，显示EV导致44%的总反应率和12%的完全缓解率。3期（EV-301）试验涉及608名患者，证明了EV与单一化疗相比具有优越的疗效。这促进了EV在2021年获得FDA批准，用于治疗两个成人UC人群，包括之前接受过PD-L1抑制剂和基于顺铂的化疗的患者，以及不适合基于顺铂的化疗的患者。Padcev®带有FDA黑框警告，警告严重的皮肤反应。 Enhertu®（Fam-trastuzumab deruxtecan-nxki，T-DXd）是首个获得批准用于HER2低表达乳腺癌的ADC，占HER2阴性乳腺癌的约40%-50%。T-DXd由一个人源化抗HER2 IgG1抗体与通过稳定的四肽连接物连接的拓扑异构酶-1抑制剂exatecan衍生物（DXd）组成。与曲妥珠单抗emtansine一样，有效载荷在癌细胞内释放。然而，T-DXd的抗体药物比（DAR）为8，即使在HER2表达低的肿瘤中也能有效地输送DXd。T-DXd在2019年获得FDA加速批准，用于治疗不可切除或转移性乳腺癌患者。这一适应症的扩展覆盖了所有表达HER2的肿瘤，允许药物使用的灵活性。其初步批准基于2期试验，表明总反应率为60.3%。经过3期试验表明在无进展生存期和总生存期方面有显著改善，T-DXd在2022年获得FDA的常规批准。基于DESTINY-Gastric01试验，TXd在2021年也获得批准，用于治疗先前接受过基于曲妥珠单抗的方案的局部晚期或转移性HER2阳性胃腺癌或胃食管结合部腺癌患者。同样在2022年，基于DESTINY-Lung02试验的结果，T-DXd获得FDA批准，用于治疗不可切除或转移性的HER2过表达或HER2突变的非小细胞肺癌成人患者。Enhertu®带有FDA黑框警告，与间质性肺病、肺炎和胚胎-胎儿毒性的风险有关。 Trodelvy®（Sacituzumab govitecan）是唯一获准针对TROP2作为其抗原的ADC。它在2020年首次获得批准，用于治疗至少接受过两次转移性疾病治疗的成人转移性三阴性乳腺癌患者。2021年，它还获得了治疗转移性尿路上皮癌的批准。Sacituzumab govitecan由一个人源化抗TROP2 IgG1抗体通过可水解的腙连接物与SN-38（一种拓扑异构酶-1抑制剂和伊立替康的活性代谢物）链接而成。除了在内化的细胞内具有DNA损伤效应外，由于其高膜渗透性，SN-38还表现出旁观者效应。2023年，Sacituzumab govitecan获得FDA扩展批准，用于治疗激素受体阳性和HER-2/NEU阴性的转移性乳腺癌患者，带有中性粒细胞减少症和腹泻的黑框警告。 Tivdak®（Tisotumab vedotin-tftv [TV]），是首个在2021年获得批准的针对组织因子（TF）的ADC，用于治疗成人复发或转移性宫颈癌。大约10%-20%的早期疾病患者和70%的局部晚期疾病患者在诊断后2年内复发。这些患者中只有一小部分对治愈性治疗有反应，需要更多针对性的治疗选择。TV，一个人源化IgG1抗体通过蛋白酶可裂解连接物与MMAE共价结合，在2期临床研究中展示了临床意义和持久的抗肿瘤活性，79%的接受治疗患者的靶病变减少。由于innovaTV 201和innova TV 204试验中有50%以上的患者出现与眼睛相关的不良效应，Tivdak®带有FDA黑框警告，警告眼部毒性。 ELAHERE™（mirvetuximab soravtansine-gynx）是另一个首次用于治疗成人叶酸受体-α（FRα）阳性、铂类耐药的上皮性卵巢、输卵管或原发性腹膜癌的ADC。适用于对基于铂的化疗没有反应且已经接受过其他类型化疗的患者，它具有一个嵌合抗FRα IgG1抗体与通过可裂解的二硫键连接的maytansine衍生物（DM4）共价结合。在内体/溶酶体裂解后，DM4导致细胞周期停滞和凋亡。DM4还表现出旁观者杀伤效应。ELAHERE™也带有FDA黑框警告，警告眼部毒性。 4.活跃的临床试验中的ADCs 自2000年第一个ADC获得批准以来，持续的努力集中在设计具有改善疗效和降低毒性的新型ADC上。这些努力在目前活跃试验中的ADC数量上得到了体现，这只是所有ADC研究的一小部分。我们在clinicaltrials.gov上进行了搜索，以识别已批准和新型调查ADC的活跃临床试验。对于与已批准ADC相关的试验，我们通过在“其他术语”类别中输入每个已批准ADC的药物名称进行搜索，同时检查“干预性研究”，处于活跃状态（“尚未招募”、“招募中”、“邀请注册”和“活跃，未招募”）。对于与新型ADC相关的试验，我们使用关键词“antibody drug conjugate OR antibody-drug conjugate OR ADC OR ADCs OR antibody drug conjugates OR antibody-drug conjugates”在clinicaltrials.gov的“其他术语”类别中进行搜索，并检查“干预性研究”，处于活跃状态（“尚未招募”、“招募中”、“邀请注册”和“活跃，未招募”）。所有收集的试验然后手动筛选，只包括专注于携带pan-cytotoxic载荷的IgG基ADC的试验。我们的搜索截至2023年10月，共识别出551个活跃的临床试验。在这里，我们讨论这些活跃的试验，并强调与批准产品相比，活跃试验中调查ADCs出现的新趋势。表2和表3分别展示了已批准ADC和新型调查ADC的代表性活跃试验。 4.1.疾病适应症的范围 大量的ADC相关活跃试验针对的是实体瘤，其中乳腺癌是最受研究的适应症，共有140项试验。图2提供了ADC相关活跃临床试验所涉及的适应症范围的概览。这些试验中的大多数（64%）旨在扩大当前已批准产品的临床应用。这些试验中的ADC与市场上的产品具有相同的组分，但在所研究的适应症范围上有所不同。大约36%的试验集中在尚未批准的新型ADC上（见图2）。当比较两组感兴趣的试验——针对新型ADC的试验与已批准ADC相关的试验时，可以注意到新型ADC的试验明显倾向于实体瘤应用，实体瘤应用约占试验的90%。图2详细列出了已识别的活跃ADC相关试验的疾病适应症细分。另一个值得注意的观察是抗原靶标的转变，第二组（针对新型ADC的试验）展示了比第一组（已批准ADC相关的试验）更广泛的抗原靶标多样性（见图3）。抗体和药物有效载荷组分在新型ADC的试验中也呈现出更广泛的多样性，这些都有助于这组试验所覆盖的更广泛的疾病适应症范围。这种多样化可能是由于对癌症中靶标表达模式理解的不断增长所驱动的。 图 2 活跃临床试验中的抗体药物偶联物（ADCs）概览。(a) 市场上已批准的ADCs（FDA批准了11种，其他监管机构批准了2种），展示了它们的疾病适应症范围。(b) 活跃临床试验中ADCs的阶段和疾病范围。(c) 对ADC试验的深入分析，显示基于新ADC产品（左侧）与基于已批准ADCs（右侧）的试验比例，按阶段和适应症进行分析。 4.2.抗体的范围 抗体是ADC的重要组成部分，因为它决定了目标特异性，从而增强了有效载荷的靶向细胞毒性效果。此外，抗体组分影响ADC的血浆浓度、免疫原性和免疫功能，并且还可以有助于直接或间接的细胞毒性效果。IgG是ADC中最常用的抗体，其中IgG1亚类最为普遍（见图3）。大约70%（383项试验）的活跃临床试验使用IgG1，主要是人源化的，可能的原因是它在血清中的含量丰富，与其他亚类相比，与IgG结合的Fc-gamma受体的结合亲和力高，从而增强了抗体依赖性细胞毒性和吞噬作用。其次是IgG4，占活跃试验的15%。图3详细列出了活跃ADC试验中使用的抗体亚型细分。此外，还有三项试验涉及IgG2亚类的ADC。 图 3 活跃临床试验中使用的抗体药物偶联物（ADCs）的抗体范围。基于单克隆抗体（mAb）的同种型，对新ADC试验（右侧）与已批准ADC试验（左侧）进行比较。每个同种型进一步分析（条形图），以显示不同临床试验阶段的靶标抗原范围。 4.3.靶标抗原 抗原选择对ADC的有效性和安全性至关重要，因为ADC携带高效的细胞毒素有效载荷，需要精确输送以最小化非靶向毒性。抗原选择的关键考虑因素包括：(i) 目标在肿瘤细胞上的独有或主要表达以实现选择性，(ii) 靶标抗原在肿瘤细胞表面的表达而不是它们的分泌，这可能导致非特异性药物释放，(iii) 目标触发ADCs细胞内吞作用的能力，对有效载荷输送至关重要。 目前，FDA和其他监管机构批准的ADC针对血液恶性肿瘤和实体瘤的11种不同抗原。活跃的临床试验中，约80%（447项试验）集中在已批准产品中使用的这些已建立的抗原上；表2详细列出了这些信息。试验中的主要抗原靶标是HER2（32%）、CD30（14%）和TROP2（9%）。然而，在针对新型ADC的试验中发现了更多新型抗原靶标，新型靶标约占总活跃试验的20%（104项试验）。图4详细列出了活跃ADC试验中使用的这些新型靶标的细分。追求新型靶标是扩大ADCs到实体瘤的主要驱动力，因为这些新型靶标的使用可能有助于减少ADC对正常组织的毒性。虽然这些抗原大多数是肿瘤相关而不是肿瘤特异性的，但也从典型的肿瘤细胞抗原扩展到了肿瘤微环境和血管中的抗原。 图 4 活跃的抗体药物偶联物（ADC）聚焦临床试验中的抗原靶标范围。(a) 条形图显示了针对已知抗原的新研究性ADC和已批准ADC的试验数量。(b) 树状图显示了针对实体瘤或血液瘤的新ADC试验中新颖抗原靶标的范围。 4.3.1.活跃临床试验中的新型靶标——血液癌症抗原 血液癌症比实体瘤更容易接近。这解释了为什么大多数用于治疗血液癌症的ADC中的抗原通常与肿瘤和非肿瘤细胞有关，因为ADC可以直接接触到患病细胞。此外，这些靶标在造血干细胞和非造血组织上不存在，允许血细胞的持续补充，并分别减少细胞毒性。用于治疗血液癌症的批准ADC制剂中使用的经典抗原包括CD19、CD22、CD30、CD33、CD79b和BCMA，其他地方有详细的综述。有相当一部分ADC相关活跃临床试验（32%）针对这些抗原，旨在扩大已批准ADC的适应症或通过与其他化疗药物（例如，多柔比星、环磷酰胺、吉西他滨）或免疫疗法（例如，pembrolizumab、nivolumab、rituximab）的组合提高其疗效。目前，有18项新的ADC试验（占总活跃试验的3%）专注于血液肿瘤，其中14项针对新型抗原。表3可以找到这些抗原在临床试验中的具体范围。这些抗原包括针对淋巴瘤的CD74、CD20、CCR7和CD25；针对白血病的CD71、CD123、CD25和CD38；以及针对骨髓瘤和轻链淀粉样变性的CD38。这些抗原广泛表达在免疫细胞（例如，B细胞、T细胞、NK细胞、树突状细胞、单核细胞、巨噬细胞）、红细胞系细胞和其他组织中。 4.3.2.活跃临床试验中的新型靶标—实体瘤抗原 与血液癌症抗原不同，实体瘤抗原不具有谱系特异性，大多数是肿瘤相关抗原。这意味着这些抗原主要在肿瘤细胞中过度表达，但也可能在健康细胞中以较低水平表达，引发了对非靶向毒性和降低肿瘤内药物输送的担忧。因此，识别在健康组织中表达有限的靶标对于提高ADCs的治疗有效性至关重要。FDA批准的针对实体瘤的ADCs所针对的经典抗原包括HER2、TROP2、TF、nectin-4和FRα。目前，有32个新型实体瘤抗原正在针对新型调查ADCs的临床试验中进行研究，如B7家族蛋白、EGFR、HER3、间充质-上皮转化因子（c-MET）、AXL、Claudin-18.2和NaPi2b，占活跃试验的15%。关于这些新抗原及其相关试验的更多细节见图4和表4。 4.4.活跃临床试验中有效载荷和连接物的多样性 由于ADCs对肿瘤细胞或组织的特异性，可以最小化与亲本化疗药物相关的非靶向效应。目前批准的ADCs使用的是DNA损伤和微管抑制有效载荷，如auristatins、maytansinoid、camptothecin和calicheamicin，这些药物在亚纳摩尔浓度下就有效。这些有效载荷由于高细胞毒性，不适合单独系统给药。ADCs是重新利用因非靶向毒性而受限的小分子药物的有价值工具。ADCs在活跃临床试验中适应症的持续扩展也反映了新有效载荷纳入调查ADCs的情况。在针对新型ADCs的200项活跃临床试验中，大约四分之一涉及新有效载荷。图5提供了当前ADC试验中有效载荷的细分，其中微管抑制剂占这些有效载荷的51%。auristatins（抑制微管蛋白聚合）以81项试验为主，可能归因于它们有利的生化特性。拓扑异构酶抑制剂，通过DNA插入引起DNA损伤，在ADC试验中是第二大有效载荷类别，共有44项试验。在调查ADCs中探索的一些新有效载荷的例子包括DNA烷基化类—duocarmycin（10项试验）、PBD二聚体和吡啶并苯并二氮杂环（7项试验），以及单胺吲哚苯并二氮杂环（7项试验）。这些分子被称为高效的抗肿瘤剂。这些有效载荷的详细化学特性可以在其他地方发表的最新综述中找到。 ADC中的连接物显著影响ADC的安全性和有效性。在ADC设计中，理想的连接物应该足够稳定以防止过早的药物释放，同时对实现位点特异性药物释放敏感。ADC主要设计有可裂解或不可裂解的连接物。可裂解连接物对TME中的pH变化、谷胱甘肽/二硫苏式异构酶或蛋白酶有反应，而不可裂解连接物依赖于ADCs的内体/溶酶体降解来释放药物。反映在批准的ADC产品中的偏好，可裂解连接物在当前临床试验中的新型调查ADCs中受到青睐（见图5）。这类可裂解连接物的例子包括谷胱甘肽敏感的二硫键连接物、蛋白酶敏感连接物（苯丙氨酸-赖氨酸、缬氨酸-瓜氨酸）和酸敏感腙连接物。 图 5 抗体药物偶联物（ADC）聚焦的活跃临床试验中的有效载荷和连接体多样性。饼图显示了新ADC试验（左侧）和已批准ADC试验（右侧）中的药物作用（第一层级）、类别（第二层级）以及有效载荷（第三层级）。 5.ADCs临床转化的挑战和展望 ADCs背后的原理很简单。然而，开发有效的ADC是具有挑战性的。迄今为止，使用人源化抗体、高效力有效载荷和高度稳定连接物等改进已经推动了更有效ADC的开发，许多有希望的候选药物正在进行临床试验。 ADCs开发中的一个重要挑战是优化药物载荷。这包括确定最佳DAR和实现均匀的药物结合。DAR是影响ADCs药代动力学、稳定性和有效性的重要属性。不同研究表明，为了优化其有效性，需要将一定数量的药物单元链接到每个mAb上。然而，更高的DAR并不一定意味着更好的有效性。虽然结合了大量有效载荷的ADCs在体外显示出增加的效力，但几项体内研究表明高DAR与毒性和聚集性之间存在负相关。DAR为4的ADC显示出与DAR为8的ADC相当的体内抗肿瘤活性，进一步降低到DAR为2的活性得到了提高。通常推荐平均DAR为四，因为更高的DAR值增加了血浆清除率和抗体聚集，降低了ADCs的治疗指数。然而，与这一普遍建议相反，许多新型ADCs的DAR高于4，在临床试验中显示出有希望的结果。例如，XMT-1536是一种针对实体瘤中SLC34A2/NaPi2b的基于dolaflexin的ADC，其DAR高达15。尽管这与典型的DAR建议相矛盾，但有效载荷是auristatin F的前药，表现出显著的旁观者细胞毒性，提高了其抗肿瘤效力。一旦在肿瘤内代谢，auristatin F变得对细胞膜不渗透，进一步降低了系统性药物暴露量，提高了整体耐受性。因此，这种前药方法在提高ADC效力方面具有潜力，其整体药代动力学特性与低DAR的其他临床研究ADCs相当。 早期批准的ADCs基于随机/异质性将有效载荷结合到抗体上。这种方法已被证明对ADCs的治疗指数产生负面影响。异质性可能意味着每个ADC包含高于名义DAR的物质量和/或ADCs含有未结合和超载的抗体。因此，当前的研究重点是实现具有相同药物附着位点的同质ADCs。这一目标技术上具有挑战性，取决于连接物与mAb的结合方法。最常见的结合方法是通过赖氨酸侧链胺或半胱氨酸硫醇基团。这导致了一个由不同DARs、在不同位点连接的不同物种组成的混合物（>100种），每种物种都显示出不同的体内药代动力学和效力模式。可以使用纯化来消除不同DARs的物种，但这仍然留下了一个在不同位点附着有效载荷的异质混合物，导致ADC生产批次间的变化。 此外，有效载荷的附着位点和偶联技术也会影响ADCs的药代动力学和稳定性。有效载荷的偶联可能引起物理和化学不稳定性。例如，在半胱氨酸偶联中，mAb的自由半胱氨酸残基上的链间二硫键被还原。这些半胱氨酸在维持抗体结构中起着重要作用，这种干扰增加了不稳定性的风险。为了克服这些挑战，一种新兴的方法是使用位点特异性附着策略。这种方法涉及将有效载荷偶联到单独最小化疏水有效载荷的密度和溶剂可及性的位点。研究表明，虽然DAR为8的ADC在体内仅实现了轻微的肿瘤抑制，但使用位点特异性ADC（DAR仍为8）却实现了卓越的肿瘤抑制，表明位置很重要。这需要研究mAbs以找到显示出与未偶联抗体相当的血浆暴露的特定位点，从而提高ADCs的治疗有效性。 或者，另一种新兴策略是采用其他偶联方法。一些在临床试验中的新型ADC采用了新颖的偶联方法。SKB264，一种针对TROP-2的ADC，采用了一种新的偶联策略，允许通过共价磺代嘧啶-CL2A-碳酸酯连接物在减少的链间二硫键上偶联七到八个有效载荷。这种策略提高了ADC的稳定性，并将其在小鼠中的血浆半衰期增加到最多57小时。与TRODELVY（一种批准的针对TROP-2的ADC）相比，相同剂量的SKB264显示出改善的抗肿瘤效力和减少的不良效应。STI-6129，另一种新型ADC，正在进行六项临床试验，利用这种二硫键重新桥接方法实现五个duostatin分子对anti-CD38 mAb的位点特异性偶联。使用这种策略，STI-6129显示出与未偶联抗体相当的内化率。其他改善偶联的策略包括在mAbs的战略点引入额外的半胱氨酸基团以保留固有的半胱氨酸。ADCT-602和IMGN632，分别包含经过半胱氨酸工程改造的anti-CD22 mAB98和anti-CD123 mAb，是这种策略的显著例子。这种修饰保留了抗原结合和特异性，并产生了均匀的偶联物。因此，选择正确的位点可以改善药物载荷并减少清除。其他研究表明，赖氨酸偶联可能比位点特异性半胱氨酸偶联更有益，这突出了在ADC开发中需要逐案优化偶联方法。 在临床试验中，还有一些采用其他位点特异性偶联策略的值得注意的ADCs。ARX-788，一种带有amberstatin的抗HER2 ADC，DAR为1.4，使用基于非天然氨基酸技术的不可裂解连接物。这产生了具有高血清稳定性的均匀ADC，在临床前研究中优于T-DM1。同样，ADCT-601利用N-糖基化位点通过可裂解连接物将SG3199偶联到anti-AXL mAb上。 影响ADCs开发和临床应用的另一个显著挑战是抗药性的发展。具有多种作用机制的优势也使ADCs面临抗药性问题，因为抗药性可能在这些步骤中的任何一步发生。ADCs的抗药性可能与抗原相关、与有效载荷相关或与肿瘤细胞相关。 与抗原相关的抗药性可能是由于抗原表达减少或抗原外细胞域的截短形式，导致抗体与细胞表面的结合减少。已经表明，使用抗HER2 trastuzumab-maysansinoid ADC（TM-ADC）的几个月治疗导致了对TM-ADC的16倍抗药性和对其他trastuzumab ADCs的交叉抗药性，部分原因是HER2表达减少。对于Brentuximab Vedotin的抗药性，也报告了抗原（CD30）的下调趋势。肿瘤异质性和抗原的基因组变化也可能导致肿瘤不同部分的抗原表达不同，导致治疗失败。这种抗药性通常通过转换为其他ADCs或标准护理化疗来克服。 与有效载荷相关的抗药性主要是由于肿瘤细胞上药物外排泵的过度表达。外排泵，如MDR1，也称为渗透性糖蛋白1，是许多小分子药物发展抗药性的原因，同样也影响ADCs。过度表达ABC转运蛋白被报告为对T-Dxd、T-DM1、gemtuzumab ozogamicin和抗CD33-calicheamicin ADC的抗药性负责。克服这种抗药性的策略包括多样化有效载荷，这占了ADC试验中新有效载荷的数量（见图4）。将微管抑制剂DM1替换为拓扑异构酶抑制剂被报告为有效克服T-DM1抗药性，从基于auristatin的ADCs转换为基于蒽环素的ADCs也显示出类似的效果。其他策略包括优化DAR和偶联技术，以及开发更多亲水性ADCs，因为MDR1对疏水化合物有更高的偏好。 癌细胞的遗传不稳定性使它们能够不断开发机制来逃避治疗。与肿瘤细胞相关的抗药性机制涉及转运途径的变化、溶酶体功能障碍和凋亡信号途径的改变。有效的ADCs内化对其作用机制至关重要（见图1），主要通过CME发生。使用如洞穴介导的内吞作用等替代途径可能导致ADCs在洞穴素-1（CAV1）包被的囊泡中积累，减少溶酶体共定位，从而降低整体疗效。有报道称，尽管某些T-DM1抗药性细胞系中HER2表达仍然正常，但细胞内转运、溶酶体pH和蛋白酶活性却异常。溶酶体pH增加和蛋白酶活性紊乱导致细胞内完整ADC的积累。这在需要完全水解抗体才能释放有效载荷的ADCs中尤为明显。因此，转换为使用只需要一个蛋白酶事件的连接物可能有助于克服这种抗药性机制。其他策略包括使用具有替代裂解机制的ADCs，使用纳米粒子和其他药物稳定溶酶体pH，以及最近，使用双药ADCs和双特异性ADCs。利用这些抗药性机制的见解，一些在临床试验中的新型ADCs具有新的设计以提高其有效性。值得注意的是，基于trastuzumab的SYD985和DS-8201a ADCs在克服T-DM1对HER2阳性乳腺癌的药物抗药性方面显示出前景。这些第二代ADCs采用了更有效的细胞毒素有效载荷，并从共价连接物转变为可裂解连接物。SYD985目前在5项活跃试验中，使用valine-citrulline连接物结合的duocarmycin衍生有效载荷，其细胞毒性不依赖于细胞周期。与需要完全降解抗体才能释放有效载荷的T-DM1不同，SYD985的有效载荷通过cathepsin介导的其连接物裂解而释放。另一个例子是DS-8201a，它包含一个通过稳定的叔丁氧羰基-甘氨酸-甘氨酸-苯丙氨酸-甘氨酸连接物结合到trastuzumab的拓扑异构酶抑制剂DXd有效载荷。DS-8201a可以绕过T-DM1抗药性，因为DXd对p-糖蛋白的影响具有抗性，稳定的连接物允许最多八个药物分子的结合，增强了其细胞毒性。此外，由于有效载荷的高膜渗透性，两种ADCs都表现出显著的旁观者细胞毒性。 双特异性双特异性ADCs是克服与肿瘤细胞相关的ADC抗药性的新兴策略。这些ADCs旨在具有不同的纳米抗体，可以同时识别不同的靶标或相同的靶标但不同且不重叠的表位。这有助于改善内化、溶酶体转运和随后的ADCs降解。一个著名的例子是M1231，一种针对MUC-1和EGFR的首创双特异性ADC，与单特异性mAbs相比，在细胞内化和溶酶体转运方面显示出更高的效率。通过识别不同的表位，这种策略有助于克服由于抗原下调引起的抗药性。此外，结合两种抗体的特异性也可以通过阻断疾病进展/或启动ADCC或CDC的中心靶标来提高ADCs的效力。有报道称，使用双特异性ADC METxMET-M114在肺癌中过度表达的MET上，比仅仅阻断MET功能提供了更多的益处，并且有潜力克服对MET选择性酪氨酸激酶抑制剂的获得性抗药性。许多其他研究表明了双特异性ADCs的潜力，表明这确实可能是ADC开发的未来方向。 然而，值得注意的是，双特异性抗体的运作需要一定数量的抗原表达，因此在该阈值以下会限制其功能。 另一种应对ADC抗药性问题的新兴策略是结合了多种药物治疗的概念，但避免了多种药物方案的复杂性。这涉及使用双药ADCs。这些ADCs通常由具有不同理化特性或作用机制的有效载荷组成，通过同一连接物连接到mAb上。通过结合MMAE和MMAF，Levengood等人137报告了3:5的治愈率，相比之下，仅使用MMAF达到的治愈率为1:5。同样，另一项研究设计了一个使用点击化学基础连接物的MMAE和MMAF双ADC，这允许有效控制DAR并实现更有效的肿瘤杀伤。类似地，有研究表明，携带MMAE和PBD二聚体的双ADC可以通过不同机制实现肿瘤杀伤。以这种方式设计的ADCs已被报道与单药制剂相比具有增加的疗效，并代表了ADC开发的未来方向。 6.结论 自ADCs最初获得批准以来，其在临床上的采用激增归功于它们比传统细胞毒性疗法更优越的治疗有效性。ADCs已成为某些对传统化疗无反应的血液和实体瘤的主要治疗选择，突显了它们在靶向具有可识别标记的癌症方面的潜力。目前，有500多项临床试验正在探索众多新型ADCs，预示着未来几年将在更广泛的适应症范围内增加ADC批准的数量。从现有ADCs的临床使用中获得的见解促进了下一代ADCs的创造，这些ADCs承诺提高疗效并减少不良效应。包括新靶标的发现、偶联技术的改进、DAR的优化和细胞毒素剂的多样化在内的创新，将显著改善ADCs的药代动力学和安全性概况。尽管面临诸如药物抗性和肿瘤异质性等挑战，ADC技术持续的进展为克服这些障碍提供了乐观的前景。 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入 生物制品微信群！ 请注明：姓名+研究方向！ 版 权 声 明 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。

摘要:癌症的特征是无限的增殖和转移，传统的治疗策略通常会导致药物抗性的获得，从而突出了对更个性化治疗的需求。mRNA疫苗通过转录和翻译将外源性目标抗原的基因序列传递到人体细胞中，刺激身体产生针对编码蛋白的特定免疫反应，从而使身体能够获得针对这些抗原的免疫保护；这种方法可能被用于个性化癌症治疗。自近期冠状病毒大流行以来，mRNA疫苗的开发取得了实质性进展并得到了广泛采用。在当前的综述中，讨论了mRNA疫苗的开发、它们的作用机制、影响其功能的因素以及疫苗当前的临床应用。重点放在mRNA疫苗在癌症中的应用，旨在突出这种新颖且有前景的治疗方式的独特进展和剩余挑战。 1.引言 癌症仍然是对人类健康构成严重威胁的疾病，其发病率持续上升。近年来，新发病例数和癌症相关死亡人数呈显著上升趋势。癌症的发生是一个多因素、多步骤和复杂的过程，其病因尚未完全明确；然而，人们普遍认为它与吸烟、感染、职业暴露、环境污染、不健康饮食和遗传因素等多种因素密切相关。随着生命科学和技术的快速发展，我们对肿瘤的理解更加深入。寻找更有效的治疗方法以提高癌症患者的生存率，仍然是医学研究的核心话题。 mRNA疫苗是一种核酸制剂，可以通过特定的递送系统，通过转录和翻译的方式，将外源性目标抗原的基因序列传递到细胞内，转录的蛋白刺激身体产生特定的免疫反应，从而使身体获得免疫保护。mRNA疫苗是在灭活疫苗、减毒活疫苗、亚单位疫苗和病毒载体疫苗之后的新一代疫苗。随着基于RNA的技术不断进步，这种创新的治疗模式预计将取代传统疫苗，并可能有能力解决与小分子和抗体疗法相关的问题。除了在传染病中的应用，mRNA疫苗还为包括癌症、罕见病和神经系统疾病在内的疾病提供了更有效和持久的治疗机会。mRNA疫苗不仅一次覆盖多种肿瘤抗原，还通过同时递送人类白细胞抗原（HLA）-I和HLA-II分子，激活更广泛的T细胞反应，从而实现更全面的多角度攻击。因此，mRNA疫苗具有显著的抗癌潜力。目前，全球有数十项与mRNA肿瘤疫苗相关的临床试验正在进行，包括（但不限于）黑色素瘤、胰腺癌和结直肠癌，某些试验中，mRNA疫苗与其他肿瘤免疫药物联合使用。最近开发的mRNA-4157疫苗，已被美国食品药品监督管理局（FDA）宣布为“突破性疗法认定”，并被欧洲药品管理局纳入“优先药品”计划，预计将成为首个上市的mRNA肿瘤疫苗。 本文综述了癌症的当前治疗方法以及mRNA疫苗的开发和现状。在此基础上，还讨论了mRNA疫苗在肿瘤治疗中的价值。 2.癌症治疗  癌症是全球主要的公共卫生问题。根据美国癌症协会发布的最新全球癌症数据，预计2023年美国将有1,958,310例新癌症病例和609,820例死亡。在不同类型的癌症中，前列腺癌、肺癌、支气管癌和结直肠癌几乎占男性所有病例的一半（48%），其中仅前列腺癌就占所有诊断的29%。对于女性，乳腺癌、肺癌和结直肠癌占所有新诊断癌症的52%，其中乳腺癌（BCa）单独占女性癌症的31%。在预计的癌症死亡中，男性中肺癌、前列腺癌和结直肠癌死亡人数最多，女性中肺癌、乳腺癌和结直肠癌死亡人数最多（图1A）。 图1. (A) 不同性别癌症的基本流行病学特征。(B) 肿瘤疫苗的主要类型。 由于医学方法的不断进步，治疗癌症的方法越来越多。根据癌症的类型和阶段以及患者的具体情况，选择合适的治疗可以显著延长生存时间并提高生活质量。癌症的治疗方法主要包括手术、化疗、放疗和免疫疗法。然而，单一的治疗方法对癌症的治疗是不够的，简单的治疗方案增加无法达到目标。因此，需要合理和全面地使用各种方法来更好地控制和消除肿瘤；即，应尽可能采用当前的综合多学科方法。 随着疫苗接种因数字时代的新兴创新而得到推广，接种具有个体肿瘤突变的患者可能成为癌症的第一种真正的个性化治疗。所有能够刺激身体产生对抗肿瘤发生病原体因素的制剂或激活特定免疫以对抗癌症的免疫逃逸效应并治疗肿瘤的疫苗都可以称为肿瘤疫苗。预防性疫苗与传统疫苗类似，主要针对与癌症直接相关的病原体微生物，如人乳头瘤病毒（HPV）和乙型肝炎病毒（HBV）。此外，还有针对已经患有癌症的患者的疗效疫苗，这些疫苗通过主要针对肿瘤中存在的“自身抗原”的免疫反应，促进持久的免疫记忆和长期的抗肿瘤反应的建立。 目前，肿瘤疫苗的主要类型如下：i）全细胞疫苗；ii）树突状细胞（DC）疫苗；iii）蛋白质或多肽疫苗；iv）核酸疫苗，包括DNA疫苗和RNA疫苗（图1B）。 3.mRNA疫苗概述  mRNA疫苗的历史  在2019年冠状病毒（COVID-19）大流行期间，mRNA疫苗作为几家制药公司用于创建疫苗的尖端技术而受到关注。值得注意的是，第一个进入I期临床试验的潜在疫苗是mRNA疫苗。Brenner等人在1961年首次将mRNA识别为中枢神经系统中的中介遗传元素。Malone等人在1989年发现，当mRNA被包裹在阳离子脂质{N-[1-(2,3-二油酰氧基)丙基]-N,N,N-三甲基氯化铵}中时，可以成功转染并表达在各种真核细胞中，这是mRNA基药物概念首次被构想出来的时候。20世纪90年代，mRNA疫苗研究蓬勃发展，临床前试验被应用于包括传染病和癌症在内的一系列疾病。1990年，首次成功进行mRNA体内表达的努力是直接注射体外转录的mRNA足以将mRNA引入小鼠骨骼肌细胞。这证明了mRNA疫苗的可行性。1992年，Jirikowski等人发现，将编码催产素和抗利尿激素的mRNA注射到遗传突变的糖尿病小鼠中，可以在注射后几小时内短时间内治愈病情。Martinon等人在1993年报告了一种体外生成的mRNA疫苗，编码流感病毒的核蛋白以激活小鼠的细胞毒性T细胞。Boczkowski等人在1996年首次发现，用mRNA脉冲的DC是触发T细胞反应的可行方法。Zhou等人在1999年展示了mRNA疫苗对抗癌症的潜力，通过直接将糖蛋白100 mRNA包裹在日本血凝病毒脂质体中注射到脾脏，导致黑色素瘤小鼠模型中肿瘤生长受限和生存时间延长。随着研究的进展和实验程序的改进，mRNA疫苗的安全性、有效性和工业制造能力在过去几十年中不断提高。目前，几种mRNA疫苗正在临床环境中进行测试，或随时可用，以对抗癌症和几种传染病，包括寨卡病毒、巨细胞病毒、流感病毒、偏肺病毒和副流感病毒。为了满足及时有效疫苗的需求，自全球严重急性呼吸综合征（SARS）CoV-2大流行以来，核酸疫苗的研究和开发激增。此外，mRNA疫苗的市值已增长至数十亿美元，预示着mRNA基药物，特别是mRNA疫苗的未来发展充满希望（图2）。 图2. mRNA疫苗的研究历史及肿瘤治疗进展。 mRNA疫苗的机制 mRNA疫苗的制造涉及几个相对复杂的步骤。首先，需要设计并合成所需的mRNA序列；该序列通常包括编码目标抗原或其他治疗蛋白的核苷酸序列，并且应包含适当的5'端帽和3'端尾序列以提高mRNA的稳定性和翻译效率。通过体外转录，合成相应的mRNA，体外转录系统通常由RNA聚合酶、缓冲溶液、核苷三磷酸、锌离子和辅助因子组成，以促进转录。将DNA模板与体外转录系统的其他组分混合，构成含有合成mRNA所有必要组分的反应混合物。然后将这个反应混合物放入适当的反应管中，并在适当的条件下进行体外转录反应。在这个反应过程中，RNA聚合酶识别DNA模板并利用它合成mRNA。合成的mRNA需要被纯化和修饰，以去除杂质并提高稳定性，某些mRNA疫苗可能还需要被包裹在脂质体中以提高其稳定性并促进体内细胞摄取。脂质体通常由磷脂和胆固醇等成分组成，可以在水相中形成具有脂质双层结构的微小脂质囊泡。可以添加表面活性剂（如聚乙二醇）以提高脂质体的稳定性和细胞摄取效率。合成的mRNA与脂质体混合形成脂质体-mRNA复合物。这些复合物可以通过内吞作用机制转染到目标细胞中，细胞膜形成内陷以将脂质体-mRNA复合物带入细胞内。内吞的囊泡将脂质体-mRNA复合物包裹在内体中，然后与细胞质中的其他细胞器融合，并将它们的内容物释放到细胞质中。脂质体-mRNA复合物的内容物释放到细胞质后，mRNA分子被细胞内的核糖体识别并翻译（图3）。 图3. mRNA疫苗的生产过程和主要结构。ORF（开放阅读框）、UTR（非翻译区）、PEG（聚乙二醇）。 一部分外来mRNA逃避了普遍存在的核糖核酸酶的破坏，并被个别细胞特有的自然过程（如发育中的树突状细胞的巨胞饮作用）内化为内体途径，由内体释放到细胞质中。宿主细胞的翻译机制将mRNA翻译成抗原蛋白。信号肽决定了编码蛋白一旦产生后的最终位置。这些可能是为了将蛋白质定位到宿主细胞内的适当细胞器而重组创建的，或者它们可能是原始蛋白质序列固有的。作为替代方案，这种编码的蛋白质可能通过其分泌影响附近细胞的功能，如果它被释放到血液中，它也可以影响远处的器官。细胞质中的蛋白酶分解对细胞重要的抗原蛋白，产生抗原肽表位。内质网是抗原肽表位转移、装载到主要组织相容性复合体（MHC I）类分子上并向CD8+细胞毒性T细胞展示的地方。为了获得更强力和持久的免疫反应，需要将蛋白质产品引导到抗原呈递细胞（APCs）中的MHC II类装载区。这可以通过向mRNA添加编码路径信号的序列来实现。一旦产生的抗原肽表位装载到MHC II分子上，就诱导了抗原特异性的CD4+ T细胞反应，并且装载的MHC II肽表位复合物出现在细胞表面（图4）。此外，通过一种称为交叉启动的过程，被DCs摄取的外来抗原也可以被处理并装载到MHC I类分子上。这允许设计、体外生产和递送任何所需序列到任何类型的细胞。当mRNA作为外来基因的载体时，由于其自我佐剂效应，它可能表现出与mRNA病毒相似的某些特征。APCs可以在翻译前识别mRNA，这种识别触发了模式识别受体的激活，包括Toll样受体（TLR）3、TLR7和TLR8。TLR3、TLR7和TLR8可以检测单链和双链（ds）RNA链，而短的和长的dsRNA丝可以在细胞质中被视黄酸诱导基因I（RIG-I）和黑色素瘤分化相关蛋白5检测。因此，可能会激活I型干扰素（IFN-I）途径，可能会产生趋化因子和促炎细胞因子，并可能激活APCs，所有这些都可能触发强大的适应性反应。 图4. mRNA疫苗的一般作用机制示意图。MHC（主要组织相容性复合体）、TCR（T细胞受体）、PFN（穿孔素）、GzmB（颗粒酶B）。 mRNA疫苗的优势 mRNA肿瘤疫苗平台提供了其他癌症疗法所没有的独特优势。与传统的放疗和化疗不同，它们容易受到药物抗性的影响，mRNA疫苗允许同时覆盖多种抗原，从而克服了癌症治疗中的疫苗抗性。mRNA疫苗和免疫检查点抑制剂（ICIs）的结合可以在逆转抗性途径中发挥作用。因此，预计mRNA疫苗将是ICIs的有用辅助手段，两者的结合可能允许为患者实施精确和个性化的治疗。此外，传统的癌症治疗可能会对正常人体细胞造成重大损害，而mRNA疫苗可以更精确地针对肿瘤细胞。此外，mRNA表达的短暂性质确保了抗原刺激是暂时的，有效地降低了慢性炎症或自身免疫反应的可能性。与其他肿瘤疫苗平台相比，mRNA疫苗具有高度的免疫原性，能够刺激患者更广泛的免疫反应。 尽管mRNA肿瘤疫苗显示出临床潜力，但其经济价值也值得注意。作为一种新疗法，mRNA疫苗在方便性和生产成本方面优于其他细胞和基因治疗产品。市场上的其他基因/细胞疗法，如嵌合抗体受体T细胞免疫疗法（CAR-T），目前的价格为数百万美元，这对患者和社会构成了重大的经济负担。这是因为CAR-T需要为患者进行一系列过程，如细胞提取、修改、体外培养和重新输注，并且很难扩大生产规模，因此很难降低单一产品的成本。相比之下，mRNA疫苗是直接体外转录的。mRNA疫苗的合成和生产步骤是标准化的，允许产品的快速和大规模生产，这将导致产品的重大成本优势。因此，预计mRNA疫苗将为经济能力较弱的癌症患者提供福音，因此在当前的医疗环境中具有重要的经济潜力。 鉴于多种优势，mRNA技术比DNA甚至传统疫苗更具吸引力。体外转录（IVT）合成消除了对细胞的需求以及随之而来的监管障碍，使mRNA生产无疑比大规模蛋白质生产和纯化更容易、更快、更清洁，与传统的疫苗方法形成对比。抗原设计的准确性允许更快地响应新出现的大流行和流行病风险，及时有效地应对。mRNA之所以精确，是因为它只产生特定的抗原并触发定制的免疫反应，与减毒或灭活疫苗不同。mRNA可以通过结合模式识别受体触发和/或促进适应性免疫反应，无需佐剂，而亚单位疫苗需要佐剂来引发免疫反应。核酸疫苗受到HLA类型的限制较少，比肽疫苗更有可能引发更广泛的T细胞反应，因为它们可以编码全长肿瘤抗原，这允许APCs同时交叉呈现或呈现多个表位，具有I类和II类患者特异性HLA。 以下描述了mRNA疫苗相对于DNA疫苗的优越之处。由于DNA疫苗无法工作的核膜屏障被移除，因为只有mRNA需要在细胞质中转录，而DNA必须在细胞核中翻译。因此，有丝分裂和非有丝分裂细胞都可能成功转染mRNA疫苗。此外，mRNA很少整合到基因组DNA中，也不会经历插入突变。第三，由于mRNA被生物过程迅速分解，并且在2-3天后不留痕迹，编码抗原的生产只是暂时的。mRNA疫苗平台的灵活性也有助于生产，因为它允许标准化生产，因为对编码抗原的修改不会改变mRNA主干的物理/化学属性。第四，与其他平台相比，由于生产基于体外无细胞转录过程，因此病毒污染物和细胞衍生杂质的安全问题较少。此外，RNA疫苗通常比DNA疫苗引发更强的免疫反应。这一点的原因尚不完全清楚，但一些理论包括低表达DNA感应机制、不同的核酸感应模式识别受体的表达、DNA进入人类细胞的传递效率低下，以及DNA需要穿过细胞和核膜并在细胞核中转录才能成功转染细胞。 mRNA疫苗的潜在限制 尽管当前SARS-CoV-2 mRNA疫苗的成功促进了癌症mRNA疫苗的研究，但在以下章节中讨论了mRNA疫苗在癌症应用中仍然存在限制。 苛刻的保存条件。mRNA是一个不稳定的分子，由于核糖上的羟基存在，容易被环境中的生物核酸酶裂解。它可以在冷冻保存时保持稳定活性，但对于经济欠发达地区来说，存储成本太高。载体基保护剂如脂质纳米颗粒（LNPs）只能将mRNA疫苗保存最多3个月。Cichlidin也能保护mRNA免受酶促降解，但可能使其更难翻译，影响mRNA疫苗的效力。 单独使用时相对较低的抗肿瘤效果。由于mRNA疫苗的稳定性差、蛋白质的生产周期相对较短、肿瘤细胞的异质性以及晚期肿瘤的免疫微环境通常高度免疫抑制，单独使用mRNA疫苗很难在质量上提高抗肿瘤效果。因此，癌症mRNA疫苗的临床研究进展有限。 缺乏长期实验结果。癌症mRNA疫苗的临床试验目前正在进行，通常处于早期开发阶段。特别是个性化癌症mRNA疫苗的临床试验报告结果仍然有限，且治疗效果在患者之间差异很大。癌症mRNA疫苗的长期试验结果仍然缺乏，因此将其作为癌症常规治疗的路线图还很长。有报道称mRNA疫苗可能与某些罕见的致命血栓事件有关，因此mRNA疫苗接种的安全性也值得长期观察。总之，必须监测癌症治疗中mRNA疫苗的长期疗效和副作用。 监管挑战和伦理考虑。针对个体化新抗原的mRNA疫苗的开发和生产针对个人的基因组数据，因此疫苗可能带来监管和批准挑战。 影响mRNA疫苗的因素 尽管mRNA疫苗有所有的好处，它们的基本特性仍然对它们在癌症治疗中的使用施加了某些限制。例如，mRNA和细胞膜的负电荷使mRNA分布更具挑战性。皮肤和血液中含有胞外核糖核酸酶，这些酶容易分解mRNA。由于其固有的免疫原性，mRNA可能通过激活下游与干扰素相关的途径触发先天免疫。矛盾的是，这种固有的免疫原性促进了mRNA的降解，降低了抗原表达，尽管它可能被用作佐剂样效应来增加免疫反应。体外转录产品中经常发现dsRNA污染物。dsRNA可能通过增强I型干扰素的产生，进一步限制了mRNA的翻译并加强了先天免疫的激活。为应对这些问题，已经开发了几种技术来推进mRNA疫苗的科学。 mRNA疫苗的递送系统。众所周知，mRNA的半衰期约为7小时，没有递送系统的情况下其吸收很差。此外，mRNA是一个天然不稳定的分子，容易被内切核酸酶、3'外切核酸酶和5'外切核酸酶分解。将mRNA疫苗应用于癌症的最大挑战之一是在没有足够高的翻译水平的情况下，将mRNA送入足够数量的细胞。这需要高度针对性和有效的mRNA递送机制。迄今为止，已确定的癌症mRNA疫苗的递送载体包括LNPs、聚合物载体、肽载体、DC载体、细胞外囊泡载体和混合载体。 最发达、有前景且广泛使用的mRNA非病毒递送方法之一是LNP。它由四种组分组成，共同作用以包裹和保护脆弱的mRNA核心：胆固醇、辅助磷脂、阳离子或可电离脂质和聚乙二醇（PEG）化脂质。胆固醇用作稳定剂以增加LNP稳定性，可电离阳离子脂质可以促进mRNA的自主聚集形成约100纳米的颗粒，并通过电离在细胞质中释放mRNA，PEG可以延长LNP复合物的半衰期。天然磷脂支持纳米颗粒形成脂质双层结构。目前，有LNP-mRNA癌症疫苗正在进行临床试验，例如mRNA-4157。 mRNA疫苗的纯化。体外转录的mRNA产品主要是目标mRNA、非目标mRNA、核苷酸、寡核苷酸和蛋白质的组合。通常使用色谱法将目标mRNA从系统中的其他mRNA杂质中分离出来，而沉淀和提取技术则用于消除mRNA中的常见杂质。dsRNA可能通过增强I型干扰素的产生，而dsRNA是RNA病毒基因组复制中间体的模拟物。因此，通过纯化体外合成的mRNA产品，可以有效地减少mRNA疫苗对I型干扰素免疫反应，同时提高mRNA的翻译效率。在IVT期间，可以通过在更高温度下生成RNA或降低Mg2+含量来减少dsRNA物种。Engel等人检查了dT25共轭寡核苷酸亲和支持树脂（dT25-OAS）的纯化特性；由于其非常高的结合能力，dT25-OAS是大规模mRNA纯化的合适替代品。 mRNA疫苗的分子稳定化。提高蛋白表达通常涉及修改序列和/或结构以提高mRNA稳定性（增加半衰期）和翻译的技术。方法包括延长聚(A)尾、改变5'帽、设计非翻译区（UTR）和开放阅读框（ORF）序列模式以及改变特定的核苷酸序列。这些变化导致蛋白质的大量生产延长了一段时间，从几分钟到超过1周。PERSIST-seq，一个基于RNA测序的平台，最近被创建，用于全面表征各种mRNA库的细胞内mRNA稳定性。该平台已经并继续使mRNA药物增强的计算试验成为可能。 5'帽修饰。5'帽是一种保护结构，可以触发mRNA翻译，防止外切酶切割，并控制前mRNA剪接和核输出等功能。先天免疫系统使用5'帽来区分内源性RNA和外源性RNA。关于体外mRNA加帽，有两种标准方法。第一，通过在mRNA转录系统中加入正常的帽类似物m7GpppG结构，可以完成mRNA加帽和体外转录。第二，在第一次体外转录后，甲基转移酶将Cap 0甲基化为Cap 1以进行mRNA加帽。体外转录中用于mRNA加帽的最常用技术是使用帽类似物进行加帽。现在已经开发了几种帽类似物。在m7G内部的核糖部分改变的抗反向帽类似物（ARCAs）是最常报道的帽类似物。为了提高mRNA的质量，最近还开发了对ARCA结构的额外改变。例如，基于ARCA的磷修饰通过增加mRNA对eIF4E的亲和力，可能通过减少其对脱帽酶的敏感性并提高翻译效率来增加mRNA稳定性。在ARCA中插入一种新型化学改变的帽类似物可以增加mRNA的半衰期，防止它被mRNA脱帽酶2脱帽。2018年，‘CleanCap’，一种共转录加帽技术，被创造为另一种帽类似物。与传统的第一代帽类似物（如mCap和ARCA）相比，它们在较低的效率和反应产率下具有Cap 0结构，这要高效得多。 5'和3'-UTR的优化。mRNA编码区的上游（5'-UTR）和下游（3'-UTR）区域包括mRNA序列的非编码部分或UTR。UTR具有多种功能，包括控制mRNA稳定性、亚细胞定位、翻译效率和mRNA从细胞核输出。通过UTR优化，通常可以增加体内的mRNA表达水平，因此UTR是癌症mRNA疫苗设计的的关键部分。 ORF的密码子优化。ORF区域是mRNA的编码区，因此其翻译速率无疑非常重要。因此，通过选择该区域内的正确密码子，可以最大化mRNA的总翻译效率。为了实现序列优化的目标，使用的方法要么是选择高度表达的蛋白质共有的最佳密码子对，要么是保持目标细胞中高度表达的蛋白质自然存在的每种密码子的相同百分比。此外，为了加快翻译速度，ORF中不常见的密码子通常被替换为具有增加的转运RNA（tRNA）丰度的密码子。在这种情况下，可以确保在生产外来mRNA和/或使用宿主密码子增加高度表达基因的翻译时，具有足够的tRNA水平。为了控制翻译延伸速率，可以优化ORF的鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）含量。另一种与更高GC含量直接相关的密码子优化技术是尿嘧啶枯竭。RIG-I可以识别富含尿嘧啶的区域，当它被激活时，蛋白质表达可能完全停止。 聚(A)尾修饰。在mRNA构建的3'端是一个被称为聚(A)尾的聚腺苷酸区域。它对mRNA的酶稳定性和翻译都很重要。为了控制翻译效率，它特别与几种聚腺苷酸结合蛋白结合，并与mRNA序列5'端的7-甲基鸟苷帽（m7Gppp）合作。根据早期研究，聚(A)尾在控制mRNA的稳定性和翻译效率方面至关重要。发现较长的尾巴可以在多种细胞类型中增加蛋白质表达水平。另一方面，根据Lima等人的研究，较短的聚(A)序列可能会促进这种封闭循环形状以实现有效翻译。总之，为了最大化mRNA的翻译效率，应该根据不同的细胞类型修改聚(A)序列的长度。 修饰核苷酸。某些mRNA核苷酸在mRNA成熟期间经历转录后修饰。可以使用这些天然存在的修饰核苷酸（如5-甲基胞嘧啶和伪尿嘧啶）合成IVT mRNA。当IVT mRNA具有如伪尿嘧啶等修饰核苷酸时，表现出更好的翻译效率和稳定性。这被假设是因为核苷酸防止TLR、RIG-I和RNA依赖性蛋白激酶R（PKR）被激活，使IVT mRNA对细胞质TLR（如TLR3、TLR7和TLR8）以及RIG-I和PKR不可检测。然而，有建议称，未修饰的mRNA疫苗可以帮助免疫系统识别肿瘤细胞，在这种情况下，不需要修改癌症mRNA疫苗。 佐剂。佐剂是一类物质，无论是天然的还是人造的，都能被免疫系统轻易识别并用来增强预期的免疫反应。注射其相应的佐剂可以提高对抗原的免疫反应，即使mRNA疫苗本身具有自我佐剂效应。目前，向mRNA中添加佐剂是一个热门的研究课题。 一种名为TriMix的mRNA佐剂由三种免疫调节分子组成：CD70、CD40配体和活性TLR-4。对III期或IV期黑色素瘤患者进行TriMix mRNA治疗，连同额外的肿瘤抗原mRNAs，这导致持久的临床缓解和增强的免疫反应。最近建立了一种用于c16-r848的mRNA疫苗NP技术的佐剂脉冲。这种技术显著提高了ova特异性CD8+的扩增，这使得激活的T淋巴细胞能够穿透体内的肿瘤床，而在没有佐剂的mRNA疫苗NP中没有观察到这一点。RNActive（curevac Ag）疫苗平台和RNAdjuvant是其他流行的佐剂。此外，某些mRNA递送载体，如精蛋白和阳离子脂质，可能增强佐剂的效果。Pam2Cys是一种合成的中性脂肪酸，可以通过TLR2/6途径发出信号，已被证明能触发体液和细胞应用免疫反应，这使其成为一个有前途的候选佐剂。最近的一项研究将Pam2Cys整合到mRNA-LNP中以提高mRNA疫苗的效力。在使用这种疫苗的预防性和治疗性肿瘤模型中，CD4+和CD8+ T细胞依赖的抗肿瘤反应显著增强，同时记忆抗肿瘤反应也得到了建立。因此，Pam2Cys在开发未来的癌症mRNA疫苗中具有重要价值。 4.mRNA疫苗在传染病中的应用  mRNA疫苗主要用于治疗癌症和传染性疾病。目前，约有140项临床研究正在评估mRNA疫苗治疗各种疾病。自我复制或复制RNA疫苗和非复制mRNA疫苗是已经评估的两种主要类型的RNA疫苗。复制体是自我复制的mRNA，由RNA病毒产生，其结构病毒蛋白被替换为编码RNA聚合酶和抗原的mRNA。因此，这些mRNA增强了免疫原性并延长了蛋白质表达，从而提高了效率。 自我复制的mRNA有两种ORFs，一种编码目标抗原序列，另一种编码病毒复制机制，与传统的非复制IVT mRNA的“成熟”真核mRNA不同。这允许细胞内长期RNA扩增。非复制mRNA疫苗的递送机制可能进一步被识别，因为它可以直接注射到一系列解剖区域或通过体外装载DCs。虽然现在有几种机会使用自我复制的mRNAs来预防传染病，但其作为癌症疫苗的使用主要限于临床前研究，并且只有少数临床研究已经进行。 由病毒感染引起的疾病。基于核酸的疫苗通过在免疫期间在体内表达疫苗抗原，模仿病毒感染来诱导体液和细胞毒性T细胞反应。这一好处对于消除感染或细胞内病原体至关重要，需要强烈的体液和细胞免疫反应来提供有效的保护（图5）。 图5. mRNA疫苗在治疗多种疾病方面展现出巨大潜力。NSCLC（非小细胞肺癌）、HIV（人类免疫缺陷病毒）、HSV（单纯疱疹病毒）、SARS-CoV-2（严重急性呼吸综合征冠状病毒2）。 引起流感的病毒。避免流感的最有效方法是接种疫苗。与传统疫苗相比，编码流感病毒效应蛋白（s）的保守区域的mRNA疫苗可能诱导产生特定抗体，改善预防和理想的治疗效果。此外，由于开发过程更快，mRNA疫苗对新型流感病毒的开发更简单。这表明mRNA疫苗可以作为管理流感的快速和适应性工具，无论是季节性还是大流行性。 人类免疫缺陷病毒（HIV）。在首次使用裸露的mRNA（ihivarna）结合新的HIV免疫原序列（HTI免疫原）进行的人类临床试验中，使用DC激活方法（trimix：CD40配体（CD40L）+ CD70 + 编码组成性活性TLR4（CATLR4）RNA）和疫苗接种，疫苗安全且耐受性良好。它迅速增加了外周CD4 T细胞中的HIV-1 DNA和RNA，并触发了适度的HIV特异性T细胞反应。激活性佐剂trimix和来自HIV-1结构蛋白的16个保守片段（GAG、pol、Vif和Nef）组成了HTI trimix。它编码了一个强大的激活信号和一个高效的HIV重组抗原，使其成为mRNA基治疗HIV-1的有前途的新型疫苗候选物。根据临床前的发现，它可能成功刺激T细胞，成熟DC的释放和抗病毒细胞因子的释放（特别是IFN-γ）。HTI-TriMix的I期和IIa期临床研究在2019年底完成。IIa期研究中的HIV-1阳性个体在0-2周和4周接受了三次疫苗接种，这是通过超声引导使用腹股沟淋巴结确定的。 单纯疱疹病毒（HSV）。最近开发了一种针对HSV-2病毒颗粒上发现的C、D和E糖蛋白的三价疫苗。在HSV-2侵袭后，疫苗可以保护动物免受生殖器感染和随后的病毒脱落。此外，疫苗产生了交叉反应性抗体，中和了HSV-1并提供了对HSV-1感染的保护。因此，这种疫苗为生殖器HSV-1和HSV-2感染提供了强大的保护，并且是适合人体测试的候选疫苗（图5）。 黄病毒。许多黄病毒，如寨卡病毒、波瓦桑病毒、登革病毒和蜱传脑炎病毒，已使用mRNA疫苗进行治疗并预防感染。对寨卡病毒的mRNA疫苗引起了极大的兴趣。Richner等人创建了一个包含野生型或突变型ZIKV结构基因的LNP包裹的修饰mRNA疫苗，以评估小鼠的免疫原性和保护。在I/II期人类临床研究中，一个类似的疫苗称为mRNA-1893，在10或30微克剂量的初次加强免疫后，导致超过90%的血清转化（图5）。 COVID-19。对COVID-19的mRNA疫苗引起了极大的兴趣。迄今为止，已经生产了几种疫苗，包括mRNA-1273、BNT162、ARCT-021和cvncov疫苗（cv07050101）。mRNA-1273和BNT162b2 COVID-19疫苗几乎相同的94至95%的疫苗效力，以及它们快速的开发和测试周期一年，是科学和医学领域的显著成就。 在开发中的mRNA疫苗中，目前只有针对COVID-19的mRNA疫苗上市。根据已公布的临床数据，COVID-19 mRNA疫苗提供了高水平的保护和安全性。接种mRNA疫苗后，接种者产生的中和抗体水平显著高于那些从COVID-19中康复且未接种疫苗的人，并且表现出增强的免疫反应和记忆。mRNA COVID-19疫苗为16岁及以上个体提供了95%的整体保护，并且能够有效地对20多种病毒变体产生反应。大多数接种mRNA COVID-19疫苗的患者中没有发现临床意义上的安全问题。在一小部分接种新冠mRNA疫苗的人中观察到心肌炎，特别是在年轻男性接种第二剂疫苗后发病率最高。 由细菌感染引起的疾病。针对细菌和寄生虫抗原种类的mRNA疫苗开发尝试有限，其中许多仍处于临床前测试阶段。 Maruggi等人检查了表达A组链球菌抗原（GAS）和无乳链球菌（GBS）的自我放大mRNA疫苗的有效性和免疫原性。自我放大mRNA载体能够有效地产生两种原型细菌抗原：GBS的2a型菌毛骨干蛋白和双突变的GAS溶血素O。在感染GAS和GBS的小鼠中，自我放大mRNA疫苗产生的抗体反应能够持续提供保护。Jawalagatti等人开发了一种创新策略，用于创建可口服的mRNA疫苗。 5.mRNA疫苗在各种肿瘤中的应用  大约25年前，首次展示了基于mRNA的癌症疫苗的可行性。从那时起，mRNA疫苗在癌症治疗中的应用已在多项临床前和临床研究中进行了探讨。到目前为止，只进行了少数几项mRNA癌症疫苗的临床研究。大多数试验集中在急性髓系白血病（AML）、多发性骨髓瘤、间皮瘤、胶质母细胞瘤、恶性胶质瘤和肾细胞癌，以及胰腺癌、黑色素瘤、乳腺癌（BCa）、非小细胞肺癌、前列腺癌、卵巢癌和结直肠癌的mRNA疫苗，并且仍处于早期阶段（I和II）（图5）。Moderna和默克夏普多美公司宣布，2023年7月，首个mRNA个性化癌症疫苗（mRNA-4157）和抗程序性细胞死亡1（PD-1）单克隆抗体（Keytruda）的组合疗法进入了III期临床试验。这是首个进入III期临床试验的mRNA癌症疫苗。表I总结了mRNA疫苗治疗癌症的临床试验。 胰腺癌。越来越多的数据表明，胰腺癌的肿瘤内和肿瘤间异质性，特别是与免疫微环境和基因改变有关，与治疗抵抗性相关。传统的癌症治疗方法通常会导致获得性抵抗，强调了需要针对性、个性化的护理。在患有胰腺导管腺癌的患者中，最近使用辅助定制的mRNA新抗原疫苗autogene cevumeran的I期临床研究表明，疫苗刺激了T细胞活性，这可能与疾病的复发延迟有关。在临床试验中，19名患者中有16名在接受了Atezolizumab治疗后接受了cevumeran治疗；接受mRNA疫苗的16名患者中有8名产生了持续产生IFNγ的T细胞易位，证明了mRNA疫苗的免疫持久性。对疫苗有反应的受试者的中位无复发生存期（RFS）在中位随访时间为18个月时尚未达到。反应者的RFS明显高于非反应者。因此，可以得出结论，Atezolizumab（一种抗PD-L1单克隆抗体）与mRNA疫苗结合，诱导了广泛的T细胞活性，并延迟了胰腺癌的复发。Kang等人表明，在进行手术切除并有延迟复发风险的胰腺导管腺癌（PDAC）患者中，个性化的mRNA新抗原疫苗autogene cevumeran（BNT122）与Atezolizumab和mFOLFIRINOX（PDAC手术后的标准辅助化疗方案）结合使用，诱导了显著的T细胞活性。 结直肠癌。针对结直肠腺癌的mRNA疫苗有限。一个重大困难是从几种疫苗候选中筛选出可能适合特定类型癌症的mRNA疫苗。Liu等人确定的潜在mRNA疫苗候选物包括靶向抗原血栓蛋白2、卵泡抑素样3、肌钙蛋白T1、大囊泡、胶原蛋白三螺旋重复含1和NADPH氧化酶4。该研究还描述了CRC的异常基因表达模式和突变景观。结果可能有助于确定适合免疫治疗的CRC患者，并为创建mRNA癌症疫苗提供理论基础。 黑色素瘤。为了开发mRNA疫苗并确定合适的疫苗接种人群，Ping等人分析了黑色素瘤中的潜在肿瘤抗原。他们的分析揭示了蛋白酪氨酸磷酸酶受体类型C、唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素11（SIGLEC11）、环状寡腺苷酸激活的单链核糖核酸酶和单链脱氧核糖核酸酶1、白细胞免疫球蛋白样受体亚家族B成员1和ADAM样解刀蛋白1可能是黑色素瘤mRNA疫苗的抗原靶标，为黑色素瘤mRNA疫苗的开发奠定了基础。根据Sittplangkoon等人的研究结果，在黑色素瘤模型中，未修饰的mRNA疫苗可能导致产生IFN-I或触发下游信号级联反应，这两者对于引发强效的抗肿瘤T细胞反应至关重要，这些反应调节肿瘤的发展和转移。最近的一项临床研究结果显示，实验性疫苗mRNA-4157/V940结合pembrolizumab可能作为高危黑色素瘤治疗的辅助治疗。与单独使用PD-1抑制剂治疗的患者相比，接受这种组合治疗的个体在手术后复发风险显著降低。 乳腺癌（BCa）。Li等人确定了可能适合mRNA疫苗接种的BCa患者群体以及用于创建抗BCa mRNA疫苗的潜在BCa相关抗原。总共鉴定出三种肿瘤相关抗原：CD74、干扰素调节因子1和蛋白酶体激活亚单位2。这些抗原经常出现突变、扩增或上调，并且与免疫细胞浸润和预后相关。具有B类免疫亚群的患者的肿瘤微环境（TME）可能对mRNA疫苗反应良好。在前列腺腺癌（PRAD）免疫亚型2和3组的患者更有可能从免疫接种中受益，PRAD mRNA疫苗的潜在抗原，包括Kelch样家族成员17、肉碱棕榈酰转移酶1B、IQ基序含有GTP酶激活蛋白3、Lck相互作用跨膜适配器1、YjeF N-末端结构域含有3、卷曲螺旋结构域含有180、MutS同源物5和钙粘蛋白EGF LAG七次跨膜G-型受体3。 肝细胞癌（HCC）。北京协和医学院医院正在进行针对肿瘤抗原mRNA治疗疫苗ABOR2014（IPM511）的首次人体临床试验。该疫苗编码了在HCC患者中经常上调的近20种HCC抗原。该研究旨在评估IPM511单独使用以及与PD-1抑制剂治疗结合使用在经过一线标准治疗后病情进展的晚期HCC患者的安全性、耐受性和初步疗效。该研究目前正在进行中，尚未公布结果，主要研究者表示，IPM511在使用这种方法治疗的第一位患者中已经显示出安全性和临床可行性。 食管癌。最近报道了一项针对晚期食管鳞状细胞癌的个性化mRNA癌症疫苗结合PD-1抑制剂治疗的研究。参与研究的患者首先使用来自病变组织的全转录组测序进行新抗原筛选。开发了一种针对这些新抗原的个性化mRNA癌症疫苗。随后，患者接受了mRNA癌症疫苗与PD-1抑制剂的组合治疗，患者获得了部分缓解；治疗方案的安全性在可控范围内。因此，mRNA疫苗可能是晚期食管癌患者有效的治疗策略。 6.mRNA疫苗在肿瘤治疗中的功能性实现  mRNA疫苗的免疫治疗  癌症现在可以通过免疫治疗有效治疗，鉴于早期临床结果积极，FDA已经授权越来越多的免疫疗法。癌症免疫治疗的基础是免疫系统识别和消除癌细胞的能力。随着近年来针对增强对恶性肿瘤的免疫反应的多类药物的出现，这一研究领域迅速扩大。这些包括各种疫苗接种方法、采用T细胞治疗、免疫检查点抑制剂和细胞因子。 肿瘤抗原。肿瘤相关抗原（TAAs）和肿瘤特异性抗原（TSAs）是两类由mRNA编码的抗原，传统上一直是免疫治疗的靶标。鉴于免疫记忆，专门针对TAAs或TSAs的疫苗可能会针对并杀死表达抗原上调的癌细胞，并提供持久的治疗反应。 TAAs。TAA对肿瘤细胞并不独特。虽然它们也可能存在于健康组织和细胞中，特别是在胚胎组织中，这些抗原在肿瘤中的表达显著升高。Conry等人开发了第一种mRNA癌症疫苗；这种疫苗表明，用编码癌胚抗原（CEA）的mRNA免疫的小鼠在受到CEA表达肿瘤细胞挑战时显示出抗CEA抗体反应。自从这一初步发现以来，TAA研究受到了显著关注，并取得了积极的临床研究结果。Huang等人在胆管癌中鉴定了三种肿瘤抗原，包括CD247、Fcγ受体Ia和转录域相关蛋白，这些抗原与改善的预后和抗原呈递细胞的浸润有关。这些抗原可能作为针对胆管癌的mRNA疫苗的潜在候选物。然而，TAA免疫方法确实存在一些缺点。TAA通常不在恶性细胞中发现。此外，由于并非所有发现的TAA都能诱导抗肿瘤免疫反应，选择TAA可能具有挑战性，疫苗开发成本高昂。肿瘤本身可能会下调TAA，允许在专注于特定抗原时逃脱。最后，TAA也可能存在于正常组织中，针对它们的疫苗可能会引起外周和中枢耐受反应，这可能导致疫苗效力差或针对正常组织的自身免疫。 肿瘤特异性抗原（TSAs），也称为新抗原，是肿瘤细胞因体细胞随机变化而独有的抗原，因此不存在于正常组织和细胞中。肿瘤特异性突变是癌症免疫治疗的诱人靶点，这些突变可能导致新抗原的产生，从而允许开发定制疫苗，因为这些突变的抗原在健康组织中不表达，因此可以被T细胞识别。基于新抗原的疫苗接种相对于基于TAA的疫苗具有以下特点，突显了它们的优势。由于新抗原仅由肿瘤细胞产生，它们只能触发特定于肿瘤的T细胞反应，限制了对非恶性组织的伤害。新抗原提供了通过逃避T细胞对自身表位的中央耐受来引发针对肿瘤的免疫反应的潜力。此外，由于这些疫苗增强的新抗原特异性T细胞反应的持久性，可能提供长期防止疾病复发的保护，并提供超出治疗的免疫记忆。为了使患者对转移性胃癌产生免疫，Cafri等人最近将经过验证和表征的新抗原和预测的新表位以及驱动基因突变结合到一个单一的mRNA构建中。开发的疫苗证明是安全的，并且产生了针对预期新表位的T细胞反应，这些新表位在免疫之前尚未被发现。尽管取得了进展，使用新抗原仍然面临几个挑战；这些障碍源于生物学和技术因素，包括潜在抗原和HLA分子的多态性，对我们对不常见HLA等位基因的HLA结合基序的理解存在差距，以及肿瘤的异质性。 mRNA疫苗的肿瘤抗原递送方法 mRNA转染的DC疫苗。DC可以转染表达肿瘤抗原的mRNA和总肿瘤mRNA，然后可以将其传递给宿主并启动免疫反应。将转染TAA mRNA或总mRNA的DC皮下应用于带瘤小鼠已被证明可以诱导T细胞免疫并抑制已建立肿瘤的生长，这也支持了这两种不同转染方法的可行性。接受顺铂治疗转移性去势抵抗性前列腺癌的患者，当Kongsted等人转染表达多种TAA的DC时，没有出现不良反应；约50%的研究参与者表现出免疫反应。现在正在进行一项针对肺癌患者的1期临床试验，评估MIDRIXNEO，这是一种针对肿瘤新抗原的定制mRNA加载的树突状细胞疫苗。 直接注射。有几种方法可以直接将编码肿瘤抗原的mRNA注入宿主体内。局部细胞，如APC，吸收mRNA并将其转移到细胞质中进行翻译。通过淋巴结内注射是传递肿瘤抗原的最常见方法之一。2012年对29名晚期黑色素瘤患者的1期研究开始了；这项试验的未发布数据显示，淋巴结内mRNA注射是安全和可行的（NCT01684241）。编码酪氨酸酶、前黑素体蛋白、MAGE家族成员A3（MAGE-A3）、MAGE-C2和肿瘤中优先表达的黑色素瘤抗原以及TriMix mRNA在静脉内注射时耐受性良好。在另一项1期临床研究中，研究了针对III期和IV期黑色素瘤患者的新抗原特异性mRNA疫苗的淋巴结内递送，该疫苗由针对患者的20种突变组成（NCT02035956），这表明可以利用个体突变。 通过皮肤给药。通过皮肤可能实现由mRNA表达的肿瘤抗原的给药。小鼠通过基因枪将编码增强型绿色荧光蛋白和黑素细胞自身抗原TRP2的IVT mRNA注射到皮肤上。这成功地引发了针对抗原的细胞免疫，对B16肺转移和诱导类似白癜风的毛发脱色起到了保护作用。在一项涉及21名转移性黑色素瘤患者的1/2期临床试验中，将编码六种与黑色素瘤相关抗原的mRNA通过皮内注射，使用精蛋白凝聚的裸mRNA，安全且成功地注射到4名可评估患者中的2名。此外，在7名可测量疾病的患者中，有1名对疫苗表现出完全反应。 通过鼻内给药。通过mRNA编码肿瘤抗原的粘膜途径可以有效地引发全身免疫反应和局部粘膜免疫。通过鼻内递送可以达到鼻相关淋巴组织，这是一个有利的位置，可以促进抗原内化，以促进对癌细胞的保护反应。在侵袭性刘易斯肺癌模型中，Mai等人通过腹腔内免疫小鼠，使用阳离子脂质/精蛋白复合物携带编码角蛋白19的mRNA，这减缓了肿瘤的发展并引发了强大的细胞免疫反应。 通过静脉内给药。Sahin等人研究了编码四种非突变肿瘤相关抗原的黑色素瘤fixvac（bnt111）静脉内脂质体RNA（rna-lpx）疫苗。rna-lpx疫苗是一种成功的免疫治疗方法；针对疫苗抗原实现了强大的CD4+和CD8+ T细胞免疫，伴随着有利的临床反应。在某些反应者中，抗原特异性细胞毒性T细胞反应是持久的，并且常常记录采用T细胞治疗。 mRNA编码的免疫调节剂。肿瘤免疫疗法，也称为主动非特异性免疫疗法，是最早使用免疫系统调节剂的医学领域之一。体外靶细胞转染，或静脉内或肿瘤内递送，是体内通过mRNA产生免疫调节剂的主要方法。由于细胞因子，免疫系统的细胞可以在短距离内进行通信，细胞因子是先天和适应性免疫的重要调节剂。为了刺激癌症患者的免疫系统，细胞因子疗法已成为一种重要的治疗手段，并且是当前临床癌症研究的主要课题。mRNA编码细胞因子基免疫疗法的目标是以最少的毒性和系统暴露从递送重组蛋白中增加TME中的细胞因子数量。 鉴于其强烈的促炎特性，IL-12是癌症免疫疗法的一个有希望的选择。IL-12信号诱导1型T辅助细胞（Th1）分化、CD8+细胞获得细胞毒性活性以及激活IFN-γ的产生，所有这些都改善了吞噬功能和局部炎症。T细胞转染mRNA产生由p35和p40亚基组成的单链IL-12（scIL-12）是研究的主题之一。在同源和异种移植小鼠模型中，scIL-12表达T细胞的肿瘤内注射导致注射和远处肿瘤病变的完全排斥。通过与4-1BB配体（4-1BBL）mRNA共电穿孔，进一步增强了T细胞的抗肿瘤效果。已经显示，新型肿瘤内IL-12 mRNA治疗可以刺激Th1 TME转化和强大的抗肿瘤免疫。此外，在对检查点抑制剂有抵抗力的小鼠肿瘤模型中，将免疫检查点抑制剂与IL-12 mRNA结合使用，增加了抗癌反应，增强了总生存期（OS）和肿瘤退缩。 已经验证了多种mRNA编码不同细胞因子的免疫治疗效果。Hotz等人在肿瘤内给药后检查了编码四种细胞因子的mRNA，IL-12、IFN-α、IL-15 sushi和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子。这些细胞因子可能促进免疫记忆的发展，并具有强大的抗癌作用。Hewitt等人表明，在各种TME中，直接肿瘤内给药编码这些细胞因子的mRNA产生了强烈的抗癌反应。 肿瘤免疫疗法除了细胞因子外，还涉及mRNA编码的刺激配体和受体。免疫系统从刺激配体和受体接收炎症信号，这些信号可用于癌症免疫治疗。通过暂时为细胞提供刺激受体，mRNA可用于暂时激活强大的炎症信号。虽然这些免疫刺激剂不被视为癌症疫苗，但它们通常与其他免疫治疗方法（如检查点阻断调节剂）联合使用，以增强体液和细胞反应。一些研究表明，使用编码共刺激分子的mRNA电穿孔后，DC的免疫刺激活性显著增加，包括CD83、肿瘤坏死因子受体超家族成员4（也称为OX40）和4-1BBL。Trimix mRNA是一种由三个mRNA分子组成的mRNA基佐剂，编码CATLR4、激活刺激因子CD40L和共刺激分子CD70，该佐剂于2016年创建。Loomis等人表明，通过肌肉注射连接的体外转录mRNA-TLR7激动剂，可以在体内增强抗原特异性的细胞介导和体液反应。TriMix mRNA单独使用（TriMix mRNA加TAA mRNA，或自体单核细胞衍生的mRNA共电穿孔的树突状细胞与编码CD40配体、CD70和组成性激活的TLR4的mRNA，称为TriMixDC-MEL）以及与ipilimumab检查点抑制剂（一种阻断CTLA的单克隆抗体）联合使用，都能引发强大的免疫反应，从而带来有希望的临床反应和延长无病生存率（NCT01676779和NCT01302496）。这些II期研究是针对III/IV期黑色素瘤患者进行的治疗。 mRNA编码的抗体。自从首个抗体被批准用于癌症治疗以来，肿瘤学领域以越来越快的速度开发了基于抗体的治疗方法。因此，现在有几种获批的抗体和正在进行临床审查的其他候选物。Thran等人展示了mRNA在体外产生各种抗体和抗体类型的能力。此外，编码肿瘤抗体的mRNA可能引发强大的抗肿瘤免疫。 抗体在肿瘤治疗中的参与可以通过以下方法分类：i) 抗体在结合目标受体后，可能通过诱导凋亡信号或去除关键的生长信号，促进肿瘤细胞的直接死亡。ii) 通过附着于癌细胞特异性抗原，激活免疫介导的细胞死亡，诱导补体依赖性细胞毒性（CDC）或抗体依赖性细胞介导的细胞毒性（ADCC）。iii) 阻断免疫检查点，涉及阻止PD1或CTLA4抗体，重新激活针对癌细胞抗原的T细胞反应，并触发免疫介导的细胞死亡。iv) 直接与癌细胞结合的T细胞，启动免疫介导的细胞死亡。 单克隆抗体（mAb）、mAb片段和工程变体（如二价抗体、三价抗体、小抗体和单域抗体）是参与肿瘤免疫治疗的抗体类别。单克隆抗体和双特异性抗体都经过了广泛的研究和使用。 首个获得癌症治疗许可的mAb，利妥昔单抗，靶向CD20并诱导CDC，以及较小程度的ADCC。它用于治疗慢性淋巴细胞性白血病和非霍奇金淋巴瘤。在体外前B细胞淋巴瘤模型中，编码这种mAb的mRNA是有益的。由于曲妥珠单抗抑制激酶活性、下游信号和人表皮生长因子受体2（HER2）/Erb-B2受体酪氨酸激酶2受体二聚体化，癌细胞饿死并最终死亡。通过与癌细胞上的诱导凋亡受体结合的拮抗性抗体，如肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体受体和抗体-药物偶联物，尤其是向癌细胞传递有毒有效载荷，也可能诱导直接肿瘤细胞死亡。当使用靶向肝脏的LNP配方鞘内给药时，从血清中检索到编码mRNA的曲妥珠单抗，并表现出ADCC。在HER2/neu阳性乳腺癌异种移植模型中，这种方法增加了存活率。通过将抗程序性细胞死亡配体1（PD-L1）mAb表达的自放大RNA注入小鼠肿瘤，可以促进转染细胞中PD-L1 mAb的翻译和CD8+ T细胞向肿瘤的浸润。尽管mAbs在癌症方面有多个积极的例子，但较差的组织穿透限制了完整抗体在肿瘤质量上均匀分布的能力。因此，已经努力修改抗体的结构，产生了具有改善的组织穿透性的新型抗体片段。抗体片段的发现在双特异性抗体（BsAbs）的研究中极大地帮助了，并被用作创建这些抗体的构建块。世界上第一个同时结合两种抗原的抗体是在1960年代由Nisonoff等人通过使用适度的再氧化方法将两个兔多克隆抗体血清的抗原结合片段结合起来创建的。 BsAbs相对于常规mAbs的一个可能好处是它们能够同时靶向两个不同的位点，并在一定程度上绕过肿瘤药物抗性。然而，由于BsAbs的血清半衰期很短（仅几个小时），它们必须不断使用输液泵给患者施用。克服这个限制的一个可能方法是使用mRNA直接在患者中产生治疗性抗体。 最近的一项研究强调了一种成功的双特异性靶向方法；一种临床上批准的LNP封装mRNA表达C-C基序趋化因子配体2（CCL2）和CCL5（bisccl2/5I），可以双特异性结合和中和。这显著促进了TAM向抗肿瘤M1表型的极化，并降低了TME中的免疫抑制。BisCCL2/5i与PD-1L抑制剂联合使用已被证明在小鼠模型中，原发性肝癌的胰腺、结直肠和肝脏转移中实现长期存活。Wu等人描述了使用mRNA编码具有消融Fc免疫学效应功能的BsAb。该抗体，也称为XA-1，靶向人PD-L1和PD-1。与直接用于癌症的抗体治疗不同，这项工作表明，使用XA-1 mRNA LNPs治疗可以有效地通过肝细胞产生内源性治疗性BsAbs。 mRNA编码的抗原受体。通过产生转基因T细胞受体（TCRs）或CARs，由于mRNAs的短暂性质，已经有可能为naïve T细胞提供肿瘤选择性。编码CARs或TCRs的mRNA已被证明具有价值；生成CARs或TCRs的短暂表达可以防止细胞因子释放综合征的发展，这是慢性T细胞激活的负面后果。CAR-T细胞作为最有前途的癌症过继免疫治疗方法引起了相当大的兴趣。 CAR-T治疗中，从患者体内提取免疫T细胞，通过体外基因改造，赋予其识别癌细胞表面的“嵌合抗原受体”（CAR）。这些改造后的细胞在实验室中扩增后，再输回患者体内。通常，细胞外的TAA特异性抗体结合域与细胞内的T细胞信号区域融合，形成嵌合受体。几乎每种肿瘤相关抗原都可能成为CAR-T细胞的靶标。然而，CAR-T治疗中也存在一些风险，包括针对非肿瘤组织的毒性。体外转录的mRNA CAR-T细胞作为一种安全的治疗方案正在兴起，因为它们可以避免针对性的抗肿瘤毒性。大多数研究使用mRNA电穿孔的CARs，这是一种实用且可扩展的方法，能够在不损害细胞产品活性的情况下实现淋巴细胞转染率超过90%。CAR表达在T细胞表面大约持续7天，并且在遇到目标细胞后内化的CARs不会恢复。然而，体外转录mRNA方法也有其缺点。包括较差的肿瘤浸润、当T细胞数量有限时制造困难、重复注射CAR-T细胞时副作用的风险，以及mRNA重定向T细胞的短寿命，导致编码蛋白的表达持续数天。最重要的是，电穿孔有各种缺点，可能严重影响生成的CAR-T细胞的质量。实际上，脉冲电场的应用可能会不可逆转地破坏细胞质膜的完整性。在存活的转染细胞中，可能会观察到转基因表达减少、异常的基因表达谱和较差的活性。实际上，研究表明，与未修饰和未纯化的mRNA相比，使用化学修饰的1mΨ mRNA和/或进一步纯化以去除dsRNA的mRNA，小鼠T细胞电穿孔的CAR编码mRNA显示出显著降低的检查点分子（PD-1和淋巴细胞激活基因3）上调。这赋予了免疫沉默的mRNA转染T细胞更大的杀伤力，即使在细胞的CAR表达消失后也能持续。当前结果必须在mRNA CAR-T细胞的生产中考虑，以满足临床试验的目标，目前正在进行mRNA CAR研究，针对血液和实体肿瘤恶性肿瘤。 目前，mRNA CAR-T细胞受到极大关注，并在肿瘤治疗研究中显示出有希望的结果。使用mRNA CAR-T细胞治疗血液恶性肿瘤已经看到了有利的临床前和临床结果。主要靶标包括CD19、CD37、CD33和CD123。已经进行了针对淋巴瘤和白血病的mRNA CAR-T细胞治疗的临床前研究。针对霍奇金淋巴瘤的CD19方法和针对复发/难治性急性髓系白血病的CD123方法都在临床研究中进行了测试。这两项研究表明mRNA CAR-T治疗是安全的。Jetani等人最近提出了一种新的mRNA CAR-T细胞治疗方法，他们确定了siglec-6作为AML中CAR-T细胞的新靶标。Lin等人创建了一种新的CD8+ CAR-T细胞产品Descartes-08，用于治疗多发性骨髓瘤；该产品初步显示出持续的反应和强大的治疗指数。间皮瘤、卵巢癌、结直肠癌、乳腺癌和黑色素瘤是已经研究了mRNA CAR-T治疗的实体恶性肿瘤。 组合疗法-免疫疗法和mRNA疫苗。mRNA治疗与另一种治疗方式的结合可能在肿瘤治疗中显示出巨大潜力。肿瘤抗原与免疫调节剂之间的相互作用是当前研究的主要焦点。 早期研究表明，将TAA和IL-12 mRNA转染到成熟的DC中可以增强TAA特异性CTLs，这可能被用来触发由NK效应细胞和CTLs介导的针对肿瘤的免疫反应。通过测试编码HLA-II类靶向信号（DC-LAMP）、黑色素瘤相关抗原、CD40配体、CATLR4和CD70融合蛋白的mRNA，证明了使用trimixdc Mel的细胞免疫疗法的安全性和免疫原性。在研究的IV剂量水平下，看到了具有持久疾病控制的抗肿瘤效果。 最近，在转移性肾细胞癌的3期研究中使用了Sunitinib和rocapuldencel-T。通过电穿孔自体免疫，使用成熟的单核细胞衍生的DCs制备的放大肿瘤RNA和CD40L RNA，并没有提高接受组合治疗的患者的总生存期。然而，与总生存期相关的免疫反应得到了增强。 mRNA疫苗的蛋白质疗法 诱导癌细胞死亡的方法。通过使用mRNA疗法，可以使得癌细胞产生一种致命的细胞内蛋白，导致细胞自我毁灭。Van Hoecke等人通过宫内传递编码混合谱系激酶结构域样蛋白的mRNA，导致肿瘤生长停滞和诱导坏死性肿瘤细胞死亡。 蛋白质替代疗法。IVT mRNA在蛋白质替代疗法中的使用是基于产生可以激活或抑制细胞途径的外来蛋白，以及补充缺失或表达不足的蛋白质。自1992年首次用于蛋白质替代的临床前评估以来，IVT mRNA注射已被用于针对几种蛋白质。 鉴于它们的可及性，肝脏、肺和心脏是IVT mRNA基于蛋白质替代治疗的主要靶标。然而，其他组织和器官，如皮肤、眼睛的背面或鼻腔，也被视为潜在的靶标。罕见和遗传性疾病是这种治疗方式的主要目标。疾病引起的下调蛋白与遗传异常有关，并由治疗性IVT mRNA编码。 IVT mRNA作为蛋白质替代疗法正在作为癌症治疗的一种方式进行研究。然而，这是非常困难的，因为它需要反复给药，有时甚至是全身分布，以及靶向mRNA表达。据我们所知，目前在蛋白质替代领域还没有开始使用IVT mRNA的临床试验。 在96%的高级别浆液性卵巢癌患者中存在肿瘤蛋白（TP53）的突变。由TP53基因表达的p53蛋白识别并修复细胞中的DNA损伤，并在损伤无法修复时诱导细胞死亡，从而避免异常细胞的增殖，防止癌症的发生。当TP53基因突变时，表达的突变p53蛋白失去了其致癌效应。在最近的一项研究中，一个团队合成了编码正确p53蛋白的mRNA，并将其装载到脂质体中进行传递，从而允许mRNA在癌细胞中表达功能性p53蛋白。经过上述mRNA治疗后，来自患者的卵巢类器官开始萎缩和死亡，小鼠模型中的原发性肿瘤和转移瘤几乎完全消失。这些发现表明，基于IVT-mRNA的蛋白质替代疗法可能重新激活癌细胞中的致癌蛋白，因此可能成为癌症治疗的宝贵治疗选择。 基因编辑的mRNA疫苗。mRNA技术表达可编程核酸酶，如锌指核酸酶、转录激活因子效应物核酸酶和成簇的规则间隔短回文重复序列（CRISPR）-CRISPR相关内切酶（Cas）9系统，允许基因编辑作为一种潜在的治疗手段。通过向细胞基因组提供特定部位的变异，例如纠正有害突变或引入保护性变化，这些基因组工程技术允许替换或修改基因表达。CRISPR-Cas9由Cas9核酸内切酶和单导向RNA（sgRNA）组成，是一种广泛使用的基因编辑工具。CRISPR-Cas9治疗可用于永久性地消除癌细胞存活基因，避免了重复给药的需要，从而提高治疗效果。癌细胞或T细胞被转染了封装在脂质纳米颗粒（LNPs）中的Cas9 mRNA和sgRNA。mRNA在细胞质中翻译以产生Cas9蛋白，然后与sgRNA复合形成对特定DNA序列有亲和力的核糖核蛋白。接下来，核糖体复合物转移到细胞核以破坏肿瘤存活基因。当这种情况发生在T细胞中时，PD-1和内源性TCR基因被敲除以在肿瘤细胞中诱导凋亡。Ling等人使用针对E6或E7致癌基因的Cas9 mRNA和gRNA治疗宫颈癌。结果表明，这种方法不仅有效地敲除了致癌基因，还逆转了免疫抑制微环境以实现抗肿瘤效果。 再生医学 再生医学的目标是通过重新建立或恢复其正常功能来替代、再生或恢复受损或被破坏的组织、器官或细胞。调节细胞生物活性的蛋白质，如细胞分裂、迁移和分化以及生长因子、细胞因子和转录因子，对再生过程至关重要。将体外转录mRNA转染到体细胞中表达转录因子，是传统的体细胞重编程和转分化的有吸引力的替代方法。在再生医学中使用体外转录mRNA的主要目标是增加1型糖尿病患者分泌胰岛素的能力。使用细胞和间充质干细胞工程进行肿瘤治疗尚未得到广泛关注。已经证明，使用前列腺素E2受体拮抗剂从干细胞中诱导出具有转移干细胞特性的干细胞外泌体，并用于癌症治疗和再生医学。干细胞外泌体可以降低肿瘤抗性。是否可以使用mRNA疫苗表达具有转移干细胞特性的干细胞外泌体用于癌症治疗，这是一个考虑点。 7.结论和未来展望  由于新型抗肿瘤药物和疗法的不断发展，癌症患者的生存几率有所提高；然而，包括肿瘤药物抗性、剂量毒性等问题在内的一些问题，不断带来新的困难。与标准治疗方法相比，大多数恶性肿瘤的生物治疗旨在通过刺激自身免疫和阻断关键信号转导来预防肿瘤生长和发生。人们对于mRNA基技术的长期效果缺乏一些担忧；研究人员正试图使用mRNA治疗挑战目前的疾病治疗方法。 自从Wolff等人证明体外转录的mRNA可以在活细胞中产生蛋白质以来，mRNA疫苗在几个应用中已显示出成功。作为一种有前途的新型平台，基于mRNA的疫苗需要克服冷链保存的限制，并提供更好的适应性、有效性、简便性和可扩展性，以及降低成本。mRNA疫苗在传染病方面已显示出益处，癌症是mRNA技术的预定目标。在未来2-4年内，使用定制癌症疫苗的几项积极的临床研究应该完成。 在肿瘤治疗中使用组合mRNA治疗似乎有着有希望的前景。包括手术、放疗和化疗在内的目前肿瘤治疗方法效果很好。作为一种新型生物治疗，mRNA治疗需要额外的临床试验，以提供一个更好的整合计划，然后才能有效地纳入当前程序。此外，mRNA技术可以与免疫疗法结合使用；目前，大多数研究集中在免疫调节剂上。由于其独特的优势，mRNA也预计将取代ILs、IFNs和细胞集落因子等重组蛋白药物。由于体外转录mRNA在基因编辑技术中减少误差的能力，肿瘤基因治疗可能会取得进展。假设通过将目标基因引入载体来完成肿瘤基因治疗，mRNA治疗最终可能会降低遗传家族性肿瘤的流行率。因此，更广泛的癌症患者可能会从这些新解决方案中受益。 未来对癌症mRNA疫苗的研究应该集中在治疗性和预防性疫苗的开发上。个性化mRNA疫苗为对当前治疗无反应的肿瘤，如胰腺癌，提供了新的治疗策略。此外，mRNA技术可以用来开发针对癌症重要原因的病毒的疫苗，如HPV和HBV。研究表明，在动物研究中，HPV mRNA疫苗比HPV重组蛋白疫苗和HPV DNA疫苗对肿瘤更有效，支持使用mRNA技术开发预防肿瘤的预防性疫苗的未来，这将在临床试验中进一步评估。 此外，mRNA疫苗的灵活性、适应性和快速生产能力将为未来预防和治疗传染病和癌症提供激动人心的可能性，这将有助于减少全球疾病负担。 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入 生物制品微信群！ 请注明：姓名+研究方向！ 版 权 声 明 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。