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抗體藥物偶聯(lián)物:全面指南

抗體藥物偶聯(lián)物(ADCs)是化療和免疫療法的一種強大組合。這個概念最早由德國科學(xué)家保羅·埃爾利希在100多年前提出。他將ADCs比作“魔法子彈”,因為它們可以特異性地識別目標(癌細胞),而不會對機體造成傷害,就像“狙擊手”一樣。近年來,隨著越來越多的ADCs獲得批準并上市,這種藥物已成為當前全球生物技術(shù)藥物研發(fā)中最熱門的技術(shù)領(lǐng)域之一。那么,ADCs為什么如此令人驚奇?它們是如何實現(xiàn)“精準引導(dǎo)”的?本文收集了ADCs的一些常見問題,包括:


1. 什么是抗體藥物偶聯(lián)物?

抗體藥物偶聯(lián)物(ADCs)是一種新型生物藥物,它將單克隆抗體藥物的高特異性與小分子細胞毒藥物的高活性結(jié)合在一起,以提高腫瘤藥物的靶向性并減少毒性和副作用。


2. 抗體藥物偶聯(lián)物的結(jié)構(gòu)

ADCs由三個主要部分組成:抗體負責(zé)選擇性地識別癌細胞表面抗原,藥物負責(zé)殺死癌細胞,連接劑用于將抗體與藥物負載物連接在一起。

ADCs的結(jié)構(gòu)

圖1. ADCs的結(jié)構(gòu) [1]


3. 抗體藥物偶聯(lián)物是如何起作用的?

首先,將ADCs注射到體內(nèi)后,經(jīng)過許多障礙物后,它們會與目標細胞的抗原結(jié)合,形成ADCs-抗原復(fù)合物,并通過網(wǎng)格介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進入細胞。復(fù)合物進入細胞后,溶酶體與內(nèi)體融合導(dǎo)致細胞內(nèi)連接劑的裂解,釋放和激活小分子細胞毒藥物。藥物釋放到細胞質(zhì)后,可以插入DNA或抑制微管聚合,殺死腫瘤細胞并導(dǎo)致靶細胞凋亡。當目標細胞死亡時,活性負荷還可能殺死周圍的腫瘤細胞,這也被稱為旁觀效應(yīng)。

ADCs的工作機制

圖1. ADCs的工作機制 [1]


4. 抗體藥物偶聯(lián)物的組成成分

4.1 靶點的選擇

ADCs的成功開發(fā)取決于抗體對靶點的特異性結(jié)合。理想的ADCs靶點應(yīng)在腫瘤細胞表面高表達,在正常細胞中低表達或不表達,并盡量減少對目標細胞和非腫瘤組織的毒性。除了特異性和足夠的表達量外,最好的靶點還應(yīng)該引起高效的內(nèi)吞作用效應(yīng)。

Target antigens in approved ADCs and selected
ADCs in late-stage clinical development

Target antigens regulated from
driver oncogenes

Target antigens in the tumor
vasculature and stroma

圖3. 正在開發(fā)和臨床開發(fā)的adc靶點

4.2 抗體的選擇

抗體應(yīng)具有高的抗原親和力和長的循環(huán)半衰期,以便在腫瘤部位特異性富集細胞毒素??紤]到不同IgG類型抗體的半衰期、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、Fc段的免疫功能和偶聯(lián)方便性,ADCs主要選擇IgG1,但很少使用IgG4。根據(jù)抗體的免疫原性,它們可分為全人源化抗體、人源化抗體和嵌合抗體。為了減少免疫反應(yīng),通常選擇完全人源化或人源化抗體。

4.3 藥物負荷的選擇

毒素分子(藥物負荷)是ADCs研究和開發(fā)成功的關(guān)鍵因素。由于ADCs從進入人體到最終釋放細胞毒素需要經(jīng)歷多個步驟,考慮到每個步驟的效率,藥物負荷應(yīng)具有高的抗腫瘤活性,因此納摩爾水平(IC50值為0.01-0.1 nM)的毒性分子是合適的藥物負荷。此外,藥物負荷還必須具有適當?shù)目膳悸?lián)的功能基團、強大的細胞毒性、適當?shù)挠H水性-疏水性平衡以及高穩(wěn)定性。

4.4 連接劑的選擇

連接劑作為ADCs的橋梁,通過可裂解連接劑或不可裂解連接劑與抗體連接。連接劑需要精心設(shè)計,既需要在生理狀態(tài)下具有穩(wěn)定性,以防止鏈斷裂,又需要在特定部位具有高釋放效率。


5. 抗體藥物偶聯(lián)物的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的完全或部分人源化抗體或抗體片段相比,ADCs具有更高的理論治療效果,因為它們可以在腫瘤組織中釋放高活性的細胞毒素。另一方面,ADCs的耐受性更高,副作用較低,與融合蛋白相比。它們可以精確識別目標并不影響正常細胞,大大提高了療效并減少了毒性和副作用,因此在藥物研發(fā)領(lǐng)域引起了人們的關(guān)注。


6. 抗體藥物偶聯(lián)物有哪些弱點?

ADCs的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)計多樣,這給與CMC研究相關(guān)的生產(chǎn)和質(zhì)量控制帶來了困難。同時,ADCs與體內(nèi)復(fù)雜的生物過程疊加,也使非臨床研究和臨床研究面臨多重挑戰(zhàn)。由于ADCs的生產(chǎn)大多涉及高活性細胞毒性藥物,因此需要高度的硬件設(shè)備、流程設(shè)計和人員培訓(xùn),并需要大量的資本投入和技術(shù)儲備,因此生產(chǎn)門檻較高。

目前,抗體藥物偶聯(lián)物的發(fā)展面臨三個主要挑戰(zhàn)和機遇:

6.1 連接劑的不穩(wěn)定性

這種不穩(wěn)定性可能導(dǎo)致藥物提前釋放到血液中,導(dǎo)致ADCs的非特異性攝取和錯靶毒性。

6.2 非特異性內(nèi)吞作用

親水性將促進ADCs的聚集和非特異性內(nèi)吞作用,尤其是DAR(藥物-抗體比)較高的ADCs,導(dǎo)致錯靶效應(yīng)。DAR較高的ADCs還會被其他具有非特異性和強大內(nèi)吞作用能力的細胞清除。因此,優(yōu)化DAR也是改善治療指數(shù)(TI)的重要策略。

6.3 受體介導(dǎo)的攝取機制

由Fcγ受體介導(dǎo)的ADC的錯靶毒性主要表現(xiàn)為血液毒性。血液毒性是含有Auristatin(MAME、MMAF)、Calicheamicin和Maytansinoid(DM-1)的ADCs最常見的非特異性錯靶劑量限制毒性(DLTs)。


7. 獲得FDA批準的抗體藥物偶聯(lián)物

在獲得批準上市的十種ADCs中,有六種用于治療血液腫瘤,其他的用于固體腫瘤(表1)。目前,有超過80種ADCs正在進行積極的臨床試驗,其中大部分處于I期和I/II期。超過80%的臨床試驗研究ADCs在各種固體腫瘤中的安全性和有效性,而其余涉及血液惡性腫瘤。這表明,在早期T-DM1的成功和最近對sacituzumab govitecan和Loncastuximab tesirine的批準后,近年來ADCs的研究逐漸轉(zhuǎn)向固體腫瘤。

表1.FDA批準的ADC

藥物名稱 商品名 公司 靶點 有效負載 適應(yīng)癥 審批年度
瓊妥珠單抗奧唑加霉素 Mylotarg 輝瑞/惠氏 CD33 Calicheamicin AML 2000
2017
布倫妥昔單抗 Adcetris 西雅圖遺傳學(xué)公司, 武田腫瘤 CD30 MMAE cHL、sALCL、PTCL 2011
曲妥珠單抗 Kadcyla 基因泰克/羅氏 HER2 DM1 mBC 2013
伊諾妥珠單抗奧唑加霉素 Besponsa 輝瑞/惠氏 CD22 Calicheamicin ALL 2017
泊洛妥珠單抗 Polivy 基因泰克/羅氏 CD79b MMAE r/r DLBCL 2019
恩諾單抗 Padcev 安斯泰來/西雅圖遺傳學(xué)公司 Nectin-4 MMAE mUC 2019
曲妥珠單抗 Enhertu 阿斯利康/ 第一三共株式會社 HER2 Dxd mBC、mGC 2019
戈沙妥珠單抗 Trodelvy Immunomedics TROP2 SN-38 mTNBC 2020
馬貝蘭他單抗 Blenrep 葛蘭素史克 BCMA MMAF MM 2020
朗妥昔單抗 Zynlonta ADC療法 CD19 SG3199 r/r DLBCL 2021

自從“生物導(dǎo)彈”的概念提出以來,ADCs一直在不斷創(chuàng)新和優(yōu)化,并得到了極大的改進,使其成為癌癥治療領(lǐng)域的重要手段之一。隨著越來越多的ADCs進入臨床階段,該行業(yè)正逐漸從傳統(tǒng)技術(shù)轉(zhuǎn)向更具創(chuàng)新性的技術(shù)來開發(fā)這種復(fù)雜產(chǎn)品,其中包括探索新的腫瘤抗原、新的抗體結(jié)構(gòu)、新的藥物負荷、新的連接劑和先進的偶聯(lián)方法。隨著對ADCs的深入研究,ADCs的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計將更加合理,均一性將大大提高,體內(nèi)穩(wěn)定性將不斷改善,從而減少毒性和副作用,提高療效和活性,擴大治療窗口,為腫瘤患者帶來新的希望。


8. 華美生物ADC靶點蛋白

目前,ADC在研靶點有128個,其中有2條及以上在研管線的59個。華美生物已經(jīng)針對各種熱門靶點開發(fā)了一系列具有不同物種和標簽的產(chǎn)品,適用于免疫、抗體篩選、SPR、細胞活性檢測等實驗。華美生物致力于協(xié)助您的藥物研發(fā)工作,并且所有活性測試方案都可以免費獲取。此外,華美生物還提供相關(guān)的研究用抗體和ELISA試劑盒。如果您沒有找到所需的靶點,您可以通過留言或在線聊天與我們聯(lián)系。

● 部分ADC靶點蛋白活性驗證數(shù)據(jù)

TACSTD2 (TROP2)
CSB-MP023072HU1
CSB-MP023072HU1 Activity Verified

Measured in cell activity assay using U937 cells, the EC50 for this effect is 190.2-298.6 ng/ml.

CSB-MP007479HU Activity Verified

Human EGF protein captured on COOH chip can bind Human EGFR protein, his and Myc tag (CSB-MP007479HU) with an affinity constant of 11.9nM as detected by LSPR Assay.

CSB-MP013714HU Activity Verified

Measured by its binding ability in a functional ELISA. Immobilized MET at 2 μg/ml can bind Anti-MET recombinant antibody, the EC50 is 2.379-3.094 ng/ml.

CSB-MP024093HUb0 Activity Verified

Measured by its binding ability in a functional ELISA. Immobilized Human TPBG at 2 μg/mL can bind Anti-TPBG recombinant antibody (CSB-RA024093MA1HU), the EC50 is 1.230-1.519 ng/mL.

CSB-MP822274HU Activity Verified

Measured by its binding ability in a functional ELISA. Immobilized NECTIN4 at 2 μg/ml can bind anti-NECTIN4 antibody (CSB-RA822274A0HU) (enfortumab vedotin-like), the EC50 is 0.6029-0.7837 ng/mL.

CSB-MP733578HU Activity Verified

Measured by its binding ability in a functional ELISA. Immobilized CD276 at 2 μg/ml can bind Anti-CD276 rabbit monoclonal antibody, the EC50 of human CD276 protein is 1.961-2.243 ng/ml.

CSB-MP015044HUc9 Activity Verified

Measured by its binding ability in a functional ELISA. Immobilized MSLN at 2 μg/ml can bind Anti-MSLN rabbit monoclonal antibody, the EC50 of the MSLN protein is 2.657-3.177 ng/ml.

CSB-MP004954HU1 Activity Verified

Measured by its binding ability in a functional ELISA. Immobilized Human CD70 at 2 μg/ml can bind Anti-CD70 antibody, the EC50 is 2.414-3.196 ng/mL.

● 華美生物ADC靶點蛋白產(chǎn)品列表

產(chǎn)品名稱 貨號 靶點 來源 蛋白標簽
Recombinant Human Tyrosine-protein kinase receptor UFO (AXL), partial (Active) CSB-MP326981HUd7 AXL Mammalian cell C-terminal 10xHis-tagged
Recombinant Human Basigin (BSG), partial (Active) CSB-MP002831HU1 BSG Mammalian cell C-terminal hFc-tagged
Recombinant Human B-lymphocyte antigen CD19 (CD19), partial (Active) CSB-AP005061HU CD19 Mammalian cell C-terminal Fc-tagged
Recombinant Human B-cell receptor CD22 (CD22), partial (Active) CSB-MP004900HU CD22 Mammalian cell C-terminal 6xHis-tagged
Recombinant Human Signal transducer CD24 (CD24)-Nanoparticle (Active) CSB-MP004902HU CD24 Mammalian cell N-terminal 6xHis-tagged
Recombinant Human Programmed cell death 1 ligand 1 (CD274), partial (Active) CSB-MP878942HU1 CD274 Mammalian cell C-terminal hFc-tagged
Recombinant Human CD276 antigen (CD276), partial (Active) CSB-MP733578HU CD276 Mammalian cell C-terminal hFc-Myc-tagged
Recombinant Macaca fascicularis CD276 molecule(CD276), partial (Active) CSB-MP5140MOV CD276 Mammalian cell C-terminal?10xHis-tagged
Recombinant Human Myeloid cell surface antigen CD33 (CD33), partial (Active) CSB-MP004925HU CD33 Mammalian cell C-terminal hFc-Myc-tagged
Recombinant Human Membrane cofactor protein (CD46), partial (Active) CSB-MP004939HU CD46 Mammalian cell C-terminal hFc-tagged
Recombinant Human Leukocyte surface antigen CD47 (CD47), partial (Active) CSB-AP005201HU CD47 Mammalian cell C-terminal 6xHis-tagged
Recombinant Human Leukocyte surface antigen CD47 (CD47), partial (Active) CSB-MP004940HU CD47 Mammalian cell C-terminal hFc-tagged
Recombinant Human CD48 antigen (CD48) (Active) CSB-MP004941HU CD48 Mammalian cell C-terminal hFc-tagged
Recombinant Human CD70 antigen (CD70), partial (Active) CSB-MP004954HU1 CD70 Mammalian cell N-terminal 10xHis-tagged
Recombinant Human HLA class II histocompatibility antigen gamma chain (CD74), partial (Active) CSB-MP004956HU1(F2) CD74 Mammalian cell N-terminal 10xHis-tagged
Recombinant Human Cadherin-6(CDH6), partial (Active) CSB-MP005055HU1 CDH6 Mammalian cell C-terminal 10xHis-tagged
Recombinant Macaca fascicularis Cadherin 6(CDH6), partial (Active) CSB-MP4958MOV CDH6 Mammalian cell C-terminal 10xHis-tagged
Recombinant Mouse Cadherin-6(Cdh6), partial (Active) CSB-MP005055MO1 CDH6 Mammalian cell C-terminal 10xHis-tagged
Recombinant Rat Cadherin-6(Cdh6), partial (Active) CSB-MP005055RA1 CDH6 Mammalian cell C-terminal 10xHis-tagged
Recombinant Human Carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 5 (CEACAM5) (E398K) (Active) CSB-MP005165HU CEACAM5 Mammalian cell C-terminal 10xHis-tagged


參考文獻:

[1] Abuhelwa Z, Alloghbi A, Nagasaka M. A comprehensive review on antibody-drug conjugates (ADCs) in the treatment landscape of non-small cell lung cancer (NSCLC)[J]. Cancer treatment reviews, 2022, 106.