抗體藥物偶聯(lián)物研究進(jìn)展

李良，邵榮光

近年來抗腫瘤抗體藥物在基礎(chǔ)研發(fā)、臨床應(yīng)用等方面都得到了快速發(fā)展。但現(xiàn)有抗體藥物單獨(dú)使用抗腫瘤療效有限，臨床上多與化療藥物聯(lián)合應(yīng)用，且多數(shù)初始接受抗體治療有效的患者易產(chǎn)生耐藥。抗體藥物偶聯(lián)物（antibody drug conjugates，ADCs）在提高抗體藥物的治療效果、克服耐藥和充分利用抗體靶向性方面具有獨(dú)特優(yōu)勢。目前，ADCs 儼然已成為新型抗腫瘤抗體藥物研發(fā)的重點(diǎn)。本文擬對現(xiàn)有ADCs 研究現(xiàn)狀作一簡要概述。

1 ADCs 設(shè)計(jì)原理

單克隆抗體在對腫瘤細(xì)胞相關(guān)抗原的特異性和靶向性方面具有獨(dú)特優(yōu)勢。由于對腫瘤細(xì)胞抗原具有高特異性親和力，單克隆抗體的應(yīng)用價(jià)值不僅體現(xiàn)在治療方面，它同時(shí)還是藥物靶向輸送的理想載體。利用單克隆抗體對腫瘤細(xì)胞表面特異性抗原的高親和力可以將化療或其他可殺傷腫瘤細(xì)胞的藥物靶向輸送至腫瘤病灶部位。當(dāng)抗體與腫瘤細(xì)胞結(jié)合或被腫瘤細(xì)胞內(nèi)吞后，化療藥物在腫瘤細(xì)胞周圍或腫瘤細(xì)胞內(nèi)以活性形式釋放并發(fā)揮殺傷腫瘤的作用。ADCs 正是基于該基本原理設(shè)計(jì)的[1]。

目前在研的 ADCs 多為抗體和高效細(xì)胞毒藥物的化學(xué)偶聯(lián)物，其主要結(jié)構(gòu)包括抗體、高效細(xì)胞毒藥物、linker 三部分。ADCs 的抗體主要包括 B-細(xì)胞過表達(dá)抗原（CD20、CD22、CD40、CD79 等），T-細(xì)胞過表達(dá)抗原（CD25、CD30等），癌細(xì)胞抗原（HER2、EGFR、EpCAM、EphB2、PSMA、Cripto 等），內(nèi)皮細(xì)胞抗原（endolin）等[2]，理論上針對這些腫瘤相關(guān)抗原的單克隆抗體都有可能用于 ADCs 的研發(fā)。相對抗體而言，可供選擇的用于 ADCs 偶聯(lián)的細(xì)胞毒藥物并不多。早期 ADCs 所選擇的藥物主要是已經(jīng)在臨床應(yīng)用的化療藥物，例如阿霉素、長春堿等，但這些 ADCs 經(jīng)驗(yàn)證都缺乏明確的抗腫瘤活性、治療效果不能令人滿意[3]。

目前，ADCs 所使用的高效細(xì)胞毒藥物主要有三種：①calicheamicin。Calicheamicin屬于烯二炔類抗生素，分離自 Micromonospora echinospora SSP.calichensis，是 calicheamicin 的主要組分之一[4]。Calicheamicin的生物活性包括低原噬菌體誘導(dǎo)濃度（＜ 1 pmon/L）、高抗菌活性、對小鼠 P3883、L1210 白血病，Colon26 結(jié)腸癌，B16 黑色素瘤細(xì)胞株具有很強(qiáng)的殺傷活性。Calicheamicin分子由兩個(gè)具有生物學(xué)功能的結(jié)構(gòu)區(qū)域組成。較大的結(jié)構(gòu)區(qū)域是一個(gè)伸展的糖基結(jié)構(gòu)，包括 4 個(gè)單糖單位和一個(gè)六元取代苯環(huán)。分子模型計(jì)算結(jié)果顯示，六元取代芳香環(huán)上的極化碘基團(tuán)可以和 DNA 分子 3' AGGA 5' 序列上兩個(gè)鳥嘌呤氨基相互作用，引起 calicheamicin對 5' TCCT 3'的序列特異性[5]。Calicheamicin分子的另一個(gè)結(jié)構(gòu)區(qū)域是其糖苷元部分，由一個(gè)帶有 2 個(gè)羥基側(cè)鏈的剛性烯二炔核心構(gòu)成，稱為 calicheamicinone。Calicheamicinone 是calicheamicin分子產(chǎn)生生物學(xué)活性、斷裂 DNA、殺傷癌細(xì)胞的關(guān)鍵性部分。Calicheamicin分子側(cè)鏈的巰基基團(tuán)經(jīng)化學(xué)修飾后可用于 ADCs 的偶聯(lián)。②美登素（maytansine）衍生物。美登素屬苯醌類天然產(chǎn)物，最早分離自埃塞俄比亞灌木[6]。這類藥物通過干擾腫瘤細(xì)胞微管裝配發(fā)揮其細(xì)胞毒效應(yīng)，抑制腫瘤細(xì)胞生長。在體外實(shí)驗(yàn)中，美登素類衍生物的細(xì)胞毒活性比臨床常用抗癌藥物高1000 倍。在不影響細(xì)胞毒活性的前提下對美登素進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，引入可與抗體偶聯(lián)的化學(xué)基團(tuán)（如 DM1、DM4）后可用于 ADCs 的偶聯(lián)。③auristatin 衍生物。Auristatin PE（TZT-1027）是在 dolastatin 10 基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾得到的衍生物[7]。Dolastatin 10 是 Pettit 等[8]從印度洋海兔Dolabella auricularia 中分離得到的五肽，該物質(zhì)能抑制微管聚合，干擾腫瘤細(xì)胞的有絲分裂，并對多種腫瘤細(xì)胞有抗增殖和誘導(dǎo)凋亡的作用。動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，auristatin PE能顯著抑制白血病 P388、結(jié)腸腺癌 CT26、黑色素瘤B16、肉瘤 M5076 細(xì)胞的增殖，且活性優(yōu)于 dolastatin 10、順鉑、長春新堿、5-氟尿嘧啶等。目前主要用于 ADCs偶聯(lián)的 auristatin 衍生物主要有 MMAE（monomethyl auristatin E）、MMAF（monomethyl auristatin F）。Linker 是決定 ADCs治療效果的關(guān)鍵因素。在確定抗體特異性和藥物高效性的情況下，采用不同的 linker 會制備出在療效、毒性、藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)等方面有明顯差異的 ADCs。合理的linker 設(shè)計(jì)可以改善 ADCs 在血循環(huán)中的穩(wěn)定性、優(yōu)化藥代動(dòng)力學(xué)特性、提高游離藥物在腫瘤部位的有效釋放。目前，linker 的連接方式主要有以下三種：①化學(xué)裂解；②酶裂解；③非裂解[9]。

2 臨床應(yīng)用的主要 ADCs

2.1 吉妥單抗

吉妥單抗（gemtuzumab ozogamicin，GO）是 CD33 抗體與 calicheamicin 的偶聯(lián)物，linker 為化學(xué)裂解的二硫鍵。I 期臨床試驗(yàn)結(jié)果表明：GO 的推薦治療劑量為 9 mg/m2。GO 于 2000年 5月通過 FDA 快速審批程序獲準(zhǔn)上市（商品名 Mylotarg），主要用于治療 60 歲及以上伴有復(fù)發(fā)性急性骨髓性白血?。ˋML）且不考慮接受其他化療的患者。不過該藥在后期證實(shí)性臨床試驗(yàn)和數(shù)年的上市后臨床應(yīng)用中均未顯示對 AML 患者有明確療效，而且該藥還可能和一種嚴(yán)重的可致命的肝靜脈閉塞病有關(guān)聯(lián)。2010年6月，輝瑞公司宣布將 GO 撤出美國市場。但近年來也有臨床試驗(yàn)研究報(bào)道顯示，GO 的給藥劑量（3 mg/m2）和用藥周期經(jīng)過合理設(shè)計(jì)后，無論單獨(dú)用藥還是與化療藥物聯(lián)合應(yīng)用都可以獲得明確的臨床治療效果，而且藥物相關(guān)毒副反應(yīng)可控[10-12]。這說明 GO 的臨床應(yīng)用有待進(jìn)一步深入研究。

2.2 Brentuximab vedotin

Brentuximab vedotin（SGN-35）是 CD30 抗體與aurisatin 衍生物 MMAE 的偶聯(lián)物，linker 為蛋白酶裂解的肽鍵。I 期臨床試驗(yàn)結(jié)果表明：SGN-35 的推薦治療劑量為1.8 mg/m2。II 期臨床試驗(yàn)結(jié)果表明：對于復(fù)發(fā)或難治的間變性大細(xì)胞淋巴瘤（ALCL）患者，SGN-35 有效率高達(dá)86%。其中 53% 的患者完全緩解，33% 的患者部分緩解，3% 的患者穩(wěn)定，5% 患者進(jìn)展。藥物毒性方面，主要不良反應(yīng)為外周神經(jīng)系統(tǒng)病變、乏力、惡心、上呼吸道感染、腹瀉。3 度或 4 度毒副作用主要為嗜中性白血球減少癥、外周神經(jīng)系統(tǒng)病變、血小板減少癥、貧血。2011年 8月 19日，F(xiàn)DA 通過加速審批，批準(zhǔn)應(yīng)用 SGN-35（商品名Adcetris）治療自體干細(xì)胞移植治療失敗或不符合自體干細(xì)胞移植條件，經(jīng)過至少兩項(xiàng)多藥物化療無效的霍奇金淋巴瘤患者；或者經(jīng)過至少一項(xiàng)多藥物化療治療失敗的系統(tǒng)性間變性大細(xì)胞淋巴瘤患者[13-14]。

2.3 Trastuzumab emtansine

Trastuzumab emtansine（T-DM1）是 Her2 抗體herceptin 與美登素衍生物 DM1 的偶聯(lián)物，linker 為非裂解的硫醚鍵。I 期臨床試驗(yàn)結(jié)果表明：T-DM1 的推薦治療劑量為 3.6 mg/m2，在最大耐受劑量下，T-DM1 的血漿半衰期為 3.5 d。II 期臨床試驗(yàn)結(jié)果表明：對于已接受過蒽環(huán)類、紫杉醇、卡培他濱、herceptin、拉帕替尼等藥物治療且Her2 受體陽性的轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者，T-DM1 的有效率為34.5%、臨床受益率為48.2%。III期臨床試驗(yàn)結(jié)果表明：與卡培他濱 + 拉帕替尼對照組比較，T-DM1 單藥的無進(jìn)展生存期為 9.6 個(gè)月，卡培他濱 + 拉帕替尼組則為 6.4 個(gè)月。另外 T-DM1 也有效延長了患者的中位總生存期，但組間差異略低于事先定義的終止試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)學(xué)閾值。藥物毒性方面，T-DM1 組 3 級或 3 級以上血小板減少以及天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶和丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶升高的發(fā)生率更高；而卡培他濱 +拉帕替尼組腹瀉、手足綜合征和嘔吐的發(fā)生率更高。T-DM1組 3 級或 3 級以上不良事件的總發(fā)生率大約比聯(lián)合治療組低 1/3[15-17]。2013年 2月 22日，F(xiàn)DA 通過優(yōu)先審查程序批準(zhǔn) T-DM1（商品名 Kadcyla）用于治療 HER-2 陽性的晚期（轉(zhuǎn)移性）乳腺癌患者。

3 正處于臨床試驗(yàn)階段的 ADCs

除已經(jīng)獲批上市的三種 ADCs 外，目前尚有多種ADCs 處于不同臨床試驗(yàn)階段[1,18-19]。這些 ADCs 分別針對不同靶點(diǎn)、不同腫瘤，如表 1 所示。

4 結(jié)語

過去十年中，ADCs 類藥物的基礎(chǔ)研發(fā)和臨床應(yīng)用取得了巨大進(jìn)步。隨著抗體工程技術(shù)、偶聯(lián)技術(shù)、細(xì)胞毒藥物合成技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已有幾十種 ADCs 處于各個(gè)臨床試驗(yàn)階段，另外處于臨床前研發(fā)階段的 ADCs 類藥物更是不勝枚舉。相信未來會有更多的新型 ADCs 藥物獲批在臨床使用。從 ADCs 設(shè)計(jì)原理的角度考慮，選擇合適的腫瘤細(xì)胞抗原、使用高活性細(xì)胞毒藥物、穩(wěn)定的偶聯(lián)技術(shù)、優(yōu)化細(xì)胞毒藥物偶聯(lián)數(shù)量等因素已成為新型 ADCs 研究的關(guān)鍵問題。除此之外，ADCs 仍有很多更深層次的問題需要解決。例如：①ADCs 的分子結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比單獨(dú)的“裸”抗體或細(xì)胞毒藥物復(fù)雜，質(zhì)量控制難度較高。現(xiàn)在利用高靈敏質(zhì)譜儀開發(fā)的分析方法已經(jīng)應(yīng)用于 ADCs 藥物的結(jié)構(gòu)鑒定、穩(wěn)定性研究、不同批次間產(chǎn)品質(zhì)量控制等環(huán)節(jié)；②ADCs 需要對其特有的藥代動(dòng)力學(xué)和藥效動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行深入研究。例如代謝產(chǎn)物的分析、藥物偶聯(lián)的數(shù)量對藥代動(dòng)力學(xué)的影響、給藥方案的優(yōu)化、分子診斷與生物標(biāo)記物的確定等；③多藥耐藥一直是困擾腫瘤藥物治療的關(guān)鍵問題。盡管 ADCs 能夠在一定程度上克服腫瘤細(xì)胞耐藥，但有研究報(bào)道，很多ADCs 對于表達(dá)外排系統(tǒng)的細(xì)胞作用有限[20]。研究克服腫瘤細(xì)胞耐藥的方法和策略同樣是將來 ADCs 類藥物研發(fā)的一個(gè)重要方向。

[1] Sievers EL, Senter PD.Antibody-drug conjugates in cancer therapy.Annu Rev Med, 2013, 64:15-29.

[2] Teicher BA.Antibody-drug conjugate targets.Curr Cancer Drug Targets, 2009, 9(8):982-1004.

[3] Senter PD.Potent antibody drug conjugates for cancer therapy.Curr Opin Chem Biol, 2009, 13(3):235-244.

[4] Goldberg IH.Mechanism of neocarzinostatin action: role of DNA microstructure in determination of chemistry of bistranded oxidative damage.Acc Chem Res, 1991, 24(7):191-198.

[5] Hawley RC, Kiessling LL, Schreiber SL.Model of the interactions of calichemicin gamma 1 with a DNA fragment from pBR322.Proc Natl Acad Sci U S A, 1989, 86(4):1105-1109.

[6] Kupchan SM, Komoda Y, Branfman AR, et al.The maytansinoids.Isolation, structural elucidation, and chemical interrelation of novel ansa macrolides.J Org Chem, 1977, 42(14):2349-2357.

[7] Kobayashi M, Natsume T, Tamaoki S, et al.Antitumor activity of TZT-1027, a novel dolastatin 10 derivative.Jpn J Cancer Res, 1997,88(3):316-327.

[8] Pettit GR, Kamano Y, Herald CL, et al.The isolation and structure of a remarkable marine animal antineoplastic constituent: dolastatin 10.J Am Chem Soc, 1987, 109(22):6883-6885.

[9] Goldmacher VS, Singh R, Chittenden T, et al.Linker technology and impact of linker design on ADC properties//Phillips GL.Antibody-drug conjugates and immunotoxins.New York: Springer, 2013:117-135.

[10] Bross PF, Beitz J, Chen G, et al.Approval summary: gemtuzumab ozogamicin in relapsed acute myeloid leukemia.Clin Cancer Res,2001, 7(6):1490-1496.

[11] Burnett AK, Hills RK, Milligan D, et al.Identification of patients with acute myeloblastic leukemia who benefit from the addition of gemtuzumab ozogamicin: results of the MRC AML15 trial.J Clin Oncol, 2011, 29(4):369-377.

[12] Pilorge S, Rigaudeau S, Rabian F, et al.Fractionated gemtuzumab ozogamicin and standard dose cytarabine produced prolonged second remissions in patients over the age of 55 years with acute myeloid leukemia in late first relapse.Am J Hematol, 2014, 89(4):399-403.

[13] Siddiqi T, Thomas SH, Chen R.Role of brentuximab vedotin in the treatment of relapsed or refractory Hodgkin lymphoma.Pharmgenomics Pers Med, 2014, 7:79-85.

[14] Chen X, Soma LA, Fromm JR.Targeted therapy for Hodgkin lymphoma and systemic anaplastic large cell lymphoma: focus on brentuximab vedotin.Onco Targets Ther, 2013, 7:45-56.

[15] Burris HA 3rd, Rugo HS, Vukelja SJ, et al.Phase II study of the antibody drug conjugate trastuzumab-DM1 for the treatment of human epidermal growth factor receptor 2 (HER2)-positive breast cancer after prior HER2-directed therapy.J Clin Oncol, 29(4):398-405.

[16] Krop IE, Beeram M, Modi S, et al.Phase I study of trastuzumab-DM1,an HER2 antibody-drug conjugate, given every 3 weeks to patients with HER2-positive metastatic breast cancer.J Clin Oncol, 28(16):2698-2704.

[17] Diéras V, Bachelot T.The success story of trastuzumab emtansine, a targeted therapy in HER2-positive breast cancer.Target Oncol, 2014,9(2):111-122.

[18] Sassoon I, Blanc V.Antibody-drug conjugate (ADC) clinical pipeline:a review.Methods Mol Biol, 2013, 1045:1-27.

[19] Mullard A.Maturing antibody-drug conjugate pipeline hits 30.Nat Rev Drug Discov, 2013, 12(5):329-332.

[20] Kovtun YV, Audette CA, Mayo MF, et al.Antibody-maytansinoid conjugates designed to bypass multidrug resistance.Cancer Res, 2010,70(6):2528-2537.