腫瘤靶向藥物抗體-藥物偶聯(lián)物的研究進展

馮恬 張慧林 童華

自第一種抗體-藥物偶聯(lián)物(ADC)于2001年獲得美國食品和藥物管理局(Food and Drug Administration，F(xiàn)DA)的批準， 進入臨床研究的ADC數(shù)量逐漸增加，其對腫瘤的靶向治療前景也引起了人們的極大關注。

1 ADC的發(fā)展歷程

在20世紀90年代初，由著名的德國醫(yī)師和科學家保羅·埃里希(Paul Ehrlich)提出了選擇性作用于腫瘤細胞的“魔術子彈”的概念[1]，其設想可以將抗體和具有細胞毒性的化療藥物這兩種具有互補性的治療方法結(jié)合在一起，從而創(chuàng)造出一種具有更高治療窗口的高選擇性和高細胞毒性的癌癥治療方法。1975年，分子生物學家科勒和米爾斯坦在自然雜交技術的基礎上，創(chuàng)建了雜交瘤技術，從而開啟了鼠源單克隆抗體藥物的時代[2]，為抗體技術的臨床應用帶來了突破。但由于單克隆抗體是鼠源性，故易引起免疫原性而影響藥物的治療效果。隨著重組DNA技術與抗體工程技術的進一步發(fā)展，低抗原性嵌合、人源化以及完全人源化單克隆抗體的相繼出現(xiàn)降低了單克隆抗體的免疫原性，進一步推動了ADC領域的發(fā)展[3]。

經(jīng)過半個多世紀的探索， ADC的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段。第一代的ADC通常使用的是經(jīng)典化療藥物如阿霉素和甲氨蝶呤等[4]，除了藥物效力不足外，鼠源性單克隆抗體的免疫原性、實際內(nèi)化的藥物數(shù)量少以及抗體與藥物連接穩(wěn)定性差等問題都導致藥物療效欠佳[5]。第二代的ADC具有較好的臨床療效和治療安全性，其中有三種新型ADC通過了FDA批準，但是脫靶毒性導致其治療窗狹窄，而且較高的藥物與抗體比率引發(fā)的藥物耐受性低和血漿清除率高等問題仍然存在[6]。隨著接頭設計、偶聯(lián)技術以及高效的細胞毒性藥物等方面的發(fā)展，第三代ADC逐漸顯示其巨大的應用潛力[7]，目前除獲得FDA批準的四種ADC外，仍有約110項研究正在探索新型ADC對多種惡性腫瘤的療效[8]，這些都為ADC作為單一藥物或與經(jīng)典化療藥物聯(lián)合應用于癌癥治療提供了可能。

2 ADC的結(jié)構及功能

ADC主要是利用單克隆抗體的特異性，將有效的細胞毒性藥物選擇性地遞送至表達相應抗原的腫瘤細胞以達到治療癌癥的效果。ADC主要由三部分組成：抗體，連接子和細胞毒性藥物。盡管其概念簡單，但是設計ADC必須要考慮各種參數(shù)，優(yōu)化各組成部分，才能達到穩(wěn)定、高效、安全的治療目的。

2.1 抗體與靶抗原 ADC抗體部分的主要功能是選擇性地結(jié)合靶細胞上的抗原，從而將細胞毒素集中在腫瘤部位。IgG由于對靶抗原具有較高的親和力和較長的半衰期，成為構建ADC理想的單克隆抗體來源。其中IgG1還具有較強的次級免疫功能，如抗體依賴的細胞介導的細胞毒性作用(ADCC)和補體依賴性細胞毒性作用(CDC)，都可為腫瘤治療帶來療效[9]。

抗體通過選擇性地結(jié)合靶抗原觸發(fā)抗體—抗原復合物有效內(nèi)化，以發(fā)揮抗腫瘤作用。因此，適合作為靶向治療的抗原應在腫瘤中高水平表達，而在正常組織中有限表達或無表達[10]。此外，抗原有限的異質(zhì)性、可及性、介導抗體有效內(nèi)在化的能力以及在腫瘤治療期間維持作為有效靶抗原的最小閾值等都應該被納入考慮范圍。目前應用于臨床研究的大多數(shù)ADC針對的都是腫瘤表面抗原，此外還有少部分藥物的靶抗原是位于腫瘤微環(huán)境的基質(zhì)和脈管系統(tǒng)中，例如作為靶抗原之一的前列腺特異性膜抗原(PSMA)就是在多種實體瘤的新生血管內(nèi)皮上表達[11]。

2.2 連接子 連接子的作用是將毒素偶聯(lián)至抗體，要求既不能影響抗體結(jié)合抗原的能力，又要能確保其綴合的細胞毒性藥物具有良好的生物學活性。鏈接子一方面需要能夠維持藥物的穩(wěn)定，避免脫靶毒性；另一方面在ADC有效地內(nèi)化之后要能夠迅速釋放細胞毒性藥物以殺傷腫瘤細胞。目前臨床研究中的連接子通?？煞譃閮深悾嚎闪呀膺B接子和不可裂解連接子?？闪呀膺B接子也有三種不同的細胞毒素釋放機制：(1)溶酶體酶敏感性，例如：溶酶體酶識別裂解Trastuzumab Deruxtecan(T-DXd)中的肽鍵后釋放毒素[12]。(2)酸敏感性，例如：Gemtuzumab Ozogamicin(GO)連接子中酸不穩(wěn)定基團可在低pH的溶酶體中水解后釋放偶聯(lián)物[13]。(3)谷胱甘肽敏感性，腫瘤細胞內(nèi)較高濃度的谷胱甘肽可通過還原連接子中的二硫鍵釋放藥物[14]。第二類的不可裂解連接子則需要在抗體完全水解后才能發(fā)揮毒素的抗腫瘤作用，例如T-DM1中的硫醚鍵就是在曲妥珠單抗水解后釋放毒素DM1發(fā)揮抗腫瘤作用[15]。另外，與可裂解連接子相比不可裂解連接子在循環(huán)中會具有更好的穩(wěn)定性。

2.3 細胞毒性藥物 細胞毒性藥物作為ADC的有效載荷，對ADC的效能和活性影響很大。第一代ADC使用的是經(jīng)典化療藥物，例如阿霉素和甲氨蝶呤等，但研究發(fā)現(xiàn)腫瘤中有效的細胞毒性藥物的濃度極低，這可能與抗體的低滲透率、抗原表達受限、藥物無效內(nèi)在化和連接子的代謝等因素相關[16]，因此，這就要求ADC所攜帶的細胞毒性藥物至少在皮摩爾或納摩爾濃度時就能發(fā)揮作用[17]。而在目前的ADC的開發(fā)中主要應用兩類高效的細胞毒性藥物：微管抑制劑和DNA抑制劑。

2.3.1 微管抑制劑:微管抑制劑主要是在有絲分裂過程中破壞微管組裝，因此對快速增殖的腫瘤細胞具有相對選擇性，下面介紹兩種較為成熟的微管抑制劑。

2.3.1.1 Auristatins，其通過阻斷微管蛋白組裝使細胞停滯在G2/M期誘發(fā)腫瘤細胞凋亡，目前其衍生物MMAF和MMAE已經(jīng)作為有效載荷應用到多種ADC的研發(fā)中。且MMAE由于其膜滲透性，可透過靶細胞擴散到附近的腫瘤細胞誘發(fā)旁觀者效應，從而增加藥物的抗腫瘤效果[18]。臨床上，將抗CD30單抗與MMAE偶聯(lián)的Brentuximab Vedotin于2011年已經(jīng)獲得FDA批準，主要用于復發(fā)率較高的CD30陽性的霍奇金淋巴瘤(HL)以及間變性大細胞淋巴瘤(ALCL)的治療[19]。

2.3.1.2 美登素類化合物，主要用于ADC研發(fā)的是其衍生物美登木素生物堿DM1和DM4，通過與修飾過的抗體進行二硫鍵交換來形成復合物，一系列相關的藥物在臨床研究中均表現(xiàn)出較好的抗腫瘤效果[20]。進入臨床試驗的Mirvetuximab Soravtansine就是將抗葉酸受體α(FRα)的抗體與毒素DM4相連，用于治療FRα陽性鉑耐藥的卵巢癌[21]。

2.3.2 DNA抑制劑:DNA抑制劑主要通過結(jié)合DNA雙螺旋小溝致核酸鏈斷裂、烷基化或交聯(lián)而發(fā)揮細胞毒性作用。它的優(yōu)點是較少依賴細胞周期進程，可有效地作用于生長和代謝緩慢的腫瘤干細胞或腫瘤起始細胞[17]。

2.3.2.1 吡咯并苯并二氮雜(PBD)是一類DNA烷基化藥物，具有較強的抗腫瘤活性，PBD二聚體能夠?qū)е履[瘤細胞鏈內(nèi)或鏈間DNA交聯(lián)，且多耐藥基因(MDR1)的產(chǎn)物對其作用無效，使得其在多重耐藥和難治性腫瘤中仍具有良好的活性，可減少耐藥的產(chǎn)生[22]。

2.3.2.2 卡奇霉素(Calicheamicins)能夠結(jié)合到DNA小溝上并誘導DNA雙鏈斷裂從而發(fā)揮抗腫瘤作用[23]。臨床上的Inotuzumab Ozogamicin就是將靶向CD22的抗體與卡奇霉素偶聯(lián)，在2017年由FDA批準用于成人復發(fā)性及難治性前體 B細胞淋巴細胞白血病的治療[24]。

2.3.2.3 喜樹堿類藥物(CPT)是通過與拓撲異構酶I和DNA的復合物結(jié)合，阻止DNA重新結(jié)合，致DNA損傷后誘導細胞凋亡。其中，F(xiàn)DA已經(jīng)批準了兩種水溶性CPT類似物即拓撲替康(TPT)和伊立替康(CPT-11)應用于ADC的研發(fā)[25]。CPT-11的活性代謝產(chǎn)物SN-38就是Labetuzumab Govitecan的有效載荷，其在復發(fā)性或難治性轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗中取得較為理想的成果[26]。

除此以外，其他類別的細胞毒性藥物仍在開發(fā)中，例如RNA聚合酶抑制劑、RNA剪接體抑制劑等，均具有良好的研究前景。另外，將放射性核素與抗體綴合也是治療腫瘤的一種方式，例如ZevalinR將靶向CD20抗原的單抗(替伊莫單抗)與標記放射性同位素Y90偶聯(lián)治療非霍奇金淋巴瘤(NHL)[27]。

3 ADC的臨床進展

目前，已經(jīng)有四種ADC藥物獲得FDA批準用于臨床治療：Gemtuzumab Ozogamicin、Brentuximab Vedotin、Trastuzumab Emtansine和Inotuzumab Ozogamicin[28]。此外，仍然有一些新型的ADC正在實驗和臨床研發(fā)中，以下介紹的就是一些進展較快且成果較矚目的ADC。

3.1 Enfortumab Vedotin(EV) Enfortumab vedotin是由完全人源的單克隆抗體通過蛋白酶可裂解鏈接子與微管破壞劑MMAE偶聯(lián)[29]。該項ADC的靶抗原是與腫瘤發(fā)生相關的細胞黏附分子Nectin-4，其在包括尿路上皮癌，乳腺癌，胃癌和肺癌等多種實體瘤中過表達，而在正常上皮不表達或低表達[30]。Enfortumab vedotin以高親和力結(jié)合表達Nectin-4的細胞觸發(fā)MMAE在靶細胞中的內(nèi)化和釋放， MMAE通過破壞微管動力學誘導細胞周期停滯和細胞凋亡[31]。Ⅰ期劑量遞增/擴展研究臨床試驗EV-101評估了藥物在治療患有轉(zhuǎn)移性尿路上皮癌(mUC)或其他表達Nectin-4的惡性實體瘤的患者中方抗腫瘤活性及安全性，以及分析藥物的藥代動力學及其免疫原性[29]。實驗的初步結(jié)果表明，藥物在治療轉(zhuǎn)移性尿路上皮癌方面顯示出相當?shù)寞熜АＩ踔猎诮邮苓^鉑類化療和(或)抗PD-1/L1免疫治療后疾病進展的患者中也能觀察明顯的療效。初步確定了EV的建議劑量方案為1.25 mg/kg(最大劑量為125 mg)[32]。在之后的多中心臨床試驗的Ⅱ期臨床試驗EV-201中，實驗主要的觀察終點是客觀緩解率(ORR)。該研究的第一組隊列招募了既接受鉑類化療又接受免疫療法的125名患者，患者的客觀緩解率(ORR)為44%(95%CI：35.1，53.2)，中位緩解持續(xù)時間(DOR)為7.6個月(95%CI：6.3，不可估算)。完全緩解率(CR)為12%，部分緩解率(PR)為32%?？傮w數(shù)據(jù)表明，EV可產(chǎn)生持久的抗腫瘤療效并具備可接受的安全性。目前針對僅接受過免疫治療患者的第二組研究仍在招募中[33]。正在進行中的EV-301項目是一項Ⅲ期試驗，其目的是在接受過鉑類藥物和抗PD-1/L1免疫治療后疾病進展的局部晚期或轉(zhuǎn)移性尿路上皮癌患者中比較EV作為單藥治療與單藥化療(多西紫杉醇，紫杉醇或長春氟寧)這兩種治療方法的抗腫瘤效果及藥物安全性。實驗的主要觀察終點是總體生存率，通過總體生存率來證明藥物的生存獲益及提供其他長期療效數(shù)據(jù)[34]。至2020年7月，共有301例死亡(EV組134例，化療組167例)。EV組的總生存期比化療組更長(中位總生存期，12.88個月對8.97個月；死亡風險比0.7；95%CI；0.56至0.89；P=0.001)。EV組的無進展生存期也要比化療組長(中位PFS：5.55月vs.3.71月，進展或死亡風險比0.62，95%CI，0.51vs.0.75；P<0.001)。2組與治療相關的不良事件發(fā)生率相似，3級以上不良事件發(fā)生率2組相似(分別為51.4%和49.8%)。初步結(jié)果表明，與標準化療相比，EV顯著延長了局部晚期或轉(zhuǎn)移性尿路上皮癌患者的生存期[35]。

3.2 Trastuzumab Deruxtecan(T-DXd) 15%～20%的晚期胃癌和胃食管交界癌存在人表皮生長因子受體2(HER2)的過表達或擴增，因此HER2可作為免疫治療的靶點應用于胃癌的治療[36]。Trastuzumab Deruxtecan(T-Dxd，DS-8201a)是由人源化抗HER2抗體通過可裂解的鏈接子與拓撲異構酶Ⅰ抑制劑相連的一種HER2靶向抗體-藥物偶聯(lián)物。其通過在腫瘤細胞中過表達的溶酶體酶裂解釋放細胞毒性藥物拓撲異構酶I抑制劑。毒素具有較好地細胞膜通透性，因此也具有較強的細胞毒性旁觀者效應，可以不論HER2的表達量在靶細胞的細胞膜上擴散并影響周圍腫瘤細胞。因此可以較好地靶向具有高度異質(zhì)性的胃癌。一項Ⅰ期臨床試驗探索了以推薦劑量[37]T-DXd治療HER2陽性胃或胃食管交界癌患者的安全性和初步抗腫瘤效果。研究中有19位患者以5.4 mg/kg的劑量接受治療，而25位患者以6.4 mg/kg的劑量接受治療。44例患者中有35例實現(xiàn)了疾病控制，中位PFS達到了5.6個月(95%CI，3.0～8.3)，中位總體生存期為12.8個月(95%CI，1.4～25.4)。這些結(jié)果初步表明T-Dxd療法在HER2陽性胃癌患者中可顯著改善應答和總體生存率，其中值得注意的毒性作用包括骨髓抑制和間質(zhì)性肺疾病[38]。在之后進一步的Ⅱ期臨床試驗中，招募了在接受了至少兩種治療方案(包括氟嘧啶，鉑類藥物和曲妥珠單抗)后進展且表達HER2的局部晚期或轉(zhuǎn)移性胃或胃食管交界癌患者，評估了T-Dxd與化療藥物(伊立替康或紫杉醇)相比對HER2陽性胃或胃食管交界癌患者治療效果和安全性。187例接受治療的患者中有125例患者進入T-Dxd組和62例患者進入化療組(55例接受了伊立替康和7例紫杉醇)，試驗結(jié)果顯示：T-Dxd組的客觀反應患者比例顯著高于化療組(51%vs. 14%)。且T-Dxd組的總生存期比化療組更長(中位數(shù)為12.5個月vs. 8.4個月)，T-Dxd組中總共10例患者已達到完全緩解，該試驗的結(jié)果肯定了T-Dxd在Ⅰ期試驗中對晚期HER2陽性胃癌患者的療效，也初步表明了T-Dxd的療效要優(yōu)于化療組[39]。

此外，乳腺癌患者中15%～20%存在HER2的過表達和(或)基因擴增，一項Ⅰ期劑量擴展臨床實驗探索了以推薦劑量T-Dxd治療之前接受過T-DM1治療的HER2陽性晚期乳腺癌患者的安全性和初步療效。試驗對118例HER2陽性乳腺癌患者中的115例患者進行了至少一劑推薦劑量的T-Dxd治療，其中 111例患者中有66例(59.5%，95%CI，49.7～68.7)有確診的客觀反應，有104名(93.7%，95%CI，87.4～97.4)達到了客觀反應疾病控制，中位反應時間為20.7個月(95%CI，0～21.8)。中位PFS為22.1個月(95%CI，0.8～27.9)。這些結(jié)果表明藥物具有可控的安全性，并在T-DM1治療后的HER2陽性乳腺癌患者中顯示出初步活性，且有必要在HER2陽性乳腺癌的Ⅱ期和Ⅲ期臨床試驗中進一步探索[40]。一項Ⅱ期的臨床試驗就研究了T-DXd對HER2陽性并曾接受過T-DM1治療的轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者(MBC)的療效和安全性。結(jié)果顯示幾乎所有患者均出現(xiàn)一定程度的腫瘤縮小，臨床相關反應率為60.9%，中位PFS達到了16.4個月(95%CI 12.7-NE)，臨床受益率(定義為完全緩解，部分緩解和疾病穩(wěn)定至少6個月)為76.1%(95%CI 69.3～82.1)，中位緩解時間為14.8個月(95%CI 13.8～16.9)。該試驗的結(jié)果進一步肯定了T-Dxd在Ⅰ期試驗中在HER2陽性的乳腺患者中的抗腫瘤活性。目前，還有三項針對T-DXd對乳腺癌治療的前瞻性Ⅲ期臨床試驗正在招募和進展中[41]。

另外，令人振奮的是T-Dxd在HER2低表達的晚期乳腺癌患者中的也表現(xiàn)出了初步的抗腫瘤活性和較好地安全性，這樣的結(jié)果可能由于T-DXd具有較高的藥物-抗體比率以及釋放的有效載荷較高的細胞膜通透性誘導了旁觀者效應[42]。除了對乳腺癌和HER2陽性胃癌和胃食管交界癌的療效和安全性方面的研究，在HER2突變的非小細胞肺癌和HER2陽性的結(jié)直腸癌的Ⅱ期試驗中，T-Dxd也引起了很高的應答率[43]。

3.3 Labetuzumab govitecan(IMMU-130) 癌胚抗原相關的細胞黏附分子5(CEACAM5)抗原在多種實體腫瘤中呈過表達，尤其是在超過80%的轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌(mCRC)呈過表達，因此可作為免疫治療的有效靶點[44]。Labetuzumab govitecan就是由抗CEACAM5的單克隆抗體與拓撲異構酶I抑制劑伊立替康的活性代謝物SN-38偶聯(lián)而成[45]。2017年，該藥物首先在人結(jié)腸癌異種移植模型中證明了其強大的抗腫瘤效果，提供了Labetuzumab govitecan用于臨床上治療mCRC患者的證據(jù)[46]。之后在一項Ⅰ/Ⅱ期針對先前接受過伊立替康治療的復發(fā)或難治性轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌(mCRC)的臨床試驗中，38%的患者在治療后腫瘤大小和CEA濃度顯著降低，1名患者獲得了部分緩解，并持續(xù)了2年，其中半數(shù)以上的患者獲得了病情穩(wěn)定(SD)，患者的中位PFS和OS都有所延長，分別為3.6和6.9個月[47]。數(shù)據(jù)表明IMMU-130在治療經(jīng)過預處理的轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌中可以帶來顯著的生存獲益[48]。

3.4 Sacituzumab govitecan(IMMU-132) Trop-2作為一種細胞內(nèi)鈣信號的跨膜轉(zhuǎn)導子，在包括乳腺癌在內(nèi)的多種上皮腫瘤中呈過表達，通過多種生長調(diào)節(jié)信號通路促進腫瘤細胞的增殖、遷移和侵襲[49]。三陰性乳腺癌(TNBC)與激素受體陽性或HER2陽性乳腺癌不同，其發(fā)病年齡小、侵襲性強，容易發(fā)生局部復發(fā)和遠處轉(zhuǎn)移，且可用于治療TNBC的靶向療法有限[50]。而Trop-2在TNBC和多種實體腫瘤中過表達，因此Trop-2可作為TNBC和其他表達Trop-2的上皮癌的有希望的治療靶標[51]。 Sacituzumab govitecan就是一種抗體與拓撲異構酶Ⅰ抑制劑(SN-38)相結(jié)合的靶向Trop-2的特異性的ADC[28]。在一項Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗評估了Sacituzumab govitecan在至少接受過兩次治療的轉(zhuǎn)移性三陰性乳腺癌(mTNBC)患者中的療效和安全性，實驗結(jié)果表明：在以推薦劑量接受Sacituzumab govitecan治療的108例mTNBC患者中客觀緩解率(ORR)為33.3%(95%CI，24.6～43.1)，其中包括3例完全緩解和33例局部緩解。中位緩解時間達到了7.7個月(95%CI，4.9～10.8)，臨床受益率為45.4%。中位PFS為5.5個月(95%CI，4.1～6.3)，OS為13.0個月(95%CI，11.2～13.7)。通常，接受標準化療的mTNBC患者的應答率在5%～15%，而在該試驗中觀察到的33%的應答率已經(jīng)優(yōu)于標準化學療法。這些數(shù)據(jù)都初步證明了該項藥物對mTNBC患者具有較好的治療效果和安全性[52，53]。目前，該藥物的Ⅲ期臨床試驗已經(jīng)在HR+/HER2-的轉(zhuǎn)移性乳腺癌(MBC)患者中開展，目的是將其與化療藥物的療效與安全性進行比較[54]。另外，還有一項Ⅰ/Ⅱ期的臨床試驗正評估Sacituzumab govitecan與PARP抑制劑(talazoparib)聯(lián)合應用于轉(zhuǎn)移性乳腺癌治療的療效以及患者耐受性[55]。2020年4月Sacituzumab govitecan在美國已經(jīng)獲得了加速批準，主要用于治療mTNBC的成年患者[56]。目前，Sacituzumab govitecan對尿路上皮癌療效的研究也正處于Ⅱ期臨床試驗中[57]。除此以外，其他研究也表明了該項ADC對非小細胞肺癌，胃癌、胰腺癌、卵巢癌、宮頸癌、子宮內(nèi)膜癌和前列腺癌等多種惡性腫瘤都均可以起到治療作用[58,59]。

綜上所述，雖然在早期ADC的研究中，人們遇到了諸如抗體制備、新型毒素探索、連接接頭優(yōu)化等難題，但正是對這些問題的探索有力推進了ADC的發(fā)展進程。數(shù)十年來，除了FDA批準進入臨床使用的藥物，一些具有前景的ADC已經(jīng)進入臨床研究并獲得了較為理想的臨床試驗結(jié)果，為其作為腫瘤患者的靶向治療方法提供了可能性。雖然并非所有開發(fā)中的ADC藥物都能從臨床試驗成功過渡到正式臨床治療，但是這些經(jīng)驗和教訓都為了解藥物的療效、代謝機制和治療安全性做出了貢獻。無論是作為單一療法治療難治性或復發(fā)性腫瘤，還是作為姑息治療的維持治療手段，或者與其他化療藥物聯(lián)合用藥作為一線治療方案，ADC都將成為腫瘤藥物研究的一大熱點。