抗體藥物偶聯(lián)物的作用機(jī)制及在膀胱癌中的研究現(xiàn)狀

詹 輝,譚智勇,付 什,李 寧,王劍松,王海峰

(昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院泌尿外科,云南昆明 650101)

膀胱癌(bladder cancer,BC)是泌尿系最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一,發(fā)病率和死亡率在全球呈逐年上升趨勢(shì),每年約有43萬(wàn)例患者被診斷為BC,并且每年導(dǎo)致約165 000例患者死亡[1]。BC最常見(jiàn)的病理類(lèi)型是尿路上皮癌,約占90%以上,鱗狀細(xì)胞癌、腺癌、小細(xì)胞癌和肉瘤相對(duì)少見(jiàn)[2]。根據(jù)腫瘤的浸潤(rùn)程度,BC可分為非肌層浸潤(rùn)性膀胱癌(non-muscular invasive bladder cancer,NMIBC)和肌層浸潤(rùn)性膀胱癌(muscular invasive bladder cancer,MIBC)。NMIBC的發(fā)生率和復(fù)發(fā)率較高,約75%的患者初診為NMIBC,雖然其預(yù)后好、腫瘤特異性死亡率低,但仍有10%～20%的患者會(huì)進(jìn)展為MIBC[3]。手術(shù)聯(lián)合放化療是BC的主要治療手段,NMIBC通常采用經(jīng)尿道膀胱腫瘤電切聯(lián)合膀胱灌注化療,而MIBC多采用根治性膀胱全切加輔助放化療,部分患者術(shù)后易復(fù)發(fā)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。免疫療法與化學(xué)療法這兩大治療策略雖然能夠改善疾病預(yù)后,但療效局限或毒副反應(yīng)嚴(yán)重,且部分患者出現(xiàn)耐藥,因此,尋找新型、安全、有效的治療方法對(duì)改善患者的預(yù)后有著重要的臨床意義。

抗體藥物偶聯(lián)物(antibody-drug conjugates,ADC)由靶向腫瘤特異性抗原或腫瘤相關(guān)抗原的單克隆抗體與不同數(shù)目的小分子毒素通過(guò)連接子偶聯(lián)組成[4],兼具單抗藥物的高靶向性及細(xì)胞毒素在腫瘤組織中高活性,能在發(fā)揮抗癌作用的同時(shí)避免損傷正常細(xì)胞,有效提高了患者的獲益風(fēng)險(xiǎn)比[5]。目前全球已有十余種ADC獲批用于治療實(shí)體瘤,此外還有80多種ADC單藥或聯(lián)合治療各種腫瘤的臨床研究已經(jīng)或正在展開(kāi)[6],例如:使用恩美曲妥珠單抗通過(guò)靶向人表皮生長(zhǎng)因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2,HER2)治療HER-2陽(yáng)性的乳腺癌患者[7];對(duì)于復(fù)發(fā)難治性CD30陽(yáng)性淋巴瘤患者,維布妥昔單抗不僅可以直接與CD30陽(yáng)性淋巴細(xì)胞結(jié)合,還能夠通過(guò)抗體依賴性細(xì)胞吞噬作用以及免疫原性細(xì)胞死亡作用增強(qiáng)對(duì)腫瘤的殺傷作用[8];對(duì)于晚期非小細(xì)胞肺癌,戈沙妥珠單抗通過(guò)與人滋養(yǎng)細(xì)胞表面糖蛋白抗原2(trophoblast cell-surface antigen 2,TROP2)相結(jié)合,將化療藥物伊利替康的活性代謝物遞送到細(xì)胞內(nèi),導(dǎo)致細(xì)胞周期終止和細(xì)胞凋亡[9]。繼免疫治療和靶向治療之后,ADC近年來(lái)已在BC治療中嶄露頭角,膀胱癌領(lǐng)域針對(duì)不同靶點(diǎn)的ADC臨床研究已初顯成效,ADC單藥或聯(lián)合傳統(tǒng)化療為患者帶來(lái)了新希望[10]。本文就ADC的結(jié)構(gòu)、作用機(jī)制及其在BC治療中的現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

1 ADC的結(jié)構(gòu)與作用機(jī)制

ADC由高特異性和親和力的人源化單克隆抗體、高效的小分子細(xì)胞毒性荷載以及高穩(wěn)定性的連接子3部分組成,抗體與細(xì)胞毒性藥物通過(guò)連接子偶聯(lián),共同賦予ADC細(xì)胞靶向性和殺死細(xì)胞的能力。根據(jù)靶點(diǎn)的不同,ADC在體內(nèi)發(fā)揮靶受體中和與下調(diào)、信號(hào)傳導(dǎo)阻斷、免疫檢查點(diǎn)抑制以及抗體介導(dǎo)的細(xì)胞毒性等不同的作用。以下逐一闡述ADC的3部分結(jié)構(gòu)。

1.1 ADC核心組件之一:人源化單克隆抗體作為ADC的核心組件之一,抗體需滿足以下幾個(gè)條件:①靶抗原識(shí)別特異性高;②靶抗原結(jié)合能力強(qiáng);③低免疫原性、低交叉反應(yīng)以及易連接小分子[11]。免疫球蛋白G(immunoglobulin G,IgG)是ADC常用的抗體,通過(guò)與腫瘤細(xì)胞表面的抗原結(jié)合實(shí)現(xiàn)ADC特異性殺傷腫瘤的作用,IgG主要包含4個(gè)亞類(lèi):IgG1、IgG2、IgG3和IgG4,它們的恒定結(jié)構(gòu)域和鉸鏈區(qū)有所不同,這些差異會(huì)影響單克隆抗體的溶解度和半衰期以及IgG對(duì)效應(yīng)細(xì)胞上表達(dá)的不同F(xiàn)cγ受體(Fcγ receptor,FcγR)的親和力[12]。目前,大部分ADC使用IgG1為抗體骨架,少數(shù)使用IgG2或IgG4。與IgG2和IgG4相比,IgG1具有相似的血漿半衰期,但有更高的補(bǔ)體結(jié)合率以及FcγR結(jié)合率。除了腫瘤特異性以外,其他因素也可能影響ADC的療效,例如研究者發(fā)現(xiàn)對(duì)于腫瘤內(nèi)或腫瘤間HER2異質(zhì)性表達(dá)的乳腺癌患者,ADC的應(yīng)答水平較差[13]。此外,靶點(diǎn)周轉(zhuǎn)率、內(nèi)化率和溶酶體降解率等均會(huì)影響藥物的活性。

1.2 ADC核心組件之二:細(xì)胞毒性荷載細(xì)胞毒性荷載是ADC中的另一個(gè)重要組件,需要具備以下特征:①高細(xì)胞毒性;②可修飾性;③高穩(wěn)定性;④疏水性、透膜性強(qiáng)[14]。目前常用的細(xì)胞毒性荷載主要有3大類(lèi):DNA損傷誘導(dǎo)物、DNA轉(zhuǎn)錄抑制劑和微管蛋白抑制劑。除了細(xì)胞毒性外,作為有效載荷的藥物,在選擇時(shí)還需考慮其共軛性、溶解性和穩(wěn)定性,此外,藥物的可溶性和血液中的穩(wěn)定性也至關(guān)重要[15]。

值得一提的是,藥物-抗體比例(drug-to-antibody ratio,DAR)決定了ADC的藥代動(dòng)力學(xué)、藥效力和毒性,DAR的異質(zhì)性會(huì)導(dǎo)致藥物結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、脫靶毒性增加以及藥物聚集[16]。為了使ADC純度更高,需采用位點(diǎn)特異性偶聯(lián),即工程化半胱氨酸殘基的插入、抗體序列中非天然氨基酸的插入、通過(guò)糖轉(zhuǎn)移酶和轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶的酶促結(jié)合等。

1.3 ADC連接組件:連接子連接子是將細(xì)胞毒性荷載與單克隆抗體相連接的化學(xué)結(jié)構(gòu),它既要保證細(xì)胞毒分子在循環(huán)系統(tǒng)中不釋放且處于非活性、無(wú)毒性的狀態(tài),還要能在靶細(xì)胞內(nèi)部有效地釋放細(xì)胞毒分子[17]。連接子分為可切割型和不可切割型?？汕懈钚瓦B接子通過(guò)細(xì)胞中的生理?xiàng)l件釋放細(xì)胞毒性物質(zhì),而不可切割型連接子只有借助細(xì)胞的溶酶體才能被降解。相比于可切割型連接子,不可切割型連接子ADC在血液中具有更長(zhǎng)的半衰期和更低的脫靶毒性。

1.4 ADC組件聯(lián)合作用產(chǎn)生抗腫瘤效用清楚了ADC組件結(jié)構(gòu),那么它的作用機(jī)理就顯得非常直觀了:首先由抗體引導(dǎo)特異性靶向腫瘤細(xì)胞,當(dāng)ADC與腫瘤細(xì)胞表面的抗原結(jié)合之后,通過(guò)抗體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞,在內(nèi)體中(可切割連接子)或與溶酶體融合后(不可切割連接子)通過(guò)酸性條件或水解酶等釋放細(xì)胞毒性物質(zhì)[11-12],這些細(xì)胞毒性負(fù)荷(DNA轉(zhuǎn)錄抑制劑、微管蛋白抑制劑和DNA損傷誘導(dǎo)物)進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核中與靶分子結(jié)合,進(jìn)一步誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,從而達(dá)到殺死腫瘤細(xì)胞的效應(yīng)。

2 與膀胱癌相關(guān)的幾種ADC

目前已經(jīng)有數(shù)種ADC被批準(zhǔn)用于膀胱癌治療或處在研究階段,下面逐一介紹其組成、作用機(jī)制及相關(guān)研究。

2.1 Enfortumab Vedotin(EV)靶向連接蛋白4(nectin cell adhesion molecule 4,Nectin-4)是一種在尿路上皮癌中高表達(dá)的細(xì)胞黏附分子,通過(guò)激活PI3K/Akt信號(hào)通路促進(jìn)腫瘤的發(fā)展[18]。EV由Nectin-4的人源IgG1單克隆抗體Enfortumab與細(xì)胞毒制劑單甲基奧瑞他汀E偶聯(lián)而成,其靶向腫瘤細(xì)胞表面的Nectin-4抗原,導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯和凋亡[19]。

基于鉑類(lèi)化療和PD-1/PD-L1抑制劑治療后進(jìn)展的局部晚期或轉(zhuǎn)移性尿路上皮癌患者的預(yù)后較差,然而既往的Ⅱ期和Ⅲ期臨床研究(NCT02091999、NCT03219333和NCT03474107)都已證實(shí)EV治療晚期尿路上皮癌患者的安全性和有效性[20-22]。在其中的一項(xiàng)大型開(kāi)放性臨床研究(NCT03474107)中,608例患者被隨機(jī)分配并分別接受EV(1.25 mg/kg,28 d為1周期)或其他化療方案(多西他賽、紫杉醇、長(zhǎng)春氟寧)治療。結(jié)果發(fā)現(xiàn),與化療組相比,EV組顯著延長(zhǎng)了患者的總生存期(overall survival,OS),降低了30%的死亡風(fēng)險(xiǎn),兩組的中位OS分別為12.88個(gè)月和8.97個(gè)月;同時(shí),EV組延長(zhǎng)了患者的無(wú)進(jìn)展生存期(progression-free survival,PFS),兩組中位PFS分別為5.55個(gè)月和3.71個(gè)月;EV組的客觀緩解率(objective response rate,ORR)和疾病控制率均顯著高于化療組;而兩組的治療相關(guān)不良事件和≥3級(jí)治療相關(guān)不良事件的發(fā)生率相似[22]。此外,EV與帕博利珠單抗的新組合療法也有優(yōu)越表現(xiàn),一項(xiàng)多隊(duì)列、多中心的Ⅰb/Ⅱ臨床試驗(yàn)(NCT03288545)的最新數(shù)據(jù)顯示,患者的中位隨訪時(shí)間為24.9個(gè)月,ORR為73.3%,PFS為12.3個(gè)月,OS為26.1個(gè)月[23]。因此,美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局已批準(zhǔn)EV用于既往接受過(guò)含鉑化療和PD-1/PD-L1抑制劑治療的局部晚期或轉(zhuǎn)移性尿路上皮癌的后線治療[24]。

2.2 Sacituzumab govitecan(SG)TROP2是一種跨膜糖蛋白,其參與了細(xì)胞內(nèi)鈣轉(zhuǎn)導(dǎo)、MAPK以及NF-κB等多種信號(hào)通路,與腫瘤增殖、侵襲和遷移密切相關(guān)[25]。SG由TROP2的人源化IgG1抗體、伊立替康的代謝產(chǎn)物SN-38與拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑通過(guò)可水解連接子偶聯(lián)而成,這種偶聯(lián)方式能夠?qū)崿F(xiàn)藥物的“旁觀者效應(yīng)”,發(fā)揮更強(qiáng)大的抗腫瘤作用[26]。

目前,免疫治療是含鉑化療失敗的晚期尿路上皮癌患者的標(biāo)準(zhǔn)治療,然而其療效有限,ORR僅為20%左右[27]。一項(xiàng)Ⅱ期臨床試驗(yàn)(TROPHY-U-01)數(shù)據(jù)表明,SG對(duì)于接受鉑類(lèi)化療和免疫治療后進(jìn)展的尿路上皮癌患者依然安全有效,接受SG治療的患者ORR為27%,77%的患者測(cè)量可見(jiàn)病灶縮小,PFS為5.4個(gè)月,而接受化療的患者ORR為10%,PFS為2～3個(gè)月[28]。在TROPHY-U-01的基礎(chǔ)上,Ⅲ期臨床研究(TROPiCS-04)對(duì)比了SG單藥與其他化療方案治療進(jìn)展期或局部晚期尿路上皮癌患者的療效與安全性[29]。在聯(lián)合用藥方面,I期單臂DAD研究(NCT04724018)從不同靶點(diǎn)與載藥出發(fā),將兩個(gè)不同的ADC藥物SG與EV聯(lián)合,探索適宜的劑量與療效[30]。此外,對(duì)于不耐受鉑類(lèi)治療的人群,Ⅱ期SURE研究探索了SG新輔助治療的療效和安全性,SURE-01研究(NCT05226117)對(duì)患者予以4個(gè)周期SG單藥新輔助治療,SURE-02對(duì)患者予以4個(gè)周期SG+帕博利珠單抗新輔助治療并在術(shù)后予以13個(gè)周期的帕博利珠單抗單藥輔助治療。相信隨著更多新的研究的開(kāi)展與新組合方式的開(kāi)發(fā),SG在局部晚期BC治療中的地位將日趨穩(wěn)固。

2.3 Disitamab vedotin(DV)HER2是一種跨膜受體酪氨酸激酶,其通過(guò)RAS/RAF/MAPK、PI3K/Akt等信號(hào)通路介導(dǎo)腫瘤增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移,其不僅是乳腺癌的重要靶點(diǎn),在BC中也扮演著重要角色[31]。HER2的表達(dá)豐度不僅與腫瘤負(fù)荷有關(guān),HER2的過(guò)表達(dá)也意味著患者的預(yù)后不良。DV是由人源化HER2抗體和毒素載荷——甲基奧瑞他汀E通過(guò)可被組織蛋白酶剪切的連接子偶連而成。

一項(xiàng)開(kāi)放性、多中心、非隨機(jī)性Ⅱ期研究(RC48-C005)共納入了43例一線全身化療失敗的HER2陽(yáng)性晚期尿路上皮癌患者,其結(jié)果顯示,患者的中位隨訪時(shí)間為20.3個(gè)月,ORR為51.2%,中位PFS為6.9個(gè)月,中位OS為13.9個(gè)月,疾病控制率為90.7%[32]。在另一項(xiàng)多中心Ⅱ期臨床研究(RC48-C009)中也得到了類(lèi)似的結(jié)果,接受DV治療后,患者的ORR為50%,PFS為5.1個(gè)月,OS為14.2個(gè)月[10]。以上兩項(xiàng)研究中,DV都能夠使HER2陽(yáng)性(IHC2+/3+)的患者生存獲益。然而,DV對(duì)于HER2陰性或IHC為0/1的患者是否適用呢?RC48-C011的研究結(jié)果顯示,患者ORR為26.3%,中位PFS為5.5個(gè)月,中位OS為16.4個(gè)月,亞組分析顯示13例HER2(IHC1+)患者的ORR為38%,而HER2表達(dá)為0的患者最佳療效僅為穩(wěn)定,DV對(duì)HER2低表達(dá)人群表現(xiàn)出獲益,這可能是其通過(guò)“旁觀者效應(yīng)”發(fā)揮抗腫瘤的效果[10]。事實(shí)證明DV的療效確實(shí)優(yōu)于化療或PD-1等單藥治療,這增加了局部晚期或轉(zhuǎn)移性尿路上皮癌患者的生存獲益,打破了既往治療選擇有限的局面。

2.4 Oportuzumab monatox(OM)上皮細(xì)胞黏附分子(epithelial cell adhesion molecular,EpCAM))是一種Ⅰ類(lèi)細(xì)胞表面跨膜糖蛋白,能夠促進(jìn)細(xì)胞增殖、分化、遷移及免疫逃逸[33]。OM由靶向EpCAM的人源化單鏈抗體片段與銅綠假單胞菌外毒素A偶聯(lián)而成,藥物一旦結(jié)合癌細(xì)胞表面的EpCAM就會(huì)被轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞內(nèi),誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,常用于治療高風(fēng)險(xiǎn)的、對(duì)卡介苗無(wú)應(yīng)答的NMIBC。

在一項(xiàng)開(kāi)放性、多中心的Ⅱ期臨床研究(NCT00462488)中,46例既往接受卡介苗治療失敗的膀胱原位癌患者被分為兩個(gè)隊(duì)列,分別接受6周期(隊(duì)列1)或12周期(隊(duì)列2)的30 mg OM的治療。結(jié)果表明隊(duì)列1中患者的完全緩解率為41%,中位復(fù)發(fā)時(shí)間為274 d,而隊(duì)列2中患者的完全緩解率為39%,中位復(fù)發(fā)時(shí)間為408 d,雖然兩組完全緩解率相似,但隊(duì)列2的中位復(fù)發(fā)時(shí)間較長(zhǎng),表明強(qiáng)化治療可能更有優(yōu)勢(shì)[34]。VB4-845-02-ⅢA是一項(xiàng)開(kāi)放性、多中心的Ⅲ期臨床試驗(yàn),用于評(píng)估OM治療既往接受過(guò)卡介苗治療的NMIBC患者的安全性和有效性。此外,一項(xiàng)單臂的Ⅰ期臨床試驗(yàn)(NCT03258593)用來(lái)評(píng)估度伐利尤單抗聯(lián)合OM治療既往接受過(guò)卡介苗治療的NMIBC患者的安全性和有效性[35]。雖然研究結(jié)果尚未公布,但OM對(duì)既往接受過(guò)卡介苗治療的NMIBC患者已經(jīng)表現(xiàn)出了良好的抗腫瘤活性和耐受性。

3 小結(jié)與展望

隨著個(gè)體化診療技術(shù)和精準(zhǔn)醫(yī)療理念的提出,ADC在BC治療中嶄露頭角,它為患者提供了一種非常有前景的治療策略,特別是在既往免疫治療失敗患者的治療中展現(xiàn)出了良好的效果和安全性。然而,ADC的復(fù)雜性也使得其推廣應(yīng)用面臨著許多挑戰(zhàn),例如抗體對(duì)抗原識(shí)別的調(diào)節(jié)可能產(chǎn)生新的機(jī)制,導(dǎo)致部分患者出現(xiàn)耐藥。此外,ADC各組成部分的優(yōu)化也值得進(jìn)一步探索,包括如何使用完全人源化的單克隆抗體以降低免疫原性,利用不同作用機(jī)制的細(xì)胞毒藥物,優(yōu)化連接子設(shè)計(jì)和連接方法以減少其脫靶毒性等。相信隨著國(guó)內(nèi)外更多的ADC進(jìn)入臨床試驗(yàn),以及新技術(shù)的不斷發(fā)展,這些問(wèn)題將來(lái)都會(huì)迎刃而解。