抗体-药物偶联物（Antibody-Drug Conjugate，ADC）是一种清除肿瘤细胞的独特方法，也是肿瘤学领域一种未得到充分利用的免疫疗法，无论是作为单一疗法还是联合疗法。美国 FDA 于 2011 年首次批准了第一款 ADC 药物，即 Seattle Genetics 公司推出的 brentuximab vedotin（商品名为 Adcetris）(1)。
ADC 开发本身就具有挑战性，因为它需要"生物药"和"小分子药"两种思维方式之间的密切合作。从许多方面来说，要确保 ADC 开发项目获得最佳的策略支持，就必须融合这两个从本质上不同的学科ADC 可能是诺奖得主 Paul Ehrlich "神奇子弹"（Magic Bullet）概念在现代的最好诠释，表现为给药后抗体会与肿瘤细胞表面的抗原结合。ADC 与抗原的复合物很快在细胞内被内化，然后细胞毒性有效载荷从抗体中释放出来，导致细胞死亡。根据所使用的连接体类型，在细胞凋亡前可能还会有一个溶酶体蛋白水解的步骤。ADC 工程是一种先进的分子科学，需要仔细考虑上游开发，本文将对其中的一些内容进行探讨。
实现智能药物发现
要确保切实可行的 ADC，首先要考虑的是发现阶段。在传统开发过程中，从发现到开发，一批各有所长的专家会依次参与进来。然而，ADC 的发现可能更为独特，因为还必须仔细考虑该组合的一些下游影响。确保组装了正确的组件是至关重要的，因为这涉及到单克隆抗体、连接体和有效载荷。一旦确定了组合，重新组装就变得相当棘手。连接体的选择与载荷同样重要。通常情况下，人们更关注载荷，而不是连接体本身，这可能会导致研发工作的严重延误。
以 brentuximab vedotin (1)为例，它是一款靶向 CD30 的抗体-药物偶联物。在这个偶联物中，cAC10 通过硫醚键与 SGD-1006 偶联。因此，该 ADC 有三个核心组分：特异性靶向 hCD30 的嵌合 IgG1 抗体 cAC10、微管抑制剂甲基澳瑞他汀 E 以及用共价键连接两者的可裂解连接体。由此可见，这些成分的序列和工程设计将直接影响 ADC 药物在人体内的生物分布和药代动力学特性，从而在很大程度上决定了这款药物的安全性和有效性。在这种情况下，药物开发人员在早期阶段就需要密切关注药物与抗体之间的比例。从研发的角度来看，人们希望拥有强效的载荷和高药物-抗体比。当然，另一个关键因素是连接体，目标是找到具有肿瘤选择性的连接体，以提高靶向性，同时在系统循环中保持稳定。
开发生物分析检测方法
许多人可能误以为，开发 ADC 生物分析检测方法就如同描述任何新分子的药代动力学特征那样简单明了，实则不然。ADC 药物既包含小分子成分，又包含大分子成分，这使得其临床药理特征的表征变得尤为特殊和复杂。
在 ADC 药物的分析中，我们需要考虑多种分析物，这些可能包括偶联抗体、偶联载荷、总抗体（即偶联与非偶联抗体的总和），以及非偶联抗体和游离载荷。这听起来有些复杂，对吧？但更为棘手的是，使用一种分析方法同时检测所有分析物的几乎不可能。因此，每种所使用的方法都需要在整个研发过程中经过严格的鉴定和验证，以确保其准确性和可靠性。
那么，我们需要检测什么呢？其实很简单。这个经工程设计的新分子由三个组件组成：如下，
- 总抗体最能反映 ADC 的抗体相关药代动力学特征
- 偶联抗体反映活性 ADC 的浓度
- 偶联药物用于估计抗体所携带的活性药物
- 游离药物反映了小分子药物的效能以及任何对毒性的影响
别忘了小分子！
大多数 ADC 药物开发商都是生物技术企业，他们在生物制剂开发领域具备深厚的专业知识，然而，对于小分子药物开发的微妙之处，他们可能并不完全了解。反之亦然！这并非他们专业能力的不足，而是生物制剂与小分子药物在非临床和临床表征方面存在的固有差异所导致的。对于小分子成分而言，需要进行大量且全面的临床前和临床测试。这包括但不限于药物相互作用的评估、特殊人群的研究，以及可能影响连接体和有效载荷的药代动力学和生物分布的其他内在和外在因素的考量。人们最关心的问题是，当细胞毒性载荷从 ADC 中释放出来时，它的行为将与典型的小分子相似，即受到各种药物代谢酶和转运体的影响及扰动。那么，ADC 的清除又是怎样的呢？简而言之，它是两个并行过程的结合：一方面是 ADC 中药物的脱落，另一方面则是 ADC 本身的分解。
因此，了解 ADC 的吸收、分布、代谢和排泄（ADME）过程、消除途径、特殊人群研究、药物相互作用以及任何可能改变这些载荷的药代动力学暴露量的协变量，只是众多关键考量因素的一部分。就抗体成分而言，它们会解离为非偶联抗体，并进一步分解为氨基酸并最终被消除。在 ADC 药物开发过程中，我们通常面临一系列药物开发挑战，包括但不限于：连接体的稳定性、组织分布部位、产生活性和毒性代谢物的可能性、潜在药物相互作用、生物分布的改变、物种特异性或缺乏物种特异性、以及有效载荷导致 QT 延长风险（切记不要忽略 hERG 心脏安全性测试！）等。此外，剂量选择的转化挑战也是不可避免的。
综上所述，连接体和有效载荷的选择无疑应兼顾有效性和安全性两方面的考量。在实际应用中，最常用的细胞毒素大多来源于天然提取或合成的等效物，以及那些对微管具有显著作用的毒素，比如美登素或澳瑞他汀衍生物等。值得注意的是，连接细胞毒性载荷和抗体的连接体，其重要性丝毫不亚于载荷本身，甚至在某些情况下更为关键。这是因为连接体需要在人体系统循环中保持稳定，确保有效载荷能够精准释放至预期的作用部位，即靶细胞的细胞质中。若过早释放，则可能引发系统安全性的问题。
转化策略
转化策略可以说是 ADC 开发中最重要的考量，因其与实现癌细胞凋亡所需的特异性和靶向性，同时避免全身毒性有关。对于 ADC 药物而言，以往关注的是肿瘤细胞上的靶受体表达。然而，鉴于 ADC 有效载荷的强效性，我们必须谨慎考虑治疗窗，并警惕剂量“过高”可能带来的风险。潜在应用包括生物标志物的收集来描述作用机制、扩大治疗窗（确保剂量不会过高）、以及协助选择目标患者人群。
Fuh 等人的研究是利用生物标志物描述 ADC 作用机制和药代动力学的一个绝佳的范例(2)。作者在研究中评估了抗 CD22 和抗 CD79b ADC 对增殖的食蟹猴 B 细胞的清除能力，并测量了外周血中 Ki-67+ B 细胞的浓度作为相关生物标志物。研究结果表明，与非偶联抗体相比，ADC 能延长血液中 B 细胞清除的持续时间。有趣的是，即便 ADC 的全身暴露量总体偏低，这种效果依然显著，因此得出结论：ADC 和非偶联抗体之间的药效学差异是由不同的作用机制（MOA）介导的，而不一定是暴露量。这个案例表明，生物标志物不仅可以用于揭示作用机制，还可以解释 PK/PD 特征的差异。Certara 科学家在包括 ADC 在内的复杂生物制剂方面积累了丰富的经验。如果您有相关的开发需求，或希望进一步了解我们的服务，请随时与我们联系。
参考文献
- Brentuximab vedotin summary basis of approval (US FDA). URL: https://www.accessdata.fda.gov/drugsatfda_docs/nda/2011/125388_adcetris_toc.cfm (Accessed 2021 年 6 月 22 日).
- Fuh FK, Looney C, Li D, et al. Anti-CD22 and anti-CD79b antibody-drug conjugates preferentially target proliferating B cells. Br J Pharmacol 2017;174:628–40.
