ADCs（Antibody-Drug Conjugates）可以簡(jiǎn)單理解成化療藥、單抗藥的結(jié)合，將抗體作為藥物的靶向“定位器”、毒性分子作為藥物的“彈頭”，并用合適的連接子組裝起來(lái)。
相對(duì)于以往的化療藥或單抗藥，ADC既有單抗藥物的特異性，又有小分子腫瘤藥的高活性和殺傷力，避免毒性分子對(duì)其他正常細(xì)胞造成損傷，以靶向性，提高抗體的活性的同時(shí)，擴(kuò)大小分子毒素的治療窗。
ADC藥物由單克隆抗體、細(xì)胞毒素、連接子三部分組成，靶標(biāo)、抗體、linker以及cytotoxic payloads（毒素分子有效荷載）是影響ADC藥物的四個(gè)要素，決定著藥物的療效。
目前在研ADC藥物靶點(diǎn)分布主要集中在HER2，EGFR，CD22，CD19，Trop-2等靶點(diǎn)，從適應(yīng)癥分布來(lái)看，實(shí)體瘤領(lǐng)域?yàn)闊衢T(mén)研究領(lǐng)域。
1、ADC藥物迭代
根據(jù)藥物構(gòu)成和開(kāi)發(fā)技術(shù)，通常將ADC藥物分為三代，其中：第一代ADC藥物多采用可裂解連接子，如Mylotarg使用的腙鍵，存在提前裂解脫靶的問(wèn)題，連接不穩(wěn)定。使用的有效載荷有阿霉素、長(zhǎng)春堿、卡奇霉素等，存在毒性高低不適配影響用藥安全的問(wèn)題。
抗體多采用鼠源單抗，會(huì)導(dǎo)致免疫反應(yīng)。代表藥物是輝瑞和惠氏聯(lián)合研制的Mylotarg，用于治療CD33陽(yáng)性急性髓性白血病（AML）陽(yáng)性復(fù)發(fā)，于2000年上市，由于安全性問(wèn)題，2010年撤回審批，后修改給藥劑量和治療方案，在2017年重新審批上市。
第二代ADC藥物主要由美登素類(lèi)、奧利司他汀類(lèi)有效載荷與人源化單抗通過(guò)連接子偶聯(lián)。第二代ADC藥物采用不可裂解連接子，優(yōu)化了藥物穩(wěn)定性問(wèn)題，但不可裂解連接子無(wú)法發(fā)揮旁觀者效應(yīng)。在研究更充分的基礎(chǔ)上，采用美登素類(lèi)、奧利司他汀類(lèi)更有效的有效載荷。開(kāi)始采用人源單抗，減輕藥物免疫反應(yīng)。
代表藥物有：武田和西雅圖聯(lián)合研制的Adcetris和羅氏的Kadcyla，兩種藥物分別在2015和2013年完成審批，適應(yīng)癥分別為毛細(xì)胞白血病和系統(tǒng)型間變性大細(xì)胞淋巴瘤以及HER2陽(yáng)性乳腺癌。采用了傳統(tǒng)化學(xué)方式的偶聯(lián)，接頭穩(wěn)定性不佳。
第三代ADC藥物在二代藥物的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化，采用更差異化的小分子毒性藥物和人源單抗，利用小分子藥物與單克隆抗體的位點(diǎn)特異性結(jié)合，運(yùn)用定點(diǎn)偶聯(lián)技術(shù)降低了偶聯(lián)脫落速度，研發(fā)毒性更低、藥效更穩(wěn)定的ADC藥物。
在第三代藥物中，連接子又改回可裂解連接子，與第一代藥物的酸依賴(lài)連接子不同，三代藥物選擇酶依賴(lài)連接子，有更好的穩(wěn)定性。代表藥物有阿斯利康和第一三共聯(lián)合研制的Enhertu、羅氏的Polivy、GSK的Blenrep等，第三代藥物的批準(zhǔn)時(shí)間普遍集中在2018年后，適應(yīng)癥普遍為癌癥。三代藥物的研究?jī)?yōu)化仍在不斷進(jìn)行，需要攻克脫靶效應(yīng)、潛在的耐藥性等問(wèn)題。
2、15款A(yù)DC上市藥物
截至2022年底，全球已累計(jì)批準(zhǔn)上市了15款A(yù)DC藥物，市場(chǎng)規(guī)模已超72億美元，同比增長(zhǎng)31%。其中6款在國(guó)內(nèi)上市，包括羅氏的Kadcyla（恩美曲妥珠單抗）、Seagen/武田的Adcetris（維布妥昔單抗）、輝瑞的Besponsa（奧加伊妥珠單抗）、榮昌生物的愛(ài)地希（維迪西妥單抗）、Immunomedics的Trodelvy（戈沙妥珠單抗）、2023年上市的阿斯利康/第一三共的注射用德曲妥珠單抗。
截至2023年一季度，F(xiàn)DA累計(jì)批準(zhǔn)13款A(yù)DC新藥。DS-8201今年一季度銷(xiāo)量已突破5億美金，2023年將突破20億美元成為超級(jí)重磅炸彈，超過(guò)kadcyla成最暢銷(xiāo)ADC也已懸念不大。此外Polivy、Padcev、Trodelvy同樣處于快速增長(zhǎng)階段，今年也將大概率超過(guò)10億美元。2023年，全球ADC藥物市場(chǎng)規(guī)模將大概率超過(guò)100億美元。
在這15款A(yù)DC藥物中，有6款毒素選擇MMAE/MMAF，2款為卡奇霉素類(lèi)，DS-8021有效荷載為Dxd，PBD類(lèi)1款。linker方面，采用可裂解linker的有12款，不可裂解linker的3款。
ADC有效荷載
ADC藥物大多使用化療藥物作為有效載荷，主要有微管蛋白抑制劑、DNA損傷劑、轉(zhuǎn)錄抑制劑等類(lèi)型。微管蛋白抑制劑可以破壞微管蛋白，影響細(xì)胞分裂時(shí)紡錘體的形成，干擾細(xì)胞分裂；DNA損傷劑作用于細(xì)胞DNA，通過(guò)破壞DNA結(jié)構(gòu)達(dá)到殺傷腫瘤細(xì)胞的目的；DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶?抑制劑是目前最具前景的有效荷載，可以裂解單鏈DNA、抑制拓?fù)洚悩?gòu)酶修復(fù)機(jī)制，使得DNA損傷，細(xì)胞凋亡。除上述三類(lèi)外還有RNA聚合酶抑制類(lèi)、凋亡誘導(dǎo)劑等類(lèi)型的有效載荷。
1、MMAE/MMAF
MMAE（金盞花素E）和MMAF（甲基金盞花素F）是ADC研發(fā)最常用的兩種奧瑞他汀類(lèi)化合物具有強(qiáng)效抗腫瘤活性，常用作ADC藥物的有效載荷。
Seagen公司針對(duì)上述兩個(gè)毒素分子（微管蛋白抑制劑）進(jìn)行了一系列專(zhuān)利布局，其中MMAE在美國(guó)獲得專(zhuān)利保護(hù)，期滿(mǎn)至2022年11月24日；但在歐洲和中國(guó)并沒(méi)有獲得專(zhuān)利保護(hù)；MMAF毒素在中國(guó)大陸無(wú)專(zhuān)利，MMAF+MC在中國(guó)2024到期。
MMAE/MMAF的不能用作藥物本身，但作為ADC的一部分，連接MMAE/MMAF與單克隆抗體的linker在細(xì)胞外液中穩(wěn)定，ADC與靶向癌細(xì)胞抗原結(jié)合并進(jìn)入癌細(xì)胞，則被組織蛋白酶切割，之后ADC釋放有毒的MMAE/MMAF并激活有效的抗有絲分裂機(jī)制。
MMAE/MMAF（金盞花素 Auristatins）在已上市ADC藥物中應(yīng)用最多，其中有5款藥物（Adcetris、Tivdak、愛(ài)地希、Padcev、Polivy）的有效荷載是MMAE，一款藥物（Blenrep）的有效荷載是MMAF。
在2022年的ADC藥物銷(xiāo)售情況中，SAdcetris營(yíng)收為14.69億美元、Padcev營(yíng)收為7.57億美元、Polivy營(yíng)收為4.8億元，分別排第二位、第五位、第六位。據(jù)智藥局統(tǒng)計(jì)，目前在研的藥物以MMAE/MMAF為有效荷載的管線(xiàn)數(shù)已超過(guò)60個(gè)。
2、DM1/DM2/DM4
DM1/DM2/DM4是美登素類(lèi)微管蛋白抑制劑，可誘導(dǎo)細(xì)胞的有絲分裂停止。DM1和DM4常通過(guò)使用二硫鍵與連接子偶聯(lián)，具有良好的穩(wěn)定性。
DM1由Immunogen研發(fā)，羅氏開(kāi)發(fā)的恩美曲妥珠單抗(T-DM1)使用了該公司技術(shù)的特許權(quán)使用權(quán)，其技術(shù)也授權(quán)給了安進(jìn)、禮來(lái)、諾華、薩諾菲和武田等企業(yè)。2013年羅氏的恩美曲妥珠單抗(T-DM1)在美國(guó)上市為標(biāo)志性事件，意味著ADC藥物真正的技術(shù)成熟和取得商業(yè)化成功。DM1目前在中國(guó)專(zhuān)利均已到期。
在上市的ADC藥物中，Kadcyla的有效荷載為DM1，2022年?duì)I收為22.88億美元，排ADC藥物營(yíng)收榜第一位；用于治療鉑耐藥卵巢癌的全球首創(chuàng)ADC藥物ELAHERE™的有效荷載為DM4，于2022年獲得FDA加速批準(zhǔn)上市。
3、DXd（DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑）
拓?fù)洚悩?gòu)酶位于細(xì)胞核內(nèi)，控制和修復(fù)在DNA打開(kāi)、上游轉(zhuǎn)錄和復(fù)制過(guò)程中發(fā)生的DNA超螺旋和纏繞。拓?fù)洚悩?gòu)酶I裂解單鏈DNA，特異性地結(jié)合到DNA-拓?fù)洚悩?gòu)酶復(fù)合體的界面，抑制拓?fù)洚悩?gòu)酶修復(fù)機(jī)制，導(dǎo)致DNA損傷，細(xì)胞凋亡。
DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑（DXd）為喜樹(shù)堿（CPT）的合成衍生物，最近被用作ADC有效載荷，因?yàn)樗鼈兙哂兄械鹊募?xì)胞毒性效力，DXd在血液中的半衰期短，有助于減少毒副作用的產(chǎn)生，具有強(qiáng)大的細(xì)胞膜滲透能力，產(chǎn)生旁觀者效應(yīng)，可殺滅臨近的腫瘤細(xì)胞，且半衰期縮短。
在上市藥物中，阿斯利康/第一三共的Enhertu即選擇Dxd載荷，2022年?duì)I收達(dá)13.17億美元，排ADC藥物營(yíng)收榜第三位。第一三共的DXd平臺(tái)是近年來(lái)較為突出的創(chuàng)新性技術(shù)，小分子毒素DXd的專(zhuān)利已經(jīng)到期，但是MC-GGFG-DXd的組合使用專(zhuān)利（ZL201380053256.2）于2033年到期。
4.SN38（細(xì)胞毒素7-ethyl-10-hydroxycamptothecin）
細(xì)胞毒素7-ethyl-10-hydroxycamptothecin (SN-38) ，是喜樹(shù)堿的合成衍生物，由研究人員于 1966 年從中國(guó)喜樹(shù)中分離出來(lái)。SN-38 的專(zhuān)利由 Kabushiki Kaisha Yakult Honsha 科學(xué)家于 1982 年申請(qǐng)（US 4473692）。
2013 年，Immunomedics 提交了一項(xiàng)專(zhuān)利，描述了多種ADC，包括一種針對(duì)TROP2的ADC，其具有與 SN-38 相連的新型linker（US 9028833）。其中一個(gè)名為“CL2A”的linker后來(lái)被用于 Sacituzumab govitecan。由Immunomedics研發(fā)的ADC上市藥物Trodelvy®即采用SN38。
5、PBD（吡咯并苯二氮卓）、PE38、IRDye700DX、卡奇霉素
PBD是一類(lèi)具有抗腫瘤活性的天然產(chǎn)物，屬于DNA烷化劑（calicheamicin）。作用在DNA引起細(xì)胞凋亡。PBD的結(jié)合對(duì)DNA造成很小的形變，不容易引起DNA修復(fù)，因此PBD毒性很強(qiáng)。Zynlonta是第一款使用PBD類(lèi)Payload的上市ADC產(chǎn)品，由ADC Therpaeutics公司開(kāi)發(fā)。
PE38部分源自一種細(xì)菌分泌的毒素，這種細(xì)菌通過(guò)阻斷細(xì)胞制造蛋白質(zhì)的能力來(lái)殺死細(xì)胞，抗體片段具有發(fā)現(xiàn)并特異性結(jié)合腫瘤細(xì)胞的能力，可以選擇性地將毒素遞送至癌細(xì)胞。
阿斯利康研發(fā)的ADC藥物L(fēng)umoxiti選擇PE38作為有效載荷，該毒素可以抑制蛋白質(zhì)的合成，并最終觸發(fā)細(xì)胞凋亡。
IRDye700DX（IR700）是光活化化學(xué)物質(zhì)，Rakute Medical的ADC藥物Akalux就采用了IR700作為有效載荷，在藥物和癌細(xì)胞結(jié)合后，再向患者照射近紅外激光，通過(guò)用690 nm的近紅外光激發(fā)結(jié)合抗體的光活化化學(xué)物質(zhì)IRDye700DX（IR700）來(lái)破壞癌細(xì)胞，是全球首個(gè)光免疫療法。
在上市的ADC藥物中，Besponsa、Mylotarg的有效荷載為卡奇霉素。
6.其他有效荷載
微管溶素（Tubulysins）：微管溶素可以抑制微管蛋白聚合，使得分裂進(jìn)程中細(xì)胞的細(xì)胞骨架解體、凋亡，是良好的微管蛋白抑制劑。
抗有絲分裂EG5抑制劑：抗有絲分裂EG5抑制劑可以抑制紡錘體驅(qū)動(dòng)蛋白參與細(xì)胞周期中心體的分離，阻斷細(xì)胞分裂，具有抗腫瘤效力。
艾日布林（Eribulin）：艾日布林是從亞洲海洋海綿中分離的大環(huán)軟海綿素b的合成類(lèi)似物，可以抑制微管的伸長(zhǎng)，在ADC藥物MORAb-202中被用作毒素分子，并已進(jìn)入臨床階段。
紫杉醇（Paclitaxel）：紫杉醇是天然的抗腫瘤藥，可以影響微管蛋白聚合，導(dǎo)致有絲分裂停滯、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，在ADC藥物領(lǐng)域也有所應(yīng)用。
杜卡霉素：杜卡霉素是一種細(xì)胞毒性物質(zhì)，在ADC藥物的開(kāi)發(fā)中常在酚官能團(tuán)進(jìn)行連接子連接，通過(guò)其高活性的環(huán)丙烷環(huán)與DNA的小凹槽結(jié)合，并在N3位置烷基化腺嘌呤，達(dá)到殺傷腫瘤細(xì)胞的目的。
凋亡誘導(dǎo)劑（Bcl-xL抑制劑）：Bcl-xL抑制劑能夠阻斷Bcl-xL上BH3結(jié)合域的藥物可以觸發(fā)癌細(xì)胞凋亡，它的過(guò)度表達(dá)是癌細(xì)胞獲得凋亡抵抗的機(jī)制之一。2017年，AbbVie首次以ADC的形式展示了BcL-xL抑制劑的有效載荷，其靶向表達(dá)EGFR的特定細(xì)胞或組織。氨基烷基延伸的核心修飾用于在需要時(shí)建立合適的連接位點(diǎn)。
RNA聚合酶抑制類(lèi)（鵝膏蕈堿）：amatoxin衍生物具有一個(gè)八個(gè)L-構(gòu)型氨基酸組成的大環(huán)，通過(guò)亞砜部分連接在色氨酸和半胱氨酸殘基之間。amatoxins的三個(gè)側(cè)鏈?zhǔn)橇u基化的，OH基團(tuán)具有良好的水溶性并與目標(biāo)分子結(jié)合。兩種肽，α-鵝膏糖蛋白和β-鵝膏毒素，占所有毒素的90%。在ADC技術(shù)領(lǐng)域，使用類(lèi)似amatoxins的轉(zhuǎn)錄抑制劑是一種相對(duì)較新的方法。
泰蘭司他丁及其類(lèi)似物：泰蘭司他丁及其類(lèi)似物可以與剪接體的SF3b亞單位結(jié)合，從而阻止RNA剪接。靶向剪接體是一種參與mRNA加工的大型核糖核蛋白復(fù)合物，為靶向癌癥治療提供了一種有希望的治療選擇。有幾種天然產(chǎn)物能夠通過(guò)與不同的剪接體亞單位結(jié)合來(lái)抑制RNA剪接。
煙酰胺磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶：煙酰胺磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶（NAMPT）是一種負(fù)責(zé)將煙酰胺轉(zhuǎn)化為煙酰胺單核苷酸的酶，其抑制劑在各種臨床前和臨床研究中顯示出有效性，但其臨床應(yīng)用受到靶向毒性和劑量限制性毒性的限制，如血小板減少和胃腸道不良反應(yīng)。
卡馬霉素：從庫(kù)拉索菌中分離得到兩種新的蛋白酶抑制劑，卡馬霉素A和卡馬霉素B。他們被發(fā)現(xiàn)能抑制釀酒酵母20S蛋白酶β5亞單位活性（糜蛋白酶樣活性）。此外，它們對(duì)肺癌和結(jié)腸癌細(xì)胞株具有很強(qiáng)的細(xì)胞毒性。
但是由于它們的高效價(jià)，選擇性較差，經(jīng)常表現(xiàn)出毒副作用。因此，劇毒的卡馬霉素衍生物適合作為ADC的彈頭，可以保持所需的效力，并獲得更好的耐受性。
3、連接子
ADC藥物的連接子根據(jù)不同的水解方式，分為可切割連接子和不可切割連接子?？汕懈钸B接子可以通過(guò)細(xì)胞中的生理?xiàng)l件釋放細(xì)胞毒性物質(zhì)，如二硫化物等；不可切割的連接子只能通過(guò)細(xì)胞內(nèi)的溶酶體降解，如無(wú)裂解機(jī)制的穩(wěn)定接頭。不可切割連接子ADC藥物在血液中具有更長(zhǎng)的半衰期和更低的脫靶毒性。
第一代ADC上市藥物采用可裂解連接子，如Mylotarg 使用了含酸敏感腙鍵和GSH敏感二硫鍵的可裂連接子，該連接子在血液循環(huán)中可能發(fā)生斷裂，提早釋放產(chǎn)生脫靶毒性，增加了毒副作用。
第二代ADC采用不可裂解連接子，主要加入了馬來(lái)酰亞胺（MC）結(jié)構(gòu)，降低了脫靶毒性。如Kadcyla 中所使用的馬來(lái)酰亞胺（MC）連接子，Besponsa中所使用的SMCC連接子等。但第二代ADC由于偶聯(lián)缺乏特異性，并沒(méi)有解決藥物均一性差，存在未結(jié)合抗體等問(wèn)題，且不可裂解連接子無(wú)法發(fā)揮旁觀者效應(yīng)，限制了第二代ADC的療效。
第三代ADC藥物的一個(gè)里程碑式進(jìn)展是采用了定點(diǎn)偶聯(lián)技術(shù)，比如2019年獲批的Enhertu，Padcev。2019年獲批上市的Padcev和Polivy使用了與Adcetris 相同的纈氨酸-瓜氨酸二肽連接子（Val–Cit）。在Enhertu中，基于甘氨酸-甘氨酸-苯丙氨酸-甘氨酸的四肽連接子（MC-GGFG-AM）首次得到應(yīng)用。研究結(jié)果表明，Enhertu具有優(yōu)異的血液循環(huán)穩(wěn)定性，血液清除率非常低。
4、藥物偶聯(lián)方式
ADC的藥物偶聯(lián)即是指將ADC各組分連接起來(lái)的連接方式，決定藥物抗體偶聯(lián)比（Drug Antibody Ratio，DAR）和均一性，影響藥物的活性、耐受性和穩(wěn)定性。一般分為隨機(jī)偶聯(lián)和定點(diǎn)偶聯(lián)兩類(lèi)。
隨機(jī)偶聯(lián)：是指是指將細(xì)胞毒素或化療藥物隨機(jī)偶聯(lián)到抗體分子。不改變抗體，直接利用其表面的賴(lài)氨酸殘基烷基化或?；饔?，或通過(guò)還原二硫鍵釋放半胱氨酸殘基與連接子相連，偶聯(lián)位置和載藥數(shù)目不確定，產(chǎn)生具有不同DAR的異質(zhì)混合物，其動(dòng)力學(xué)性質(zhì)不一、穩(wěn)定性差，會(huì)導(dǎo)致藥物毒性增強(qiáng)、治療窗變窄。
定點(diǎn)偶聯(lián)：是指將細(xì)胞毒素或化療藥物偶聯(lián)到抗體分子中特定的位置。通過(guò)改變抗體實(shí)現(xiàn)在抗體特定位點(diǎn)連接載藥，提高了藥物的均一性大為，降低了毒副作用，拓寬了治療窗口，還能運(yùn)用于核素等其他偶聯(lián)藥物的開(kāi)發(fā)，成為 ADC 開(kāi)發(fā)的重要發(fā)展方向。
隨機(jī)偶聯(lián)和定點(diǎn)偶聯(lián)的不同效果主要體現(xiàn)在藥物抗體偶聯(lián)比（Drug Antibody Ratio，DAR）。DAR可能在0-8之間變化，理想的DAR為2-4。DAR體現(xiàn)偶聯(lián)細(xì)胞毒素的多少，會(huì)影響藥物的有效性和均一性。
賴(lài)氨酸酰胺偶聯(lián)：賴(lài)氨酸酰胺偶聯(lián)是一種主要的ADC偶聯(lián)方法，利用抗體的賴(lài)氨酸殘基，氨基酸親核NH2基團(tuán)與利克有效載荷上親電的N-羥基琥珀酰亞胺基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，使用含有活化羧酸酯的連接劑將抗體上的有效載荷和賴(lài)氨酸殘基連接起來(lái)。
半胱氨酸偶聯(lián)：半胱氨酸偶聯(lián)是基于半胱氨酸的偶聯(lián)方法。通過(guò)抗體的半胱氨酸殘基與在負(fù)載上的巰基反應(yīng)官能團(tuán)之間反應(yīng)進(jìn)行連接。
基因工程摻入非天然氨基酸。基因工程摻入非天然氨基酸是基因工程用反應(yīng)手柄安裝非天然氨基酸殘基進(jìn)行位點(diǎn)特異性反應(yīng)，引入羰基與烷氧基胺官能化接頭反應(yīng)以發(fā)生特異性偶聯(lián)，用于精確控制ADC藥物的DAR。
糖工程特異性偶聯(lián)：糖工程特異性偶聯(lián)是指通過(guò)將藥物連接子與位于CH2結(jié)構(gòu)域的N297糖鏈偶聯(lián)，達(dá)成ADC的位點(diǎn)特異性偶聯(lián)。根據(jù)糖鏈的非還原末端存在的不同單糖，像半乳糖、N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)、N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)等，可以特異性地將ADC連接子連接到這些糖上。
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