以下文章來源于BiG生物創(chuàng)新社 ，作者BiG專欄

我們常說無論白貓黑貓，能抓到老鼠就是好貓。在下結(jié)論前，我們要給老鼠下個(gè)定義。我們要抓的是什么老鼠。今天抓得住的老鼠，我們明天還能抓得著嗎？這些要抓的老鼠的定義，可以從是商業(yè)及臨床的角度來下，也可以從技術(shù)角度來下。今天我們?cè)噲D從技術(shù)角度下手，來探討這個(gè)問題。希望從這個(gè)視角能引導(dǎo)我們走向下一個(gè)臨床的成功，并帶來商業(yè)上的成果。

如果ADC是一只貓，它的任務(wù)是去抓老鼠，第一只老鼠是療效（Efficacy Mouse; “EM”），還有兩只關(guān)于毒性的老鼠， 它們分別是脫靶毒性（Off-target toxicity; Toxicity Mouse 1;“TM1”）和在靶毒性（On-target toxicity; Toxicity Mouse 2;“TM2”）。我們今天來分析一下，目前的ADC，到底抓了那些老鼠。如果我們想找到一個(gè)規(guī)律，來提高未來的研發(fā)效率，還要探究一下，它們到底是白貓還是黑貓？是哪個(gè)貓抓了哪個(gè)老鼠？

2024年6月27日，田豐博士受邀請(qǐng)出席會(huì)議并做主題報(bào)告，本文為節(jié)選整理。文章僅供行業(yè)交流分享，不構(gòu)成任何投資及用藥建議！

1.經(jīng)歷了寒冬期和冰川期，近些年來ADC獲批密度越來越快，全球已有十幾種ADC藥物獲批上市（圖1），預(yù)計(jì)未來會(huì)有更多的ADC獲批上市。

圖1. 全球獲批上市的ADC藥物（截至2022）Adopted from Abzena Presentation

2.ADC由抗體、連接子和細(xì)胞毒素三部分組成，連接子包括可裂解和不可裂解連接子，細(xì)胞毒素包括微管抑制劑、微管穩(wěn)定性破壞劑、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)破壞劑、拓?fù)洚悩?gòu)酶抑制劑等。ADC的偶聯(lián)方法也有很多，包括對(duì)天然抗體和工程化抗體進(jìn)行修飾（圖2）。

圖2A：多種ADC偶聯(lián)方法（天然抗體）Adopted from Abzena Presentation

圖2B. 多種ADC偶聯(lián)方法（工程化抗體）Adopted from Abzena Presentation

3.ADC的主要挑戰(zhàn)是在維持一定抗癌活性的同時(shí)降低毒性

據(jù)計(jì)算，ADC藥物在進(jìn)入人體后，只有大約0.1%的藥物能夠到達(dá)目標(biāo)靶向的癌細(xì)胞，而絕大部分ADC會(huì)在人體內(nèi)及健康細(xì)胞中分解(Nguyen)。這種“離位” 現(xiàn)象導(dǎo)致藥物產(chǎn)生毒性：一種是脫靶毒性（Off-target toxicity， TM1），另一種是在靶毒性（On-target toxicity, TM2）。

脫靶毒性：完整的ADCs可以通過非特異性內(nèi)吞作用, 及與Fc/C型凝集素受體結(jié)合時(shí)的內(nèi)化而被正常細(xì)胞吸收；或在血液及正常組織中，ADC的linker斷裂，釋放的有效載荷可以滲透通過細(xì)胞膜而被動(dòng)擴(kuò)散地進(jìn)入正常細(xì)胞（圖3）。

在靶毒性：幾乎沒有僅在癌細(xì)胞上表達(dá)，而不在正常細(xì)胞中表達(dá)的ADC靶標(biāo)。靶標(biāo)不僅會(huì)在腫瘤細(xì)胞上表達(dá)，也會(huì)在正常細(xì)胞表達(dá)，只是或多或少的問題。當(dāng)這些ADC靶向正常組織細(xì)胞上的靶標(biāo)，而通過內(nèi)吞，進(jìn)入正常細(xì)胞時(shí)，就會(huì)引起在靶毒性。

圖3.毒性老鼠1 TM1(脫靶毒性) 和毒性老鼠2 TM2(在靶毒性)

4.ADC的治療效果及毒副作用主要由上述的療效、脫靶毒性、在靶毒性這三個(gè)方面綜合形成。 本文主要從技術(shù)上來分析形成機(jī)理，探討未來ADC的發(fā)展方向。

目前ADC大多用抗體上半胱氨酸的SH偶聯(lián)毒素上的馬來酰亞胺官能團(tuán)。早前一直認(rèn)為這個(gè)偶聯(lián)是穩(wěn)定的。近些年來，新的實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明這個(gè)偶聯(lián)是可逆的，不穩(wěn)定的。小分子藥物在人體血液中可以自動(dòng)從抗體上脫落下來。

以Jackson等做的對(duì)照研究為例，可以看到，半胱氨酸偶聯(lián)的小分子藥物（橘黃色）是不穩(wěn)定的，第5天時(shí)已經(jīng)自行脫落近50%。而掉落的小分子藥物會(huì)馬上結(jié)合到人血清白蛋白（HSA）的半胱氨酸上。使用這種化學(xué)偶聯(lián)的小分子會(huì)在抗體和血清白蛋白間來回跳，巧妙地形成一種穩(wěn)定的平衡。一旦沒有跳上抗體或HAS，游離的小分子就會(huì)被快速清除（圖4）。

圖4. 細(xì)胞毒素在ADC和HSA形成平衡

5.這種巧妙的平衡可能就發(fā)生在Enhertu上。Enhertu是目前最暢銷的ADC藥物，它的連接子是可裂解的。臨床發(fā)現(xiàn)，當(dāng)它進(jìn)入體內(nèi)，ADC達(dá)到c-max時(shí)，小分子藥物也同時(shí)達(dá)到c-max。這意味著小分子藥物從ADC上的脫落，主要發(fā)生在血液循環(huán)中，在進(jìn)入細(xì)胞之前。根據(jù)上述機(jī)理，脫落的小分子藥物很可能和HSA發(fā)生了結(jié)合（圖5）。

在體內(nèi)，ADC上的小分子藥物，脫落的小分子藥物以及其與HSA結(jié)合的小分子藥物都貢獻(xiàn)了小分子毒素的類似緩釋的藥物動(dòng)力學(xué)及血漿暴露量。 最近，Tarcsa等的分析文章指出，在人體中，許多ADC的脫落游離的小分子毒素濃度高于其IC50值（可以認(rèn)為是藥物起效濃度）。如此，游離的DxD在一定程度上會(huì)在臨床呈現(xiàn)類似長(zhǎng)效化療的療效及毒性。

圖5. Enhertu結(jié)構(gòu)與PK性質(zhì)

6.Enhertu是抗體與小分子上的馬來酰亞胺偶聯(lián)。而另一個(gè)HER2的ADC，T-DM1也使用這一化學(xué)來偶聯(lián)，只是方向是反過來的。T-DM1的細(xì)胞毒素上的SH與修飾過的抗體上的馬來酰亞胺偶聯(lián)。如此，當(dāng)細(xì)胞毒素從抗體上自行脫落掉下來后，因沒有馬來酰亞胺官能團(tuán)，無法與HSA結(jié)合，從而會(huì)像普通化療藥物一樣，被快速被排出人體，導(dǎo)致它的失去相當(dāng)部分的由游離小分子造成的類似長(zhǎng)效化療的藥效。如果當(dāng)年Immunogen的科學(xué)家發(fā)明這個(gè)ADC時(shí)，把這個(gè)化學(xué)鏈接反過來，馬來酰亞胺不在抗體上，而是在小分子毒素一邊，T-DM1今天是否會(huì)有不同的療效和安全性的臨床表現(xiàn)，就不得而知了。（圖6）。

圖6. T-DM1結(jié)構(gòu)與小分子PK性質(zhì)

7.一般認(rèn)為，ADC通過提高耐受劑量（MTD），降低起效劑量（MED）來拓寬治療窗口。而最近根據(jù)Colombo等的2022年的分析，其涵蓋了當(dāng)時(shí)幾乎所有的ADC， ADC的MTD（有時(shí)用RP2D）跟其相對(duì)應(yīng)的細(xì)胞毒素小分子的MTD是一樣的。不論什么ADC，什么靶點(diǎn)，什么抗體，都沒有提高小分子毒素的MTD，只提高了對(duì)癌細(xì)胞的ADC的活性（MED）（圖7）。根據(jù)他們的觀察而得出的結(jié)論是，使用同一技術(shù)的ADC，無論抗體針對(duì)靶點(diǎn)如何變化，抗體如何變化， 其MTD都是都是一樣的。然而，最近公布臨床數(shù)據(jù)，卻展示了一個(gè)例外。ARX788 的RP2D為1.5 或1.7 mg/kg； 而使用完全一樣技術(shù)的ARX517，目前在一期臨床已經(jīng)爬到2.88 mg/kg, 而且劑量還在繼續(xù)爬升。這與Colombo的模型不符。我們不禁要問，為什么呢？

圖7. 對(duì)當(dāng)前ADC的MTD的解析

8.ARX788 是定點(diǎn)偶聯(lián) HER2 ADC，它使用獨(dú)特的非天然氨基酸結(jié)合技術(shù)和不可切割的藥物接頭偶聯(lián)而得。 其與Enhertu和T-DM1的小分子毒素的PK不同。Enhertu和T-DM1進(jìn)入體內(nèi)后小分子藥物的峰值立即出現(xiàn)，而ARX788進(jìn)入體內(nèi)后小分子毒素與非天然氨基酸的偶合物的濃度很低，而且緩慢爬升，其峰值直到五天或七天之后才達(dá)到。說明小分子藥物在血液中釋放的很少， 藥物的釋放是ADC進(jìn)入細(xì)胞后，經(jīng)過溶酶體降解才釋放出來。這會(huì)降低由游離小分子造成的脫靶毒性（圖8）。Colombo 的模型之所以可以解釋當(dāng)前幾乎所有的ADC，而不能解釋ARX788和ARX517，是因?yàn)镃olombo的模型所適用的是，本身具有的相當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)效化療成分性質(zhì)的ADC。它們的MTD（有時(shí)用RP2D）是由釋放的游離小分子毒素主導(dǎo)的。所以，這類ADC臨床呈現(xiàn)的MTD，與其相對(duì)應(yīng)的細(xì)胞毒素小分子的MTD一致，是理所當(dāng)然的。Ambrx技術(shù)平臺(tái)上的兩款A(yù)DC，基本上沒有或很少有長(zhǎng)效化療的性質(zhì)成分，所以無法用Colombo的模型來解釋。

圖8. ARX788結(jié)構(gòu)與PK性質(zhì)（Ambrx public information）

9.研發(fā)ADC是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，要綜合靶標(biāo)、適應(yīng)癥、偶聯(lián)方法，小分子藥物、連接子和抗體等多種要素。目前的ADC大面上有兩類路線。第一類路線，也是目前最普遍的，使用可斷裂鏈，兼?zhèn)溟L(zhǎng)效的化療性質(zhì)（L）及ADC靶向遞送（A）的ADC，以Enhertu為代表（圖10）。其療效和毒性由L及A共同提供。其L和A的成分比重，由可斷裂鏈的穩(wěn)定性的高低來調(diào)節(jié)。就臨床展現(xiàn)的毒性來講， 較不穩(wěn)定的linker的ADC，其毒性呈現(xiàn)會(huì)更像化療般的脫靶毒性， 比如Tredolvy；較穩(wěn)定的linker的ADC，其毒性呈現(xiàn)會(huì)偏向脫靶毒性加上在靶毒性。從技術(shù)角度來分析，這類ADC應(yīng)該是既沒有抓住毒性的第一只老鼠（TM1，脫靶毒性），也沒有抓住第二支關(guān)于毒性的老鼠（TM2，在靶毒性）。它既不是白描（A），也不是黑貓（L），更像一只灰貓。目前臨床上，絕大多數(shù)ADC所呈現(xiàn)的毒性為類似化療的系統(tǒng)性脫靶毒性。展望未來，這種用調(diào)節(jié)linker 的穩(wěn)定性，在A和L 間玩平衡的游戲的技術(shù)走向， 目前還看不清楚（圖10）。這一類ADC目前屬于主流，而且取得了商業(yè)上的巨大成功。

此外，也有團(tuán)隊(duì)在這一類ADC平臺(tái)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)各類活性開關(guān)，試圖來解決在靶毒性問題（圖9）。但到目前為止，在臨床上，這一問題還有待突破（Liu） 。

圖9 試圖解決實(shí)體瘤在靶毒性問題的ADC設(shè)計(jì)

10.第二類路線的ADC，為數(shù)不多，以ARX788和ARX517為代表，使用不可斷裂連。這種ADC的長(zhǎng)效化療的性質(zhì)（L）幾乎沒有，主要呈現(xiàn)為ADC靶向遞送（A）的ADC。就毒性來講， 脫靶毒性問題得到部分緩解：其由小分子脫落造成的脫靶毒性問題得以解決，而由非特異細(xì)胞內(nèi)吞造成的脫靶毒性， 還有待觀察。和第一類ADC相比，這類ADC，更像一只白貓（A）。 它部分緩解了脫靶毒性問題，抓住了毒性的第一只小老鼠 （脫靶毒性的老鼠，TM1）；沒有抓住第二支關(guān)于毒性的老鼠（TM2，在靶毒性）。對(duì)這類ADC而言，如果腫瘤靶點(diǎn)在某些正常組織中有相當(dāng)程度的表達(dá)，在靶毒性會(huì)是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。ADC的在靶毒性（TM2）問題，相較與脫靶毒性（TM1）問題，在難度上要大很多（Liu）。即便如此，對(duì)這第二類ADC的未來技術(shù)走向，我認(rèn)為應(yīng)該是往前走，迎著困難上，去解決在靶毒性問題。在第一類ADC平臺(tái)基礎(chǔ)上，那只灰貓未能解決的在靶毒性問題，或許是第二類ADC平臺(tái)，這只白貓的一個(gè)機(jī)遇（圖10）。

圖10 ADC當(dāng)下勢(shì)態(tài)和未來走向

主要參考文獻(xiàn)
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