近年來(lái)，ADC用于腫瘤的靶向治療，受到了制藥界極大的關(guān)注；其中以美登素衍生物作為細(xì)胞毒性成分的ADC藥物，更是備受研究者的青睞，且已經(jīng)取得了一系列的突破性進(jìn)展。那么，美登素從數(shù)十年研究過(guò)程中的不可成藥，到現(xiàn)今ADC三大核心中的合金彈頭，是如何逐漸發(fā)展起來(lái)的呢？請(qǐng)看本稿件。
ADC的三大組件及作用機(jī)制
100多年前，即有研究者提出抗體靶向治療癌癥的“魔術(shù)子彈”的概念，而隨著抗體技術(shù)的不斷成熟，近年來(lái)全球已掀起了ADC的研發(fā)熱潮。ADC是由“抗體”、“連接子”和“彈頭分子”三個(gè)主要組件構(gòu)成，能夠特異性識(shí)別腫瘤抗原，并形成ADC-抗原復(fù)合物通過(guò)受體介導(dǎo)的胞吞作用進(jìn)入靶細(xì)胞內(nèi)部，進(jìn)一步釋放出高活性的彈頭分子，從而完成對(duì)腫瘤細(xì)胞的選擇性殺傷。
圖1.1 ADC作用機(jī)制示意圖
（Bioorg. Med. Chem. Lett. 24 (2014) 5357-5363）
彈頭分子如何選擇？
在設(shè)計(jì)代抗體藥物偶聯(lián)物時(shí)，研究者曾嘗試將傳統(tǒng)的化療藥物偶聯(lián)在抗體；但發(fā)現(xiàn)，這類ADC無(wú)法達(dá)到預(yù)期的抗腫瘤活性，甚至低于化療藥物本身的療效；進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，主要原因在于ADC經(jīng)注射后富集于靶部位的劑量低，且化療藥物本身的活性不夠強(qiáng)，從而療效大大減弱；基于此，開(kāi)始在植物、海洋生物和微生物等天然來(lái)源的化合物中尋找新型高效細(xì)胞毒性化合物，發(fā)現(xiàn)某些化合物在體外對(duì)多種腫瘤細(xì)胞的抑制活性比傳統(tǒng)化療藥物高100~1000倍，IC50值可以達(dá)到pM水平；且這些細(xì)胞毒素由于治療安全窗范圍較窄，不能作為藥物單獨(dú)使用，故可以考慮用來(lái)做ADC的彈頭分子發(fā)揮作用。綜上，ADC彈頭分子通常具備以下特點(diǎn)：1）作用機(jī)制明確；2）細(xì)胞毒作用極高（通常是pM級(jí)別）；3）可被修飾，可與linker鏈接；4）具備一定的水溶性。
圖2.1 ADC三大組件的合理設(shè)計(jì)
（Acta Pharmaceutica Sinica B 2020;10(9):1589e1600）
為何選擇了美登素？
美登素，為天然生物堿，1972年從卵葉美登木中首先分離得到存在于衛(wèi)茅科美登木屬及其親緣植物中。美登素機(jī)制明確，作用于微管及微管蛋白，通過(guò)抑制細(xì)胞微管的解聚來(lái)阻斷細(xì)胞有絲分裂過(guò)程中紡錘體的形成，具有極強(qiáng)的抑制腫瘤細(xì)胞增殖的能力。美登素是個(gè)具有抗腫瘤活性的安莎大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，它對(duì)于鼻咽癌腫瘤細(xì)胞KB細(xì)胞(EC50=8pM)、鼠類淋巴細(xì)胞性白血病P-388細(xì)胞(EC50=0.6pM)和鼠白血病L1210細(xì)胞(EC50=2pM)均具有很強(qiáng)的殺傷活性，且同時(shí)具有良好的穩(wěn)定性和溶解性。由于美登素治療窗窄以及缺乏選擇性帶來(lái)的毒副作用，如神經(jīng)毒性和胃腸道反應(yīng)等，使其單用時(shí)并不能成為一種真正的腫瘤化療藥物，臨床上已被禁止直接用于人體治療。不過(guò)，美登素的高細(xì)胞毒性恰好可滿足ADC對(duì)毒素的要求，這使得美登素及其衍生物在ADC的研發(fā)中得到了廣泛應(yīng)用并獲得成功。
圖3.1 美登素及其衍生物結(jié)構(gòu)
（Bioorg. Med. Chem. Lett. 24 (2014) 5357-5363）
修飾后，正式登上臨床舞臺(tái)
如上，美登素及其衍生物的結(jié)構(gòu)可知，美登素衍生物主要含有巰基，并通過(guò)linker同單克隆抗體進(jìn)行連接，形成抗體藥物偶聯(lián)物；DM-1和DM-4是目前臨床實(shí)際應(yīng)用中最常用的2個(gè)美登素類ADC效應(yīng)分子，可通過(guò)發(fā)酵得來(lái)的安絲菌素還原成美登醇，C3位再與連有二硫鍵的酸縮合，最終還原成末端巰基得到。
以美登素類作為彈頭分子的ADC一般采用與抗體賴氨酸殘基偶聯(lián)的方式，DM1型ADC通常使用不可裂解型雙功能連接子SMCC，在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)溶酶體降解為L(zhǎng)ys-SMCC-DM1形式。DM4型ADC一般使用可裂解型連接子為SPDB或SPP，在細(xì)胞內(nèi)首先分解為L(zhǎng)ys-SPDB/SPP-DM4，再經(jīng)內(nèi)源性谷胱甘肽還原，二硫鍵斷裂成SH-DM4，直接發(fā)揮作用或部分甲基化發(fā)揮更強(qiáng)的抗腫瘤作用。
另，美登素衍生物的抗腫瘤活性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)表明，DM1、DM4相比于美登素細(xì)胞活性有所下降，可能是由于巰基在體內(nèi)易被氧化成帶有電荷的基團(tuán)而難以進(jìn)入細(xì)胞。另一方面，DM1和DM4在代謝過(guò)程中巰基發(fā)生甲基化產(chǎn)生的衍生物和通過(guò)自身分子間縮合形成的二聚體，均具有與美登素相當(dāng)或更高的活性。
圖4.1 美登素類細(xì)胞毒藥物
（Bioorg. Med. Chem. Lett. 24 (2014) 5357-5363）
美登素已上市藥物Kadcyla及其他在研品種
Kadcyla（Trastuzumab Emtansine，T-DM1），即曲妥珠單抗-SMCC-DM1，由羅氏旗下的基因泰克開(kāi)發(fā)；2013年美國(guó)FDA通過(guò)優(yōu)先審查程序批準(zhǔn)Kadcyla用于治療HER-2陽(yáng)性的晚期（轉(zhuǎn)移性）乳腺癌患者；這是個(gè)被批準(zhǔn)上市的基于美登素衍生物的ADC藥物。隨后，2014年4月，Trastuzumab Emtansine在日本獲批上市，用于治療HER2陽(yáng)性的不可手術(shù)或復(fù)發(fā)性乳腺癌患者；2019年5月，F(xiàn)DA批準(zhǔn)Trastuzumab Emtansine用于HER2陽(yáng)性早期乳腺癌的輔助治療；2019年12月，EMA批準(zhǔn)該藥物用于輔助治療HER2陽(yáng)性早期乳腺癌，接受基于紫杉烷類和HER2靶向治療的新輔助治療后乳腺和/或淋巴結(jié)有殘留浸潤(rùn)性疾病的患者；2020年8月，日本批準(zhǔn)用于輔助治療HER2陽(yáng)性早期乳腺癌的申請(qǐng)。全球銷售額方面，該產(chǎn)品自2013年上市，于2018年突破10億美元，2020年突破18億美元，預(yù)計(jì)未來(lái)5年的銷售額將在22~30億美元之間。
基于上述美登素為彈頭的Trastuzumab Emtansine的臨床表現(xiàn)和市場(chǎng)表現(xiàn)，現(xiàn)已有多款美登素ADC藥物進(jìn)入到臨床II/III期，且彈頭仍集中于DM1/DM4；而靶點(diǎn)進(jìn)一步擴(kuò)展到FOLR1、CD37、CD56、CD19、CD138、Mesothelin、CA6，等；適應(yīng)癥也進(jìn)一步擴(kuò)展到卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌、肺癌、彌漫性B細(xì)胞淋巴瘤、濾泡性淋巴瘤、非霍奇金淋巴瘤、多發(fā)性骨髓瘤、白血病、胰腺癌，等等。
圖5.1 部分處于III期和II期開(kāi)發(fā)的ADC
（Acta Pharmaceutica Sinica B 2020;10(9):1589e1600）