抗体药物和DACs

1、抗体药物(antibody-based drugs)是以细胞工程技术和基因工程技术为主体的抗体工程技术制备的药物。抗体药物亦称单克隆抗体治疗剂(monoclonal antibody therapeutics)。针对特定的分子靶点(抗原),可以制备相应的靶向抗体药物，具有特异性高、性质均一及针对特定靶点定向制备等优点。抗体药物在感染、心血管疾患、自身免疫疾患等多种疾病的治疗特别在肿瘤治疗中有巨大的潜力与应用前景。当前,抗体药物的研究与开发已成为生物技术药物领域的热点。目前处于临床前期、临床期与临床期研究与开发的各类生物技术药物中,抗体药物的品种数量位居前列。发展历程：从鼠源抗体，嵌合抗体、人源

2、抗体的发展 从抗体药物的低抗原性、高特异性方向发展 美国食品和药物管理局(FoodandDrugAdministration，FDA)已经批准上市了41种治疗型及诊断型抗体药物，全球抗体药物市场收益，2010年达550亿美元，比2000年的2l亿美元增长近27倍，近十年的时间抗体产业增长之迅猛，产牛了巨大的社会效益和经济效益。（2013年的文献） 第一代抗体药物：源于动物多价抗血清，主要用于一些细菌感染性疾病的早期被动免疫治疗。但其异源性引起的较强的人体免疫排斥反应限制了这类药物的应用，因而逐渐被抗生素类药物所代替。第二代抗体药物：是利用杂交瘤技术制备的单克隆抗体及其衍生物。因单克隆抗体具有良

3、好的均一性和高度的特异性而在实验研究和疾病诊断中得到了广泛应用。 1986年u1FDA批准了世界上第一个单抗治疗性药物抗CD3单抗OKT3进入市场，用于器官移植时的抗排斥反应。但因其鼠源性而产生人抗鼠抗体反应从而降低疗效，甚至可引起过敏反应。因此，研究者进行了以下两方面的改进：一方面在给药途径上改进，如使用小型化抗体、偶联同位素、局部用药等使鼠源性抗体用量减少；另一方面，改造鼠抗体，得到人源化抗体、基因工程抗体和人源抗体。第三代抗体药物：近年来，随着分子生物学技术的发展以及抗体基因结构的明了，DNA重组技术开始用于抗体的改造，制备各种形式的重组抗体。抗体药物的研发进人了第三代，即基因工程抗体时

4、代。新型基因工程抗体不断出现，如人源化抗体、单价小分子抗体(Fab、单链抗体、单域抗体、超变区多肽等)、多价小分子抗体(双链抗体、三链抗体、微型抗体)、某些特殊类型抗体(双特异型抗体、细胞内抗体、催化抗体、免疫脂质体)及抗体融合蛋白(免疫毒素、免疫粘连素)等。Tones等。开发了人源化抗体，通过基因工程手段将鼠源的抗原互补决定区嵌人人抗体骨架中。1996年至2010年问进入临床研究的人源化单克隆抗体中45用于治疗肿瘤，虽然人源化抗体的免疫原性大大降低，仍然会出现人抗人源抗体反应。 人源抗体来源：1.随着PCR技术的发展，利用基因工程技术可将全套人抗体重链和轻链v区基因克隆出来，并在噬菌体表面表

5、达分泌，经筛选获得特异性抗体的噬菌体抗体库技术 2.随着噬菌体展示技术以及由此衍生的Ecoli展示技术、酵母展示技术的发展，使人工合成全人源抗体成为可能，这类技术现在已经成为体外抗体筛选的主流技术平台。（eg.2011年3月9日，美国FDA批准葛兰素史克和人类基因组科学公司生产的Belimumab上市，用于系统性红斑狼疮的治疗。） Belimumab即为噬菌体展示技术产生的B淋巴细胞刺激因子特异性的人源单克隆抗体 3.在噬菌体抗体库基础上，近几年又发展了核糖体展示抗体库技术，利用核糖体展示技术筛选抗体的整个过程均在体外进行，不经过大肠杆菌转化的步骤，因此可以构建高容量、高质量的抗体库，更易于筛

6、选高亲和力抗体。核糖体展示抗体库技术代表了抗体工程的未来发展趋势。 4.另外，Lonberg的研究表明除了利用单细胞生物构建的人源抗体筛选库获得全人源抗体外，转基因动物也是此类抗体的重要来源。以抗肿瘤药物为例： 分类：按抗肿瘤抗体药物结构可将其分为4类 1)抗体，也称裸抗体。根据其人源化的程度，又可分为鼠源抗体、嵌合抗体、人源化抗体、完全人源抗体。 2)抗体片段，包括Fab、单链抗体、双链抗体、三链抗体、微型抗体等。3)抗体偶联物，从结构上看， 是由“弹头”药物（细胞毒性药物）、抗体及偶联链三部分组成。 利用了抗体的特异性，以抗体作为载体，将“ 弹头”药物送至靶部位，从而提高了“弹头”药物的靶

7、向性，同时降低了药物对机体的毒副作用，增强了“弹头”药物对肿瘤细胞的杀伤，更好地应对靶向抗体耐药性的问题由抗体或抗体片段与“弹头”药物连接而成。可用作“弹头”的物质有放射性核素、化学治疗(化疗)药物和毒素。这些“弹头”物质与抗体连接，分别构成放射免疫偶联物、化学免疫偶联物和免疫毒素。4)抗体融合蛋白，由抗体片段和活性蛋白两部分构成。抗体药物有以下几个特点：1)具有高亲和性和特异性，使得抗体药物高效特异性地发挥靶向治疗作用。2)半衰期短，平均为l021d，从而减少了使用次数，易被患者接受。3)多样性，主要表现为靶抗原的多样性，抗体结构(抗原互补决定区氨基酸序列变化)的多样性和作用机制的多样性以及

8、“弹头”化合物的多样性。抗体有确定的序列，可以通过工程手段更改序列，从而获得更佳的疗效。4)制备抗肿瘤抗体药物的定靶性；即根据需要利用基因工程技术制备具有不同治疗作用的抗体药物。可以针对特定的靶分子，定向制备相应的抗体；也可以根据需要选择相应的“弹头”药物或效应分子，制备相应的免疫偶联物或融合蛋白。我国上市抗体药物的临床应用与药学监护 有附图：2014年CFDA已批准上市的16种抗体药物基本原理：抗体类药物发展是基于肿瘤细胞表面抗原或肿瘤相关抗原的发现与研究，抗原与抗体的高亲和力和高特异性的相互作用可以改变细胞一系列功能，如抑制细胞增殖、促进细胞凋亡、改变免疫系统功能等。抗体药物治疗肿瘤的原理

9、大致可分为以下几种：1)抗体直接作用，如通过与抗原结合来抑制或阻断细胞内信号通路，诱导细胞凋亡旧2)免疫系统介导的细胞死亡，如抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用(antibodydependentcellmediatedcytotoxicity，ADCC)、补体依赖的细胞毒性作用(complementdependentcytotoxicity，CDC)以及T细胞功能调节，其中抗体的Fc段主要是通过ADCC和CDC机制来杀死肿瘤细胞的；3)抗体与一些特殊的药物分子或放射性小分子偶联，通过抗原抗体特异性结合，将药物小分子携带到靶位点，从而抑制或杀死肿瘤细胞。以上机制已在临床治疗中得到应用，但临床试验

10、表明抗原的筛选和抗体的优化是十分必要的，如需要筛选出肿瘤特异性抗原、提高抗体药物中抗体亲和力和特异性、抗体药物人源化、降低抗体药物毒性等。以上均来自 抗肿瘤抗体药物的研究进展针对上述分类中的第三类 抗体药物偶联物（ADCs）的具体内容抗体药物偶联物（antibody drug conjugates，ADCs）在提高抗体药物的治疗效果、克服耐药和充分利用抗体靶向性方面具有独特优势。治疗性抗体(我理解为抗体药物)，虽然具有很强的靶向性，但是由于其相对分子质量大，单独用药对肿瘤的治疗效果有限，尤其是对于实体瘤的治疗。而细胞毒性药物虽然对癌细胞具备很高的杀伤效力，但是缺乏靶向性，常常误伤正常细胞，从而

11、引起严重的毒副作用。而抗体药物偶联物，则结合了二者的优势，兼具了抗体的特异性以及药物的强细胞毒性，因此对肿瘤具有明显疗效，被认为是新一代抗体靶向治疗药物。 药物的成功取决于抗体、细胞毒性药物的选择，以及偶联链、偶联工艺的优化。其中抗体是ADC的载体，用于ADC的抗体及其靶标是开发 药物的重要因素。ADCs 设计原理 单克隆抗体在对肿瘤细胞相关抗原的特异性和靶向性方面具有独特优势。由于对肿瘤细胞抗原具有高特异性亲和力，单克隆抗体的应用价值不仅体现在治疗方面，它同时还是药物靶向输送的理想载体。利用单克隆抗体对肿瘤细胞表面特异性抗原的高亲和力可以将化疗或其他可杀伤肿瘤细胞的药物靶向输送至肿瘤病灶部位

12、。当抗体与肿瘤细胞结合或被肿瘤细胞内吞后，化疗药物在肿瘤细胞周围或肿瘤细胞内以活性形式释放并发挥杀伤肿瘤的作用。ADCs 正是基于该基本原理设计的ADC药物用抗体的特点：作为adc载体的抗体必须具有以下特征：1.靶向功能，能够有效地将细胞毒性效应分子输送到靶细胞；2.与靶细胞表面的抗原结合后，能够诱导细胞进行内吞作用，进入内体，最终进入溶酶体并导致细胞毒性效应分子在细胞内的有效释放； 3.在不引起毒性的条件下，尽可能保持裸抗体的全部或部分功能，如抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用（ADCC） 补体依赖的细胞毒性作用(CDC)，也就是说裸抗体也是有效的药物。 具有较低的免疫原性。 具有合适的连接位

13、点，偶联毒素后，不影响ADC的稳定性、亲和力、內吞及药效(关于亲和力的一点补充)抗体与靶细胞表面抗原的充分结合，是裸抗体和发挥抗肿瘤作用的核心环节。因此，长期以来，人们普遍认为抗体亲和力越高，抗肿瘤能力越强。但是，有研究表明，高亲和力抗体的内吞速率和降解速率更快，限制了它们对肿瘤细胞的穿透能力，尤其是实体瘤，从而最终影响它们的抑瘤效应；相反，亲和力稍低的抗体，内吞速率和降解速率慢，在肿瘤细胞表面滞留时间长，能够更有效穿透肿瘤细胞，抗肿瘤活性更强 。由此可见，药物抗肿瘤的能力可能不完全依赖于抗体的亲和力高低。第一代ADC药物使用的单克隆抗体（单抗）主要是鼠源单抗。1975年，Kohler和Mri

14、lsteln发明了杂交瘤技术，制备了第一代单抗。由于存在人抗鼠免疫反应，造成一部分药物难以到达标靶；同时，早期使用的包括多柔比星、长春碱、甲氨蝶呤在内的细胞毒性药物的生物活性较低、选择性差，限制了第一代的疗效。算是第二代吧：两个药物brentuximab vedotin（Adcetris，SGN-35）和trastuzumab emtansine （Kadcyla，T-DM1），分别于2011年和2013获得FDA批准，分别用于霍奇金淋巴瘤（hodgkin lymphoma,HL）系统性间变性大细胞淋巴瘤（ ALCL ）和 HER2阳性转移性乳腺癌的治疗。以它们为代表的第2代 注重靶向抗体的人

15、源化程度、细胞毒性分子的活性、新型偶联链的稳定性以及裂解效率等ADC作用机制的关键节点 。ADC药物用抗体的类型： 现阶段处于临床试验中的ADC药物用抗体多为IgG1抗体，也有少数的IgG2和IgG4抗体。IgG3抗体因为其潜在的免疫原性及很短的半衰期（7d ，其他抗体为21d ），一般不被选择用于治疗性抗体及adc抗体的开发。IgG1型ADC药物可介导ADCC作用、抗体依赖的细胞介导的细胞吞噬作用（ADCP）及CDC(英文具体解释在上面)。Adc药物用抗体靶标的选择抗体药物的安全性和有效性在很大程度上由其相应的靶标决定，理想靶标的选择是不同种类抗体药物发挥良好临床疗效的关键。理想的adc肿瘤

16、靶标应具备以下4个条件：1、抗原大量特异性的表达在肿瘤靶细胞表面，而在健康组织或细胞表面不表达或低表达；2、抗原应尽量不分泌，因为分泌型抗原可与血液循环中抗体结合，从而导致与肿瘤细胞结合的抗体减少；3、一定的内吞速率，內吞的速率和程度会影响药物在肿瘤和正常细胞的吸收和释放 ；有合适的内吞转运途径。目前，已上市的或者在研的adc药物识别的靶标包括人表皮生长因子受体2(HER2)、 表皮生长因子受体（EGFR）肿瘤坏死因子（TNF-）、血管内皮生长因子（VEGF）和白细胞分化抗原20（CD20）文献中附有表 到2014年6月 国内外临床在研ADC抗体药物下面一段很专业的：目前在研的 ADCs 多为

17、抗体和高效细胞毒药物的化学偶联物，其主要结构包括抗体、高效细胞毒药物、linker 三部分。ADCs 的抗体主要包括 B-细胞过表达抗原（CD20、CD22、CD40、CD79 等），T- 细胞过表达抗原（CD25、CD30 等），癌细胞抗原（HER2、EGFR、EpCAM、EphB2 、PSMA 、Cripto 等），内皮细胞抗原（endolin）等，理论上针对这些肿瘤相关抗原的单克隆抗体都有可能用于 ADCs 的研发。相对抗体而言，可供选择的用于 ADCs 偶联的细胞毒药物并不多。早期 ADCs 所选择的药物主要是已经在临床应用的化疗药物，例如阿霉素、长春碱等，但这些 ADCs 经验证都缺

18、乏明确的抗肿瘤活性、治疗效果不能令人满意目前，ADCs 所使用的高效细胞毒药物主要有三种： calicheamicin 。Calicheamicin 属于烯二炔类抗生素，分离自 Micromonospora echinospora SSP. c alichensis， 是 calicheamicin 的主要组分之一。Calicheamicin 的 生物活性包括低原噬菌体诱导浓度（< 1 pmon/L）、高抗菌活性、对小鼠 P3883、L1210 白血病，Colon26 结肠癌，B16 黑色素瘤细胞株具有很强的杀伤活性。Calicheamicin 分子由两个具有生物学功能的结构区域组成。较

19、大的结 构区域是一个伸展的糖基结构，包括 4 个单糖单位和一个六元取代苯环。分子模型计算结果显示，六元取代芳香环上的极化碘基团可以和 DNA 分子 3' AGGA 5' 序列上两个 鸟嘌呤氨基相互作用，引起 calicheamicin 对 5' TCCT 3'的序列特异性。Calicheamicin 分子的另一个结构区域 是其糖苷元部分，由一个带有 2 个羟基侧链的刚性烯二炔核心构成，称为 calicheamicinone。Calicheamicinone 是 calicheamicin 分子产生生物学活性、断裂 DNA 、杀伤癌细胞的关键性部分。Calicheamicin 分子侧链的巯基 基团经化学修饰后可用于 ADCs 的偶联。美登素（maytansine）衍生物。美登素属苯醌类天然产物，最早分离自埃塞俄比亚灌木。这类药物通过干扰肿瘤细胞微管装配发挥其细胞毒效应，抑制肿瘤细胞生长。在体外实验 中，美登素类衍生物的细胞毒活性比临床常用抗癌药物高 1000 倍。在不影响细胞毒活性的前提下对美登素进行结构修饰