ADC免疫原性评估及降低策略研究

ADC免疫原性评估及降低策略研究演讲人ADC免疫原性的产生机制与核心影响因素01ADC免疫原性的降低策略：从源头到临床的全链条管控02ADC免疫原性的系统性评估方法03总结与展望04目录ADC免疫原性评估及降低策略研究作为抗体偶联药物（Antibody-DrugConjugate,ADC）研发领域的一员，我深知这类药物在肿瘤治疗中的革命性意义——它们像“智能导弹”，通过抗体靶向病灶，将高效细胞毒性载荷精准递送至肿瘤细胞，在提升疗效的同时降低对正常组织的损伤。然而，在参与多个ADC项目的研发过程中，一个关键问题始终如影随形：免疫原性。免疫原性是指药物刺激机体产生免疫应答的能力，对于ADC而言，其免疫原性可能来源于抗体、连接子、载荷或偶联复合物中的任一成分，轻则导致药物清除加速、疗效下降，重则引发过敏反应、细胞因子风暴等严重不良事件，甚至威胁患者生命。因此，系统评估ADC的免疫原性风险并制定有效的降低策略，是确保药物安全性和有效性的核心环节。本文将从免疫原性的产生机制、评估方法及降低策略三个维度，结合行业实践与个人经验，展开全面阐述。01ADC免疫原性的产生机制与核心影响因素ADC免疫原性的产生机制与核心影响因素要科学评估免疫原性，首先需理解其产生的分子与细胞机制。免疫原性的本质是药物分子中的特定结构（表位）被机体免疫系统识别为“异物”，进而激活T细胞和B细胞，产生适应性免疫应答。对于ADC这种结构高度复杂的药物，其免疫原性来源具有多元性，影响因素也涉及药物设计、生产工艺及患者特征等多个层面。1ADC的免疫原性来源ADC的免疫原性并非单一成分作用的结果，而是其各组分及相互作用产物共同贡献的“总和”。1ADC的免疫原性来源1.1抗体组分：免疫原性的“主要嫌疑”抗体是ADC的“导航系统”，其免疫原性主要源于以下方面：-非人源序列残留：早期ADC多使用鼠源抗体（如Mylotarg®的第一代抗体），其CDR和框架区含大量鼠源氨基酸，易被人体免疫系统识别为异物，产生抗药抗体（ADA）。即使经过人源化改造（如将鼠源CDR移植到人源抗体框架中），若框架区仍保留较多鼠源序列（>15%），仍可能引发免疫应答。-构象表位与线性表位：抗体在体内可能发生折叠错误或被酶解，暴露出隐藏的构象表位或线性表位（如铰链区的二硫键断裂后暴露的肽段），这些表位可被抗原呈递细胞（APC）摄取并呈递给T细胞，激活免疫应答。-糖基化修饰异常：抗体的Fc段N-糖基化（如核心岩藻糖含量、唾液酸化程度）会影响其与免疫细胞表面受体的相互作用。例如，去岩藻糖化抗体虽可增强ADCC效应，但可能增加APC的活化风险，从而提升免疫原性。1ADC的免疫原性来源1.2连接子与载荷：潜在的“隐形触发器”连接子与载荷虽在ADC中占比小，但其结构特性可能成为免疫原性的“隐形触发器”：-连接子的免疫原性：传统连接子如腙键在酸性环境下可断裂，但其在循环中可能水解产生小分子片段（如对苯醌亚胺），这些片段可作为半抗原，与血浆蛋白结合形成完全抗原，激活B细胞产生抗体。例如，某ADC使用的马来酰亚胺连接子在临床前研究中被发现可刺激T细胞产生应答，其机制可能与连接子水解产物的巯基基团暴露有关。-载荷的免疫原性：细胞毒性载荷多为小分子化合物（如MMAE、DM1），其本身免疫原性较低，但若与连接子偶联后形成新的表位（如载荷-连接子复合物），或载荷在体内代谢产生具有反应性的中间体（如卡奇霉素的醌类代谢物），可能被免疫系统识别。此外，某些载荷（如拓扑异构酶抑制剂）本身可诱导细胞应激，间接激活固有免疫应答，放大免疫原性风险。1ADC的免疫原性来源1.3偶联复合物与杂质：免疫原性的“放大器”ADC的生产过程中可能产生多种杂质，这些杂质是免疫原性的重要放大器：-药物抗体比率（DAR）不均一：随机偶联技术（如赖氨酸偶联、半胱氨酸偶联）会导致DAR分布不均（如DAR=0、2、4的ADC混合物），其中DAR=0的裸抗体和DAR较高的ADC更易被APC识别，从而增强免疫原性。-聚集物：ADC在储存或体内循环中可能形成聚集体，聚集体的表位密度远高于单体，更易被B细胞受体（BCR）交联，激活B细胞。例如，某ADC在加速稳定性试验中发现，聚集体含量从1%升至5%时，临床前动物模型的ADA滴度显著升高3倍。-游离抗体与游离载荷：生产过程中未偶联的游离抗体和游离载荷可能作为独立抗原被免疫系统识别，游离载荷甚至可与细胞表面蛋白结合，改变APC的抗原呈递过程，间接增强对ADC的免疫应答。2影响ADC免疫原性的关键因素免疫原性的产生是药物特性与机体相互作用的结果，除上述药物结构因素外，患者特征、给药方案等也会显著影响免疫原性风险。2影响ADC免疫原性的关键因素2.1患者因素：免疫状态的“个体差异”-遗传背景：人类白细胞抗原（HLA）是呈递抗原肽的关键分子，不同个体HLA等位基因的差异决定了其对特定表位的识别能力。例如，携带HLA-DRB104等位基因的患者对某ADC的抗体阳性率显著高于其他基因型（45%vs12%）。-疾病状态：肿瘤患者常处于免疫抑制状态（如T细胞耗竭、调节性T细胞增多），但部分肿瘤（如黑色素瘤、肺癌）的微环境可能存在炎症因子（如IL-6、TNF-α）升高，反而增强APC的活化能力，提升免疫原性风险。-既往免疫暴露史：患者若曾使用过相同抗体序列的生物药（如曲妥珠单抗），可能已产生针对该抗体的记忆B细胞，再次使用ADC时，免疫应答速度更快、强度更高（即“回忆应答”）。2影响ADC免疫原性的关键因素2.2给药方案：免疫刺激的“剂量与频率”-给药剂量：高剂量给药可能增加药物与免疫细胞的接触频率，超过机体清除能力，导致抗原持续存在，激活免疫应答。例如，某ADC在I期临床中，高剂量组（12mg/kg）的ADA阳性率（38%）显著高于低剂量组（3mg/kg，11%）。-给药间隔：频繁给药可能使免疫系统反复暴露于抗原，打破免疫耐受，而延长给药间隔（如每3周给药1次）可减少抗原刺激频率，降低ADA产生风险。2影响ADC免疫原性的关键因素2.3生产工艺：杂质控制的“最后一道防线”生产工艺直接影响ADC的纯度和均一性，进而影响免疫原性：-偶联技术：定点偶联技术（如非天然氨基酸插入、酶催化偶联）可实现DAR均一（如DAR=4的ADC占比>95%），显著降低聚集物和游离抗体含量，相比随机偶联，ADA阳性率可降低20%-30%。-纯化工艺：如ProteinA色谱可去除游离抗体和聚集体，尺寸排阻色谱（SEC）可分离不同DAR组分的ADC，高效纯化工艺可将杂质控制在0.1%以下，大幅降低免疫原性风险。02ADC免疫原性的系统性评估方法ADC免疫原性的系统性评估方法免疫原性评估贯穿ADC研发的全周期，从临床前动物模型到临床试验，再到上市后监测，需采用多维度、多层级的方法，全面评估免疫原性风险。作为研发人员，我深刻体会到：免疫原性评估不是“一次性任务”，而是动态、持续的过程，需结合体外、体内、临床数据，综合判断药物的安全性和有效性。1临床前免疫原性评估：风险预测的“第一道关卡”临床前评估是预测ADC免疫原性的基础，其核心目标是筛选免疫原性风险较低的候选分子，为临床试验设计提供依据。1临床前免疫原性评估：风险预测的“第一道关卡”1.1体外免疫原性评价模型体外模型可快速筛选ADC的免疫原性潜力，主要分为免疫细胞活化assays和抗原呈递assays：-T细胞活化assays：将人外周血单个核细胞（PBMCs）与ADC共孵育，通过检测T细胞表面标志物（如CD69、CD25）或细胞因子（如IFN-γ、IL-2）释放，评估T细胞活化程度。例如，某ADC在PBMCsassay中诱导IFN-γ释放的水平是抗体的2倍，提示其可能具有较强的T细胞激活能力。-抗原呈递细胞（APC）活化assays：将树突状细胞（DCs）与ADC共孵育，检测DCs的表型变化（如CD80、CD86、HLA-DR上调）和细胞因子释放（如IL-12、TNF-α），评估APC的活化能力。DCs作为“专职APC”，其活化是启动适应性免疫应答的关键步骤。1临床前免疫原性评估：风险预测的“第一道关卡”1.1体外免疫原性评价模型-抗体结合assays：采用桥联ELISA或表面等离子共振（SPR）技术，检测ADC与患者血清中预存抗体（如抗PEG抗体、抗抗药物抗体）的结合能力，评估预存免疫应答的风险。1临床前免疫原性评估：风险预测的“第一道关卡”1.2体内免疫原性评价模型动物模型是评估ADC在体内免疫原性的关键，但因“人鼠免疫差异”，需谨慎选择模型：-人源化免疫小鼠模型：如NOG-hIL-2小鼠（表达人IL-2，支持人免疫细胞存活）或BRG小鼠（表达人HLA-DR基因），可植入患者来源的肿瘤组织（PDX模型），模拟人体免疫环境。例如，某ADC在BRG小鼠模型中给药4周后，ADA阳性率达60%，而BALB/c小鼠（野生型）仅为10%，提示人源化模型能更准确预测临床风险。-转基因动物模型：如人Ig转基因小鼠（表达人抗体可变区），可评估ADC对人类抗体repertoire的影响，但该模型无法完全模拟人体T细胞识别过程，需结合其他模型使用。1临床前免疫原性评估：风险预测的“第一道关卡”1.2体内免疫原性评价模型-免疫原性风险评估（ImRAT）：根据FDA和EMA指南，采用“结构-活性关系”分析，评估ADC的表位特征（如T细胞表位预测工具NetMHCII）、杂质含量（如聚集物、游离抗体）和既往同类药物的免疫原性数据，综合预测临床风险。1临床前免疫原性评估：风险预测的“第一道关卡”1.3临床前免疫原性评估的局限性需注意的是，临床前模型无法完全模拟人体复杂的免疫环境：例如，人源化小鼠的免疫系统仍存在“不成熟”成分，对某些表位的识别能力可能与人类存在差异；此外，动物模型无法评估预存抗体和回忆应答的风险，这些均需在临床试验中重点关注。2临床免疫原性评估：风险确证的“金标准”临床试验是评估ADC免疫原性的核心环节，需遵循“早期、持续、全面”的原则，结合药代动力学（PK）、药效学（PD）和安全性的数据，综合判断ADA对药物疗效和安全性的影响。2临床免疫原性评估：风险确证的“金标准”2.1临床样本采集与ADA检测-样本采集时间点：需覆盖给药前（基线）、给药后（如首次给药后24小时、2周、4周）、末次给药后（如4周、12周、24周）及随访期，以评估ADA的产生动力学（即“阳性转阴率”和“滴度变化”）。例如，某ADC在I期临床中，基线ADA阳性率为0%，首次给药后2周升至15%，4周达峰值（25%），末次给药后12周降至5%，提示ADA为一过性，且与给药时间相关。-ADA检测方法：采用“三步法”提高检测灵敏度和特异性：①筛选（Screening）：用桥联ELISA检测ADA与ADC的结合能力；②确证（Confirmation）：用游离ADC或抗体中和已结合的ADA，排除假阳性；③滴度测定（Titration）：通过系列稀释测定ADA滴度（如≥1:100定义为高滴度）。对于ADA阳性的样本，还需检测其中和抗体（Nab）的存在，即Nab能否阻断ADC与靶细胞的结合或抑制其细胞毒性。2临床免疫原性评估：风险确证的“金标准”2.2ADA对PK/PD和安全性的影响分析免疫原性评估的核心是明确ADA是否影响药物的“暴露-效应-安全性”关系：-对PK的影响：ADA可加速ADC的清除，导致血药浓度（Cmax、AUC）下降，半衰期（t1/2）缩短。例如，某ADC在ADA阳性患者中的AUC0-inf较ADA阴性患者降低40%，t1/2从7天缩短至3天，提示ADA显著影响药物暴露。-对PD的影响：PK的改变会间接影响药效，如肿瘤细胞凋亡率下降、肿瘤标志物（如CEA、CA125）升高。例如，某HER2靶向ADC在ADA阳性患者中，客观缓解率（ORR）从35%降至15%，疾病控制率（DCR）从60%降至30%，提示ADA导致疗效显著下降。2临床免疫原性评估：风险确证的“金标准”2.2ADA对PK/PD和安全性的影响分析-对安全性的影响：高滴度ADA可能引发过敏反应（如皮疹、呼吸困难）或血清病样综合征（如发热、关节痛），甚至导致中性粒细胞减少、血小板减少等血液学毒性。例如，某ADC在临床中，ADA阳性患者中输液反应的发生率（20%）显著高于ADA阴性患者（5%），且3例患者出现严重的血清病，需中断治疗。2临床免疫原性评估：风险确证的“金标准”2.3特殊人群的免疫原性评估-预存抗体阳性人群：在临床试验中需筛选基线ADA阳性患者，评估其用药安全性。例如，某ADC在基线ADA阳性患者中，输液反应发生率高达40%，因此将该人群列为禁忌症。-重复给药患者：对于需要长期给药的ADC（如每3周给药1次，共12周期），需监测ADA的“回忆应答”，即再次给药后ADA滴度是否快速升高。例如，某ADC在重复给药周期中，ADA阳性率从15%升至30%，且滴度升高2-3倍，提示需调整给药方案（如联合免疫抑制剂）。3上市后免疫原性监测：风险管控的“长效机制”-主动监测研究：开展上市后IV期临床研究，扩大样本量（如纳入1000例患者），长期随访ADA阳性率、滴度变化及临床结局。03-生物标志物研究：探索免疫原性的预测性生物标志物，如HLA分型、细胞因子水平（如IL-6、IFN-γ），为个体化用药提供依据。04ADC上市后仍需持续监测免疫原性风险，收集真实世界数据（RWS），及时更新药品说明书：01-被动监测系统：通过药品不良反应监测系统（ADR）收集患者报告的免疫相关不良事件（如过敏反应、血清病），分析其与ADA的关联性。0203ADC免疫原性的降低策略：从源头到临床的全链条管控ADC免疫原性的降低策略：从源头到临床的全链条管控免疫原性降低不是“单一环节的优化”，而是需从抗体设计、连接子载荷选择、生产工艺到制剂配方的全链条协同。结合多个项目的实践经验，我认为“降低免疫原性”的核心原则是“减少危险表位暴露、增强免疫耐受、优化药物递送”。1源头设计：降低免疫原性的“根基”ADC的免疫原性风险始于分子设计阶段，通过合理设计抗体、连接子、载荷的结构，可从根源上减少危险表位的产生。1源头设计：降低免疫原性的“根基”1.1抗体人源化与序列优化：减少“异物”识别-提高人源化程度：从鼠源抗体到人源化抗体（人源化程度>85%），再到全人源抗体（如噬菌体展示技术、转基因小鼠技术生产的抗体），可显著降低免疫原性。例如，Mylotarg®从最初的鼠源抗体（吉妥珠单抗）升级为抗体药物偶联物后，人源化程度从100%鼠源提升至95%人源，临床ADA阳性率从40%降至12%。-CDR移植与框架区优化：将鼠源CDR区移植到人源抗体框架区，同时优化框架区序列（如去除T细胞表位、稳定抗体构象），可减少T细胞活化。例如，某ADC通过将框架区的鼠源氨基酸替换为人源氨基酸，并引入二硫键稳定抗体结构，临床前T细胞活化assays中IFN-γ释放水平降低60%。1源头设计：降低免疫原性的“根基”1.1抗体人源化与序列优化：减少“异物”识别-糖基化修饰优化：通过改造宿主细胞（如CHO细胞），调整抗体的糖基化修饰（如增加唾液酸化、降低核心岩藻糖），可减少Fcγ受体介导的APC活化。例如，去岩藻糖化抗体虽增强ADCC效应，但唾液酸化程度的升高可补偿其免疫原性风险，使ADA阳性率保持在15%以下。1源头设计：降低免疫原性的“根基”1.2连接子与载荷设计：避免“隐形触发器”-连接子选择与修饰：优先选择可降解连接子（如腙键、肽键、β-葡萄糖醛酸苷酶敏感连接子），其在循环中稳定，仅在肿瘤微环境中释放载荷，减少小分子片段的产生。例如，某ADC使用缬氨酸-瓜氨酸肽连接子，在血液中稳定性>7天，而在肿瘤细胞中可被溶酶体蛋白酶快速降解，游离载荷释放率>90%，临床ADA阳性率仅8%。-载荷修饰与掩蔽：对载荷进行化学修饰（如聚乙二醇化（PEG化）、糖基化），可掩蔽其反应性基团，降低免疫原性。例如，某ADC将MMAE载荷通过PEG化连接子偶联，PEG链可“屏蔽”载荷的表位，临床前动物模型中ADA阳性率从25%降至10%。-载荷-连接子复合物优化：通过改变连接子与载荷的偶联位点（如将载荷连接到连接子的末端而非中间），减少新表位的形成。例如，某ADC通过优化偶联位点，使载荷-连接子复合物的分子量从800Da降至500Da，降低了其被APC摄取的概率，ADA阳性率降低18%。1源头设计：降低免疫原性的“根基”1.3偶联技术优化：提升均一性，减少杂质-定点偶联技术：采用半胱氨酸定点偶联（如engineered半胱氨酸引入）、非天然氨基酸定点偶联（如对苯丙氨酸类似物）、酶催化偶联（如转谷氨酰胺酶），可实现DAR均一（如DAR=4或DAR=8），减少游离抗体和聚集物含量。例如，某ADC采用非天然氨基酸定点偶联技术，DAR=4的ADC占比>98%，游离抗体<0.1%，临床ADA阳性率仅6%，显著低于随机偶联组的18%。-可控偶联技术：如点击化学（clickchemistry）、光控偶联，可精确控制偶联反应的效率和选择性，减少副产物生成。例如，某ADC通过点击化学技术，偶联效率从70%提升至95%，杂质含量从5%降至0.5%，临床前ADA滴度降低50%。2生产工艺优化：控制杂质，降低“免疫刺激”生产工艺是决定ADC纯度和均一性的关键，通过优化纯化工艺和质量控制，可减少免疫原性杂质。2生产工艺优化：控制杂质，降低“免疫刺激”2.1纯化工艺：去除“危险杂质”-多步纯化联用：采用ProteinA色谱去除游离抗体和聚集体，SEC分离不同DAR组分的ADC，离子交换色谱（IEX）去除电荷异构体，最终使总杂质<0.5%，聚集体<0.1%，游离抗体<0.05%。例如，某ADC通过三步纯化工艺，聚集体含量从3%降至0.08%，临床ADA阳性率从22%降至9%。-病毒灭活与去除：对于生物来源的连接子或载荷，需采用病毒灭活（如低pH孵育、溶剂/去污剂处理）和去除（如纳米膜过滤）步骤，避免病毒成分作为免疫原性杂质。2生产工艺优化：控制杂质，降低“免疫刺激”2.2质量控制：设定“杂质限度”-杂质限度标准：根据FDA和EMA指南，设定杂质的质控限度，如游离抗体<1%，聚集体<2%，DAR分布（如DAR=2±0.5的占比>80%）。例如，某ADC在临床申报时，将聚集体限度从2%收紧至0.5%，临床ADA阳性率降低了15%。-稳定性研究：通过加速稳定性试验（如40℃、75%RH，3个月）和长期稳定性试验（如2-8℃，24个月），监测ADC在储存过程中的杂质变化，优化处方配方，减少储存期间聚集物的生成。3制剂与给药策略：优化递送，减少“免疫激活”制剂配方和给药方案可通过改变ADC在体内的行为，减少与免疫细胞的接触，降低免疫原性风险。3制剂与给药策略：优化递送，减少“免疫激活”3.1制剂优化：稳定药物，减少聚集-稳定剂筛选：加入蔗糖、甘露醇等冻干保护剂，减少冷冻干燥过程中的聚集；吐温-80、聚山梨酯等表面活性剂，可抑制储存过程中的聚集。例如，某ADC在制剂中加入0.01%吐温-80，25℃放置1个月后，聚集体含量从1.5%升至0.3%，临床ADA阳性率降低12%。-pH值调整：通过调节制剂pH值（如pH5.0-6.0），可稳定抗体构象，减少变性和聚集。例如，某ADC在pH5.5的制剂中，稳定性最佳，37℃放置1周后，聚集体<0.5%，而在pH7.4的制剂中，聚集体升至3%。3制剂与给药策略：优化递送，减少“免疫激活”3.2给药方案优化：减少抗原刺激-预处理方案：在首次给药前给予抗组胺药（如苯海拉明）或糖皮质激素（如地塞米松），可抑制过敏反应；对于高免疫原性风险ADC，可给予免疫抑制剂（如利妥昔单抗，耗尽B细胞），降低ADA产生。例如，某ADC在临床中采用“利妥昔单抗预处理+苯海拉明”方案，ADA阳性率从30%降至10%，且无严重输液反应发生。-给药剂量与间隔优化：采用“低剂量、长间隔”的给药方案，如从3mg/kg起始，每4周给药1次，减少抗原的反复刺激；对于ADA阳性患者，可调整给药间隔（如延长至6周），或降低剂量，避免高滴度ADA的产生。