ADC有效载荷的进展

ADC有效载荷的最新进展

由于传统ADC有效载荷的临床局限性，如效率不足和

获得性耐药性的发展，很多公司机构正在开发具有不同靶点

和减少副作用的新型高效有效载荷。传统和新型ADC有效

载荷的研究重点是结构活性关系的研究、共晶结构和设计策

略。目标都是研发出高效、低毒、足够稳定性和克服药物能

力的新型ADC有效载荷。

在日益成熟的技术的推动下，ADC药物毒素经历了三代

创新，在第一代ADC药物中，传统的化疗药物如甲氨蝶吟、

长春碱和阿霉素被用作细胞毒性有效载荷。然而，由于这些

第一代ADC对癌细胞的细胞毒性不足，缺乏肿瘤选择性，

且在靶细胞中积累较少，因此其疗效甚至不如其亲本有效载

荷，导致其临床失败。大多数第二代ADC使用了明显更有

效的微管蛋白抑制剂作为有效载荷。不幸的是，虽然微管蛋

白抑制剂对积极分裂的肿瘤细胞非常有效，但它们对静态癌

细胞的效果却很差。为了克服这一限制，大家选择了能够靶

向整个细胞周期的DNA损伤剂,其中包括拓扑异构酶I抑

制剂，作为大多数第三代ADC的细胞毒性有效载荷°

虽然ADC已经经历了三代，但目前的有效载荷仍然有

临床局限性，如严重的副作用和耐药性的发展，所以期望开

发出更有效的ADC有效载荷，具有更好的治疗窗口。

新型ADC有效载荷包括RNA抑制剂、Bcl-xL抑制剂、

NAMPT抑制剂和软骨素。此外，免疫调节剂，蛋白降解剂

和光敏剂和双毒素策略也被应用。

1.靶向微管蛋白的毒素

1.1Maytansinoids

DM1和DM4是临床实际应用中最常用的两种类似美坦

辛的ADC有效载荷，如曲妥珠单抗-SMCC-DM1,这是第一

个基于批准上市的梅坦辛衍生物的ADC药物。

1.2Auristatin

Dolastatin1()于1987年从黑木耳中分离出来，对多种癌

细胞具有很强的抗增殖活性，并能强烈抑制微管组装，导致

细胞周期阻滞和凋亡，是一种很有前途的抗癌药。它的水溶

性合成类似物被称为auristatin。其中，应用最广泛的是单甲

基金素E(MMAE)和单甲基金素素F(MMAF)。

1.3Eribulin

聚酉迷大环内酯的天然产物,HalichondrinB最初从Okadai

等人中分离出来，已被证明具有良好的抗增殖活性。Eribulin

在肿瘤生物学中具有强大的抗有丝分裂活性，这使其有望作

为ADC的有效载荷。EarlF.Albone的团队通过添加C-35伯

胺组设计了一个作为有效载荷的ADC,该组对卵巢癌细胞

IGB0V1有很强的影响(半抑制浓度为20pmol/L)。在非小

细胞肺癌细胞NCLH2110异种移植模型中，5mg/kgADC诱

导肿瘤完全消除，这表明微管靶向剂微球蛋白可作为ADC

的有效载荷。

1.4Tubulysins

Tubulysins(28)是Hofle等人从黏菌培养基中分离出的

一种天然的抗有丝分裂肽。抑制微管蛋白聚合，诱导细胞凋

亡，对多药耐药KB-V1细胞(半抑制浓度=().()8nmol/L)具

有较强的抗增殖活性，对抗癌药物的开发具有良好的应用前

景。2018年，K.C.Nicolaou团队合成了高效微管蛋白类似物

29和30,半抑制浓度分别为69和3pmol/L（HEK293T细胞）。

1.5Cryptophycins

隐霉素是一种由蓝藻细菌产生的天然大环多肽，具有一

个16个成员的环。它包含两个羟基酸（A和D单位）和两

个氨基酸（B和C单位）。隐霉素在有丝分裂过程中不可逆

地抑制B-微管蛋白聚合，导致细胞周期在G2/M期被阻滞，

激活凋亡通路，从而在体外产生皮摩尔抗增殖能力。

1.6EG5inhibitors

驱动蛋白（KSP/EG5/KIF11）是一种ATP依赖蛋白，在

细胞周期的G2/M期参与中心体的分离和双极纺锤体的产生,

在有丝分裂中发挥重要作用。EG5在血液肿瘤（如AML亲

母细胞和弥漫大b纽胞淋巴瘤（DLBCL））和实体肿瘤中高

表达（例如，乳腺癌、膀胱癌和胰腺癌）与其预后不良相关，

使其成为一个有吸引力的癌症治疗靶点。

2.靶向DNA的毒素

与微管蛋白抑制剂相比，DNA抑制剂可以通过双链断裂、

烷基化、嵌合、交联等方式破坏DNA,作用于整个细胞周期，

产生细胞毒性作用，对实体肿瘤具有良好的治疗效果。此外，

DNA抑制剂比微管蛋白抑制剂具有更少的靶点，并且当adc

携带相同数量的有效载荷进入细胞时,DNA抑制剂可以表现

出更好的杀伤效果。此外，以DNA抑制剂为有效载荷的adc

可以靶向低抗原表达的肿瘤细胞，这也解释了为什么在许多

下一代adc中都选挎了DNA抑制剂作为有效载荷。

2.1Calicheamicins

2.3PBD

在链霉菌中发现的［1,4］苯二氮卓类药物(PBD)(61)

是一类具有抗肿瘤活性的天然产物(图10)o这些化合物由

一个芳香族A环、一个1-4-diaza-5-1B环和一个叱咯烷C

环组成。它们的作用方式是在DNA的小凹槽中选择性烷基

化，其中鸟喋吟的N2与PBD的亲电性N1O/C11亚胺形成共

价键。PBD二聚体具有用作ADC有效载荷的潜力，例如以

PBD为有效载荷设计的rorl靶向ADCCS5001.

2.4Duocarmycins

双卡霉素A(73)是从链霉菌中分离出来的一种强DNA

烷基化剂，由一个DNA烷基化部分和一个结合部分组成。

第一个发现的双卡霉素天然成员CCJ065(74)通过其高活

性的丙烷环与DNA微槽结合，并在N3位置烷基化腺喋吟,

最终导致细胞死亡。ADCSYD985在体内和体外都具有良好

的性能，使用payload为双卡霉素DUBA(75)前药形式药

物seco-DIBA(76)。

3.靶向RNA的毒素

仍然有许多肿瘤对adc没有反应或对药物产生耐药性。

生长缓慢的肿瘤细胞，通常不像快速分裂的细胞那样依赖于

微管蛋白介导的细胞过程。因此，为了进一步扩大ADC有

效载荷的范围，并识别其他类型的ADC有效载荷，这些有

效载荷对快速增殖和缓慢增殖的细胞都有效，并能逃脱MDR

介导的耐药性，人们的注意力已经转向了针对RNA的小分

子有效载荷。

靶向RNA的小分子抑制剂可以杀死分裂和休眠的肿瘤

细胞，作为ADC有效载荷有望解决肿瘤休眠细胞无效引起

的肿瘤耐药和肿瘤复发和扩散问题。

目前有两种主要类型的RNA抑制剂可用于ADC有效载

荷：RNA剪接抑制剂(Thailanstatin)和RNA聚合酶II抑

制剂(Amatoxins)。

3.1Thailanstatin

RNA的剪接主要通过切除内含子和外显子来控制代谢、

血管生成、癌细胞的增殖和转移，这些内含子和外显子负责

将RNA转化为mRNA的复杂细胞机制。它们还可以直接控

制转录的起始、延伸和终止，这是癌症抑制的生物学靶点。

3.2Amatoxins

Amatoxins是由HeinrichWieland和RudolfHallermayer

于1941年首次分离出来。Amatoxins是一种由核糖体合成的

有毒的双环八肽，是真核RNA聚合酶II的选择性抑制剂，

可导致细胞凋亡。

4.免疫ADCpayload

免疫检查点抑制剂通过消除对T细胞的肿瘤抑制来增强

T细胞的抗癌免疫反应。免疫治疗研究和开发的重点之一是

开发能够刺激患者的先天免疫反应，将冷肿瘤激发为热肿瘤,

促进肿瘤特异性T细胞的招募。一方面，抗体偶联免疫激动

剂型的小分子，并在增强免疫反应中发挥作用。另一方面，

肿瘤靶向抗体可以降低小分子免疫激动剂的毒性。在靶点选

择方面，传统的adc由于有效载荷毒性，必须严格限制肿瘤

特异性抗原，而免疫调节的adc可以扩大更多的肿瘤相关抗

原。

4.1Toll-likereceptoragonists

Toll样受体(TLRs)是参与先天免疫的一类重要的蛋白

质分子，是人体抵抗传染病的第一个屏障。TLR受体的激活

能够改善肿瘤微环境中树突状细胞和巨噬细胞的抗原呈递,

促进CD8+T细胞的增殖.toll样受体激动剂作为一种免疫增

强剂，可直接或间接地诱导肺癌、黑色素瘤、白血病和神经

胶质瘤中增强的抗肿瘤免疫反应,应用TLR激动剂在肿瘤免

疫治疗有望激活先天免疫反应，调解获得性免疫反应，使冷

肿瘤变热，解决单一免疫检查点抑制剂反应率低的问题，提

高免疫治疗的有效性，实现重塑肿瘤微环境的目的。

Bolt的BCC-1001采用TLR7/8激动剂偶联。Sutro的

IADC技术可用于将抗体与TLR激动剂结合。Tallac的

TRAAC技术用于与TLR9激动剂的偶联。ALX肿瘤公司的

SIRPa抗体，与Tallac合作开发，可以与TLR9激动剂结合。

恒瑞制药采用TLR7激动剂，百济采用TLR7/8激动剂，

Innovent生物引入Bolt技术，采用TLR7/8激动剂偶联。

Silverback的免疫tac技术选择TLR8激动剂作为有效载荷。

4.2STINGagonists

干扰素基因刺激因子(STING)是自然免疫信号通路中

的关键调控因子，具有启动机体的自然免疫防御反应，促进

T细胞形成适应性免疫的功能。激活STING通路可诱导I型

干扰素等多种细胞因子的表达和分泌，激活自然免疫反应，

促进抗肿瘤免疫反应，达到治疗肿瘤的目的。除了诱导自然

免疫反应外，它们还在其他DNA或RNA传感器信号通路、

自噬、内质网应激和细胞凋亡中发挥作用。STING激动剂具

有抗肿瘤和免疫原性的特点，也成为一种新的免疫治疗试验

药物和疫苗佐剂。

Immunesensor,MITandMillennium和北京轩逸制药使

用环状二核昔酸（CDNs）作为payload,Mersana,日本小野制

药公司和RYVU采用非CDN分子作为STINGpayload.

4.3糖皮质激素受体调节剂

糖皮质激素受体调节剂（GRMs）通常用于治疗与各种

疾病相关的炎症。艾伯维正在开发的ABBV-3373也是一种

由a-TNF和GRM组成的ADC药物，可以精确靶向调节激

活的免疫细胞，调节TNF介导的炎症信号通路，显著减少糖

皮质激素相关的全身副作用，并可能治疗类风湿关节炎（RA）。

免疫激动剂在系统给药时可激活非特异性免疫反应，在

严重的情况下，可引发致命的细胞因子风暴。将免疫激动剂

与肿瘤靶向抗体结合，可以将免疫激动剂传递到肿瘤微环境

并局部释放，减轻合身给予免疫刺激剂的严重毒性，有助于

避免抗肿瘤治疗中的全身副作用。然而，虽然免疫刺激ADC

药物通过诱导免疫机制实现抗肿瘤作用的想法非常明确,临

床前数据相对较好，但在临床试验中难以解决剂量依赖性毒

性的问题。在激动剂疗效增加的同时，毒性也会增加，这使

得难以确保疗效能够以安全可靠的方式得到提高。因此，在

后续的研究中，最重要的考虑因素是毒性和疗效之间的平衡。

重新设计以降低毒性和改善输送窗口也是非常有利的。

5.新型ADCpayload

5.1Bcl-xLinhibitors

Bcl-xL是一种抗凋亡蛋白，在肿瘤的形成、转移和耐药

性中发挥重要作用。Bcl-xL作为ADC药物有效载荷的靶点，

可以保留BcLxL抑制剂的活性，同时降低其对血小板的毒性。

2017年，艾伯维首次将Bcl-xL抑制剂104作为有效载荷以

ADC的形式结合到抗b7h3抗体上，获得ABBV-155。

5.2NAMPTinhibitors

烟酰胺磷酸核糖转移酶（NAMPT）是将烟酰胺转化为

烟酰胺单核甘酸的一种限速酶，是控制细胞内NAD+浓度的

限速酶。当NAMPT被抑制时，NAD+下降至代谢所需的水

平以下，导致能量危机，最终导致细胞死亡。

5.3Carmaphycins

蛋白酶体活性抑制剂是一类新兴的抗癌药物，对某些癌

细胞具有超强的细胞毒性，而环氧酮蛋白酶体抑制剂是这类

药物的代表。肉脂菌素可分为四个不同的部分（P1-P4）。

6.新战略指导ADC的有效载荷

6.1以PROTAC分子作为有效载荷的ADC

adc开发的主要挑战与剂量限制毒性（DLT）有关，这

表明药物治疗的疗效与脱靶毒性难以平衡。PROTACs是一

组双功能化合物，由一个靶向目标蛋白（POI）的配体、E3

连接酶的配体和一个连接体组成。PROTACs将POI和E3连

接酶更紧密地结合在一起，用泛素化的方法标记P0I,然后

被蛋白酶体降解。PROTAC具有催化作用，因此在较低剂量

下能有效地降解目标蛋白.

将一个靶向BRD4蛋白的PROTAC分子123连接到一个

HER2抗体上，可以形成一个分子量约为150kD的抗体

PROTAC偶联物，每个抗体分子上平均有4个PROTAC分

子.最近在专利文献中也描述了两种降解ERa的adco第一种

是通过碳酸盐部分将基于VHL的PROTAC分子125连接到

靶向HER2的单抗上；第二个ADC使用含有酶的可裂解焦

磷酸连接体连接到同一PROTAC的VHL结合区域。PROTAC

分子126具有一个CRBN作为E3连接酶，并以TGFbR2蛋

白为靶点，可以通过一个不可裂解的连接物偶朕到抗her2抗

体上。

6.2以NIR-PIT药物作为有效载荷的ADC

近红外光免疫治疗（NIR-PIT）药物通常由靶向肿瘤的

肿瘤特异性单克隆抗体和一种通过连接连接物的光激活化

学物质组成，它们本质上是ADC药物。NIR-PIT药物可以形

成一种新的靶向抗癌平台，通过设备照射红外光到肿瘤部位。

该平台使抗体介导的靶向传递实现高度的肿瘤特异性，同时

利用红外光激活药物的生物物理机制，在不伤害周围正常组

织的情况下准确诱导癌细胞快速死亡。

2020年Rakuten的西CetuximabSarotalocan是一种抗体

结合药物由西妥昔单抗和水溶性硅猷菁衍生物IRDye700DX,

针对表皮生长因子受体治疗不可切除的局部先进或局部复

发性头颈部癌症，使其成为世界上第一个批准光免疫治疗药

物。给药24h后，药物可特异性地聚集在EG