近幾十年來， ADC藥物發(fā)展迅速，并取得了巨大成功，目前已有十幾種產(chǎn)品在全球獲得批準（表1）。ADC的療效取決于腫瘤攝取、分布、細胞靶向、內(nèi)化、抗體降解和小分子payload釋放之間的復雜相互作用。而實體瘤穿透差則大大限制了ADC在實體瘤的應用。雖然提高ADC藥物的劑量可以改善其組織分布，提高腫瘤穿透性，但由于ADC中小分子payload的劑量限制性毒 性，其給藥劑量一般要比其母體抗體要低，進而限制了其在腫瘤中的穿透性。

表1. 獲得批準的ADC藥物

       為了增加ADC藥物在腫瘤中的穿透，近年來科研人員和制藥工作者已做了大量的研究和探索。本文就近些年開發(fā)的增加ADC藥物在實體瘤穿透的策略做一個總結(jié)和介紹。

       ADC和非偶聯(lián)抗體的聯(lián)合給藥

       克服實體瘤穿透障礙的一種策略是使用ADC和非偶聯(lián)抗體的聯(lián)合給藥。

       例如，Cilliers等人比較了 T-DM1（Kadcyla)與曲妥珠單抗(Herceptin)聯(lián)合或不聯(lián)合給藥的情況。在NCI-N87腫瘤小鼠模型中，研究發(fā)現(xiàn)，T-DM1與曲妥珠單抗聯(lián)合給藥大大增加了T-DM1在腫瘤中的穿透性，聯(lián)合給藥可以使T-DM1滲透到血管周圍區(qū)域以外的、離血管更遠的腫瘤區(qū)域，而且還增加了其在腫瘤中的均勻分布（圖1）。

       圖1. T-DM1與曲妥珠單抗聯(lián)合或不聯(lián)合給藥在NCI-N87腫瘤小鼠中的穿透性研究

       最近的一項臨床試驗(NCT02415881)報告了通過與未偶聯(lián)抗體共同給藥而增加ADC滲透率的類似情況。在這項試驗中，共有24例確診的HNSCC患者在手術(shù)前接受了單劑治療(0.3 mpk和2.6 mpk)，包含ADC panitumab-IRDye800CW及其相應抗體panitumab的組合。這項研究發(fā)現(xiàn)，在手術(shù)切除后， ADC及其相應抗體的聯(lián)合可以改善ADC對腫瘤組織的滲透以及分布（圖2）。另外，與腫瘤組織相比，ADC與未標記抗體聯(lián)用導致正常肌肉組織對ADC的攝取減少，從而提高了ADC的治療指數(shù)。這些數(shù)據(jù)支持了共同給藥策略可以應用于ADC來提高其腫瘤穿透能力，以擴大治療窗口。

       圖2. panitumab-IRDye800CW及其相應抗體panitumab聯(lián)合給藥時，panitumab-IRDye800CW在腫瘤中的空間分布更加均勻

       ADC與抗體之間競爭性的結(jié)合腫瘤細胞外部組織被認為是可能的主要原因。

       靶向在腫瘤微環(huán)境（TME）或

       基質(zhì)細胞中表達的抗原

       另一種提高ADC對實體腫瘤穿透性的潛在方法是靶向腫瘤微環(huán)境(TME)或基質(zhì)細胞中表達的抗原。這些抗原與ADC抗體結(jié)合后釋放了有效載荷，其可以更好地擴散到腫瘤組織中，因此可以更好地穿透腫瘤塊（圖3）。

       圖3. ADC靶向腫瘤微環(huán)境(TME)或基質(zhì)細胞中表達的抗原

       一些ADC已經(jīng)被用來測試靶向腫瘤細胞外基質(zhì)(ECM)和間質(zhì)屏障中表達的抗原，并發(fā)現(xiàn)非內(nèi)化的抗原靶標可以作為ADC的潛在靶點。一些經(jīng)典的非內(nèi)在化ADC抗原有IV型膠原(實體瘤間質(zhì)和基底膜細胞外基質(zhì)的主要成分)、tenascin-C和fibronectin (在ECM中大量存在的糖蛋白)、Galectin-3結(jié)合蛋白(Gal-3BP，一種轉(zhuǎn)移性癌癥相關(guān)蛋白)和纖維蛋白凝塊。

       例如，Dal Corso等人在非內(nèi)在化抗體的早期研究使用了F16抗體來靶向Tenascin-C的選擇性剪接A1結(jié)構(gòu)域。該靶抗原在基質(zhì)細胞中高表達，在正常成人組織中很少表達，但在實體和血液瘤中都有表達。ADC構(gòu)建體FI6-PNU159682由藥物PNU-159682(一種蒽環(huán)類代謝物)與FI6抗體通過特定的半胱氨酸殘基連接而成。當在A431移植瘤小鼠模型中以1 mg/kg和2 mg/kg的劑量(每隔3天一次和總共2次)與類似的針對對照抗原的ADC進行測試時，F(xiàn)16-PNU159682具有明顯的抗腫瘤作用（圖4）。F16-PNU159682肽連接子的切割是由組織蛋白酶B等酶介導的，其在腫瘤細胞死亡時可以釋放到細胞外環(huán)境中，并在TME的酸性條件下激活。

圖4. F16-PNU159682的結(jié)構(gòu)示意圖、組織分布和抗腫瘤效果

       Giansanti等人使用了靶向Gal-3BP的人源化1959抗體和thiol-maytansinoid 有效載荷 DM1-SH, DM3-SH 和DM4-SH偶聯(lián)產(chǎn)生了三個沒有連接子的、由TME酸性激活的ADC藥物。其構(gòu)建的1959-sss/DM3在A375荷瘤小鼠中顯示出劑量依賴的抗腫瘤活性，劑量為10 mg/kg的小鼠在160天后100%存活（圖5）。這項研究還發(fā)現(xiàn)，與正常組織相比，Gal-3BP在腫瘤細胞中的表達水平顯著升高，表明了Gal-3BP有望成為非內(nèi)化的ADC治療靶點。

圖5. 1959-sss/DM3的結(jié)構(gòu)示意圖和抗腫瘤效果

       小尺寸ADC

       ADC較差的PK/PD profiles是由于它們對作用部位的滲透緩慢(一般藥物作用要在幾天后才能看到)，以及由于其相對較大的尺寸[典型分子量(MW)>150 kDa]而從體內(nèi)消除較慢。這使得其不僅會產(chǎn)生非靶標的細胞毒 性，而且藥物到達靶標位置的占比很低(<1%)。為了增加腫瘤穿透的能力，研究者也已開始探索具有更好穿透特性和更快藥代動力學(PK)的小尺寸藥物偶聯(lián)形式，包括抗體片段、非抗體支架，以及多肽-藥物偶聯(lián)物等，旨在獲得更寬的治療窗口(圖6)。

圖6. 小尺寸ADC具有潛在更好的腫瘤穿透性

       目前已有多種小尺寸的ADC藥物得到開發(fā)，并已處于臨床前和臨床的不同階段（表2）。然而，小尺寸ADC能否取得更好的實體瘤治療效果還有待進一步的臨床驗證。

       表2. 處于臨床和臨床前開發(fā)中的小尺寸ADC代表藥物

       選擇合適的ADC結(jié)合抗原的親和力

       有助于其腫瘤穿透

       一些研究發(fā)現(xiàn)較低的靶抗原結(jié)合親和力可以使得ADC藥物可以更深地滲透到腫瘤中。

       例如，TSumura等人在Journal of Controlled Release 期刊上發(fā)表了題為“Influence of the dissociation rate constant on the intra-tumor distribution of antibody-drug conjugate against tissue factor”的研究，其建立了三種抗組織因子(TF)的ADC：低KD的1849ADC、中等kD的444ADC和高KD的1084ADC。這三種抗TF 的ADC的體外細胞毒 性和藥理生化特性基本相同，但結(jié)合動力學參數(shù)不同(表3)。

表3. 不同親和力的抗TF ADC藥物

       在體內(nèi)BxPC3小鼠腫瘤模型中，研究發(fā)現(xiàn)這三種不同親和力的抗TF 的ADC對小型腫瘤具有相同的抗腫瘤作用。然而，在較大的BxPC3腫瘤上，低親和力的1084ADC(高KD)比高親和力1849ADC(低KD)具有更高的抗腫瘤活性（圖7）。

       圖7. 不同親和力的抗TF ADC藥物在較大的BxPC3腫瘤上的抗腫瘤效果比較

       通過免疫熒光染色顯示，低親和力的1084ADC分布于整個腫瘤組織，而高親和力1849ADC主要定位于腫瘤血管附近（圖8）。因此，具有低親和力的ADC具有更強的抗腫瘤作用，因為它在整個實體瘤中穿透增加并且均勻分布。這些發(fā)現(xiàn)突出了抗體的親和力在ADC設計中的重要性。

       圖8. 不同親和力的抗TF ADC藥物在腫瘤中的免疫熒光染色

       結(jié)     語

       盡管ADC藥物在實體瘤中已取得巨大的進展，但腫瘤穿透能力依然較差依然是限制ADC藥物在實體瘤中取得進一步突破的瓶頸之一。為了增加ADC藥物在實體瘤中的穿透，近年來制藥人員已經(jīng)做了大量的工作，并取得了階段性的成果，這無疑使ADC藥物對治療實體瘤取得更大的突破奠定了基礎。

       “路漫漫其修遠兮”，提高ADC藥物的實體瘤穿透依然需要更多的努力。但“艱難方顯勇毅，磨礪始得玉成”。

       參考文獻

       1.Global ADC Drug Development & China Opportunities（BCIQ 2023, MSQ Analysis）

       2.Factors influencing the choice of monoclonal antibodies for antibody–drug conjugates.

       3.An on-internalizing antibody-drug conjugate based on an anthracycline payload displays potent therapeutic activity in vivo.

       4.Non-internalising antibody–drug conjugates.

       5.Influence of the dissociation rate constant on the intra-tumor distribution of antibody-drug conjugate against tissue factor.

       6.Secreted Gal-3BP is a novel promising target for non-internalizing Antibody-Drug Conjugates.

       7.Small-Format Drug Conjugates: A Viable Alternative to ADCs for Solid Tumors?

       8.Co-administered antibody improves penetration of antibody–dye conjugate into human cancers with implications for antibody–drug conjugates.

       9.Thurber, Improved tumor penetration and single-cell targeting of antibody–drug conjugates increases anticancer efficacy and host survival.