综述:抗体偶联药物:肿瘤治疗的新兴生物导弹

【字体: 时间:2025年10月30日 来源:Frontiers in Oncology 3.3

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  本综述系统阐述了抗体偶联药物(ADC)作为“生物导弹”在肿瘤治疗领域的进展,涵盖其结构(单克隆抗体mAb、连接子Linker、细胞毒性载荷Payload)、作用机制(如旁观者效应Bystander Effect)、三代技术演进、面临的挑战(如靶点异质性、耐药性、间质性肺病ILD)及与免疫检查点抑制剂(ICIs)的联合治疗策略,为靶向抗癌治疗提供了前沿视角。

  
抗体偶联药物(ADC)是一种革命性的靶向抗癌疗法,它像一枚精密的“生物导弹”,通过将特异性单克隆抗体(mAb)与高效细胞毒性载荷(Payload)通过化学连接子(Linker)偶联而成,实现了对肿瘤细胞的精准打击,同时最大限度地减少对正常组织的损伤。
引言
癌症是全球第二大死因,每年导致超过820万人死亡。传统放疗和化疗缺乏特异性,治疗窗口窄,副作用大。单克隆抗体(mAb)疗法虽能精准靶向肿瘤抗原,但单药疗效有时有限。ADC的出现融合了抗体的靶向性和细胞毒药物的效力,开启了肿瘤治疗的新纪元。自2000年美国FDA批准首个ADC药物Mylotarg?(吉妥珠单抗奥佐米星)用于急性髓系白血病(AML)以来,截至2025年中,全球已有18款ADC药物获批,超过100种候选药物处于临床开发阶段,其中80%以上针对实体瘤。
ADC的组分与作用机制
ADC由三个核心部分组成:抗体、连接子和细胞毒性载荷。
  • 抗体:作为导航系统,负责识别并结合肿瘤细胞表面的特定抗原。理想的抗体应具备高亲和力、高效内化能力、低免疫原性和长血浆半衰期。目前ADC多采用IgG亚型,其中IgG1因其强大的Fc效应功能(如抗体依赖性细胞介导的细胞毒性ADCC、抗体依赖性细胞吞噬ADCP、补体依赖性细胞毒性CDC)和长半衰期成为主流选择。通过基因工程改造(如Fc沉默突变L234A/L235A/P329G)可消除效应功能,减少脱靶毒性,如德曲妥珠单抗(T-DXd)所用平台。
  • 细胞毒性载荷:是直接杀伤肿瘤细胞的“弹头”,需具备极高毒性(IC50在pM-nM级)、明确的作用机制、适度的亲脂性以介导旁观者效应、循环中稳定且在靶细胞内高效释放、以及低的多药耐药(MDR)倾向。其发展历经三代:
    • 第一代:如甲氨蝶呤、多柔比星,效力较低(μM级),易产生耐药性。
    • 第二代:包括奥瑞他汀类(如MMAE, MMAF)和美登素类(如DM1, DM4),效力提升百至千倍(nM级),但部分仍为外排泵(如P-gp)底物。
    • 第三代:以DNA损伤剂为主,如德卢替康(DXd)、SN-38(拓扑异构酶I抑制剂)和吡咯并苯二氮卓(PBD)二聚体,效力极高(pM级),能杀伤静息期细胞,且不易被外排,旁观者效应显著。
  • 连接子:连接抗体与载荷的“桥梁”,关键是在血液循环中稳定,在靶细胞内高效释放载荷。分为可切割和不可切割两类:
    • 可切割连接子:利用肿瘤细胞内外环境差异(如低pH、高还原性谷胱甘肽GSH、特定酶)释放载荷,包括化学可切割(如腙键、二硫键)和酶可切割(如肽键、β-葡萄糖醛酸键)。肽键连接子(如缬氨酸-瓜氨酸)被Cathepsin B等酶切割,应用广泛。
    • 不可切割连接子:如硫醚键,非常稳定,载荷在抗体于溶酶体降解后以连接子-氨基酸残基的形式释放,通常膜渗透性差,旁观者效应有限。
  • 作用机制:ADC通过抗体结合肿瘤细胞表面抗原后,ADC-抗原复合物内化,经内体运输至溶酶体。在溶酶体内,连接子被切割,释放出细胞毒性载荷,破坏微管组装或DNA复制等关键细胞过程,导致肿瘤细胞死亡。部分膜渗透性强的载荷(如MMAE, DXd)可扩散至肿瘤微环境,杀死邻近不表达靶抗原的细胞,此即“旁观者效应”,有助于克服肿瘤异质性,但也可能增加脱靶毒性。
ADC的偶联方法
早期采用随机偶联(通过抗体上的赖氨酸或半胱氨酸),导致药物抗体比率(DAR)不均一,影响药代动力学和安全性。现代技术趋向位点特异性偶联,以生产均一、稳定的ADC,方法包括:
  • 工程化半胱氨酸技术
  • 微生物谷氨酰胺转胺酶(mTG)技术
  • 非天然氨基酸(nnAA)技术
  • 糖基化重塑/EndoS2技术
  • 醛标签/肟化学法
    这些技术能实现精确的DAR(如2或4),改善稳定性和药代动力学。
已上市的ADC
根据技术和组分特点,ADC可分为三代:
  • 第一代ADC:如Mylotarg?,使用鼠源或嵌合抗体、化学不稳定的连接子(如腙键)和相对低效的载荷,存在免疫原性强、治疗窗窄、毒性大等问题。
  • 第二代ADC:如维布妥昔单抗(Brentuximab Vedotin)和恩美曲妥珠单抗(T-DM1),采用人源化抗体、更稳定的可切割连接子(如肽键)和高效载荷(如MMAE, DM1),疗效和安全性显著提升,但DAR仍不均一。
  • 第三代ADC:如德曲妥珠单抗(T-DXd, Enhertu?)、泊洛妥珠单抗(Polatuzumab Vedotin),采用位点特异性偶联技术(实现均一DAR)、全人源化抗体和更强效的载荷(如DXd),疗效进一步增强,但也带来新的毒性挑战,如T-DXd相关的间质性肺病(ILD)。
新型ADC
为克服现有挑战,研究者开发了多种新型ADC:
  • 双表位ADC:单个抗体结合同一抗原的两个不同表位,增强结合亲和力和内化效率。
  • 双特异性ADC(BsADC):抗体同时靶向两个不同抗原,提高肿瘤选择性,克服单抗原丢失导致的耐药性,如靶向EGFR/HER3的BL-B01D1。
  • 双载荷ADC:在同一抗体上偶联两种不同作用机制的载荷,旨在产生协同效应并减少耐药风险。
  • 免疫刺激ADC(ISAC):载荷为免疫激动剂(如TLR7/8激动剂、STING激动剂),在杀伤肿瘤细胞的同时激活局部免疫反应,重塑肿瘤微环境。
ADC面临的挑战
  • 靶点异质性:肿瘤内抗原表达不均一,影响ADC疗效。策略包括利用旁观者效应、开发新靶点、使用双特异性ADC。
  • 耐药机制:包括靶抗原下调或突变、内化/加工过程缺陷、载荷外排泵上调、凋亡通路改变等。应对策略有开发新抗原靶点、优化抗体和连接子、使用非外排泵底物的载荷。
  • 药代动力学复杂性:ADC在体内以完整ADC、裸抗体和游离载荷三种形式存在,各自动力学行为不同,相互关联,分析复杂。
  • 不可避免的副作用:常见包括血液学毒性(中性粒细胞减少最常见)、周围神经病变、眼部毒性、肝毒性、胃肠道反应、皮肤毒性、高血糖以及严重的间质性肺病(ILD)/肺炎等,需密切监测和管理。
ADC与免疫检查点抑制剂的联合治疗
ADC与免疫检查点抑制剂(如PD-1/PD-L1抑制剂)联用具有协同增效潜力。ADC可通过诱导免疫原性细胞死亡、减少免疫抑制细胞、增加CD8+ T细胞浸润等方式重塑肿瘤微环境,增强ICI疗效。例如,恩诺单抗(Enfortumab Vedotin, EV)联合帕博利珠单抗(Pembrolizumab)在晚期尿路上皮癌的EV-302 III期研究中,相比化疗显著改善了总生存期(OS)、无进展生存期(PFS)和客观缓解率(ORR)。其他如Sacituzumab Govitecan联合帕博利珠单抗等试验也在进行中,显示出广阔前景,但也需关注联合用药的安全性。
结论
ADC作为精准抗癌的利器,通过将靶向递送与高效杀伤相结合,显著改善了治疗指数。尽管面临靶点异质性、耐药性、复杂药代动力学和特有毒性等挑战,但通过抗体工程、连接子技术、载荷创新以及位点特异性偶联等持续优化,尤其是与免疫检查点抑制剂等疗法的联合应用,ADC有望为更多癌症患者带来突破性疗效,引领肿瘤靶向治疗进入新阶段。
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