一种新型的FGFR3靶向抗体-药物偶联物通过cGAS–STING通路诱导膀胱癌肿瘤细胞凋亡

《Advanced Science》：A Novel FGFR3-Targeting Antibody-Drug Conjugate Induces Tumor Cell Apoptosis through the cGAS–STING Pathway in Bladder Cancer

抗体偶联药物（ADC）LZU-WZLYCS01通过靶向FGFR3并释放高效载荷A2，激活cGAS-STING通路诱导膀胱癌细胞凋亡，同时实现精准肿瘤定位和低毒性。研究显示LZU-WZLYCS01在细胞、患者来源的三维器官oids（PDOs）及异种移植瘤（CDX/PDX）模型中均表现出显著抗肿瘤活性，且在耐药模型中仍有效。其机制包括FGFR3依赖的内吞递送及旁观者效应，安全性优于传统化疗。

　　抗体-药物偶联物（ADCs）作为一种创新的癌症治疗策略，凭借其精准的抗原识别能力和高效的细胞内药物递送，正在成为治疗多种癌症的重要手段。在本研究中，研究人员发现了一种名为A2的新型喜树碱衍生物，该化合物在多种癌症细胞模型、患者来源类器官（PDOs）和细胞系来源异种移植模型（CDX/PDX）中均展现出显著的抗肿瘤活性。通过拉下-质谱分析，研究人员发现A2能够特异性地与MAD2L1结合，并通过激活cGAS-STING通路诱导膀胱癌细胞凋亡。然而，由于A2缺乏靶向性，其在治疗过程中可能引发某些毒性作用，限制了其临床应用。因此，研究人员开发了一种新型的FGFR3靶向ADC药物LZU-WZLYCS01，其采用A2作为细胞毒性载荷，以期在保留A2强大抗肿瘤活性的同时，显著提高其靶向性并降低毒性。

膀胱癌（BC）是一种常见的泌尿系统恶性肿瘤，其在晚期或转移阶段的预后尤为差。目前，一线治疗主要依赖于铂类化疗药物，但约50%的肌肉浸润性膀胱癌（MIBC）患者对以顺铂为基础的治疗方案不适用或存在内在耐药性。即使对初始治疗反应良好，患者也常因获得性耐药而导致疾病进展。这种治疗耐药性是膀胱癌治疗失败和癌症相关死亡的主要原因之一。此外，缺乏有效的二线治疗方案以及多样化的分子机制驱动耐药性，给膀胱癌的临床管理带来了重大挑战。因此，迫切需要开发新的治疗策略，以提高膀胱癌患者的生存率。

ADCs通过结合传统化疗药物的细胞毒性作用和单克隆抗体的靶向性，为克服传统化疗药物和靶向药物的局限性提供了创新策略。目前，已有多种ADC药物获批用于治疗局部晚期或转移性膀胱癌，例如Sacituzumab Govitecan（SG）、Enfortumab Vedotin（EV）和Disitamab Vedotin（RC48）。这些药物在免疫治疗失败的患者中表现出显著的疗效和安全性。然而，ADCs的临床应用仍面临诸多挑战，例如靶点限制导致其仅适用于靶点阳性的肿瘤患者，从而限制了整体治疗效果。此外，重复使用ADCs可能导致耐药机制，如抗原下调、表位突变和旁路信号通路激活，这进一步减少了可使用的ADC药物数量。因此，设计和开发针对膀胱癌中高度表达和肿瘤特异性抗原的新型ADC药物，对于拓展ADC药物的临床应用并为患者提供更精准有效的治疗策略至关重要。

MAD2L1是纺锤体组装检查点（SAC）的核心组成部分，其主要功能是确保细胞分裂过程中染色体与纺锤体微管的正确附着，从而保证姐妹染色体的准确分离。近年来的研究表明，MAD2L1的异常表达会导致染色体不稳定性、肿瘤异质性增强、增殖能力提升以及对化疗药物的耐受性增加。FGFR3（成纤维细胞生长因子受体3）在多种细胞过程中发挥关键作用，包括增殖、分化、迁移和凋亡。FGFR3是膀胱癌中最常被改变的靶点之一，约40%的MIBC中存在FGFR3高表达，约50%的原发性膀胱癌存在FGFR3基因突变。FGFR3的异常激活不仅在膀胱癌中作为重要的致癌驱动因素，还在化疗和靶向治疗中与耐药性相关。尽管FGFR3靶向药物如Erdafitinib在治疗初期表现出一定的疗效，但其临床益处常因出现二次突变和旁路信号通路激活而受到限制。

基于上述背景，研究人员设计并合成了一种新型的FGFR3靶向ADC药物LZU-WZLYCS01，其中A2作为其细胞毒性载荷。A2在体外和体内实验中均表现出强大的抗肿瘤活性，能够特异性地与MAD2L1结合，从而激活cGAS-STING通路并诱导膀胱癌细胞凋亡。为了提高药物的靶向性并减少对正常组织的毒性，研究人员选择了一种人源化IgG1单克隆抗体LY3076226作为药物载体，并采用GGFG可切割连接子将其与A2偶联，形成LZU-WZLYCS01。该药物在FGFR3敲除细胞模型和异种移植模型中表现出显著降低的抗肿瘤活性，说明其作用依赖于FGFR3表达。此外，体外荧光成像显示LZU-WZLYCS01具有显著的肿瘤靶向能力。

LZU-WZLYCS01在体外共培养模型中表现出明显的旁观者效应，即其释放的细胞毒性载荷A2能够在肿瘤微环境中扩散并杀死邻近的FGFR3阴性肿瘤细胞。这一特性是ADC药物的重要优势之一，能够有效提高药物的治疗效果。在PDO模型和CDX/PDX模型中，LZU-WZLYCS01表现出显著的肿瘤生长抑制效果，同时保持良好的安全性。值得注意的是，LZU-WZLYCS01在GC（吉西他滨-顺铂）耐药的PDX模型中仍然保持显著的抗肿瘤活性，显示出其在克服耐药性方面的潜力。这些发现表明LZU-WZLYCS01是一种具有广阔前景的靶向膀胱癌治疗候选药物。

A2的抗肿瘤作用机制主要依赖于其对MAD2L1的靶向作用。MAD2L1的异常表达会导致染色体分离错误，进而引发细胞凋亡。通过分子对接模拟，研究人员预测了A2与MAD2L1的相互作用，并发现A2主要通过与Lys73位点结合来发挥作用。进一步的实验表明，A2能够显著降低MAD2L1的表达，并通过激活cGAS-STING通路诱导细胞凋亡。这些发现不仅揭示了A2的分子机制，还为其在ADC药物中的应用提供了理论依据。

LZU-WZLYCS01的体内抗肿瘤活性通过UMUC-3异种移植模型和更具临床相关性的PDX模型进行评估。结果显示，5和10 mg/kg剂量的LZU-WZLYCS01在所有PDX模型中均显著抑制了肿瘤生长。相比之下，单独的FGFR3抗体或A2在体内治疗中并未表现出显著的抗肿瘤效果。此外，LZU-WZLYCS01在FGFR3敲除的异种移植模型中也表现出显著的抗肿瘤活性下降，进一步验证了其FGFR3依赖性。同时，LZU-WZLYCS01在治疗过程中表现出良好的耐受性，其对小鼠体重的影响显著优于A2和GC化疗。H&E染色结果显示，药物对主要器官无明显病理改变，肝肾功能和心脏功能指标均在正常范围内，表明LZU-WZLYCS01具有良好的安全性。

LZU-WZLYCS01的优异抗肿瘤效果与其靶点选择和ADC结构设计密切相关。FGFR3在膀胱癌中具有高度特异性表达，为LZU-WZLYCS01的靶向治疗提供了理想的分子基础。这种特异性表达模式显著提高了ADC在肿瘤部位的积累效率，从而增强了治疗效果并减少了脱靶毒性。此外，FGFR3的强效受体内化特性有助于药物在细胞内的有效递送，进一步提升了ADC的抗肿瘤活性。GGFG可切割连接子的设计使得LZU-WZLYCS01能够在溶酶体中被裂解，从而释放A2并产生显著的旁观者效应，提高其整体治疗效果。

尽管ADC药物在肿瘤治疗中展现出巨大潜力，但其在开发过程中仍面临免疫原性等关键问题。LZU-WZLYCS01通过多方面的设计优化，有效降低了免疫原性风险。首先，采用人源化IgG1抗体作为药物载体，不仅减少了非人序列的含量，降低了引发抗药物抗体（ADAs）的可能性，还通过其固有的生物物理稳定性减少了全球蛋白质聚集的风险。其次，GGFG肽连接子具有较高的血浆稳定性，确保ADC在全身循环中保持完整，同时其固有的亲水性降低了ADC的总体疏水性，从而减少了聚集倾向。最后，LZU-WZLYCS01的靶向能力通过其在体内的分布数据得到验证，显示出显著的肿瘤特异性，这进一步降低了其免疫原性。

LZU-WZLYCS01的抗肿瘤作用不仅源于其高效的靶向性和药物递送机制，还与其独特的分子机制密切相关。A2作为其细胞毒性载荷，能够特异性地与MAD2L1结合，从而激活cGAS-STING通路并诱导细胞凋亡。与传统化疗药物相比，A2的这种作用机制使其在某些耐药模型中仍能保持显著的治疗效果。此外，LZU-WZLYCS01在体内表现出良好的生物分布特性，其荧光成像结果显示药物在肿瘤部位的积累显著优于其他器官，进一步验证了其精准的肿瘤靶向能力。

在实验方法方面，研究人员采用多种技术手段评估了LZU-WZLYCS01的体外和体内效果。通过CCK-8实验，研究人员验证了A2和LZU-WZLYCS01对T24和UMUC-3细胞的细胞毒性，结果显示A2在不同浓度下均能显著降低细胞活力。通过克隆形成实验，研究人员进一步评估了A2和LZU-WZLYCS01对细胞克隆能力的抑制作用。细胞周期和染色体不稳定性分析显示，A2能够显著诱导细胞周期阻滞和染色体异常，从而促进细胞凋亡。此外，研究人员还通过流式细胞术和免疫荧光染色验证了A2和LZU-WZLYCS01对细胞凋亡的影响，并通过Western blot技术分析了相关蛋白的表达变化。

LZU-WZLYCS01的开发不仅解决了A2在治疗过程中对正常组织的脱靶毒性问题，还通过其独特的分子机制显著提高了治疗效果。在体外和体内实验中，LZU-WZLYCS01均表现出显著的抗肿瘤活性，并在GC耐药的PDX模型中仍能维持良好的治疗效果。这表明LZU-WZLYCS01在克服耐药性方面具有重要潜力。同时，其良好的安全性也使其成为一种有前景的治疗方案。

综上所述，LZU-WZLYCS01作为一种新型的FGFR3靶向ADC药物，具有显著的抗肿瘤活性和良好的安全性。其独特的分子机制和高效的靶向性使其在膀胱癌治疗中展现出重要潜力。通过精准的药物递送和对关键抗原的特异性作用，LZU-WZLYCS01有望成为膀胱癌治疗的新策略。该药物的开发不仅拓展了ADC药物的应用范围，还为膀胱癌的精准治疗提供了新的可能性。