结合DHODH抑制剂的抗体-药物偶联物作为治疗癌症和SARS-CoV-2感染的新载荷类别

《Acta Pharmaceutica Sinica B》：Antibody?drug conjugates with DHODH inhibitor as novel payload class for cancer and SARS-CoV-2 infection therapies

抗体药物偶联物（ADC）载荷创新与临床应用探索。基于DHODH抑制剂的ADC设计，开发稳定性可控连接子实现肿瘤/病毒靶向，TH-C8H ADC联合ferroptosis inducer显著抑制胃肿瘤（TGI 89.1%），HG-C3 ADC鼻内给药对SARS-CoV-2原型株、Delta、BA.5等变种均有效（IC50 0.11-0.23 μmol/L）。创新点：1）首创DHODH抑制剂型ADC；2）开发空间位阻可控连接子平衡药效与安全性；3）发现DHODH抑制与ferroptosis协同机制。

抗体药物偶联物（ADCs）作为一种精准的癌症治疗方法，已经展现出显著的临床应用价值。这种药物形式通过将高毒性的小分子药物与特异性抗体连接，使药物能够靶向输送至肿瘤组织，从而在减少对健康组织的损害的同时提高治疗效果。然而，目前ADCs所使用的药物负载（payload）类型仍然受到一定限制，主要集中在抑制微管形成的药物（如MMAE）和抑制DNA拓扑异构酶I的药物（如DXd）。因此，探索具有新作用机制的药物负载对于拓展ADCs的治疗范围和适应症具有重要意义。

本研究提出了一种基于二氢嘧啶脱氢酶抑制剂（DHODHi）的新类药物负载，旨在开发出适用于抗肿瘤和抗病毒治疗的广谱ADCs。DHODH是嘧啶从头合成途径中的关键限速酶，通过将二氢嘧啶（DHO）转化为嘧啶（orotate）发挥功能。该酶的抑制作用能够阻断细胞内的嘧啶合成，进而干扰DNA和RNA的复制过程。由于肿瘤和病毒均具有快速增殖的特性，DHODH成为理想的治疗靶点。已有研究表明，一些DHODHi（如Brequinar、Leflunomide、PTC299、BAY 2402234等）在抗肿瘤方面表现出良好的效果，而某些DHODHi（如Brequinar和Teriflunomide）还显示出对多种病毒的有效抑制能力，包括SARS-CoV-2、流感A型病毒、寨卡病毒和埃博拉病毒。此外，DHODH抑制剂与铁死亡诱导剂的联合使用已被证明可以显著增强抗肿瘤效果，因为铁死亡是一种由细胞内过氧化物积累引发的细胞死亡机制，而DHODH抑制剂能够通过影响细胞代谢进而促进铁死亡。

在本研究中，研究人员成功地开发了一系列基于DHODHi的ADCs，并探索了其在抗肿瘤和抗病毒方面的应用潜力。为了满足不同疾病对药物稳定性的不同需求，团队设计了多种可调控稳定性的连接子（linkers），以适应急性病毒感染和慢性肿瘤治疗的不同场景。在抗肿瘤方面，研究团队制备了针对HER2抗原的ADCs（TH-C8H），并对其进行了详细的体外和体内评估。结果显示，TH-C8H在体外实验中对胃癌细胞表现出显著的抑制效果，而与铁死亡诱导剂RSL3联合使用时，其抗肿瘤活性进一步增强。体内实验表明，TH-C8H能够有效抑制肿瘤生长，同时在治疗过程中对正常组织的毒性较低，显示出良好的安全性和治疗潜力。

在抗病毒方面，研究人员开发了基于DHODHi的ADCs（HG-C3），并测试了其对SARS-CoV-2不同变异株（包括原型株、Delta株、BA.5株和XBB1.9.2.1株）的抑制效果。结果显示，HG-C3在体外实验中对多种SARS-CoV-2变异株均具有广泛的抗病毒活性，且其对正常细胞的毒性较低。此外，通过鼻腔给药的方式，HG-C3能够在感染后的短时间内迅速到达肺部，并在肺组织中持续释放药物，从而有效抑制病毒复制并减轻肺部炎症反应。这一创新的给药方式不仅提高了抗病毒药物的局部浓度，还延长了药物在体内的作用时间，为未来的抗病毒治疗提供了新的思路。

研究还发现，TH-C8H和HG-C3的药效与其连接子的设计密切相关。通过调节连接子的结构，可以有效控制药物的释放速率和稳定性，从而提高ADCs的治疗效果。例如，在抗肿瘤应用中，TH-C8H采用了稳定的PEG12-叔丁基取代的连接子，使其在体外实验中表现出较高的细胞毒性，而在体内实验中也显示出良好的抗肿瘤效果。而在抗病毒应用中，HG-C3则采用了稍不稳定但更适合病毒快速增殖特性的连接子，使其能够更有效地释放药物并抑制病毒复制。

尽管本研究取得了显著进展，但仍存在一些挑战和局限性。首先，DHODHi的药效仍有进一步优化的空间，特别是通过分子结构的改进。其次，连接子的设计和优化对ADCs的疗效至关重要，未来可能需要探索新的偶联方法以提高药物负载率（DAR）。此外，还需进一步验证TH-C8H和HG-C3在体内环境中对肿瘤细胞和病毒感染的旁观者效应（bystander effect），以及其在不同病毒变异株中的广谱抗病毒效果。最后，针对DHODHi的多种潜在治疗应用，如抗感染和免疫性疾病（如类风湿性关节炎）的治疗，也值得进一步研究。

综上所述，本研究通过引入DHODHi作为新型药物负载，拓展了ADCs的应用范围，并为开发具有广谱抗肿瘤和抗病毒效果的新型药物提供了重要的理论依据和实验支持。同时，可调控稳定性的连接子设计和创新的给药方式为ADCs的临床转化奠定了基础。未来的研究需要进一步优化药物结构和连接子设计，以提高ADCs的治疗效果和安全性，从而推动其在更广泛的疾病治疗中的应用。