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在癌症治疗中，免疫偶联物治疗实体瘤效果欠佳，存在肿瘤内渗透有限和分布不均等问题。研究人员开展了抗体结合动力学对肿瘤分布和抗肿瘤疗效影响的研究。结果表明 kon、koff 与肿瘤分布和疗效存在复杂关系。这为优化抗体治疗提供了理论依据。
在癌症治疗的战场上，免疫偶联物，像抗体 - 药物偶联物（ADCs）、放射免疫偶联物和免疫毒素等，本是备受期待的 “精准导弹”，它们能精准靶向癌细胞，为攻克癌症带来了新希望。然而，现实却给了人们沉重一击，这些 “导弹” 在治疗血液癌症时成绩斐然，可面对顽固的实体肿瘤，却常常 “力不从心”。肿瘤内渗透有限、分布不均，成了它们难以跨越的障碍，导致治疗效果大打折扣。就好比给一个复杂的迷宫送物资，却总是送不到需要的地方，很多 “救援力量” 都被卡在半路上。
为了破解这一难题，美国纽约州立大学布法罗分校（University at Buffalo）的研究人员 Ping Chen、Brandon M. Bordeau 等人，毅然踏上了探索之旅，他们深入研究抗体结合动力学对肿瘤分布及抗肿瘤疗效的影响。这项研究意义重大，它为优化癌症治疗方案、提高治疗效果指明了方向，就像在黑暗中为前行的船只点亮了灯塔。该研究成果发表在《The AAPS Journal》上。
研究人员开展此项研究，运用了多种关键技术方法。首先是构建了半机制性 PK/PD 模型，模拟抗体在肿瘤内的分布；其次通过细胞结合 KinExA 实验，测定抗体的亲和力常数（KD）、结合速率常数（kon）和解离速率常数（koff） ；此外，利用动物实验，构建 NCI - N87 细胞异种移植模型，评估抗体在体内的肿瘤分布和抗肿瘤疗效。
下面来看看具体的研究结果：
- 抗体结合动力学对肿瘤内分布的模拟研究：研究人员利用构建的半机制性球体药代动力学模型，模拟不同结合动力学的抗 HER2 抗体在肿瘤内的分布情况。结果发现，高亲和力的曲妥珠单抗（trastuzumab），由于其较大的 kon 和较小的 koff，在肿瘤 E 层的受体占有率低，肿瘤分布较差。而增加 koff 或降低 kon，都能提高抗体在肿瘤 E 层的受体占有率，改善肿瘤分布。当 koff 增加到一定阈值（约200h?1）以上时，肿瘤内分布对 koff 变得敏感；降低 kon 时，肿瘤穿透和 E 层受体占有率增加。而且，相同亲和力但较小 kon 和 koff 的抗体，肿瘤分布更好，这表明可以通过同时降低 kon 和 koff 来增强肿瘤穿透，且不改变亲和力。
- 抗 HER2 单克隆抗体的制备与结合特性研究：研究人员从 Ling 等人处获取不同结合亲和力和动力学的抗 HER2 人 IgG 序列，在 CHO 细胞中表达并纯化抗体。通过基于细胞的 KinExA 结合实验测定抗体的 KD、kon 和 koff。结果显示，VK3VH6 的 koff 与曲妥珠单抗相似，但 kon 比曲妥珠单抗小 32 倍；帕妥珠单抗（pertuzumab）与曲妥珠单抗亲和力相似，但 kon 和 koff 比曲妥珠单抗小 5 倍。
- 相同 koff 不同 kon 抗体在 NCI - N87 异种移植瘤中的肿瘤内分布研究：为验证模拟结果，研究人员给 NCI - N87 异种移植瘤小鼠注射曲妥珠单抗或 VK3VH6，24 小时后对肿瘤进行切片分析。结果表明，曲妥珠单抗的荧光主要集中在血管周围，肿瘤内分布较差；而 VK3VH6 的肿瘤穿透性更强，分布更均匀，其在给定距离处的荧光强度更高，肿瘤阳性染色比例更大，穿透距离也显著增加，这与模型预测一致。
- 相似亲和力不同 kon 和 koff 抗体在 NCI - N87 异种移植瘤中的肿瘤内分布研究：以帕妥珠单抗和曲妥珠单抗为模型，研究相似亲和力但不同结合动力学的抗体在肿瘤内的分布。结果显示，尽管帕妥珠单抗的 kon 仅比曲妥珠单抗小 5 倍，但在肿瘤内的分布得到了改善，其在给定距离处的荧光强度更高，染色面积百分比更大，穿透距离也显著大于曲妥珠单抗，说明结合动力学差异会导致肿瘤分布和穿透的显著差异。
- 抗体偶联物的偶联与细胞毒性研究：为比较相同高亲和力但不同结合动力学的抗体偶联物的疗效，研究人员将 SMCC - DM1 与曲妥珠单抗和帕妥珠单抗偶联，通过 MTT 实验评估细胞毒性。结果显示，帕妥珠单抗和曲妥珠单抗的 ADC（抗体 - 药物偶联物），亲和力和药物抗体比（DAR）相似，对 NCI - N87 细胞的细胞毒性相似；而亲和力较低的 VK3VH6 - DM1 细胞毒性较弱。此外，研究人员还制备并评估了免疫毒素，发现曲妥珠单抗 - 吉洛宁（trastuzumab - gelonin）和帕妥珠单抗 - 吉洛宁的细胞毒性相似。
- 抗体偶联物体内疗效评估：研究人员对携带 NCI - N87 肿瘤的小鼠进行体内疗效评估，发现虽然未观察到显著的抗肿瘤疗效差异，但肿瘤内分布改善的构建体有疗效增加的趋势。例如，帕妥珠单抗 - 吉洛宁治疗的小鼠平均肿瘤体积较小，中位生存时间比曲妥珠单抗 - 吉洛宁治疗的小鼠增加了 23.5%；VK3VH6 - DM1 治疗的小鼠中位生存时间比对照组增加了 56.9%，比曲妥珠单抗 - DM1 治疗的小鼠增加了 29.0% ，尽管部分差异未达到统计学意义，但趋势明显。
在研究结论和讨论部分，研究人员指出，与结合位点屏障（BSB）假说一致，高亲和力抗癌抗体在肿瘤内分布有限。他们探索了优化抗体肿瘤内分布和疗效的策略，发现降低 kon 可改善肿瘤内分布和抗肿瘤疗效，对于高亲和力抗体，低 kon 值可能更具优势。同时，研究还强调了选择合适的结合测定方法（如 KinExA）和有效载荷（payload）的重要性。尽管研究存在一些局限性，如未考虑抗原表达的异质性等，但该研究为理解抗体结合动力学与肿瘤分布和疗效的关系提供了重要依据，为优化抗体治疗癌症的策略开辟了新途径，有望推动癌症治疗领域向前迈出重要一步。
