DXd ADC相关间质性肺炎的转基因大鼠模型：机制与转化研究

《Cancer Science》：A Transgenic Rat Model of DXd ADC-Related Interstitial Pneumonitis for Mechanistic and Translational Research

　　

基于德鲁替康的抗体药物偶联物（DXd ADC）在多种恶性肿瘤中展现出显著的临床获益，但伴随具有临床意义的间质性肺病（ILD），其潜在机制至今仍未完全阐明。为开展机制与转化研究，研究人员建立了表达人滋养层细胞表面抗原2（hTROP2）的转基因大鼠模型，该模型由表面活性蛋白C启动子驱动，选择性表达于肺泡II型（AT2）细胞。重复给予平均药物抗体比（DAR）为7.9的TROP2靶向DXd ADC（TROP2-DXd）可重复性地诱导肺损伤，其特征为肺泡上皮损伤、炎性细胞浸润以及成纤维细胞/肌成纤维细胞增殖。这些病理变化伴随炎症和组织重塑的转录组学反应，包括纤维化相关基因表达升高及AT2相关基因表达降低。这些分子改变与在食蟹猴ILD模型中观察到的分子程序具有部分一致性。在hTROP2转基因大鼠中，泼尼松龙（PSL）显著减轻了TROP2-DXd相关的肺损伤及炎症和组织重塑的转录组学反应，且未改变全身暴露水平。尽管hTROP2表达由转基因驱动，未能完全再现正常人类肺中的生理表达模式和分布，但该模型提供了一个受控的实验系统，用于评估上皮损伤相关机制。值得注意的是，在BALB/c和C57BL/6小鼠中的平行研究显示，尽管采用长期高暴露剂量方案，未观察到肺部病变，提示存在物种依赖性易感性。综上所述，该转基因大鼠模型代表了一种独特的啮齿类ILD模型，再现了关键的病理和分子特征，并为DXd ADC的机制和转化评估提供了一个可扩展、实验易处理的平台。

DXd ADC相关间质性肺炎的转基因大鼠模型：研究解读

一、研究背景与意义

基于德鲁替康的抗体药物偶联物（DXd ADC）已在多种恶性肿瘤治疗中展现出显著临床获益，但间质性肺病（ILD）和肺炎已成为与这些药物相关的具有临床意义的不良事件，对患者管理构成重大挑战。尽管对DXd ADC相关ILD的认识日益增加，其潜在机制仍未完全阐明，深入理解这些过程对于改善风险评估和制定缓解策略至关重要。

动物模型对于阐明药物诱导ILD的机制不可或缺。虽然已有多种实验模型用于再现肺部炎症和纤维化，但直接再现药物诱导肺毒性的模型相对较少。食蟹猴非临床研究为DXd ADC相关间质性肺炎的病理生理特征提供了重要见解，但其有限的实验灵活性限制了对暴露水平、靶点依赖性和潜在干预措施的系统评估。啮齿类模型可补充这些方法，实现受控和可扩展的研究。然而，在非临床研究中，T-DXd和datopotamab deruxtecan等DXd ADC即使在最大可行剂量下也未在大鼠中诱导间质性肺炎，而肺毒性已在食蟹猴中观察到。因此，建立可重复的DXd ADC相关ILD啮齿类模型，将有助于机制研究并实现对这一临床相关毒性调节策略的系统评估。

二、研究内容与主要结论

为解决上述挑战，研究人员利用细菌人工染色体（BAC）转基因系统建立并表征了大鼠DXd ADC相关ILD模型。该策略可实现大片段DNA的基因组整合，允许人类靶基因的稳定和生理相关表达。为促进DXd ADC向肺泡上皮细胞的靶向递送并模拟上皮损伤驱动的肺病理，人滋养层细胞表面抗原2（TROP2）被置于大鼠表面活性蛋白C（SP-C）启动子控制下，该启动子驱动II型肺泡（AT2）细胞的选择性表达。

重复给予平均药物抗体比（DAR）为7.9的TROP2靶向DXd ADC（TROP2-DXd）可重复性地诱导肺部病变，再现了非人灵长类DXd ADC相关ILD模型和已建立的药物诱导ILD动物模型中观察到的关键病理特征。此外，研究人员评估了泼尼松龙（PSL）的效果，以探索该模型在研究潜在缓解策略方面的实用性。该模型为DXd ADC相关ILD的机制和转化研究提供了一个多功能平台。

三、关键技术方法

研究人员主要采用了以下关键技术方法：利用Red/ET重组技术构建rSP-C/hTROP2 BAC转基因大鼠，通过显微注射将BAC DNA注入受精卵；采用免疫组织化学（IHC）评估hTROP2表达和DXd ADC的细胞定位；通过重复静脉给药建立ILD模型；采用配体结合分析和液相色谱-串联质谱法进行毒代动力学（TK）分析；利用RNA测序（RNA-seq）进行转录组学分析。动物实验使用Crl:CD(SD)大鼠背景，F1转基因品系用于表征研究。

四、研究结果

4.1 创始人动物开发

对640个体外受精胚胎获得的117只幼崽进行基因分型，鉴定出7只转基因阳性动物（2只雄性和5只雌性），均具有活力。基于Southern blot分析，整合的BAC拷贝数约为3至10个拷贝。

4.2 转基因品系的选择

F1转基因阳性动物肺部组织学检查未见显著异常，仅肺泡巨噬细胞数量较背景品系野生型Crl:CD(SD)大鼠略有增加。TROP2免疫组织化学显示hTROP2主要定位于肺泡上皮细胞，与AT2细胞一致的立方上皮细胞胞质中表达突出。其他检查器官（包括心脏、肝脏、肾脏、脾脏和胃肠道）未检测到hTROP2免疫反应性。RT-qPCR显示hTROP2转基因大鼠肺中hTROP2 mRNA水平较正常人类肺组织高约30倍。单次静脉给予IgG-DXd后48小时，DXd免疫反应性仅见于间质区室；而给予TROP2-DXd后，除间质区域外，肺泡上皮细胞中也检测到DXd免疫反应性，支持TROP2-DXd优先定位于肺泡上皮细胞。

4.3 重复给予TROP2-DXd诱导间质性肺炎

重复给予TROP2-DXd后，60和120 mg/kg组所有动物均出现多肺叶暗红色或灰白色病灶。组织病理学检查显示所有动物出现肺水肿、肺泡上皮细胞增生及中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、淋巴细胞和巨噬细胞组成的炎性细胞浸润。部分动物还观察到纤维化改变和透明膜形成。60和120 mg/kg组间肺部发现的发病率和严重程度无显著差异。

4.4 PSL联合治疗改善TROP2-DXd相关肺损伤

与TROP2-DXd单药治疗组相比，PSL联合治疗组（1 mg/kg及以上）观察到炎性细胞浸润减少和透明膜形成减少。PSL 3 mg/kg组纤维化改变较单药治疗组减少。血液学分析显示PSL联合治疗组总白细胞、淋巴细胞和嗜酸性粒细胞计数显著降低。毒代动力学参数在单药治疗组和PSL联合治疗组之间具有可比性，表明PSL的改善效果不太可能仅由全身暴露减少解释。

4.5 肺部转录组学改变

TROP2-DXd单药治疗导致777个上调基因和241个下调基因。基因本体分析显示炎症反应和细胞外基质（ECM）组织相关通路富集。炎症基因（Il6、Ccl2和Cxcl6）、纤维化相关巨噬细胞标志物（Spp1、Retnla、Trem2和Gpnmb）和ECM重塑基因（Mmp12、Mmp7、Serpine1和Col1a1）表达升高，而AT2相关基因（Abca3、Slc34a2、Sftpc、Etv5和Tfcp2l1）表达降低。主成分分析显示对照组、TROP2-DXd单药治疗组和PSL联合治疗组之间清晰分离，PSL部分抑制了TROP2-DXd诱导的炎症和组织重塑反应。

五、讨论与结论

该hTROP2转基因大鼠模型可在受控实验条件下可重复地再现DXd ADC相关肺损伤的关键病理特征。60和120 mg/kg组间肺部发现无显著差异，提示靶点介导的递送和/或细胞内加工可能在60 mg/kg时已接近饱和。RNA-seq分析揭示了巨噬细胞相关重塑基因的诱导与AT2相关基因的抑制同时发生，提示上皮损伤和组织重塑反应的协调性。与食蟹猴ILD模型的转录组部分一致性支持共享的分子反应。PSL联合给药在组织病理学和转录组学水平上减轻了TROP2-DXd诱导的肺损伤，且不改变全身暴露，支持PSL调节与肺损伤相关的下游生物学反应。该模型的一个潜在局限性是转基因驱动的hTROP2表达可能无法完全再现正常人类肺中的细胞表达模式和生理表达水平，且TROP2-DXd的DAR（7.9）高于临床给药的datopotamab deruxtecan（约DAR 4），因此该研究不应被解释为再现特定临床DXd ADC的肺毒性特征。总体而言，该转基因大鼠模型补充了非人灵长类模型，为DXd ADC相关ILD的转化研究提供了一个实验易处理的平台。