FDA已獲批ADC概覽

引言

ADCs現在是腫瘤學中增長最快的藥物類別之一，因為它們結合了單克隆抗體和小分子藥物的最佳特性，創造了一個高度特異性和細胞毒性的單一實體。這些治療實體被認為是癌癥治療的“制導導彈”，由三個關鍵要素組成：一種選擇性地結合腫瘤細胞表面抗原的單克隆抗體，一種細胞毒性藥物有效載荷，以及一個可切割或不可切割的連接子。

這些組成部分中的每一個在ADCs之間都可能存在很大差異，導致整體結構具有巨大的多樣性，進而影響ADC的藥理和臨床特性。ADCs被設計為將毒性有效載荷選擇性地遞送到表達靶抗原的細胞。因此，可以優先在腫瘤與非惡性細胞中表達的靶抗原可以被利用以獲得更大的治療窗口，并減少與系統性給予傳統化療藥物相關的脫靶效應風險 。ADCs的出現因此引發了化療有效載荷的復興，這些有效載荷由于其極強的效力和隨之而來的毒性特征而無法進行系統性給藥 。

許多ADCs已顯示出對難治性癌癥的令人印象深刻的活性，導致它們被批準用于血液系統惡性腫瘤和實體瘤適應癥。在這里，我們對FDA批準的一些ADC做簡要的概述。

一、Mylotarg

來自惠氏/輝瑞的Mylotarg?（gemtuzumab ozogamicin）是首個進入市場的ADC。它由重組人源化抗CD33 mAb（IgG4κ抗體 hP67.6）通過pH敏感的腙連接子共價連接到卡奇霉素衍生的有效載荷（N-乙酰-γ-卡奇霉素 1,2-二甲基肼二氯化物）組成 。

突顯ADC療法起步艱難的是，Mylotarg?在2000年獲得了針對復發性CD33+急性髓系白血病（AML）的加速批準，但在2010年自愿從市場撤出，因為批準后研究未能證實生存獲益，并且顯示出比單獨化療更高的致命毒性發生率 。盡管如此，Mylotarg?于2017年由FDA重新批準，采用了替代的給藥方案（之前為單次給藥9 mg/m2）為三次給藥3 mg/m2，并引入了不同的患者群體 。這些變化降低了最大血漿濃度，從而改善了作為單藥治療或聯合方案時的安全性和反應率。

Mylotarg?的抗腫瘤活性源于半合成的有效載荷，一種卡奇霉素衍生物（N-乙酰-γ-卡奇霉素 1,2-二甲基肼二氯化物），通過微生物發酵然后進行合成修飾生產。該有效載荷由四個糖苷單元、一個完全取代的碘苯甲酸酯部分和一個苷元組成。高度反應性的hex-3-ene-1,5-diyne亞單元可以很容易地通過Bergman環化反應觸發芳構化，生成苯-1,4-雙自由基 。這種芳構化過程產生一個雙自由基，可以從DNA骨架上奪取兩個氫原子，導致不可修復的雙鏈（ds）DNA斷裂，隨后是細胞周期停滯和凋亡性細胞死亡。

成功構建ADC的一個關鍵特征是與mAb的連接子-有效載荷的偶聯化學。在Mylotarg?中，雙功能的4-(4-乙酰苯氧基)丁酸部分通過酰胺鍵連接到mAb的表面暴露賴氨酸殘基，連接子與有效載荷形成酰基腙連接。Mylotarg?被認為是第一代ADC，因為它利用N-羥基琥珀酰亞胺化學將卡奇霉素偶聯到抗體表面暴露的賴氨酸殘基，產生具有不同藥物-抗體比率（DARs）的異質混合物 。每個mAb上連接的卡奇霉素衍生物數量從零到六不等，平均藥物負載為每個抗體2到3個卡奇霉素分子。

酸可切割的腙連接子被設計為在循環期間遇到的中性pH條件下穩定，然而，在CD33+靶細胞內的溶酶體酸性環境（pH -4.5–5.0）下很容易發生水解。二甲基二硫部分保留了卡奇霉素的天然二硫鍵觸發機制，而甲基取代基增加的位阻保護了二硫鍵在循環期間不被還原。

與所有人源化抗體一樣，互補決定區（CDR）移植被用于Mylotarg?中使用的抗CD33鼠源抗體hP67.6的人源化 。所得抗體是一種基因工程化的IgG4κ抗體，包含源自鼠源抗體的序列，但與人類自然產生的抗體變體具有更高的相似性。雖然IgG4抗體同種型在所有同種型中具有最長的循環半衰期，但它最不可能參與免疫介導的機制，例如補體固定和抗體依賴性細胞介導的細胞毒性（ADCC）。盡管抗體效應功能，如ADCC、補體依賴性細胞毒性和抗體依賴性細胞吞噬作用（ADCP），有可能增強抗腫瘤活性，但參與Fcγ受體也可能導致脫靶和劑量限制性毒性增加 。因此，幾款下一代ADCs已經利用抗體工程來增強或削弱免疫效應功能。

證明失敗或許只是邁向成功的一步，這款第一代ADC的缺陷和局限性為未來ADC研究的改進提供了幾個關鍵教訓。

二、Adcetris

來自Seagen（前Seattle Genetics）的Adcetris?（brentuximab vedotin），包含與單甲基奧瑞他汀E（MMAE）偶聯的CD30特異性mAb，于2011年獲得FDA批準，成為第二個進入腫瘤市場的ADC 。它在美國、歐洲和日本被批準用于霍奇金淋巴瘤（HL）和系統性間變性大細胞淋巴瘤（sALCL）。

Adcetris?的抗癌活性源于MMAE與微管蛋白的結合。這破壞了細胞內的微管網絡，隨后誘導細胞周期停滯和凋亡性細胞死亡 。此外，可能由于IgG1抗體同種型，體外數據提供了ADCP抗腫瘤活性的證據。從第一代ADCs中，我們了解到大約0.1%的注射ADC劑量到達靶腫瘤部位，因此需要增加細胞毒性劑的效力和/或DAR以改善治療活性。Adcetris?通過采用更具細胞毒性的有效載荷MMAE（一種微管蛋白靶向劑，屬于奧瑞他汀家族藥物有效載荷，對多種癌癥類型的細胞毒性在低納摩爾至亞納摩爾范圍內）解決了這兩個要求。此外，與DAR為2至3的Mylotarg?相比，Adcetris?每個抗體分子上大約連接了四個MMAE分子 。

Mylotarg?中酸可切割的腙連接子導致的藥物過早釋放的缺陷在第二代ADC Adcetris?中通過使用蛋白酶可切割的“mc-vc-PABC-MMAE”連接子-藥物組合得到了解決。這種連接子構建體利用了硫醇反應性的馬來酰亞胺己酰（mc）間隔基、纈氨酸-瓜氨酸（vc）二肽和可自分解的對氨基芐氧羰基（PABC）間隔基。mc間隔基被用于與mAb的半胱氨酸殘基偶聯，PABC間隔基允許連接子連接到MMAE的仲胺上。由于有效載荷的位阻，PABC間隔基還促進酶接近，使vc基團能夠被組織蛋白酶B識別。組織蛋白酶B是一種半胱氨酸蛋白酶，在健康哺乳動物中幾乎只存在于溶酶體區室，并在多種癌癥類型中過度表達。它負責切割瓜氨酸-PABC酰胺鍵。蛋白水解切割后，所得的PABC取代的MMAE形成一個不穩定的中間體，該中間體自發進行1,6-消除反應，失去p-亞氨基醌甲基化物和二氧化碳，釋放出游離藥物。

與使用IgG4抗體的Mylotarg?相比，Adcetris?中使用的IgG亞類是IgG1。這是ADCs最常見的亞類，因為雖然它們具有與IgG4相似的血清半衰期，但它們具有更強的補體固定和FcγR結合效率。

盡管Mylotarg?利用mAb上的賴氨酸殘基進行連接子-有效載荷偶聯，但Adcetris?采用基于半胱氨酸的偶聯。由于可用的半胱氨酸偶聯位點數量有限以及硫醇的獨特反應性，這種方法能夠改善ADC物種的均一性和更可控的藥物負載。半胱氨酸偶聯依賴于部分或完全還原四個鏈間二硫鍵以產生平均數量（例如，二、四、六或八）的游離親核硫醇，同時保持鏈內二硫鍵完整。鏈間二硫鍵通常對結構穩定性不關鍵且具有更高的溶劑可及性，使其成為理想的目標。它們通常在偶聯前使用試劑如三(2-羧乙基)膦（TCEP）、二硫蘇糖醇（DTT）或2-巰基乙胺（2-MEA）進行還原 。一旦生成游離硫醇，它們就可以與具有合適親電基團的連接子-有效載荷復合物反應。馬來酰亞胺化學一直是與半胱氨酸連接的主要方法，所有含奧瑞他汀的ADCs都使用馬來酰亞胺己酰（mc）連接到抗體 。

雖然比賴氨酸偶聯有所改進，但這種方法仍然產生異質的ADC物種混合物，這可能對藥代動力學、耐受性和療效等參數產生負面影響。

-04-
三、Kadcyla

2013年，由Genentech/Roche開發和銷售的Kadcyla?（ado-trastuzumab emtansine）通過成為首個被批準用于實體瘤治療的ADC，徹底改變了ADC領域。它被指定為HER2+早期乳腺癌患者在接受曲妥珠單抗（Herceptin?）和紫杉醇（單獨或聯合）后作為輔助（手術后）治療 。

這一批準標志著ADC開發的一個里程碑成就，因為之前使用此類療法有效治療實體瘤構成了一個巨大的挑戰。首先，在Kadcyla?之前，用ADCs治療實體瘤效果不佳，原因是腫瘤微環境中的眾多生物屏障（例如，血管化不良、通過致密基質的擴散、克服腫瘤間質液壓力）限制了藥物滲透。其次，與血液系統惡性腫瘤不同，譜系特異性抗原表達的概念不適用于實體瘤，對于實體瘤，表達的抗原主要是“腫瘤相關”而非“腫瘤特異性” 。這意味著既存在靶上/脫瘤毒性，也減少了腫瘤內藥物遞送。Kadcyla?由人源化抗HER2 IgG1抗體曲妥珠單抗與抗有絲分裂劑DM1連接組成 。DM1是一種強效的美登素衍生物，屬于美登木素生物堿家族天然產物。雖然由于缺乏反應性官能團，美登素難以偶聯，但DM1包含一個硫代丙酰基，而不是天然的N-乙酰基，允許通過不可還原的硫醚連接子，馬來酰亞胺甲基環己烷-1-羧酸酯（MCC）進行賴氨酸-抗體偶聯 。

與前兩款提到的FDA批準的ADCs相比，Kadcyla?由一個不可切割的硫醚連接子組成。不可切割的連接子往往比可切割的連接子更穩定，但它們依賴于整個抗體-連接子構建體的溶酶體降解來釋放有效載荷。這通常導致在有效載荷上保留帶電氨基酸，這可能影響其作用或細胞滲透性。在人血漿中，已檢測到Kadcyla?的代謝產物MCC-DM1、賴氨酸結合的恩坦辛（Lys-MCC-DM1）和DM1水平較低。Kadcyla?的細胞毒性作用源于含DM1的代謝產物（主要是Lys-MCC-DM1）與微管蛋白結合，從而破壞微管網絡，在亞納摩爾濃度下誘導細胞周期停滯和凋亡性細胞死亡 。此外，體外研究表明Kadcyla?介導ADCC。

毫無疑問，Kadcyla?在2013年獲批是瑞士制藥商羅氏的一大勝利。2019年，年銷售額超過10億美元，使Kadcyla?成為首個達到重磅炸彈地位的ADC 。

-05-

四、Besponsa

Besponsa?（inotuzumab ozogamicin (Pfizer/Wyeth)）于2017年獲得FDA批準，用于靶向CD22+ B細胞急性淋巴細胞白血病（B-ALL）。它基于與Mylotarg?類似的ADC平臺。Besponsa?中使用的重組人源化單克隆IgG4抗體（G544）對成熟B-ALL患者和>90%的前體B-ALL患者B細胞上表達的CD22具有選擇性。此外，臨床前研究表明，Besponsa?可以耐受約6的更高DAR（對比Mylotarg?的2-3），而不會發生顯著聚集 。

-06-

五、Polivy和Padcev

Polivy?（polatuzumab vedotin-piiq）和Padcev?（enfortumab vedotin-ejfv）都擁有與Adcetris?相同的mc-vc-PABC-MMAE連接子-x藥物構建體。這兩款ADC均于2019年獲得FDA批準。

Polivy?是一種抗CD79b ADC，由Genentech/Roche使用Seagen開發的專有技術開發 。它與苯達莫司汀和利妥昔單抗聯合用于治療至少接受過兩種先前療法的復發或難治性彌漫性大B細胞淋巴瘤（DLBCL，一種侵襲性非霍奇金淋巴瘤）成人患者 。該適應癥基于完全緩解率獲得了加速批準。Polivy?每個抗體上大約連接了3.5個MMAE分子 。

Padcev?由Astellas Pharma Inc.和Seagen生產和銷售，是一種Nectin4靶向的ADC 。它于2019年首次獲得加速批準，用于治療先前接受過程序性死亡受體-1（PD-1）或程序性死亡配體1（PD-L1）抑制劑以及含鉑療法的局部晚期或轉移性尿路上皮癌成人患者。2021年，該適應癥獲得了常規批準，并且Padcev?獲得了加速批準，用于不符合順鉑化療條件且先前接受過一種或多種先前治療的患者 。Padcev?由CHO細胞生產的完全人源化抗Nectin4 IgG1κ mAb（AGS-22C3）組成，DAR約為3.8。

-07-

六、Enhertu

由Daichi Sankyo/AstraZeneca開發的Enhertu?（fam-trastuzumab deruxtecan-nxki）于2019年12月獲得FDA加速批準，用于治療接受過兩種或多種先前抗HER2方案的不可切除或轉移性HER2+乳腺癌成人患者 。此外，2020年，FDA授予該ADC突破性療法認定，用于治療接受過鉑類療法后的轉移性HER2突變非小細胞肺癌（NSCLC）患者，并授予其用于治療HER2+轉移性胃癌或胃食管結合部腺癌的優先審評資格。展示Enhertu?的持續前景，2021年該ADC在美國獲批用于第二個腫瘤適應癥：治療先前接受過基于曲妥珠單抗方案的局部晚期或轉移性HER2+胃癌或胃食管結合部腺癌成人患者 。

該ADC由抗HER2抗體、蛋白酶可切割的四肽基連接子和作為藥物有效載荷的DXd組成。DXd是一種使用Daiichi Sankyo專有ADC技術設計的新型依沙替康衍生物。它屬于喜樹堿類藥物有效載荷類別，通過抑制拓撲異構酶I（TOP1）酶發揮其細胞毒性作用。TOP1在高等真核生物中是必需的，因為它負責松弛由轉錄、復制和染色質重塑產生的DNA超螺旋 。因此，抑制該酶會導致DNA損傷和凋亡性細胞死亡，從而破壞HER2+腫瘤細胞 。

除了強效的彈頭外，幾項生化改進將Enhertu?與先前獲批的抗HER2 ADC Kadcyla?區分開來。首先，Enhertu?的DAR更均一，大約是Kadcyla?的兩倍（8 vs. 3–4），從而增加了靶腫瘤細胞內的藥物濃度。其次，藥物和抗體通過一種新型的組織蛋白酶可切割的肽連接子連接。連接子通過馬來酰亞胺己酰基團連接到抗體的半胱氨酸殘基上，由氨基酸序列甘氨酸-甘氨酸-苯丙氨酸-甘氨酸組成的四肽部分通過酰胺鍵連接到專有有效載荷上。這種有效載荷的疏水性改善了細胞膜通透性，從而最大限度地提高了ADC的旁觀者殺傷效應，并使其對HER2陰性細胞有效 。

繼Enhertu?初步成功后，Daiichi Sankyo和AstraZeneca簽署了一項60億美元的交易，以基于相同技術開發和商業化其他ADCs。

-08-

七、Trodelvy

2020年10月，Gilead Sciences支付了210億美元收購Immunomedics及其批準的ADC Trodelvy?（sacituzumab govitecan-hziy）。2020年4月，Trodelvy?獲得FDA加速批準，用于治療至少接受過兩種轉移性疾病先前療法的局部晚期或轉移性三陰性乳腺癌（mTNBC）患者。展示其商業成功，Trodelvy?上市前兩個月銷售額達到2000萬美元，2020年第四季度和全年（包括Gilead完成對Immunomedics收購之前的時期）銷售額分別為6400萬美元和1.37億美元。2021年4月，FDA授予該適應癥常規批準，同年，Trodelvy?獲得加速批準用于第二個適應癥：治療接受過含鉑化療以及PD-1或PD-L1抑制劑后的局部晚期或轉移性尿路上皮癌。

Trodelvy?由完全人源化的hRS7 IgG1κ抗體組成，靶向TROP2，通過酸敏感的可水解連接子CL2A與SN-38（伊立替康的活性代謝物）偶聯。這款ADC是另一款具有高DAR的ADC的例子，每個抗體大約包含7.6個SN-38分子，這并不影響其結合和藥代動力學。體外研究發現，與伊立替康相比，這種ADC靶向遞送到人癌異種移植物的SN-38高達136倍 。此外，由于Trodelvy?以最活躍的、非葡萄糖醛酸化的形式遞送SN-38，這可能解釋了改善的毒性特征，如嚴重腹瀉的發生頻率低于伊立替康。聚乙二醇化和在連接子系統中摻入賴氨酸殘基被認為可以減少ADC聚集。使用中等毒性有效載荷作為增加有效載荷濃度并克服高DAR ADCs穩定性和有效性挑戰的方法正在進一步研究中 。

-09-

八、Blenrep

葛蘭素史克的ADC Blenrep?（belantamab mafodotin-blmf）是首個獲批的抗BCMA（B細胞成熟抗原）療法。它于2020年8月獲得FDA加速批準，用于治療接受過至少四種先前療法（包括抗CD38 mAb、蛋白酶體抑制劑和免疫調節劑）的復發或難治性多發性骨髓瘤成人患者。

Blenrep?由無巖藻糖基化的人源化IgG1 mAb通過不可切割的馬來酰亞胺己酰連接子與微管蛋白抑制劑單甲基奧瑞他汀F（MMAF）偶聯組成。除了MMAF誘導的凋亡外，通過ADCC和ADCP效應功能進行的腫瘤細胞裂解提供了次級抗腫瘤活性。除了Kadcyla?，這是目前另一款擁有不可切割連接子的FDA批準的ADC。該藥物-連接子技術授權自Seagen，Fc工程化的無巖藻糖基化mAb使用授權自BioWa的Potelligent? Technology生產。Potelligent? Technology平臺使用FUT8敲除的中國倉鼠卵巢細胞來消除抗體Fc區域中的巖藻糖 。眾所周知，當抗體的糖鏈中巖藻糖含量降低時，它對FcγRIIIα的親和力增加，因此與高度巖藻糖基化的常規抗體相比，表現出更高的ADCC活性 。迄今為止，Blenrep?是唯一一款擁有無巖藻糖基化Fc工程化抗體的FDA批準的ADC。

Blenrep?包含抗有絲分裂的奧瑞他汀有效載荷MMAF，其與MMAE的不同之處在于其C末端帶有苯丙氨酸部分，而不是去甲麻黃堿。雖然MMAF也通過抑制微管蛋白聚合來阻止細胞分裂，但這種取代導致抗腫瘤活性減弱，其中MMAF的IC??值在100–250 nM范圍內，比MMAE高出100多倍。雖然MMAF的低細胞滲透性（由帶電的苯丙氨酸殘基導致）限制了如果游離藥物從ADC過早釋放時的毒性，但MMAF介導的殺傷僅限于靶細胞，因此不能引起旁觀者殺傷。因此，MMAF ADCs需要靶抗原的高腫瘤表達才能有效，但在體外靶向內化抗原時比vc-MMAE ADCs更有效。

-10-

九、Zynlonta

由ADC Therapeutics開發的Zynlonta?（loncastuximab tesirine-lpyl）是一種CD19靶向ADC，適用于接受過兩種或多種全身治療（包括彌漫性大B細胞淋巴瘤（DLBCL）、非特指型DLBCL、由低級別淋巴瘤引起的高級別B細胞淋巴瘤）后復發或難治性大B細胞淋巴瘤成人患者的治療 。它于2021年4月獲得FDA加速批準用于醫療用途。

Zynlonta?由人源化IgG1κ mAb通過蛋白酶可切割的纈氨酸-丙氨酸連接子與細胞毒性吡咯并苯二氮卓（PBD）二聚體烷化劑SG3199偶聯組成。SG3199對各種癌細胞類型的細胞毒性在皮摩爾范圍，這意味著Zynlonta?擁有迄今為止上市ADC中細胞毒性最強的有效載荷。PBD二聚體是極其強效的化合物，通過選擇性烷基化DNA的小溝，從而形成加合物以抑制核酸合成來發揮其細胞毒性作用。插入小溝后，通過鳥嘌呤N2對PBD上親電C11位的親核攻擊形成胺縮醛鍵。在開發Zynlonta?時，ADC therapeutics使用PBD的N10位置通過氨基甲酸酯部分連接連接子。與PABC取代的MMAE類似，PABC取代的SG3199進行自發的1,6-消除反應以釋放活性藥物。由于這種有效載荷的亞皮摩爾效力和親脂性，如果藥物過早釋放或ADC聚集，會增加毒性風險，因此每個mAb平均連接2.3個連接子-有效載荷分子，并使用了聚乙二醇化的間隔基。

-11-

10、Tivdak

2021年9月下旬，FDA授予Tivdak?（tisotumab vedotin-tftv）加速批準，用于治療化療期間或之后疾病進展的復發或轉移性宮頸癌成人患者。這是Seagen第三款獲得FDA批準的ADC，進一步鞏固了其作為ADC技術行業領導者的主導地位。

Tivdak?是一種組織因子（TF）靶向的ADC，由人源抗TF IgG1κ抗體通過蛋白酶可切割的mc-vc-PABC連接子構建體與MMAE偶聯組成，該構建體與Adcetris?、Polivy?和Padcev?中使用的相同。與這些先前討論的ADCs一樣，Tivdak?每個mAb平均攜帶四個MMAE分子。此外，體外研究表明，該ADC還介導ADCP和ADCC效應功能，從而提供多模式抗腫瘤活性。

參考資料：

An Insight into FDA Approved Antibody-Drug Conjugates for Cancer Therapy. Molecules. 2021 Sep 27;26(19):5847