近幾十年來(lái)， ADC藥物發(fā)展迅速，并取得了巨大成功，目前已有十幾種產(chǎn)品在全球獲得批準（表1）。ADC的療效取決于腫瘤攝取、分布、細胞靶向、內化、抗體降解和小分子payload釋放之間的復雜相互作用。而實(shí)體瘤穿透差則大大限制了ADC在實(shí)體瘤的應用。雖然提高ADC藥物的劑量可以改善其組織分布，提高腫瘤穿透性，但由于A(yíng)DC中小分子payload的劑量限制性毒 性，其給藥劑量一般要比其母體抗體要低，進(jìn)而限制了其在腫瘤中的穿透性。

表1. 獲得批準的ADC藥物

       為了增加ADC藥物在腫瘤中的穿透，近年來(lái)科研人員和制藥工作者已做了大量的研究和探索。本文就近些年開(kāi)發(fā)的增加ADC藥物在實(shí)體瘤穿透的策略做一個(gè)總結和介紹。

       ADC和非偶聯(lián)抗體的聯(lián)合給藥

       克服實(shí)體瘤穿透障礙的一種策略是使用ADC和非偶聯(lián)抗體的聯(lián)合給藥。

       例如，Cilliers等人比較了 T-DM1（Kadcyla)與曲妥珠單抗(Herceptin)聯(lián)合或不聯(lián)合給藥的情況。在NCI-N87腫瘤小鼠模型中，研究發(fā)現，T-DM1與曲妥珠單抗聯(lián)合給藥大大增加了T-DM1在腫瘤中的穿透性，聯(lián)合給藥可以使T-DM1滲透到血管周?chē)鷧^域以外的、離血管更遠的腫瘤區域，而且還增加了其在腫瘤中的均勻分布（圖1）。

       圖1. T-DM1與曲妥珠單抗聯(lián)合或不聯(lián)合給藥在NCI-N87腫瘤小鼠中的穿透性研究

       最近的一項臨床試驗(NCT02415881)報告了通過(guò)與未偶聯(lián)抗體共同給藥而增加ADC滲透率的類(lèi)似情況。在這項試驗中，共有24例確診的HNSCC患者在手術(shù)前接受了單劑治療(0.3 mpk和2.6 mpk)，包含ADC panitumab-IRDye800CW及其相應抗體panitumab的組合。這項研究發(fā)現，在手術(shù)切除后， ADC及其相應抗體的聯(lián)合可以改善ADC對腫瘤組織的滲透以及分布（圖2）。另外，與腫瘤組織相比，ADC與未標記抗體聯(lián)用導致正常肌肉組織對ADC的攝取減少，從而提高了ADC的治療指數。這些數據支持了共同給藥策略可以應用于A(yíng)DC來(lái)提高其腫瘤穿透能力，以擴大治療窗口。

       圖2. panitumab-IRDye800CW及其相應抗體panitumab聯(lián)合給藥時(shí)，panitumab-IRDye800CW在腫瘤中的空間分布更加均勻

       ADC與抗體之間競爭性的結合腫瘤細胞外部組織被認為是可能的主要原因。

       靶向在腫瘤微環(huán)境（TME）或

       基質(zhì)細胞中表達的抗原

       另一種提高ADC對實(shí)體腫瘤穿透性的潛在方法是靶向腫瘤微環(huán)境(TME)或基質(zhì)細胞中表達的抗原。這些抗原與ADC抗體結合后釋放了有效載荷，其可以更好地擴散到腫瘤組織中，因此可以更好地穿透腫瘤塊（圖3）。

       圖3. ADC靶向腫瘤微環(huán)境(TME)或基質(zhì)細胞中表達的抗原

       一些ADC已經(jīng)被用來(lái)測試靶向腫瘤細胞外基質(zhì)(ECM)和間質(zhì)屏障中表達的抗原，并發(fā)現非內化的抗原靶標可以作為ADC的潛在靶點(diǎn)。一些經(jīng)典的非內在化ADC抗原有IV型膠原(實(shí)體瘤間質(zhì)和基底膜細胞外基質(zhì)的主要成分)、tenascin-C和fibronectin (在ECM中大量存在的糖蛋白)、Galectin-3結合蛋白(Gal-3BP，一種轉移性癌癥相關(guān)蛋白)和纖維蛋白凝塊。

       例如，Dal Corso等人在非內在化抗體的早期研究使用了F16抗體來(lái)靶向Tenascin-C的選擇性剪接A1結構域。該靶抗原在基質(zhì)細胞中高表達，在正常成人組織中很少表達，但在實(shí)體和血液瘤中都有表達。ADC構建體FI6-PNU159682由藥物PNU-159682(一種蒽環(huán)類(lèi)代謝物)與FI6抗體通過(guò)特定的半胱氨酸殘基連接而成。當在A(yíng)431移植瘤小鼠模型中以1 mg/kg和2 mg/kg的劑量(每隔3天一次和總共2次)與類(lèi)似的針對對照抗原的ADC進(jìn)行測試時(shí)，F16-PNU159682具有明顯的抗腫瘤作用（圖4）。F16-PNU159682肽連接子的切割是由組織蛋白酶B等酶介導的，其在腫瘤細胞死亡時(shí)可以釋放到細胞外環(huán)境中，并在TME的酸性條件下激活。

圖4. F16-PNU159682的結構示意圖、組織分布和抗腫瘤效果

       Giansanti等人使用了靶向Gal-3BP的人源化1959抗體和thiol-maytansinoid 有效載荷 DM1-SH, DM3-SH 和DM4-SH偶聯(lián)產(chǎn)生了三個(gè)沒(méi)有連接子的、由TME酸性激活的ADC藥物。其構建的1959-sss/DM3在A(yíng)375荷瘤小鼠中顯示出劑量依賴(lài)的抗腫瘤活性，劑量為10 mg/kg的小鼠在160天后100%存活（圖5）。這項研究還發(fā)現，與正常組織相比，Gal-3BP在腫瘤細胞中的表達水平顯著(zhù)升高，表明了Gal-3BP有望成為非內化的ADC治療靶點(diǎn)。

圖5. 1959-sss/DM3的結構示意圖和抗腫瘤效果

       小尺寸ADC

       ADC較差的PK/PD profiles是由于它們對作用部位的滲透緩慢(一般藥物作用要在幾天后才能看到)，以及由于其相對較大的尺寸[典型分子量(MW)>150 kDa]而從體內消除較慢。這使得其不僅會(huì )產(chǎn)生非靶標的細胞毒 性，而且藥物到達靶標位置的占比很低(<1%)。為了增加腫瘤穿透的能力，研究者也已開(kāi)始探索具有更好穿透特性和更快藥代動(dòng)力學(xué)(PK)的小尺寸藥物偶聯(lián)形式，包括抗體片段、非抗體支架，以及多肽-藥物偶聯(lián)物等，旨在獲得更寬的治療窗口(圖6)。

圖6. 小尺寸ADC具有潛在更好的腫瘤穿透性

       目前已有多種小尺寸的ADC藥物得到開(kāi)發(fā)，并已處于臨床前和臨床的不同階段（表2）。然而，小尺寸ADC能否取得更好的實(shí)體瘤治療效果還有待進(jìn)一步的臨床驗證。

       表2. 處于臨床和臨床前開(kāi)發(fā)中的小尺寸ADC代表藥物

       選擇合適的ADC結合抗原的親和力

       有助于其腫瘤穿透

       一些研究發(fā)現較低的靶抗原結合親和力可以使得ADC藥物可以更深地滲透到腫瘤中。

       例如，TSumura等人在Journal of Controlled Release 期刊上發(fā)表了題為“Influence of the dissociation rate constant on the intra-tumor distribution of antibody-drug conjugate against tissue factor”的研究，其建立了三種抗組織因子(TF)的ADC：低KD的1849ADC、中等kD的444ADC和高KD的1084ADC。這三種抗TF 的ADC的體外細胞毒 性和藥理生化特性基本相同，但結合動(dòng)力學(xué)參數不同(表3)。

表3. 不同親和力的抗TF ADC藥物

       在體內BxPC3小鼠腫瘤模型中，研究發(fā)現這三種不同親和力的抗TF 的ADC對小型腫瘤具有相同的抗腫瘤作用。然而，在較大的BxPC3腫瘤上，低親和力的1084ADC(高KD)比高親和力1849ADC(低KD)具有更高的抗腫瘤活性（圖7）。

       圖7. 不同親和力的抗TF ADC藥物在較大的BxPC3腫瘤上的抗腫瘤效果比較

       通過(guò)免疫熒光染色顯示，低親和力的1084ADC分布于整個(gè)腫瘤組織，而高親和力1849ADC主要定位于腫瘤血管附近（圖8）。因此，具有低親和力的ADC具有更強的抗腫瘤作用，因為它在整個(gè)實(shí)體瘤中穿透增加并且均勻分布。這些發(fā)現突出了抗體的親和力在A(yíng)DC設計中的重要性。

       圖8. 不同親和力的抗TF ADC藥物在腫瘤中的免疫熒光染色

       結     語(yǔ)

       盡管ADC藥物在實(shí)體瘤中已取得巨大的進(jìn)展，但腫瘤穿透能力依然較差依然是限制ADC藥物在實(shí)體瘤中取得進(jìn)一步突破的瓶頸之一。為了增加ADC藥物在實(shí)體瘤中的穿透，近年來(lái)制藥人員已經(jīng)做了大量的工作，并取得了階段性的成果，這無(wú)疑使ADC藥物對治療實(shí)體瘤取得更大的突破奠定了基礎。

       “路漫漫其修遠兮”，提高ADC藥物的實(shí)體瘤穿透依然需要更多的努力。但“艱難方顯勇毅，磨礪始得玉成”。

       參考文獻

       1.Global ADC Drug Development & China Opportunities（BCIQ 2023, MSQ Analysis）

       2.Factors influencing the choice of monoclonal antibodies for antibody–drug conjugates.

       3.An on-internalizing antibody-drug conjugate based on an anthracycline payload displays potent therapeutic activity in vivo.

       4.Non-internalising antibody–drug conjugates.

       5.Influence of the dissociation rate constant on the intra-tumor distribution of antibody-drug conjugate against tissue factor.

       6.Secreted Gal-3BP is a novel promising target for non-internalizing Antibody-Drug Conjugates.

       7.Small-Format Drug Conjugates: A Viable Alternative to ADCs for Solid Tumors?

       8.Co-administered antibody improves penetration of antibody–dye conjugate into human cancers with implications for antibody–drug conjugates.

       9.Thurber, Improved tumor penetration and single-cell targeting of antibody–drug conjugates increases anticancer efficacy and host survival.