抗体药物偶联物(antibody-drug conjugate，ADC)是通过一个化学链接将具有生物活性的小分子药物连接到单抗上，单抗作为载体将小分子药物靶向运输到目标细胞中。ADCs药物包含三个部分，分别为抗体、细胞毒活性药物负荷和把两者连在一起的linker，三者均对ADCs药物的疗效有着重要的作用和影响，理想的ADC药物设计需要考虑合适的肿瘤抗原与抗体、恰当的连接抗体与细胞毒 药物的linker和良好的细胞毒 药物负载。

       Figure 1: Elements of an Antibody-Drug Conjugate

[来源：https://www.collaborativedrug.com]

       合适的肿瘤抗原与抗体

       肿瘤细胞表面目标抗原的表达量，和正常细胞相比目标抗原表达差异的大小，药物内在化的比率，细胞内的转运途径，以及是否能够筛选到针对目标抗原的具有生物学活性的特异性抗体，均对ADC的设计和活性有着重要的影响。

       Figure 2: Mechanism of action of ADCs

       [来源：Scotti C, Iamele L, Vecchia L. ADCs : Targeted weapons against cancer[J]. Antibody Technol. J, 2015, 5.]

       除了对其目标的专一性外，抗体应具备良好的亲和力，选择性的积累在肿瘤部位并能够持久保留。很少发表的数据来对ADC药物的最佳亲和力进行详细的阐明，大多数ADCs在0.1-1.0 nM的范围内都有KD值。一些对抗体的研究表明，异常高的亲和力可能会阻碍抗体进入实体瘤，即所谓的"结合位点屏障"。

       有效载荷（payload）

影响ADCs药物设计的关键因素

       有效的载荷应具有高度的药效学作用，无免疫原性，通过修饰能与连接子结合，机制清晰。有效载荷应该在小范围内具有细胞毒性作用，这样就可以在细胞内有限浓度的情况下将ADC分配到肿瘤组织中来杀死肿瘤细胞。在目前的临床实验中，超过65个ADCs中使用的细胞毒性化合物为海兔毒素10（耳他汀类药物）衍生物或美登素类衍生物，它们是一种有效的抗有丝分裂微管蛋白抑制剂，或者是高细胞毒性的DNA破坏剂：如卡利切霉素，会导致DNA双链断裂；duocarmycin，会导致DNA烷基化；PBD二聚物，会导致DNA交联；IGNs，会导致DNA烷基化。

       Linker

       ADC的第三个重要组成部分是连接负载和抗体之间的linker。linker应该在抗体循环中保持足够稳定，以利用抗体的药物动力学特性将其负载的有效载荷带入癌细胞。在早期的ADCs中使用的linkers在体内的稳定性有限，有效载荷的快速释放导致了他们有限的治疗指数，并导致副作用的情况，和标准的细胞毒性化疗并没有优势可言。对ADCs的兴趣在使用新的linker即微管蛋白作用剂与抗体偶联后得到恢复。

       Linker分为两类：一类是在细胞处理过程中不可分裂linker，另一类则是在ADC到达肿瘤后可分裂linker。对于不可分裂的连接体，在细胞内释放的最后的激活代谢物包括有效载荷和连接在抗体的氨基酸残基上的所有元素，通常是赖氨酸或半胱氨酸残余物，随后和ADC连接的蛋白在溶酶体中完全降解。有效的溶酶体运输成为该抗体的关键选择标准及ADC设计中的靶点。可分裂的linkers在结构上包含有效载荷和抗体上氨基酸附着部位之间的分裂位点。分裂机制包括酸性细胞内的酸-不稳定键的溶解，细胞内蛋白酶或酯酶的酶解，以及通过细胞内环境的还原作用对二硫键的破坏。这些机制可能在细胞内的早期或晚期的核内体中运作，而不需要对溶酶体的运输有严格的要求。不同的linker-有效载荷释放机制和最终代谢物的化学性质是开发有效的、耐受良好的ADC的设计空间的一部分。例如，增加细胞毒性代谢物的疏水性可能会增加细胞膜上的传输速率，从而更有效地从溶酶体中释放出释放的有效载荷，并可能促进旁观者的杀伤（图1）。另外，增加细胞毒性代谢物的亲水性，例如通过带电基团，可以降低跨膜转移的速度，从而增加细胞保留率，同时减少旁观者效应。

       目前临床发展的大多数ADCs都是通过抗体的内源性赖氨酸或半胱氨酸偶联而制备的，仔细控制平均的修改程度以产生3.5-4.0范围内的平均药物抗体比率（DAR）。这一比率是在（a）尽量减少非共轭抗体数量和（b）高DAR下在混合物中避免出现异种的基础上选择的，这是由于更高的疏水性和更低的溶解度在生产中可能存在问题，并且可能导致差的药代动力学属性。最近，针对特定位点的偶联，已经开发出了多种遗传、化学和酶法，可以使DARs达到2（或4），避免了抗体的底物过度修饰。这对于高强效和/或特别疏水性的有效载荷尤其有用，因为DARs>2对有效载荷是不利的。目前，临床评估中大约有10个ADCs采用了这些方法。

       当前，ADCs药物已经成为全世界抗肿瘤研究热点之一。要跟上世界新药研发的步伐，国内尤其是那些有实力的制药公司必然要加入ADC药物的研发潮流。尽管ADC研发的原理明确，影响影响ADCs药物设计的关键因素尽人皆知，但技术和经验却不是一朝一夕能积累和完成的，尤其接头的设计几乎是一门艺术，这就需要大量的资金保障和脑力投入。"路漫漫其修远兮，吾将上下而求索"，尽管前路漫漫，不失时机地去寻求正确方法以解决面临问题，相信未来还是会有中国制药公司走在ADC药物研发的前沿。

       来源：

       1. Scotti C, Iamele L, Vecchia L. Antibody Technol. J, 2015, 5.

       2. John M. Lambert and Anna Berkenblit. Rev. Med. 2018. 69:191-207.

       作者简介：Tumour，生物化工专业硕士，目前致力于癌症靶点及IRs抗体的研究开发，工作之余关注医药行业动态和进展，一点笔墨，一缕拙见，一个不断前行的医药人。