高精尖抗體偶聯藥物緣何成為抗癌抗體研發領域的明珠

　　醫學的世界里，理論上的效果越美好，現實里實現的難度往往就越大，至少這個定律在抗癌戰場上適用。比如說，抗體偶聯藥物（ADC）這顆“魔法子彈”，想要實現“比靶向更強力，比化療更精準”，但它要超越的，可不是一般角色。

　　就拿單克隆抗體類靶向藥說，這可是實實在在的巨人，赫賽汀、美羅華和安維汀們哪個不傳奇呢？但現在，卻已經有60多種進入臨床階段，上百種臨床前的在研ADC。這只說明了一點：抗體偶聯藥物，有希望做到抗體加藥物做不到的事。

想知道哪些巨頭在ADC領域競爭？抱歉，數不過來了……

（圖片來源：基因泰克）

　　有一些科學家把抗體類藥物的研發，比作是爬樹摘蘋果[1]，現在大家還像是在樹底下，而ADC卻在蘋果樹頂。想摘下這個蘋果，就得攻克一個個復雜艱深，甚至是前所未見的難關，為什么？ADC的獨特結構和設計，決定了這一切。

　　雖說抗體偶聯藥物的原理，完全可以簡單一句話概括：藥物通過化學鏈接，偶聯到靶向癌細胞的單克隆抗體上，但就這一句話里，抗體、連接子、藥物這三部分，每一個展開細說都有許多的奧秘。外行看熱鬧，各位可得看門道。

　　要載體，還是要抗體？

　　從原理上說，抗體偶聯藥物使用的抗體，結合到癌細胞表面的靶點時，要能夠誘導胞吞作用，讓癌細胞吞下自取滅亡的化療“毒酒”；抗體本身必須得有偶聯化療藥物，搭載彈頭的能力。但除了這兩條，似乎也找不出什么通用的原則了。

　　說好的復雜艱深呢？不是老師要求不嚴，實在是抗體偶聯藥物的研制千姿百態，幾乎每種藥物都有自己的特殊性。想找共同點，絕對是難為奇點糕……

　　舉個例子吧，雖然追求“比靶向更強力”，但現在獲批的5種抗體偶聯藥物里，只有恩美曲妥珠單抗，也就是T-DM1使用的曲妥珠單抗，能夠單獨殺傷癌細胞。另外4種藥物用的抗體，基本是作為藥物的載體，單獨殺傷效果非常有限[2]。

　　像曲妥珠單抗這樣，不用多改動，就可以用于ADC開發的成功平臺，在單抗類藥物中并不多見。更難得的是，掛載藥物后的T-DM1，仍然保留了單抗原有的殺傷力，這使它成為了ADC開發的明星抗體，有至少10種基于曲妥珠單抗的ADC進入了臨床試驗階段[3]。

猜猜，一款在研ADC的轉讓價格被炒到多少了？

（圖片來源：Clinical Cancer Research）

　　而靶向藥物往往要求的抗原高表達，到了抗體偶聯藥物的領域也不是絕對的了，T-DM1之外的另外4種ADC治療血液系統癌癥時，癌細胞表面抗原的表達水平，就不一定與療效有正相關性，這和單純的單抗靶向藥很不一樣[4]。

　　就連決定抗體與抗原結合能力的親和力指標，也不是越高越好。已經有研究顯示，靶向同一個位點的抗體中，親和力弱的抗體，雖然被癌細胞的內吞速度慢，但穿透實體腫瘤卻更徹底[5]。穿透和內吞之間，顯然要找到一個最優的平衡點。

　　抗體分子大小、是否完全人源化等問題，同樣對ADC的療效影響復雜，所以選擇ADC使用的合適抗體，現在還有些霧里看花，只能根據“高度識別、保證胞吞”兩個原則，綜合各種因素考慮，很難照著理想型去研發。

　　新一代抗體偶聯藥物，在抗體上又玩出了不少新花樣，比如多一個識別抗原位點，從而結合更準確的雙特異性抗體（Biparatopic mAb）[6]。不過它們的表現，還需要時間來驗證。

　　“親密關系”如何建立？

　　說完抗體，再說說連接子、連接體、偶聯臂……抱歉，Linker這個詞的中文翻譯五花八門，但反正說的都是一種東西——把細胞毒性藥物和抗體連接在一起的化學結構。別小看這個結構，抗體偶聯藥物的方方面面，都要受到它的影響。

小小的連接子可不好標出來……綠的那塊，能看到嗎？

（圖片來源：AAPS Advances in the Pharmaceutical Sciences Series）

　　抗體有兩大原則，連接子也可以總結出兩大原則：偶聯穩定，釋放迅速。前半句指的是偶聯需要經受住血液循環，在到達目標前不提早放出藥物；后半句，當然就是藥物被內吞入癌細胞后，偶聯能被快速解體，釋放出癌細胞的“催命符”。

　　不過連接子里的門道，可遠遠不止這兩大原則，要說清楚，得先介紹點基本原理才行。目前抗體偶聯藥物使用的連接子，主要是利用抗體上原有的半胱氨酸或賴氨酸殘基，與藥物間偶聯形成化學鍵。

　　比如之前提到的T-DM1，連接選用的是賴氨酸殘基，而同屬二代ADC的本妥昔單抗（Brentuximab Vedotin），則選擇了半胱氨酸殘基。這樣的設計勝在一個簡單，因為抗體上的可用殘基數量很多，制備ADC時，不需要特意去改動結構[7]。

　　對了，這兩種藥物的連接子還有一個區別：T-DM1使用的是不可斷裂的連接子，藥物被癌細胞內吞后，抗體部分經過溶酶體降解，才能釋放出DM-1；本妥昔單抗使用的則是可斷裂連接子，它被蛋白水解后，就能釋放出搭載的藥物。

　　雖然類型不同，但目的上還是殊途同歸，這兩種二代ADC的連接子，都達到了穩定性好、釋放效率高的要求。但連接子決定的，還不只是這兩個指標。第一代ADC吉姆單抗/奧佐米星的退市，其實就是倒在了小小的連接子上。

補充一句，連接子一般都是被溶酶體降解呦

（圖片來源：Cancer Cell）

　　連接子本身結構不穩定，容易在酸性環境下被水解，導致藥物提早釋放產生嚴重的副作用是一方面；而抗體與藥物的偶聯不充分，偶聯比例（drug-to-antibody ratio, DAR）不合適，同樣是吉姆單抗/奧佐米星連接子的致命缺點。

　　從理論上說，每個抗體上大約有80-100個可偶聯的氨基酸殘基，實際上偶聯的藥物數量，一般不超過8個，但抗體和藥物的充分結合，卻不那么容易實現。吉姆單抗/奧佐米星當中，就有50%的抗體是沒有結合任何藥物的裸單抗[7]。

　　裸單抗太多，顯然會使療效大打折扣，不過一個抗體上搭載的藥物少了不行，多了也不行。搭載過多的藥物，會影響ADC使用抗體的穩定性，導致藥物代謝和安全性上的問題。

　　二代ADC在連接子上最明顯的進步，就是改進了偶聯充分性和比例問題。T-DM1和本妥昔單抗的裸單抗比例大約只有5%，遠比吉姆單抗/奧佐米星要低，DAR值則分別是3.5和4。3.5-4的黃金比例，也給后來的許多在研新藥提供了參考。

　　但二代ADC的連接子也還不完美，比如在抗體上的具體結合位置相對隨機，也沒有徹底解決裸單抗的問題。通過改造抗體，實現更可控和高效的特定位點偶聯（Site-Specific Conjugation），是現在連接子技術最主要的探索方向之一[8]。

位點特異性結合，仍然不會太傾向于掛過多的藥物到抗體上，三四個就好

（圖片來源：Antibody Therapeutics）

　　技術日新月異，就會創造更多的可能。比如一家公司基于曲妥珠單抗，設計出了抗體和藥物比例高達1:20的新型ADC[9]，遺憾的是由于效果不穩，這種“印度摩托車”式的ADC研發被早早終止了。T-DM1們的黃金比例，還是很有道理的。

　　抗體和藥物的“親密關系”，真是不好經營啊，估計生娃養娃也就這么難了。那么作為ADC家庭里必不可少的伴侶，細胞毒性藥物又得滿足些什么要求呢？

　　精挑細選的“核武器”

　　提到細胞毒性藥物時，科研論文很多時候的用詞是彈頭（Warhead）。這可不是子彈，是搭載導彈的那種彈頭，幾十萬噸TNT當量的那種。藥物，才是絕大多數ADC中發揮殺傷功能的主角。

　　雖然在ADC誕生前，科學家就已經找到了形形色色的各種化療藥，但這些化療藥直接用來開發ADC的結果都不怎么好。首先藥物得有連接抗體的合適位點，其次得在體內循環下相對穩定，這算是兩大基礎要求吧。

　　但最關鍵的要求，還是彈頭要強力，足夠強力，要多強力有多強力，按數字的話，至少得比傳統化療藥強力100-1000倍！（此處請腦補對設計師大吼放大的場景）如果說傳統化療藥是炸彈，那抗體偶聯藥物選擇的絕對是核彈。

Boom！Boom！Boooooooom！

（圖片來源：Pixabay）

　　選擇強力彈頭，是因為抗體偶聯藥物作用機制的特殊性。雖然搭載到抗體上，讓化療藥物的選擇性更強，但最終也只有大約1%的藥物，能夠被癌細胞成功內吞[10]，而不被內吞的藥物，對癌細胞的殺傷力就很有限了。

　　所以搭載到抗體上的藥物，得做到“少而精”，像科幻小說里的濃縮炸彈一樣威力驚人，在癌細胞里面制造大爆炸。傳統的化療藥不僅威力本身偏弱，搭載到抗體上甚至還可能降效，這就讓彈頭的挑選更難了[11]。

　　目前獲批的5種抗體偶聯藥物，使用的彈頭分為三類：卡奇霉素類（Calicheamicins）、奧瑞他汀類（Auristatins）和美登素類（Maytansinoids），而在后續研發的新藥中，占比最大的還是后兩種。

　　就拿T-DM1使用的美登素類，也就是曲妥珠單抗（T）后面的DM-1，來更進一步講講彈頭里面的門道吧。美登素最早是從非洲的一種植物中提取出來的化療藥，但T-DM1的研發，為什么相中了它呢？

　　從化療原理上說，美登素是一種微管蛋白活性抑制藥，它能使癌細胞在有絲分裂時，不能正常形成紡錘絲，從而使分裂停止，對癌細胞造成殺傷。沒錯，在乳腺癌治療中廣泛應用的紫杉醇類藥物，起效機制就是這么回事。

一些小說里經常會說什么“神秘的非洲毒藥”，對吧？

（圖片來源：Pixabay）

　　機制相同，不代表美登素也能單獨締造輝煌。雖然在實驗室里展示了100倍、1000倍的殺傷力，但缺乏對癌細胞的選擇性，讓它在早期臨床試驗中導致了嚴重的副作用，最終沒能實際應用[12]。

　　但在基因泰克那支開發了曲妥珠單抗的傳奇團隊看來，拿美登素作為基于曲妥珠單抗的ADC用藥，再合適不過了。和紫杉醇一脈相承的原理，更強大的殺傷力，副作用和選擇性問題，搭載到抗體上后也會減少。總之一個詞，天作之合。

　　不過T-DM1使用的彈頭，其實應該叫“美登素類似物”，因為它經過了人工的結構改造和半合成。這原本是為了解決美登素天然來源有限、缺乏連接抗體的位點和穩定性的三大問題，但科學家們發現，改造還增強了美登素的殺傷力[11]！

　　搭載到曲妥珠單抗上，則讓美登素類似物真正實現了揚長避短，殺傷力得到了充分的發揮，再配合上曲妥珠單抗本身的抗癌效果，這種黃金搭檔，不成功都難。臨床試驗的結果，也驗證了科學家們思路的成功。

　　這一點，在HER2乳腺癌二線治療的試驗中體現最明顯。對比HER2靶向藥拉帕替尼+化療，T-DM1不僅在生存期等療效指標上勝出，治療導致的嚴重副作用發生率也下降了16%[13]。抗體偶聯>靶向+化療的理論優勢，真正轉化到了現實。

不做臨床，永遠想不到會有什么樣的驚喜或者……驚嚇？

（圖片來源：FreeRange）

　　有很多科學家說，抗體偶聯藥物是抗癌藥物發展最迅速的領域，也是知識更新速度最快的領域。現有ADC們的成功，更像是萬里長征第一步。但這些前輩們，靠智慧和心血積累出的“技術壁壘”，也不能被小看。

　　要實現那些宏大的目標，比如靠ADC改造免疫微環境、殺傷腫瘤間質細胞的廣譜抗癌，就得對抗體、連接子、藥物彈頭繼續升級，雖說這每一部分看似都有無限的挖掘空間，但科學探索不是摸黑，也有邏輯和內在規律。

　　就算是T-DM1這種來自傳奇團隊的手筆，也是一步一步穩扎穩打，刷完實驗室的癌細胞，再去挑戰患者身上的大BOSS們，這么按部就班殺出來的。老話說得對，學會飛之前，得先學走。