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引言

作為一種新型的生物治療藥物，經(jīng)典的抗體偶聯(lián)藥物（ADC）由抗體，連接子和有效的細胞毒藥物（有效載荷）組成。ADC可以選擇性地將高細胞毒性有效載荷傳遞給癌細胞，并通過利用抗體的選擇性將有效載荷的全身毒性降至最低。然而，由于靶抗原的表達特征，抗體的結(jié)構(gòu)特征，連接子穩(wěn)定性和有效載荷特性，許多ADC具有不可接受的毒性作用，這減緩了它們的開發(fā)進程。

這篇綜述描述了ADC分子每個組分的結(jié)構(gòu)對其毒性的影響，通過使用從市售ADC獲得的非臨床和臨床數(shù)據(jù)，探索和討論了各種ADC在主體組織/器官中的毒性特征，旨在為新型ADC分子的開發(fā)提供參考，并促進相關(guān)的非臨床和臨床研究。

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一、影響抗ADC毒性的因素

有效載荷

有效載荷是ADC的彈頭。目前，市售ADC的有效載荷包括微管抑制劑，DNA損傷劑和拓撲異構(gòu)酶抑制劑。有效載荷的性質(zhì)如半數(shù)最大抑制濃度（IC50），親水或親脂性，電荷，藥物與抗體比（DAR）和一些其他性質(zhì)在ADC效率和毒性中起這關(guān)鍵作用。

IC50：一些具有較高的IC50值的有效載荷，如阿霉素殺傷腫瘤細胞需要比較高的濃度，ADC功效較差。最具細胞毒性的有效載荷在pg或pmol濃度甚至更低時就能夠發(fā)揮細胞殺傷作用。然而，因為小于1%的ADC劑量在腫瘤部位累積，大多數(shù)劑量在身體的其余部分循環(huán)，所以即使循環(huán)中釋放少量有效載荷也會產(chǎn)生顯著的毒性。像PBD，auristatin和maytasine這些具較低IC50值的有效載荷的ADC就在多個組織/器官中表現(xiàn)出明顯的毒性。此外，拓撲異構(gòu)酶I抑制劑的IC50值介于上述兩類藥物之間，像trastuzumab-deruxtecan 的DAR可達到8，從而實現(xiàn)功效和毒性之間的平衡。

親水性/親脂性：親水性有效載荷在水中具有合適的溶解度，促進藥物在體內(nèi)的運輸和分布，并且可以很容易地與抗體偶聯(lián)，從而增加DAR。另一方面，親水性損害了ADC或其代謝物的細胞膜通透性，這使得難以發(fā)揮旁觀者效應。

親脂性有效載荷很容易通過細胞膜，但它們可能會增加ADC的聚集和免疫原性的潛力，并阻礙進入抗原識別或結(jié)合所必需的結(jié)合位點。過度的疏水性促進肝臟攝取并引起肝毒性。此外，ADC疏水性可能通過巨胞飲作用促進非特異性攝取，這可能導致眼部毒性和血小板減少。

電荷：帶負電荷的有效載荷會增加ADC聚集并降低膜通透性。例如，將有效載荷從不帶電的MMAE轉(zhuǎn)變到帶負電荷的MMAF會導致較低的ADC毒性，這可能與由于膜通透性降低而導致的旁觀者效應降低有關(guān)。不帶電的有效載荷增加了ADC的疏水性。當與帶正電荷的抗體結(jié)合時，酸性連接子-有效載荷附著具有更大的聚集潛力。由于離子對帶負電荷的細胞膜的吸引，帶正電荷的分子通常會增加電荷介導的內(nèi)吞作用。對于MMAF偶聯(lián)的ADC，其細胞毒性受連接聚賴氨酸帶正電荷的肽或帶負電荷的聚谷氨酸肽的影響。

DAR：DAR與療效和毒性呈正相關(guān)，DAR值大于9可能會增加ADC的清除率，并在肝臟中迅速積累。

除了以上這3點，一些新型有效載荷或策略可能會產(chǎn)生新的毒性特征。例如RNA抑制劑、Bcl-xL抑制劑、PROTAC、免疫調(diào)節(jié)劑、放射性核素（90Y，131I），有毒蛋白質(zhì)（PE38），光吸收劑（IRDye700DX）和寡核苷酸等，還要雙有效載荷策略。這些新型的有效載荷或策略，可能帶來我們之前沒遇到過的全新毒性譜，這也是未來需要重點關(guān)注的地方。

連接子

ADC中連接子的作用是將抗體連接到有效載荷，這是ADC分子穩(wěn)定性和脫靶毒性的關(guān)鍵因素，并直接影響ADC的治療指數(shù)。目前，連接子可分為兩種類型，可裂解連接子或不可裂解連接子。

目前，ADC主流應用可裂解連接子，包括酸不穩(wěn)定型，還原型和酶可裂解型。酸不穩(wěn)定型，如腙連接子在血液中不穩(wěn)定。gemtuzumab ozogamicin在血液循環(huán)中過早或非特異性釋放有效載荷，會導致嚴重的骨髓抑制和肝毒性。還原型，如GSH缺乏對二硫化物還原的精確選擇性以及血漿中硫醇（半胱氨酸，GSH等）的存在導致有效載荷過早釋放。肽接頭相對穩(wěn)定，比如ValCit，它相對來說在血液中比較穩(wěn)定，半衰期長。但是，ValCit對多種組織中都存在的蛋白酶比如組織蛋白酶B、K、L都比較敏感。由于只有組織蛋白酶B被認為在癌細胞中高度表達，因此對其他組織蛋白酶的廣泛敏感性可能會在正常細胞中誘導脫靶毒性。相比之下，像Gly-Gly-Phe-Gly這種簡單的四肽連接子，在動物實驗中表現(xiàn)出了更好的穩(wěn)定性。

不可裂解連接子優(yōu)于可裂解連接子，這是由于穩(wěn)定性的提高而產(chǎn)生的低脫靶毒性。不可裂解連接子需要溶酶體中抗體部分的蛋白水解，以在ADC被內(nèi)化到細胞中后釋放具有氨基酸殘基和接頭的有效載荷。由于有效載荷帶有氨基酸殘基，因此膜通透性降低，旁觀者效應受到限制。

此外，連接子的屬性如親水性，長度和空間位阻對連接子的穩(wěn)定性和脫靶毒性有顯著影響。具有低親水性的連接子可以將有效載荷驅(qū)動到不同的組織中，導致脫靶毒性。較短的連接子有利于有效載荷隱藏在抗體的空間結(jié)構(gòu)內(nèi)，從而減少有效載荷的酶促降解并延長循環(huán)中ADC的半衰期，另一方面，這可能影響ADC在靶位點的有效載荷釋放。連接子的空間位阻通過阻礙暴露于連接子有效載荷附著來增加ADC的穩(wěn)定性。

靶抗原

ADC的理想靶抗原要在腫瘤中高表達，在正常組織中低表達或不表達。細胞表面抗原的較高表達水平可能導致細胞內(nèi)更大的有效載荷釋放。即使非腫瘤組織表達較低水平的靶抗原，持續(xù)循環(huán)的大量ADC也可能導致不希望的結(jié)合和相應的不良反應。

此外，人們對腫瘤微環(huán)境中的靶標越來越感興趣，包括新血管中的抗原，內(nèi)皮下細胞外基質(zhì)和腫瘤基質(zhì)。預計這些更具體的靶標將進一步降低ADC的全身毒性。

抗體

抗體是ADC的重要組成部分。其親和力，特異性，多聚反應性和Fc片段的作用直接影響ADC的功效和脫靶效應。

具有高特異性的抗體通常表現(xiàn)出更大的親和力，這使得它們能夠與靶抗原更緊密地結(jié)合。較高的親和力會導致ADC更快地內(nèi)化，直到達到其上限。然而，過度的親和力產(chǎn)生了“結(jié)合位點屏障”，導致實體瘤中ADC分布不均勻，抗原與血管附近的細胞結(jié)合更強，對遠端區(qū)域的滲透更少。抗體的親和力還受抗體結(jié)合位點的構(gòu)象，抗原，溶液的pH和溫度的影響。

多聚反應性是抗體與各種自身和外來抗原結(jié)合的能力，這些抗原可能完全不相關(guān)，并且通常歸因于構(gòu)象更靈活的抗原結(jié)合口袋。電荷和疏水性是影響抗體多聚反應性的關(guān)鍵因素。此外，過量的疏水性可能導致與膜和其他疏水表面的非特異性低親和力結(jié)合，這可能會增加胞飲速率并影響藥物的PK和生物分布。

正常組織識別抗體的Fc片段可能介導非特異性內(nèi)吞作用，相關(guān)受體包括Fcγ受體（FcγR），新生兒Fc受體（FcRns）和C型凝集素受體（CLR）等。例如FcγRIIa介導的巨核細胞（MK）中ADC的內(nèi)化以及隨后有效載荷對細胞骨架的破壞，這是血小板產(chǎn)生減少的潛在機制。此外，由C型凝集素家族成員甘露糖受體（MR）介導的攝取已被證明是ADC肝毒性的潛在機制。

位點偶聯(lián)

ADC偶聯(lián)方法分為兩類，即非位點特異性偶聯(lián)和位點特異性偶聯(lián)。ADC已經(jīng)開發(fā)了許多位點特異性偶聯(lián)技術(shù)，包括涉及引入工程化反應性半胱氨酸殘基，非天然氨基酸，糖基，二硫鍵再橋接，酶促偶聯(lián)和pClick等技術(shù)。

工程化半胱氨酸殘基偶聯(lián)采用基因工程技術(shù)在特定位置插入半胱氨酸殘基，然后將半胱氨酸上的巰基與有效載荷偶聯(lián)以合成位點特異性ADC。所得產(chǎn)物具有高均勻性，低毒性和可調(diào)穩(wěn)定性。二硫鍵重橋接是指打開抗體的鏈間二硫鍵以獲得反應性半胱氨酸。二硫鍵重新橋接通常會導致較窄的DAR分布，而橋接錯誤是一個潛在的缺點。非天然氨基酸可以構(gòu)建成重組蛋白，以獲得與小分子藥物發(fā)生化學反應的殘留側(cè)鏈，從而實現(xiàn)位點特異性抗體-藥物偶聯(lián)。然而，具有非天然氨基酸的抗體可能誘導免疫原性，非天然氨基酸的疏水性增加了抗體聚集的風險。酶促偶聯(lián)和糖基偶聯(lián)均可以產(chǎn)生高均一性和穩(wěn)定性的的ADC。最近還開發(fā)了一種pClick技術(shù)，可以以更方便和有效的方式進行ADC的位點特異性偶聯(lián)。

內(nèi)吞作用

基于內(nèi)吞作用的ADC必須內(nèi)化以引起功效，但如果它們被表達靶抗原的正常組織內(nèi)化，則會觸發(fā)其毒性作用。正常細胞對ADC的非特異性內(nèi)吞作用是毒性的重要因素。非特異性內(nèi)吞作用的潛在機制主要包括小窩蛋白依賴性內(nèi)吞作用、巨胞飲作用和吞噬作用。影響非特異性內(nèi)吞率的關(guān)鍵因素是ADC的細胞類型和理化性質(zhì)。帶正電荷的分子被大多數(shù)細胞的細胞膜以及細胞外基質(zhì)的帶負電荷的基團所吸引，從而增加了非特異性內(nèi)吞作用。具有高疏水性的ADC可能被其他具有高非特異性內(nèi)吞能力的正常細胞迅速清除，從而導致脫靶毒性。ADC的聚集激活FcγRIIa或FcγRIIIa表達細胞，并增加FcγR依賴性非特異性攝取。

患者因素

患者的體重，年齡和醫(yī)療狀況以及藥物-藥物相互作用在藥物代謝和消除中起作用。老年人往往伴隨多種基礎疾病，他們的器官功能可能下降，對藥物的耐受性也變差，更容易出現(xiàn)不良反應，甚至因為毒性太大而不得不停止治療�；�礎疾病狀態(tài)，比如肝腎功能不全，會顯著影響藥物的代謝和排泄。藥物相互作用也很關(guān)鍵，如果患者同時服用其他藥物，比如利福平或酮康唑，可能會影響B(tài)rentuximab vedotin釋放的MMAE的暴露量�；颊叩拿庖郀顟B(tài)也會影響他們對ADC產(chǎn)生免疫原性的風險。所以，個體化治療和密切監(jiān)測患者的反應，對于ADC的成功應用至關(guān)重要。

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二、ADC的非臨床和臨床毒性

血液毒性

化療對腫瘤最常見的副作用是骨髓抑制，因此，所有市售的ADC都有不同程度的血液毒性，表現(xiàn)為外周血細胞減少，如中性粒細胞減少，淋巴細胞減少和血小板減少，導致感染，出血和貧血。

不同類型的ADC的具體表現(xiàn)各不相同。在非臨床研究中，以DNA損傷劑為有效載荷的ADC在較低劑量下顯示出血液毒性，血液毒性可能與有效載荷的早期釋放，連接子類型，抗體Fc片段的結(jié)構(gòu)，抗原表達和非特異性內(nèi)吞作用等因素有關(guān)。

胃腸道反應

13種市售ADC中有11種會引起胃腸道不良反應，包括惡心（23%–79%），嘔吐（13%–47%），腹瀉（2%–59%），腹痛（9%–36%），便秘（12%–37%），臨床上消化不良（9.2%–12%），口干（16.7%）和口腔炎（13%–14.1%）。

為什么ADC這么容易引起胃腸道反應呢？原因可能有兩個。第一，很多ADC的靶抗原，比如HER2、Trop2、Nectin4、LewisA等等，在消化系統(tǒng)里廣泛分布。第二，人體的腸道黏膜細胞更新速度非常快，屬于快速增殖細胞。而ADC的Payload通常都是超細胞毒性的，對這些快速增殖的細胞特別敏感。

所以，靶抗原的廣泛表達和超細胞毒Payload的特性，共同導致了ADC頻繁的胃腸道毒性。具體的機制還需要更深入的研究，理解這些因素，有助于我們未來設計出更安全的ADC。

皮膚毒性

皮膚毒性是ADC的典型AE，在非臨床研究中很容易觀察到，表現(xiàn)為皮膚色素沉著，黑斑，干燥，脫皮，脫皮，皮炎和潰瘍。臨床上，很少或偶爾觀察到皮疹（13%–31%），瘙癢（12%–30%），皮炎（10%），干燥（4%–10%）和脫發(fā)（13%–39%）。

皮膚毒性主要是通過包含Val-Cit MMAE組件的ADC觀察到的，在非臨床或臨床環(huán)境中表現(xiàn)出不同程度的皮膚毒性。此外，ADC使用SN-38，Dxd，DM4，PE38和SG3199的有效載荷也注意到非臨床皮膚毒性。

周圍神經(jīng)疾病

周圍神經(jīng)疾病是ADC的典型AE，臨床表現(xiàn)為周圍感覺神經(jīng)�。�11%–68.2%），其特征是肌肉無力，味覺障礙，頭痛，眩暈，脫髓鞘性周圍神經(jīng)病和周圍運動神經(jīng)病。使用MMAE，DM1，DM4和其他微管抑制劑治療ADC的患者經(jīng)常觀察到周圍神經(jīng)病變。使用SN38和卡利霉素作為有效載荷的ADC治療的患者僅報告頭痛或眩暈。由于關(guān)于ADC相關(guān)外周神經(jīng)毒性機制的研究很少，因此所涉及的機制尚不清楚，需要進一步研究。

眼部毒性

眼部毒性（1.2%–84%）是ADC治療的典型AE，表現(xiàn)為視力障礙，干眼癥，角膜病變，角膜炎，微囊上皮改變和角膜沉積物等。到目前為止，非臨床毒理學研究中只有三個ADC報告了眼部毒性，人類/臨床試驗中的10個ADC報告了各種嚴重程度的眼部毒性。

已經(jīng)表明眼毒性與抗原表達的可能關(guān)聯(lián)。例如，針對在眼上皮中表達的MUC16的ADC的臨床試驗報道，40%的患者經(jīng)歷了眼部毒性。在組織交叉反應性研究中，Tisotumab vedotin與人類和猴子的角膜和結(jié)膜上皮組織呈陽性交叉反應，并且在非臨床研究中注意到眼部毒性。臨床上報道了高頻率的不良眼部反應，包括3.2%的患者出現(xiàn)嚴重的潰瘍性角膜炎。

肝毒性

肝毒性是ADC的常見AE。13個ADC中有9個在非臨床研究中報告了肝毒性，主要表現(xiàn)為肝氨基轉(zhuǎn)移酶升高和肝臟組織病理學改變。臨床上，在13個ADC中有10個注意到肝氨基轉(zhuǎn)移酶升高（24%–98%）。

在非臨床研究中，具有MMAE有效載荷的ADC幾乎總是表現(xiàn)出肝毒性。由于單獨使用MMAE可能在較低劑量下引起肝損傷，因此認為相關(guān)的ADC肝毒性與循環(huán)中MMAE暴露有關(guān)。另一方面，HER2，EGFR，TF和CD30的靶抗原都在肝臟中表達，并且在非臨床研究中注意到相關(guān)的ADC具有肝毒性。總之，ADC的肝毒性與有效載荷，靶抗原表達，F(xiàn)c受體和非特異性內(nèi)吞作用有關(guān)。

肺毒性

間質(zhì)性肺炎（ILD）是一組以肺損傷為特征的疾病，以不同程度的炎癥和間質(zhì)纖維化為特征的異質(zhì)性彌漫性實質(zhì)性肺病。ILD是藥物相關(guān)肺毒性的最典型形式，在大多數(shù)情況下是由抗腫瘤藥物誘導的，這些藥物通常可以通過細胞毒性和免疫作用機制引起ILD。

其他

除了上述毒性外，還報道了人類ADC的其他AE。例如，已經(jīng)觀察到多種ADC的生殖毒性；用polatuzumab vedotin，sacituzumab govitecan和moxetumomab pasudotox觀察到腎功能損害；用T-DM1，gemtuzumab ozogamicin和loncastuximab tesirine觀察到心血管不良事件；用moxetumomab pasudotox觀察到毛細血管滲漏綜合征和溶血性尿毒癥綜合征；在臨床試驗中觀察到單個ADC的質(zhì)膜毒性。

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結(jié)語

自第一個ADC獲得批準以來，二十多年來，人們不斷努力以各種方式優(yōu)化ADC成分，例如，改變現(xiàn)有的有效載荷，探索對切割具有更強特異性的連接子和更合適的穩(wěn)定性，通過最新的偶聯(lián)和掩蔽技術(shù)優(yōu)化抗體結(jié)構(gòu)，尋找具有更高特異性的靶抗原，以及探索新型ADC，包括非內(nèi)吞ADC和XDC。所有這些努力都希望有效降低脫靶毒性，提高患者對ADC的耐受性。

作為當今最有前景的藥物類別之一，盡管目前ADC的發(fā)展仍面臨許多挑戰(zhàn)，但隨著新興技術(shù)創(chuàng)新和資本市場的持續(xù)投入，具有更高療效和更高安全維度的ADC正在不斷被開發(fā)出來應用于治療癌癥和其它疾病，造福廣大患者。

參考資料：

1.Overview of antibody-drug conjugates nonclinical and clinical toxicities and related contributing factors. Antib Ther. 2025 Mar 18;8(2):124–144

       原文標題 : ADC的非臨床和臨床毒性及相關(guān)影響因素