摘要：Antibody-Drug Conjugates (ADCs) 代表了一类创新的强效抗癌化合物，它们在血液学恶性肿瘤和实体瘤的治疗中被广泛使用。与传统的基于化疗药物的治疗方法不同，后者主要与适度的特异性和治疗效果相关，构成 ADC 的三个关键组成部分（通过化学连接子与细胞毒性药物结合的单克隆抗体）在靶向杀死癌细胞方面取得了显著的改进，同时在减少系统性副作用方面也有所改善，这些副作用是由非肿瘤毒性引起的，从而保护了健康组织。基于它们的有益作用机制，迄今为止已有 15 种 ADC 获得了市场批准，包括美国食品药品监督管理局（FDA）、欧洲药品管理局（EMA）和/或其他国际政府机构的批准，用于临床肿瘤学，并且有数百种正在进行临床前和临床阶段的评估。在这里，我们的目标是提供一个全面的概述，围绕 ADC 治疗策略的关键特征，包括它们的结构和靶向属性、作用机制、肿瘤微环境的作用，并回顾临床肿瘤学中批准的 ADC，提供关于它们的毒性概况、临床表现和在新型组合疗法中的使用的讨论。最后，我们简要回顾了 ADC 在其他病理背景下的应用，并提供了有关 ADC 制造和分析表征的关键信息。
1.引言
癌症是一种多阶段的进展过程，它将正常健康细胞转变为恶性病变（Cooper, 2000）。它是全球死亡的主要原因，2020年造成近1000万人死亡，是治疗最具挑战性的疾病之一。传统治疗策略包括化疗、放疗、免疫疗法和手术，其中化疗是治疗各种癌症的主要方法。尽管通过小分子细胞毒性药物取得了显著的成就，但它们存在一些限制其疗效的缺点，包括治疗指数低和高非肿瘤效应。通常，化疗的低效性在患者中引起了高发生率的严重副作用，主要是由于化疗药物对快速分裂的正常细胞的非特异性作用。因此，该领域的热门话题之一是发现具有增强治疗效果的新化学剂，并优先消除肿瘤衍生细胞，而不损害身体本身。在免疫疗法领域，已有几种单克隆抗体（mAbs）获得临床批准，因为它们通过选择性靶向癌细胞并通过激活直接和/或间接杀伤机制，在血液学恶性肿瘤和实体瘤中显示出治疗益处。然而，包括组织可及性、药代动力学差和与免疫系统的弱相互作用在内的问题，导致了开发更新、更安全、更有效的靶向疗法的需求。1907年，德国诺贝尔奖得主保罗·埃尔利希提出了可能存在能够选择性靶向病原体微生物（如细菌）而不损害正常细胞的化合物的概念，这一概念在历史上被称为“魔法子弹”。从他的假设出发，一种创新的治疗方式，即抗体药物偶联物（ADC），在肿瘤学领域应运而生，并在40年前首次用于治疗晚期癌症患者。ADCs 是一类新兴的药物化合物，它们结合了抗癌药物（通常称为有效载荷）的效力和单克隆抗体对肿瘤部位的特异性，从而结合了化疗和免疫疗法。它们由三个部分组成，一个单克隆抗体，一个有机间隔物和一个细胞毒性药物。理想情况下，它们利用单克隆抗体的靶向能力，将通过稳定连接子与单克隆抗体结合的细胞毒性剂带到癌细胞或肿瘤微环境（TME）的细胞组分，在那里它可以发挥其抗肿瘤活性并导致细胞死亡。与传统化疗相比，这种策略提供了包括更好的药物耐受性、即使在低浓度下也具有细胞毒性、血液中和溶酶体中的稳定性、减少的非靶向效应和系统毒性在内的多项优势，所有这些特点都有助于扩大其治疗潜力。从2000年美国食品药品监督管理局（FDA）批准的第一个ADC开始，并考虑到单克隆抗体、连接子和有效载荷技术的不断发展，到2023年4月，已有13种不同的ADC获得FDA批准用于实体和血液学恶性肿瘤的临床使用，为靶向癌症治疗的新时代奠定了基础。此外，一些研究已经探讨了ADC在非肿瘤学背景下的潜在用途，包括感染和自身免疫性疾病，显示出有希望的结果，表明ADC的使用可能扩展到各种疾病。在这篇综述中，我们的目标是总结ADCs的当前知识，并解决一些关于它们的分子属性、它们与肿瘤团块和TME的相互作用、它们的临床使用、毒性和癌症治疗中的联合方案的关键点。最后，我们将提供ADC在其他疾病中的当前研究的概述，并解决它们在生产和表征中的主要挑战和限制。
2.ADCs由通过连接子连接到细胞毒性有效载荷的抗体组成
2.1.抗体构成指导ADCs到目标细胞的框架
ADC是一个具有药理活性的合成分子，包括三个部分：一个选择性的单克隆抗体，一个稳定的连接子，和一个强大的细胞毒性药物（图1）。它们共同确保了肿瘤特异性靶向和通过创造一个具有增强治疗效果的“新”化合物来有效地消除恶性细胞。
2.1.1.全尺寸抗体最常用作ADCs框架
抗体（Ab）或免疫球蛋白（Ig）是由浆细胞产生的Y形糖蛋白，具有固有的选择性结合其靶标的能力。在肿瘤学中使用的几种抗体，在与它们的靶标抗原相互作用时，具有通过调节与生存相关的途径和/或激活强大的免疫效应功能来影响肿瘤团块的生物学活性的能力，通过三种主要机制：抗体依赖性细胞介导的细胞毒性（ADCC），其中结合的Ab的Fc部分被自然杀伤（NK）细胞Fc受体识别并激活溶细胞因子的释放，补体依赖性细胞毒性（CDC），其中Fc区域与C1q的相互作用触发补体系统的经典途径导致细胞溶解和抗体依赖性细胞吞噬作用（ADCP），这是一种依赖于活跃的巨噬细胞吞噬肿瘤细胞的机制。同样，ADC中的肿瘤靶向抗体应该是单克隆的，并确保高目标特异性和结合亲和力，血浆中长半衰期，最小的免疫原性结合低交叉反应，并允许有效的内化以及诱导直接/间接杀伤效应。根据它们的重链恒定区域的氨基酸序列，人类Igs被分类为5种同型或类别（IgM, IgG, IgA, IgE, 和 IgD），其中IgG是在血清中最丰富的。基于进一步的氨基酸变化，这种同型可以细分为4个亚型（IgG1, IgG2, IgG3, 和 IgG4）。IgG1由抗体的N-末端部分的可变重（VH）和轻（VL）域，轻链恒定区域（CL）的C-域，重链恒定区域（CH1, CH2, CH3）和CH1和CH2域之间的铰链区组成。迄今为止，其骨架是最常用于ADC制剂的，因为它的血清半衰期（约21天），高Fcγ受体亲和力，从而具有强大的Fc依赖途径的免疫激活，以及更强的补体激活。除了这些间接细胞毒性机制外，IgG1基础的mAb在与恶性细胞上特定抗原的相互作用中，也可以通过阻断与癌细胞增殖、转移和侵袭性相关的途径来发挥直接杀伤效应。至于其他亚型，IgG2在对抗细菌荚膜多糖的反应中起作用，但表现出低Fcγ受体亲和力，低血浆浓度，并倾向于形成可能导致聚集和ADC无效性的共价二聚体。IgG3保护身体免受一系列细胞内细菌、寄生虫和病毒的侵害。它们是效应功能的强效介质，包括增强的ADCC和CDC反应，但它们也是循环半衰期最短的亚型，限制了它们作为ADCs的适用性。IgG4亚型具有与IgG1和IgG2相似的半衰期，但在触发C1q相关途径方面的效率较低，因为它对吞噬细胞上的Fc受体只有中间亲和力。然而，诱导较弱的免疫反应的能力导致与IgG1骨架相比更有利的安全性概况，使IgG4 ADCs适用于不希望抗体介导的细胞毒性的情况下。
2.1.2.抗体片段代表了ADC策略中的一个新颖和创新的方法
越来越多的研究对全尺寸IgG结构在实体癌治疗中的使用提出了质疑，并指出了一些关键限制，特别是在其大小方面。作为ADC合成中最常用的IgG1相当大（150 kDa），它可能阻碍药物在肿瘤团块中的分布，从而对ADC药代动力学和治疗效果产生负面影响。尽管这个问题可能在肿瘤相关的渗漏性血管中找到部分解决方案，这些血管仍然允许由于保留和渗透效应（EPR）而获得足够的药理效益，但其效率和化合物在肿瘤中的微观分布取决于许多因素，如ADC制剂以及团块的分子和细胞特征。与框架大小相关的其他问题包括系统性积累和减慢的非靶向清除率。由于这些限制，研究人员正在寻找自然抗体的“小型化”版本（也称为抗体片段），作为新的更小的药物偶联替代品，以扩大ADC治疗效益。这些片段是通过完整尺寸抗体的蛋白水解裂解或重组蛋白工程产生的，主要通过VH和VL区域保留完整尺寸IgG的结合能力。它们呈现了缺乏CH2域和Fc区域的工程框架，包括三种不同的配方：Fab格式，一个约50 kDa的结构，其中VL和VH分别与CL和CH1结合，并通过链间的二硫键连接，单链可变片段（scFv），一个约27 kDa的结构，其中VH通过短肽链连接到VL，以及二聚体，一个非共价约55 kDa的二聚体scFv，由VH和VL区域通过小肽链连接。此外，通过CHε4域二聚化的scFv组成的小型免疫蛋白（SIPs）是一种针对纤维连接蛋白和其他血管抗原开发的片段化格式。通过保留完整尺寸抗体的靶向能力并结合更小和动态的格式，抗体片段有潜力克服完整尺寸Ig结构的一些主要缺点，并可能代表实体瘤治疗中的一个创新。迄今为止，有希望的数据显示了稳定性、肿瘤靶向和渗透性以及表位可及性的显著改善，特别是在通过传统的基于IgG的ADC难以到达的癌症中。此外，较小的格式应该更能被身体耐受，并产生较少的副作用，主要是因为它们不显示由与Fc受体和靶向免疫细胞的相互作用引起的交叉反应。如果这些好处应该在更大程度上进行评估，可以发现显著的弱点。例如，由于它们的较小尺寸和缺乏Fc域，没有它它们无法触发新生儿Fc受体救援途径，抗体片段被更快地降解，可能不会在体内停留足够长的时间以发挥足够的抗肿瘤活性。从这个角度来看，一个解决方案可能是通过施用更高和/或更频繁的剂量来控制剂量方案以实现治疗效果，但对这些格式在临床上的行为知之甚少，正在进行广泛的努力以提高它们的可行性。此外，缺乏Fc域严重限制了激活免疫系统的可能性，从而失去了抗击肿瘤进展的重要伙伴。除了这些配方，目前正在探索基于非抗体的框架。尽管必须仔细考虑Ab部分的性质，选择连接子和有效载荷同样重要，以创建最合适的治疗性ADC。
2.2.连接子是通过化学键将抗体与有效载荷连接起来的序列
在ADC策略的发展中，连接子代表了确保单克隆抗体与细胞毒性有效载荷之间桥梁的技术。它们是ADC中最可修改的部分，并影响其生物物理和功能属性，如稳定性、效力、效力和毒性。连接子的两个主要目的是防止细胞毒性药物在血液循环中过早释放，并确保其在目标部位有效释放。根据有效载荷的释放机制，连接子可以广泛地分为两类：可切割和不可切割。最近在连接子化学方面的进展，包括目前未在临床ADC中使用的配方，如双正交、光响应和Fe(II)-可切割连接子。
2.2.1.可切割连接子在ADC中用途广泛
可切割连接子在ADC合成中最常用，并设计为响应血液、肿瘤细胞和TME生态位之间发生的环境条件变化（pH、氧化还原电位、GSH浓度或酶活性）而与细胞毒性药物分离。它们在生理条件下是稳定的，并且在ADC被肿瘤细胞内化后迅速切割，以确保选择性释放细胞毒性制剂。此外，这些连接子通常在TME中被切割，因为它的酸性更高和氧化应激更大，使它们成为影响大实体团块的最常用制剂，这些团块几乎无法通过完整尺寸抗体渗透。可切割连接子通常分为化学（腙键和二硫键）和酶（肽键和葡萄糖醛酸）切割连接子。腙键连接子是主要用于血液学恶性肿瘤的酸敏感连接子的例子。它们通常在血液循环的生理pH范围内是稳定的，并在肿瘤细胞的内质网和溶酶体（pH 4.8–6.2）的酸性微环境中发生水解。类似地，基于二硫键的连接子在血液碱性环境中是稳定的，但有效载荷的释放对谷胱甘肽（GSH）敏感，这是一种代谢物，其浓度在癌细胞的细胞质中要高得多。然而，这两种连接子都引起了人们对它们非靶向细胞毒性的关注。肽键确保ADC在循环中保持完整，并在与溶酶体蛋白酶（如通常在几种肿瘤细胞类型中过表达的组织蛋白酶B）相互作用时释放细胞毒性药物，与化学连接子相比，肽连接子与改善的血清稳定性和抗癌活性相关。此外，基于葡萄糖醛酸键的连接子，另一种类型的酶敏感化学桥，通常用于ADC设计，并依赖于β-葡萄糖醛酸酶的切割，其水平通常在肿瘤细胞微环境中很高。
2.2.2.非可切割连接子避免了非特异性有效载荷的释放
非可切割连接子包括马来酰亚胺己酰（MC）和4-马来酰亚胺甲基环己烷-1-羧酸盐（MCC）结构，由不经过酶降解而分裂的化学结构组成。它们对常规化学物质不活跃，但允许在单克隆抗体被溶酶体完全代谢后释放细胞毒性药物。通过这种方式，它们将有毒有效载荷释放到肿瘤靶细胞中，而不损害正常健康细胞。由于它们的化学合成，这些连接子提供了比可切割替代品更低的毒性和更长的血浆半衰期等一些优势。另一方面，它们的局限性主要与它们的作用机制有关，因为它们强烈依赖于有效的细胞内运输和具有高表达和内化抗原的细胞成分。
2.3.有效载荷由针对肿瘤细胞的强效细胞毒性药物组成
如上所述，连接子作为将单克隆抗体与有效载荷（细胞毒性药物）连接起来的间隔物，必须在肿瘤部位释放以适当发挥其药理效应。为了适合作为ADC中的有效载荷，化学物质理想地应具有低分子量和免疫原性，血液中和内质网/溶酶体途径中的高稳定性，以及高细胞毒性。由于静脉给药表明只有非常小部分的ADC到达肿瘤（0.1%–2%），它们的有效载荷必须比化疗中使用的药物（作为游离小分子）有效100至1000倍。鉴于ADC策略的目标是实现强效的细胞毒性活性，设计这些化合物的过程中要考虑的一个重要属性是药物-抗体比率（DAR），这是一个指示平均数量的化学分子与单克隆抗体结合的值。对于基于赖氨酸侧链酰胺化或主要基于半胱氨酸中间链二硫键还原的当前偶联方法，常见的DAR值范围从0（最低值）到8（最高值）。然而，体内实验表明，高DAR值与抗体药代动力学呈负相关。尽管低DAR意味着装载的药物分子数量较少，因此治疗效果较低，但值得注意的是，平均DAR为2至4的ADC与具有更高DAR的ADC相比，具有更大的抗癌活性/效力，可能是因为后者与相应平均偶联的对应物相比，在体内更快地被清除。如今，细胞毒性有效载荷通常作为DNA损伤剂或微管抑制剂起作用，但正在研究的新型潜在药物包括B细胞淋巴瘤-超大（Bcl-xL）抗凋亡蛋白抑制剂、RNA和烟酰胺磷酸核糖转移酶（NAMPT）抑制剂，以及carmaphycins，即蛋白酶体活性抑制剂。
2.3.1.DNA损伤药物作为交联剂、烷化剂和拓扑异构酶抑制剂
通过损伤DNA诱导细胞死亡的现有药物可以在皮摩尔浓度下起作用，并影响增殖和非增殖细胞，因此它们可能通过影响肿瘤起始细胞来有助于消融肿瘤团块。从机制上看，这些化学物质以不同的方式改变双螺旋，例如，通过诱导单/双链断裂、DNA小沟的烷基化和交叉链接，或通过抑制拓扑异构酶I/II从而复制。其中一些包括鹅膏素（天然由ciclic八肽组成，通过抑制RNA聚合酶II的作用并破坏RNA和蛋白质合成）、卡利奇霉素（DNA相互作用的抗肿瘤抗生素，通过引起DNA双链断裂并抑制复制）、二卡霉素（天然DNA小沟烷化分子）和吡咯并苯并二氮卓（高效率的DNA小沟交叉链接剂）。另外两种在第一代ADC中使用的药物值得一提，即喜树碱（DNA拓扑异构酶I抑制剂在复制泡沫）和阿霉素（通过插入DNA并产生自由基来损伤DNA的抗生素分子）。
2.3.2.微管靶向剂阻止有丝分裂引线形成和细胞周期
微管抑制剂通过结合微管亚基在G2/M细胞周期阶段阻止肿瘤细胞的快速增殖，导致细胞通过凋亡死亡。这类包括美登木素和奥瑞他汀，一类微管抑制细胞毒素，使细胞在中期停止。奥瑞他汀衍生物单甲基奥瑞他汀E（MMAE）和毒性较低的F（MMAF）常用作ADC设计中的有效载荷，并通过阻断微管蛋白聚合发挥作用，从而扰乱微管生长并导致细胞周期停止。详细查看机制，微管形成涉及在细胞质中将αβ-微管蛋白异二聚体成核或组装成微管种子。由于奥瑞他汀通过干扰β亚基上的GTP水解，导致微管过度和持续生长，它们失去了在有丝分裂后期缩短和分离姐妹染色单体的能力，导致细胞在有丝分裂中期冻结。
2.4.ADC治疗策略的发展经历了三代化合物
在过去的几年里，ADC发展路径将十几种针对各种血液学和实体恶性肿瘤的ADC带入市场。一般来说，这些ADC根据单克隆抗体的类型、连接子的化学性质、作用机制以及DAR和偶联方法的关系被分为三代（第一代、第二代和第三代）。作为对新型治疗策略的首次尝试，第一代ADC引起了患者的急性不良反应，如血液毒性和发病率，主要是由于单克隆抗体骨架、连接子化学和目标非特异性而非药物本身。最初，这些生物制剂使用小鼠来源的和后来的嵌合单克隆抗体，通过不稳定的连接子与化疗中可用的一些效力较弱的药物偶联。不幸的是，给药后，这些单克隆抗体被身体识别为非自身，并不可避免地通过形成抗小鼠抗体（HAMA）引发免疫反应，经常导致严重的免疫原性问题。此外，酸敏感连接子的化学性质在血液pH下相当不稳定，导致了有效载荷的不受控制的释放，如卡利奇霉素、二卡霉素和阿霉素，其效力无论如何都太低，无法导致癌细胞死亡。在这种情况下，随机赖氨酸的随机偶联不允许控制DAR，并导致含有未偶联、部分偶联和过度偶联单克隆抗体的异质混合物，这些混合物的比例未知，这负面影响了ADC的效力，限制了肿瘤渗透，并导致治疗窗口狭窄。此外，即使抗原缺乏肿瘤特异性表达，也被选择，导致严重的系统性非靶向效应。正如预期的那样，基于第一代ADC的限制，第二代ADC提供了一些旨在提高化合物效力并大幅减少非靶向毒性的实施。为了尽可能限制与单克隆抗体骨架相关的潜在副作用，优先选择人源化单克隆抗体而不是小鼠来源或嵌合单克隆抗体，因为它们在给药后引起的免疫反应较低。
2.5.与特定肿瘤相关靶标的结合触发ADCs的内化和细胞毒性
2.5.1.选择正确的靶向抗原对ADCs的杀伤至关重要
考虑到ADC的优势之一是能够将强效的细胞毒性药物特异性地传递给癌细胞，选择靶标抗原必须是开发这种策略的首要考虑因素。为了最大限度地利用ADC的治疗指数，理想的抗原应该是细胞表面结构（如蛋白质、糖蛋白或异常的神经节苷脂），在肿瘤细胞上高度或主要表达，与健康、正常细胞相比，或者至少在恶性、疾病相关细胞上丰富。理想情况下，目标蛋白应该是肿瘤特异性抗原（TSAs），这些抗原仅存在于癌细胞类型上，和/或肿瘤相关抗原（TAAs），这些蛋白在肿瘤中高度过表达，但在正常组织中罕见或很少存在。除了这一特征外，抗原的表位应该理想地面对外细胞矩阵（而不是内部位置），以确保更容易的可及性和与ADC的相互作用，后者从血管扩散出来。此外，为了避免不良的系统性副作用和安全问题，目标抗原应该是锚定在膜上的蛋白，而不是分泌到血液循环中。如果情况不是这样，ADC将促进肿瘤外的不希望的结合，从而减少对恶性细胞的抗癌效果。然而，在ADC相互作用后，最佳抗原应确保抗原-ADC复合物适当地内化到内质网/溶酶体途径中，导致药物释放，最终产生细胞毒性。值得注意的是，内化过程的速度和效率严格取决于目标的性质、表位的类型，以及与ADC偶联的有效载荷。最后，由于肿瘤团块及其周围的微环境（TME）紧密耦合并不断相互交流，TME组分已被作为新型潜在ADC靶标（见下文）。
2.5.2.ADCs的作用机制需要内化以发挥抗肿瘤细胞毒性
存在一个针对癌症细胞类型特异性存在或在癌变过程中高度过表达的抗原的单克隆抗体是ADC策略的一个基本要求。考虑到这一点，ADC的作用机制非常简单，并允许对疾病进行治疗以及强大的靶向细胞毒性（图2）。给药后，通常通过静脉注射以保持药物功能，ADC的单克隆抗体部分与癌细胞上的目标抗原结合，抗原-ADC复合物通过受体介导的内吞作用内化后，新形成的早期内质体成熟为晚期内质体，最终与溶酶体融合。在这个细胞隔间中，酸性或氧化还原条件与蛋白酶（组织蛋白酶B、血浆酶等）的存在相结合，允许细胞毒性有效载荷从其单克隆抗体载体上脱离，药物随后扩散到细胞内，并通过攻击DNA结构或微管蛋白聚合导致细胞死亡。值得注意的是，广泛用于ADC合成的IgG亚型可以通过与新生儿Fc受体（FcRn）的相互作用从内质网/溶酶体降解途径中挽救出来，并通过细胞外回收，FcRn是一种参与调节IgG周转的IgG受体。因此，这种FcRn介导的穿过细胞外空间的转运，虽然只涉及内部化的ADC-复合物的一小部分，但可能增强ADC的清除，从而减少其治疗指数。另一方面，如果小分子能够穿透细胞膜，它可以部分地扩散回细胞外矩阵，并进入邻近的细胞，无论抗原的表达水平如何，造成“旁观者效应”。这种现象，通过改变TME组分，如新血管内皮细胞和/或癌症相关成纤维细胞（CAFs），可能进一步增强ADC的杀伤效果，特别是在具有高度异质性目标表达的癌症病变中。此外，ADC的治疗策略涉及其他杀伤机制，以确保对癌症的效力。在几个背景下，已经显示单克隆抗体与其特定靶标的相互作用可以直接导致抗原受体刺激触发的下游信号通路的强大抑制。当载体的Fab片段与恶性细胞上的目标表位结合时，同一单克隆抗体的Fc部分可以与NK细胞和巨噬细胞上的FcR相互作用，分别触发ADCC和ADCP，以及补体系统的C1q组分，触发CDC。
2.6.TME为ADC策略提供了新的潜在靶标
大多数处于临床前和临床开发阶段的ADC靶向主要位于癌块上的TAAs或TSAs。与血液学恶性肿瘤相比，实体瘤生长在一个复杂且动态的实体中，称为肿瘤微环境（TME），其组成可以根据肿瘤类型而有很大差异。TME的关键特征通常包括丰富的细胞外基质、基质细胞（例如，癌症相关成纤维细胞，CAFs）、新的和异常的血管以及免疫细胞，后者能够渗透到肿瘤团块中并发挥促进和抑制肿瘤的功能。特别是在肿瘤生长的早期阶段，癌细胞和TME组分之间存在双向和复杂的相互作用，通过释放可溶性因子促进肿瘤团块的生存、其局部侵袭和随后的转移扩散。从这个意义上说，TME通过一个新血管生成程序支持肿瘤的基本需求，该程序清除代谢废物，并且最重要的是，恢复向团块供应氧气和营养物质。鉴于这两个实体之间的密切关系，TME相关抗原（TMAs），即在TME内非恶性细胞上失调的蛋白质，为实体瘤的治疗提供了新的潜在靶标，因为它们与传统的肿瘤抗原不同。主要的TMAs包括趋化因子和细胞因子、转录因子、代谢酶和检查点分子。它们的优点在于它们在内皮细胞、基质细胞和免疫细胞上的过表达，而在健康组织中很少或非常低，以及它们在输注到血液中时更容易被ADCs接近，特别是存在于新血管或基质细胞上的抗原。此外，由于TME组分与癌细胞不同，它们不易受到由DNA修复机制无效引起的耐药机制的影响。针对这些抗原的制剂的开发不仅削弱了肿瘤团块，而且还提供了调节TME本身的机会，使其不那么免疫耐受，更容易被肿瘤消融。临床前和临床证据表明，属于肿瘤细胞外基质和新血管的细胞类型/因子可能是新的ADC靶标抗原的有价值的选择。例如，针对基质细胞的ADC可能通过改变肿瘤微环境中生长因子的浓度来引起细胞死亡，或者通过结合新血管上的抗原来诱导缺氧和营养缺乏。在这方面，值得一提的是“结合位点屏障”（BSB）的效果，这是一种发生在mAb和血管附近细胞群之间的现象，使部分ADC停留在它们附近，减少了Ab进入肿瘤团块的渗透。然而，大多数TMAs已在免疫系统的细胞上被识别，靶向它们提供了一种创新的抗癌治疗方法，通过促进效应细胞增殖、抗癌细胞因子/趋化因子的产生和总体生存，创造一个新的免疫敌对肿瘤微环境，减少新的血管生成。迄今为止，一些被新型ADCs靶向的TMAs包括CD74，一种由ADC STRO-001靶向的MHC类II分子伴侣，目前处于B细胞恶性肿瘤治疗的I期（NCT03424603）和CCR7，一种趋化因子受体，由新型ADC JBH492靶向，在非霍奇金淋巴瘤和慢性淋巴细胞性白血病患者中（NCT04240704）。此外，Camidanlumab tesirine，也称为ADCT-301，是一种用于治疗经典霍奇金淋巴瘤（cHL）和非HL的I/II期ADC（NCT02432235），CD276，一种在病理性血管生成过程中过表达的免疫检查点，是不同ADCs在晚期实体瘤中的有趣候选靶标（NCT04145622, NCT03729596 和 NCT03595059）。
2.7.癌症创造了不同的方式来逃避ADCs的有效性
癌症的一个众所周知的特征是它们能够克服治疗方法的有效性，使它们易受到各种耐药机制的影响。恶性细胞发展出的逃避机制可以分为抗原的下调/上调、药物外排泵的存在、溶酶体功能的缺陷，以及参与细胞周期进展和凋亡调节的信号通路的失调。在这种情况下，观察到抗原水平与brentuximab vedotin的ADC治疗效果之间的关联，其多次治疗周期与CD30下调相关，从而导致肿瘤对MMAE的更强耐药性。在另一项研究中，癌细胞系JIMT1-TM在反复给药后对药物产生了长期耐药性，因为HER2蛋白的水平下降。然而，血液中CD33抗原的上调限制了gemtuzumab ozogamicin对骨髓的渗透，表明高水平的CD33仍然对治疗产生负面影响，并可能减少药物暴露。另一个不可忽视的耐药机制依赖于称为ABC转运体的跨膜蛋白家族。这些跨膜蛋白作为药物外排泵，导致各种化学物质，包括用作有效载荷的化学物质，从癌细胞中排泄出来，使癌细胞对治疗产生耐药性或至少不那么易感。在AML细胞中观察到了这种机制，其中ABC家族成员MDR1的过表达使它们对gemtuzumab ozogamicin产生耐药性和在乳腺癌细胞中，TDM-1的周期性给药诱导ABCC1转运体水平的增加。另一种逃避机制涉及溶酶体酸化。给药ADC并内化后，溶酶体内的酸性水解酶切割连接子，随后将细胞毒性剂释放到癌细胞的细胞质中。然而，在持续治疗下，恶性细胞可能通过改变溶酶体隔间pH值来破坏这一过程，从而减缓其蛋白酶的代谢活性，这一过程已在对长期T-DM1耐药的HER2阳性乳腺癌克隆中得到证实。尽管如此，参与细胞周期调节的信号通路的扰动和凋亡调节的改变也可能调节肿瘤细胞对ADC的敏感性。在对T-DM1耐药的HER2阳性乳腺癌细胞中，观察到周期蛋白B水平的增加，这是一种需要G2/M细胞周期转换的蛋白质。这种在蛋白水平上的上调可能会通过改变对ADC治疗的敏感性来影响细胞周期动态。此外，在AML细胞中，与gemtuzumab ozogamicin的较低效力相关的PI3K/Akt通路的激活，以及与曲妥珠单抗低效力相关的PTEN通路的缺失。值得注意的是，在同一种血液肿瘤中，抗凋亡BCL-2和BCL-X家族成员的过表达在对gemtuzumab ozogamicin的敏感性中起作用。
2.8.临床批准用于治疗血液学和实体恶性肿瘤的ADCs
ADC策略代表了一种高度成功的癌症治疗替代方案。通过利用各种连接子和化学替代品将所选择的单克隆抗体在位点输送药物，与仅基于单克隆抗体的治疗和传统化疗相比，这是一种创新发展。如前所述，尽管ADC的开发在药物安全性、效力和靶向性方面仍然具有挑战性，但新技术的开发以及新靶点和组分的识别，使得ADC在临床肿瘤学中的应用激增。迄今为止，已有数百种ADC处于临床试验中，其中15种已获得FDA、欧洲药品管理局（EMA）和/或其他政府机构的批准，并投放市场，用于治疗血液学恶性肿瘤和实体瘤。在过去的23年中，以下ADC已开发用于治疗血液学肿瘤：Gemtuzumab ozogamicin（Mylotarg®）、Brentuximab vedotin（Adcetris®）、Inotuzumab ozogamicin（Besponsa®）、Polatuzumab vedotin（Polivy®）、Belantamab mafodotin（Blenrep®）、Loncastuximab tesirine（Zynlonta®）和Moxetumomab pasudotox（Lumoxiti®），后者使用免疫毒素而非化疗药物作为有效载荷。目前批准用于实体瘤治疗的ADC包括Ado-trastuzumab emtansine（Kadcyla®）、Fam-trastuzumab deruxtecan（Enhertu®）、Enfortumab vedotin（Padcev®）、Sacituzumab govitecan（Trodelvy®）、Tisotumab vedotin-tftv（Tivdak®）、Mirvetuximab soravtansine（ELAHERE®）、Disitamab vedotin（Aidixi®）和Cetuximab sarotalocan（Akalux®）。下面提供了每种药物的简要描述，关键特征列在表1中。此外，补充表1提供了正在研究用于癌症治疗的新型ADC的招募临床试验。
2.8.1.血液学恶性肿瘤
2.8.1.1.Gemtuzumab ozogamicin
Gemtuzumab ozogamicin（Mylotarg®; Pfizer）是第一个开发并由FDA在2000年批准，EMA在2018年批准的ADC。作为第一代ADC，它基于人源化抗CD33 IgG4抗体，通过腙键可切割连接子与DNA相互作用剂calicheamicin（或ozogamicin）相连，连接子与表面赖氨酸相连（平均DAR 2–3）。它被指示用于治疗复发/难治性急性髓性白血病（AML），尽管它在2010年被撤回，但在2017年以较低剂量重新批准，因为患者遭受了严重的毒性问题，可能由于剂量较高。给药后，Mylotarg与AML细胞上的CD33跨膜糖蛋白结合，内化后，通过其连接子的水解释放calicheamicin的前体。药物的活性形式通过与DNA结合并破坏其构象来发挥细胞毒性作用，导致细胞周期停止和细胞死亡。值得注意的是，calicheamicin的疏水性质使得它能够杀伤TME中CD33靶抗原阴性的细胞。
2.8.1.2.Brentiximab vedotin
Brentiximab vedotin（Adcetris®; Seagen, Takeda Pharma）于2011年获得FDA批准，2012年获得EMA批准，作为系统性间变性大细胞淋巴瘤（sALCL）的单药治疗，并于2018年与化疗联合用于复发/难治性霍奇金淋巴瘤（HL）。它由一个靶向癌细胞上的CD30的嵌合IgG1组成，CD30是肿瘤坏死因子受体家族的细胞膜蛋白，通过蛋白酶可切割连接子与MMAE（DAR等于4）半胱氨酸结合。与其靶标相互作用后，Adcetris通过依赖clathrin的内吞作用进入内质网/溶酶体途径，其中其连接子被酸性水解酶切割以在细胞质中释放MMAE。药物通过干扰微管蛋白聚合诱导凋亡和细胞死亡。像calicheamicin一样，MMAE利用旁观者杀伤效应对邻近的CD30阴性细胞发挥其细胞毒性作用，这表明Adcetris在体内异质性淋巴瘤中的效力可能与此效应有关。
2.8.1.3.Inotuzumab ozogamicin
Inotuzumab ozogamicin（Besponsa®; Pfizer）于2017年获得FDA和EMA批准。它靶向CD22，这是一种在急性淋巴细胞性白血病（ALL）的复发/难治性B细胞前体上表达的抗原。它由一个人源化IgG4 mAb与calicheamicin通过酸性可切割连接子连接到赖氨酸残基上组成。它的DAR范围为5到7。从机制上看，它的工作原理与gemtuzumab ozogamicin相似，因为它基于相同的抗体骨架并装载了相同的药物。
2.8.1.4.Polatuzumab vedotin
Polatuzumab vedotin（Polivy®; Genentech）包含一个人源化IgG1抗CD79b，B细胞受体的一个组成部分，通过与brentiximab vedotin合成中使用的相同的有机桥与MMAE结合。偶联方法是通过THIOMAB系统利用工程化半胱氨酸，DAR为3.5。Polivy的临床使用已在2019年获得FDA批准，在2020年获得EMA批准，用于治疗成人复发/难治性弥漫性大B细胞淋巴瘤（DLBCL），与苯达莫司汀和利妥昔单抗（抗CD20 mAb）联合使用。给药后，这种药物被内化到癌细胞中，并被蛋白水解切割以释放MMAE，MMAE通过抑制微管蛋白聚合引起凋亡细胞死亡。
2.8.1.5.Belantamab mafodotin
Belantamab mafodotin（Blenrep®; GlaxoSmithKline）于2020年获得FDA和EMA批准，用于治疗难治性/复发性多发性骨髓瘤（MM），但在2022年被撤回，因为它没有达到FDA标准（https://www.myeloma.org/news-events/withdrawal-blenrep-us-market）。这种ADC的单克隆抗体部分是独特的，因为它由一个人源化Fc-afucosylated IgG1组成，这种修饰增强了ADC的结合和细胞毒性。从单克隆抗体骨架出发，一个半胱氨酸结合的非可切割连接子将单克隆抗体与细胞毒性有效载荷MMAF桥接。它的DAR是4。Blenrep的靶标是B细胞成熟抗原（BCMA），这是肿瘤坏死因子受体家族的一个成员，在成熟的B淋巴细胞和浆细胞中过表达。与其他ADC一样，BCMA靶向内化ADC并降解单克隆抗体以在细胞质中释放MMAF，MMAF是一种微管抑制剂，它阻断癌细胞周期进展并通过凋亡导致它们死亡。
2.8.1.6.Loncastuximab tesirine
Loncastuximab tesirine（Zynlonta®；ADC Therapeutics）针对的是CD19蛋白，这是一种在所有B细胞谱系中常见的跨膜蛋白。它在2021年获得美国食品药品监督管理局（FDA）的加速批准，并在2022年获得欧洲药品管理局（EMA）的批准，用于治疗经过两线或以上系统治疗后复发/难治性B细胞淋巴瘤。这包括未另行规定的弥漫大B细胞淋巴瘤（DLBCL）、由低级别淋巴瘤演变而来的DLBCL，以及高级别B细胞淋巴瘤。
该药物由一个人源化IgG1单克隆抗体与SG3199（一种二聚体PBD（吡咯并苯并二氮卓）烷化剂）通过酶促可切割连接子连接而成，药物-抗体比率（DAR）为2-3。SG3199以其强大的细胞毒性而闻名，在皮摩尔级别上展现效果，使其成为目前ADC中使用的药物中最有毒的一种。这种高水平的效力允许有效靶向并杀死表达CD19的癌细胞。
其作用机制涉及SG3199有效载荷与DNA的不可逆结合，创建一个强烈的加成物，抑制DNA合成，最终导致细胞死亡。这种精确的靶向和有效载荷的强大细胞毒性作用使Zynlonta成为治疗某些类型的B细胞淋巴瘤患者的宝贵治疗选择，这些患者对标准治疗没有反应或在标准治疗后复发。
截至目前，Loncastuximab tesirine是唯一获准作为单药治疗复发/难治性DLBCL的抗CD19 ADC，突显了它在为这一患者群体提供额外治疗选择方面的重要性。
2.8.1.7.Moxetumomab pasudotox
Moxetumomab pasudotox (Lumoxiti®; AstraZeneca) 并不被广泛认为是ADC，因为它的有效载荷是由Pseudomonas aeruginosa外毒素A片段PE38组成的。然而，由于它使用基于单克隆抗体的相同靶向机制，我们仍然希望将其视为ADC生物复合家族的一部分。它在2018年获得FDA批准，用于治疗至少接受过两次系统治疗的难治性/复发性毛细胞白血病（HCL）患者。它在2021年获得欧盟市场授权。Lumoxiti基于抗CD22小鼠IgG1单克隆抗体，携带一个可切割连接子，连接到免疫毒素PE38。相互作用、内化和切割后，PE38被释放到细胞质中，通过阻断翻译和诱导细胞凋亡发挥作用。
2.8.2.实体瘤
2.8.2.1.基于曲妥珠单抗的ADCs
自1997年FDA批准利妥昔单抗用于治疗非霍奇金淋巴瘤（Leget and Czuczman, 1998）以来，已研究并批准了几种单克隆抗体在临床肿瘤学中的应用。考虑到构成已批准ADC框架的单克隆抗体，曲妥珠单抗是一个在联合疗法或单独使用中的抗癌分子的例子，也代表了两种ADC制剂的载体模式。曲妥珠单抗（Herceptin®）是一种人源化IgG1单克隆抗体，与HER2的细胞外结构域结合，HER2是20%的乳腺癌（BC）患者中上调的酪氨酸激酶受体，阻止其同源二聚体形成，从而阻断其细胞内信号传导。由于其在细胞生长、存活和分化中的作用，HER2+乳腺癌往往比HER2阴性肿瘤更具侵略性地生长和扩散。曲妥珠单抗于1998年获得FDA批准用于治疗HER2+ BC。它提高了总生存率（OS）和无进展生存率（PFS），但其使用也与心脏毒性的风险相关，如左心室射血分数（LVEF）下降和充血性心力衰竭。在美国，它被批准用于HER2+ BC的辅助治疗（与蒽环类药物和紫杉醇），以及用于转移性HER2+ BC的单药治疗或与化疗药物、酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）和免疫疗法联合使用。它也用于HER2+胃癌的联合治疗方案。曲妥珠单抗通过静脉输液给药，剂量方案可以根据肿瘤生长阶段进行调整。如今，曲妥珠单抗骨架已被用于合成两种FDA和EMA批准的ADC，ado-trastuzumab emtansine（T-DM1, Kadcyla®; Genentech）和fam-trastuzumab deruxtecan（T-Dxd, Enhertu®, Daiichi Sankyo, Astrazeneca），它们在二线/三线治疗中提高了OS，目前分别用于治疗HER2+早期/转移性和HER2+低度BC。
2.8.2.1.1.Ado-trastuzumab emtansine
Ado-trastuzumab emtansine (Kadcyla®; Genentech) 基于人源化IgG1与emtansine通过连接到赖氨酸残基的不可切割连接子相连。它的平均DAR为3.5。与HER2抗原相互作用后，Kadcyla通过内吞作用内化并到达溶酶体，在那里IgG1被完全蛋白水解降解。随后，含DM1的代谢产物lysine-MCC-DM1被释放到细胞质中，破坏微管网络并导致细胞死亡。有趣的是，lysine-MCC-DM1与DM1具有类似的毒性，但由于其在中性pH下的电荷，无法通过旁观者杀伤效应发挥其药理作用。T-DM1在2013年获得FDA批准，用于治疗晚期HER2+ BC，基于EMILIA临床试验（III期）的数据。这项研究评估了与卡培他滨和拉帕替尼相比，T-DM1在之前接受过曲妥珠单抗和紫杉醇化疗的HER2+ BC患者中的疗效。基于911名入选患者的结果显示，T-DM1的使用在客观反应率（ORR）（43.6% 对比 30.8%）、中位PFS（9.6个月对比 6.4个月；p < 0.001）和中位OS（29.9对比 25.9个月，p < 0.001）方面取得了改善，中位随访时间为47.8个月（Blackwell et al., 2012; Diéras et al., 2017）。几年后，KATHERINE临床试验（III期）的积极结果建立了T-DM1作为早期HER2+ BC患者的辅助疗法的新用途，这些患者在新辅助治疗（紫杉醇和曲妥珠单抗）后仍有残留疾病。在符合标准的1486名患者中，接受T-DM1治疗的患者与单独接受曲妥珠单抗治疗的对照组患者相比，3年无侵袭性疾病生存率（IDFS）显著提高了50%（88.3%对比 77%，p < 0.001）。从这两项研究收集的数据中，T-DM1与化疗药物和单独曲妥珠单抗在HER2+早期或转移性BC中相比显示出更强的治疗效果，可能是因为这种ADC保留了曲妥珠单抗的抗肿瘤功能，并增加了新的细胞毒性效应。值得注意的是，T-DM1的优越效益与可管理的副作用相关，大多数为1或2级，因为只有一小部分入选患者报告了肝酶天冬氨酸转氨酶（AST）和丙氨酸转氨酶（ALT）升高和血小板减少症。
2.8.2.1.2.Fam-trastuzumab deruxtecan
Fam-trastuzumab Deruxtecan (Enhertu®; Daiichi Sankyo) 是FDA批准的第二种HER2靶向ADC药物。T-Dxd在2019年获得FDA批准，在2021年获得EMA批准，用于治疗不可切除或转移性HER2+乳腺癌（在患者接受过两种或更多抗HER2治疗后）、非小细胞肺癌，以及局部晚期或转移性HER2+胃癌或胃食管结合部腺癌，在基于曲妥珠单抗的治疗后。它由携带Dxd的人源化IgG1单克隆抗体组成，Dxd是一种比SN-38更有效的DNA拓扑异构酶I抑制剂，通过酶促可切割连接子作为细胞毒性有效载荷。它的DAR为7或8。在HER2-Enhertu复合物内化和切割后，Dxd阻断DNA拓扑异构酶I，这是一种在转录过程中控制和改变DNA拓扑状态的酶，导致细胞死亡。与具有相同靶标的Kadcyla相比，Enhertu在新的半胱氨酸偶联肽连接子、更高的DAR和药物的细胞毒性方面有多项改进，药物更强效且疏水性更强，以增加对邻近细胞的旁观者杀伤效应。这对于将细胞毒性活性扩展到HER2水平低或异质性的细胞至关重要。从这个意义上说，T-Dxd通过旁观者杀伤效应实现了更好的治疗反应，因此在对T-DM1耐药的肿瘤中具有更大的细胞毒性。
2019年，基于单臂DESTINY-Breast01试验（II期）的积极结果，T-Dxd获得FDA加速批准。在这项研究中，纳入了184名接受过包括T-DM1在内的两种或以上治疗线治疗的HER2+转移性乳腺癌女性患者，以测试T-Dxd的疗效。有趣的是，60.9%的患者显示出客观反应，中位持续时间和中位反应时间分别为16.4个月和14.8个月，中位反应时间为1.6个月（95% CI）。此外，DESTINY-Breast 03试验（III期）评估了T-Dxd和T-DM1的疗效，该试验纳入了524名曾接受曲妥珠单抗和紫杉醇治疗的HER2+转移性乳腺癌患者。随机化数据显示T-Dxd在客观反应率（ORR）（79.9%对比34.2%）、无进展生存期（PFS）（未达到对比6.8个月，p < 0.001）和总生存期（OS）（94.1%对比85.9%）方面具有优越的疗效。总体而言，接受T-Dxd治疗的患者中观察到的最常见3级或以上不良效应包括血液毒性、恶心和疲劳。值得注意的是，T-Dxd治疗还与肺毒性相关，特别是间质性肺病（ILD），这是一组需要谨慎管理的呼吸系统疾病，可能导致治疗中断。最后，DESTINY-Breast04试验评估了577名接受过转移性环境中先前化疗或在完成辅助化疗后6个月内复发的低HER2+转移性乳腺癌患者使用T-Dxd与医生选择的化疗方案。这项研究的结果显示，T-Dxd的使用导致中位无进展生存期（9.9个月对比5.1个月）和总生存期（23.4个月对比16.8个月）显著长于纳入患者的药物治疗。
2.8.2.2.恩福妥珠单抗vedotin
恩福妥珠单抗vedotin（Padcev®; Astellas Pharma US, Seagen）是一种完全人源化的IgG1，通过半胱氨酸残基上的蛋白酶可切割连接子与微管抑制剂MMAE结合，DAR为3.8。它靶向nectin-4，这是一种参与包括细胞粘附、增殖和迁移在内的多个细胞信号传导途径的跨膜蛋白，并且在多种恶性肿瘤中过表达。2019年，Padcev获得FDA批准，用于接受含铂治疗和PD-1或PD-L1抑制剂后的局部晚期或转移性尿路上皮癌，并在2022年获得欧盟范围内的市场批准。
2.8.2.3.萨奎珠单抗govitecan
萨奎珠单抗govitecan（Trodelvy®; Gilead Sciences）是一种ADC，由靶向肿瘤相关钙信号转导蛋白2（TROP2）的人源化IgG1 mAb组成，TROP2是一种跨膜糖蛋白，参与细胞自我更新、增殖、侵袭和存活，并在细胞内钙信号传导中发挥重要作用。它在大多数实体瘤中普遍过表达，包括三阴性乳腺癌（TNBC）。该mAb将恶性细胞与SN-38（一种DNA拓扑异构酶I抑制剂，导致DNA断裂，最终导致细胞死亡）结合起来。IgG1和有效载荷通过酸敏感可切割连接子与半胱氨酸残基结合，DAR在7到8之间。Trodelvy在2020年获得FDA批准，在2021年获得EMA批准，用于治疗至少接受过两次先前治疗的局部晚期或转移性TNBC患者，以及在接受含铂治疗和PD-1或PD-L1抑制剂后的局部晚期或转移性尿路上皮癌患者。
2.8.2.4.提索单抗vedotin-tftv
提索单抗vedotin-tftv（Tivdak®; Seagen）由完全人源化的IgG1、酶促可切割连接子、MMAE作为有效载荷，以及DAR等于4组成。它靶向组织因子（TF），这是一种与癌症转移和侵袭性相关的膜蛋白，在多种实体瘤中高度表达。作为市场上最新的ADC，它在2021年获得FDA批准，用于治疗在化疗期间或之后病情进展的复发/难治性转移性宫颈癌患者。
2.8.2.5.米尔维替珠单抗soravtansine
米尔维替珠单抗soravtansine（ELAHERE®; ImmunoGen）在2022年获得FDA批准，用于治疗成年患者Folate Receptor α（FRα）阳性、铂类药物耐药的上皮性卵巢癌，这些患者之前已接受过1-3次系统治疗。它靶向FRα，这是叶酸受体家族的成员，多种上皮源性癌细胞过表达。它由通过可切割连接子结合到DM4的嵌合mAb组成，DM4是一种强大的微管靶向剂，属于美登木素类。与其他ADC一样，该药物在内化进入癌细胞后发挥其细胞毒性效应，通过阻断它们的有丝分裂融合形成导致它们死亡。
2.8.2.6.迪西他单抗vedotin
迪西他单抗vedotin（Aidixi®; RemeGen）在2021年获得中国国家药品监督管理局（NMPA）批准，作为HER2表达的局部晚期或转移性尿路上皮癌（mUC）患者的二线治疗，这些患者之前已接受过含铂化疗，并批准用于接受过至少两次系统化疗方案的HER2过表达的局部晚期或转移性胃癌患者。它通过可切割连接子结合到人源化mAb，传递HER2+癌细胞MMAE（DAR等于4）。有趣的是，Aidixi在临床前实验和动物模型中显示出比其他HER2+靶向ADC更高的特异性抗原活性和更强的肿瘤活性。
2.8.2.7.西妥昔单抗sarotalocan
西妥昔单抗sarotalocan（Akalux®; Rakuten Medical）在2020年获得日本药品和医疗器械管理局（PMDA）批准。它由特异性靶向表皮生长因子受体（EGFR）的嵌合IgG1 mAb组成，EGFR的激活涉及细胞增殖、血管生成以及侵袭/转移。Akalux的结合不是与小分子，而是与一种称为700DX的光激活近红外染料（DAR 1.3–3.8）。在这种情况下，我们也希望将其视为ADC，因为它对癌细胞的作用机制。在与ADC-EGFR相互作用后，这种ADC通过抑制EGFR信号传导途径，并通过700DX染料的激光激活实现高效的抗癌效果。通过这种方式，恶性细胞被靶向并迅速消除，而周围的健康细胞则被保留。它已被批准用于治疗不可切除的局部晚期或复发性头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）。
2.9.ADC的治疗策略揭示了挑战和局限性，并可结合在组合方案中
2.9.1.有效载荷是ADCs毒性的主要原因
在过去20年中，ADCs在治疗血液学恶性肿瘤和实体瘤方面取得了显著成果，并在临床肿瘤学领域成为有效的替代方案。尽管它们被设计为通过靶向选择性细胞群来释放细胞毒性药物，但大量临床试验表明，ADCs并非没有不良反应，有时会导致传统化疗常见的毒性。通常情况下，相当比例的患者遭受各种毒性，有时（或致命）严重到需要减少剂量或中断治疗，治疗延迟和支持性药物治疗。构成ADC的每个部分在这些化合物被人体服用时都可能导致重大副作用。即使mAbs的性质负责中度/重度免疫原性副作用，特别是在使用小鼠和嵌合mAb框架的ADC制剂中，毒性概况的主要表现高度依赖于有效载荷的类型。大多数在临床上使用的ADCs装载有微管抑制剂或DNA相互作用剂，它们在纳摩尔或皮摩尔浓度范围内发挥细胞毒性作用，并且在未偶联形式下具有高度毒性。不幸的是，由于只有很小一部分ADCs到达目标，并且一部分有效载荷过早释放，很大一部分剂量实际上可以自由与许多非目标健康细胞相互作用并引起非常规的系统性或局部副作用。非靶向毒性与连接子密切相关。不可切割连接子在血浆中表现出更大的稳定性，并且ADCs被人体更好地耐受。然而，在大多数在临床上使用的ADCs中，尤其是用于实体瘤的ADCs中，更倾向于使用可切割连接子，因为它们显示出更多的好处，可能由于旁观者副作用。这种出细胞毒性有两个方面。一方面，它可能将治疗效果扩展到肿瘤微环境中的抗原阴性细胞，扩展到对ADCs不太可及的肿瘤团块核心细胞，以及抗原表达低/异质性的细胞。另一方面，由于传统小分子药物的非特异性效应，正常细胞也可能遭受严重损害，可能带来不可预测的后果。其他限制与ADCs的药代动力学特性有关。快速清除和聚集是可能对这些化合物的治疗活性产生负面影响的两个重要方面。为了解决并发症并提高ADC的体内兼容性，可以通过糖基化或PEG化对mAb组分和连接子进行化学修饰。虽然前者在这个平台上没有详细研究，但后者允许克服一些缺点。PEG化涉及将聚乙二醇（PEG）添加到特定的氨基酸残基上。一般来说，已经显示出使用PEG作为连接子可以改善ADCs的溶解性并减少聚集，通过增强稳定性和在体内的分布来改善它们的药代动力学。
2.9.2.ADCs的临床表现包括主要毒性
由于ADCs旨在限制它们对健康组织的暴露，它们与相当可管理的毒性相关，其中恶心、呕吐、腹泻和疲劳是最频繁的。不幸的是，几项临床试验提供的大量数据也突出了严重毒性（3级或更高）的存在，包括周围神经病变和血液毒性，通常是剂量限制性的。周围神经病变包括刺痛、四肢疼痛、麻木，很少伴有肌无力，通常与携带可切割连接子结合微管抑制剂的ADCs（即所有装载有MMAE的ADCs）和携带DM4的Mirvetuximab soravtansine相关。由于可切割连接子与药物过早释放相关，并且这些化合物阻断微管蛋白聚合，这种常见副作用并不意外，因为微管蛋白在轴突运输中深度参与，这是神经生长和成熟的重要过程。血液学副作用包括贫血、中性粒细胞减少、血小板减少、白细胞减少，主要是由于ADCs通过非靶向Fc受体介导的吸收进入免疫细胞，其中中性粒细胞减少是ADCs单药治疗中最主要的毒性。此外，与药物类别相关的主要剂量限制毒性包括肝毒性（对于MMAF、DM1和calicheamicin）、皮肤毒性（对于MMAE和PBD）和眼科毒性（对于MMAF和DM4）。值得注意的是，角膜毒性的机制尚未解决，但在使用Belantamab mafotodin、Trastuzumab emtansine和Mirvetuximab soravtansine治疗的患者中有相当比例的患者出现，所有这些都装载有微管抑制剂。其他相关的临床表现包括在给予Sacituzumab govitecan和Trastuzumab deruxtecan时的胃肠道副作用，这两种ADC用于治疗装载有拓扑异构酶抑制剂的乳腺癌，以及duocarmycin和PBD的浆膜渗出，后者在Loncastuzimab tesirine制剂中负责肾病毒性。此外，Trastuzumab emtansine和Trastuzumab deruxtecan，这两种均针对HER2+乳腺癌，与增加间质性肺病（ILD）/肺炎的风险相关，必须通过剂量调整和支持性护理建议仔细管理，以避免致命结果。与其他基于小分子和免疫疗法的策略一样，ADCs显示出一些需要仔细解决的挑战，以提高它们的效力并减少系统性副作用。正在采取各种方法在临床上深入对抗副作用的表现形式，其中许多方法侧重于个体。正在大力努力在早期识别可能存在潜在致命毒性的患者，并为他们提供支持性措施，如剂量和时间表调整。对患者病史和先前治疗、合并症或遗传概况的调查，包括药物遗传学分析以识别关键基因中的SNPs或潜在突变，无疑将在确定最佳策略以提高ADCs的耐受性和效力方面发挥关键作用。
2.9.1.ADCs可以用于组合疗法
除了将ADCs作为单药治疗使用外，最近的临床前和临床研究还集中在ADCs与化学免疫疗法的组合上。理想情况下，ADCs与抗血管生成剂的联合给药，即破坏新血管以促进ADCs渗透到肿瘤微环境的药物，或促进免疫监视的免疫调节药物，应该在没有或有限的严重毒性和安全问题的情况下放大身体对肿瘤团块及其TME的抗肿瘤反应。关于ADC与化疗的组合，有希望的数据包括Brentuximab vedotin和CHP（环磷酰胺、阿霉素和泼尼松）以及Polatuzumab vedotin和Rituximab-CHP在CD30+外周T细胞淋巴瘤和DLBCL中的组合疗法。同样，基于Trastuzumab emtansine和选择性抗HER2酪氨酸激酶抑制剂（TKI）tucatinib的组合疗法在转移性乳腺癌中取得了显著的益处，以及与Mirvetuximab soravtansine联合给予的bevacizumab，该mAb针对血管内皮生长因子（VEGF），在卵巢癌的临床前模型中获得了类似的益处。最近在几种类型的癌症中探索了使用ADCs和免疫治疗剂的组合方法。免疫检查点抑制剂（ICIs）是增强抗肿瘤免疫反应的免疫疗法，通过将耗尽的T细胞转化为激活的T细胞，并绕过导致肿瘤从免疫系统中逃逸的途径。针对细胞毒性T淋巴细胞抗原4（CTLA-4）和程序性细胞死亡蛋白1/其配体（PD-1/PD-L1）轴的ICIs在几种恶性肿瘤中显示出强大的临床活性，但只有少数患者通过单药治疗获得长期益处。
从这个角度来看，ADCs可以发挥作用，通过增加T细胞渗透到肿瘤微环境（TME）中，诱导肿瘤特异性适应性免疫，增强抗肿瘤免疫反应，而免疫检查点抑制剂（ICIs）则能活化耗尽的T细胞。因此，ICIs与针对HER2的曲妥珠单抗emtansine联合治疗PD-L1+、HER2+晚期乳腺癌的组合疗法取得了令人鼓舞的结果。
2.10.ADC策略在非肿瘤学适应症中的应用
近年来，研究小组已经研究了ADCs在非肿瘤学背景下的使用，主要关注于治疗细菌感染和自身免疫疾病。Tvilum等人通过开发一种抗体-抗生素偶联物（AAC），即将针对细菌的抗体与抗微生物分子丝裂霉素C偶联，用于治疗由金黄色葡萄球菌引起的植入物相关生物膜感染，这是假体关节感染中最常见的致病因子。在另一项研究中，O'Leary等人提出了开发一种抗体-杀菌剂偶联物（ABC），即将抗体与一种抗微生物肽偶联，通过与P. aeruginosa的细胞表面结合发挥作用，为ADC针对细菌感染的活性提供了另一个有趣的例子。关于炎症性疾病，Yasunaga等人开发了一种针对IL-7受体（IL-7R）的ADC，与MMAE偶联，并表明ADC介导的IL-7R免疫调节，其上调是自身免疫病理机制中的常见机制，可以特异性地耗尽自身免疫性关节炎小鼠模型炎症部位的IL-7R阳性细胞，并终止疾病进展。同年，Lee等人在类风湿性关节炎（RA）模型中证明了TCZ-ALD的免疫抑制效果，TCZ-ALD是一种针对IL-6受体（IL-6R）的ADC，与小分子阿伦磷酸盐偶联。TCZ-ALD阻断了IL-6R活性和巨噬细胞在RA症状和关节炎症表现中的活性。几年后，Gillard等人通过单次给予CD45-ADC和骨髓移植，实现了致病活性T细胞的免疫重置，这在自身免疫疾病的小鼠模型中产生了显著的疾病修饰效果。此外，一些研究还探讨了ADCs在心血管疾病和肾脏疾病中的应用，突出了这种治疗策略在其他病理条件下的潜在应用。
2.11.ADCs制造中的挑战和解决方案
2.11.1.工艺开发包括几个步骤
公司在ADCs制造中的主要目标是生产一种纯净且无生物负荷的化合物，用于人体临床使用是安全的。由于ADC的制剂由具有多个偶联位点的mAbs混合物和小有机分子组成，因此在这些化合物的开发中需要几个分析步骤，并必须克服几个挑战。总的来说，ADCs的生产可以分为三个步骤：抗体的生产、药物-连接子复合物的合成和偶联以形成最终的ADC。偶联步骤具有根本重要性，因为它决定了生物分子的治疗效力。传统的基于赖氨酸侧链或还原半胱氨酸的偶联方法导致异质性ADC制剂，其安全性和治疗效果难以预测。为了克服这一关键限制，最近开发了位点选择性偶联方法。通过这种方式，一定数量的药物分子不断结合到mAbs的选定位点上，从而获得更均匀的混合物，提高了批次间一致性和治疗效果。在偶联步骤之后，ADC进行纯化并填充到无菌瓶中，整个过程都遵循当前良好生产规范（cGMP）的无菌生产线。在整个开发过程中控制质量。生产需要一个生物制造环境，允许安全处理敏感结构，如各种粉末和化学品、纯化的mAbs和高效药物，以最小化生产各个阶段可能发生的潜在污染和损失。为确保产品的纯度和无菌性，合成和生物偶联反应在无菌室和条件下进行，并根据cGMP标准定期记录仪器准确性。为了减少使用危险物质的潜在污染和暴露，每个实验步骤都通过为人员和操作员提供深入的专业知识和专用设备来实现。此外，ADC的生产通常涉及多个部门/服务，从这个意义上说，必须确保极低温度的供应链和安全的包装，以减少长期储存和运输过程中可能的变化、损坏和泄漏。考虑到所涉及的复杂性和流程数量，ADCs的生产相当繁琐、耗时且经济上昂贵。需要大量的资本投资来覆盖从实验设计、新药的发明和开发到产品创新、差异化和安全监控的众多步骤，所有这些都需要使成品药物在市场上可行（www.cbo.gov）。为了克服这些障碍，合同开发和制造组织（CDMOs），为制药行业提供药物开发和制造服务的公司，正在转向一次性技术（SUTs）和自动化端到端系统。SUTs是无菌的一次性物品，由各种塑料制成，其中大多数可以像它们的不锈钢对应物一样使用，无需在使用后进行消毒和回收。因此，这些技术通过降低交叉污染的风险、更好地确保无菌性、允许在整个过程中更具灵活性，以及最重要的是提高成本效率和减少上市时间，比传统可重复使用系统提供了显著的优势。在这些方面，技术的持续改进和主要生物制药公司对广泛研究计划的投资将推动ADC市场的增长（2022年6月估值约为70亿美元，但预计到2030年将达到224亿美元（www.researchandmarkets.com），并增加新的医疗领域中可用的基于ADC的疗法数量。
2.11.2.分析表征策略
ADCs生产的另一个挑战是评估它们的生化属性，以获得安全有效的产品。在生产过程中必须仔细控制的ADC的关键质量属性包括确定药物-抗体比率（DAR）和药物分布、残留未偶联物种，特别是mAb和载荷方面，以及评估最终制剂中的尺寸和电荷变体。如今，各种体外仪器和技术被单独或组合使用，以进行全面的ADC分析表征，包括光谱、色谱和质谱方法。
2.11.2.1.确定纯度
化合物的纯度是任何生物制药制造过程中的一个基本目标。用于评估ADC制剂纯度的一种技术是尺寸排除色谱法结合紫外检测（SEC-UV），该方法通过尺寸（在某些情况下是分子量）分离分子，用于分级大型大分子，如蛋白质（例如mAbs）或蛋白质复合物。在ADC合成中，按尺寸分离大分子允许从潜在的片段、聚集体和颗粒中纯化mAb，这是影响最终ADC效力及其在给患者服用时安全性的三个不良物种。通常，将SEC与多角度激光光散射（SEC-MALS）结合使用，为生物制药应用提供了一些优势。在MALS检测中，激光束通过含有目标分子的样品溶液，根据分子的尺寸，在特定角度测量散射光的强度。与SEC本身相比，SEC-MALS需要高纯度柱，但通过增加检测制剂中杂质的灵敏度，提供了额外的信息。其他用于确定聚集或片段存在的技术包括动态光散射（DLS）、沉降速度分析超速离心（SV-AUC），以及毛细管电泳结合十二烷基硫酸钠分析（CE-SDS），这是一种在生物制药工业中常用的宝贵方法，用于mAbs和ADC制剂，以确定批次一致性和整体蛋白纯度。此外，ADC制剂中可能存在各种残留物种，可能对患者构成潜在安全风险，是必须仔细评估的关键质量属性。这些未偶联形式的水平可以通过测量分子上的电荷来监测。由于mAb和载荷之间的生物偶联反应可以显著改变新形成的ADC的静电剖面，因此基于电荷的分离技术，如离子交换色谱法（IEC）、等电聚焦电泳（IEF）和毛细管等电聚焦（cIEF），可以提供有关电荷异质性、药物分布模式和整体制剂质量的信息。迄今为止，成像毛细管等电聚焦（iCIEF）被认为是生物制药质量控制中的一种强大方法，因为它可以根据各个变体的等电点（pI）定量分离样品。因此，iCIEF可以用来根据mAb及其偶联形式的不同pI，快速测量ADC混合物中游离mAb的含量。然而，这种检测的缺点是偶联物不能与反应中间体和其他杂质区分开来，它只能用于导致电荷和净pI发生显著变化的偶联化学。
2.11.2.2.确定DAR和药物分布
ADC制造过程中最热门的话题之一是实现生物偶联反应，从而合成均匀混合物，从而控制DAR和载荷。已使用各种分析方法来确定这些参数，包括紫外/可见光谱（UV/Vis）、疏水作用色谱（HIC）、反相液相色谱（RPLC）和质谱（MS）。至于MS，其在ADC表征中的广泛使用在其他作品中讨论。UV/Vis光谱法相对于其他技术来说，测量DAR相对容易，尽管它需要mAb和载荷之间足够不同的吸收剖面以及载荷上的UV/Vis色团。在液相色谱方法中，HIC和RPLC通常用于测量平均DAR和药物分布。HIC是一种允许基于它们在疏水性上的差异来确定物种分布的方法，并且独特地保留了ADCs的天然结构和活性。由于分析是在温和的非变性条件下进行的，ADCs可以在其天然构象中被研究，这是一个优势，因为纯化色谱物种允许它们在后续分析中进一步表征。这种方法通常用于分析半胱氨酸偶联ADC和其他位点特异性偶联，但不能应用于赖氨酸偶联获得的ADC，因为这些制剂的更大异质性使色谱分离复杂化。然而，HIC需要大量的起始材料，对随机偶联ADCs的效率低，并且不能从半胱氨酸偶联ADCs中分离位置异构体，也不能确定药物偶联到链H或L。RPLC方法也根据混合物组分的疏水性进行分离，但这种方法需要蛋白质变性，导致一些ADCs分布和某些DAR物种的信息丢失。
2.12.结论和展望
如今，ADC代表了一种坚实的策略，用于治疗不同类型的恶性肿瘤。ADC的设计提供了一个特殊的机遇，能够选择性地将有效的抗肿瘤化学物质输送到目标细胞并将其消灭，而不会带来严重的非靶向毒性效应。ADC的主要优势在于其作用机制，因为它提供了克服传统基于小分子疗法的一些主要限制的潜力，如低治疗指数和高非肿瘤毒性。通过旁观者效应，在肿瘤团块和肿瘤微环境中杀死邻近的抗原阴性细胞，以及通过mAb-抗原相互作用和免疫细胞激活分别潜在激活直接和间接抗癌机制，为它们在临床上的使用提供了理由（图3）。在这种情况下，值得注意的是，作为单药治疗时ADC活性相关的益处可能会遇到由于肿瘤来源的耐药机制和主要由ADC的载荷引起的一些可管理的和少数严重不良反应而导致的一致的临床限制。尽管迄今为止已取得了有希望的结果，ADC技术仍在研究之中，并且在不同肿瘤背景下的药代动力学特性和生物效力方面存在一些限制。为了开发更适合的ADC一代，这一领域的未来前景基于现有技术的优化，特别是新方法学的发现。因此，科学家们正在积极探索新开发的mAbs的验证、合成更少免疫原性和更稳定连接子以及发现更有效载荷的深刻改进，并且类似的进展也集中在开发更合适的制剂以及识别新的靶标抗原上。鉴于TME在实体肿瘤进展和扩散中的中心作用，针对在基质细胞、血管和最重要的TME内免疫细胞中上调的新候选者进行靶向，可能会导致对肿瘤逃逸机制和代谢功能障碍的更大抑制，以实现持久的治疗效应。此外，与不同药物类别的组合疗法已经显示出协同和有希望的结果，通过增强ADC的抗癌效力和治疗指数，用于治疗血液学和实体肿瘤。基于这些观察，所有这些努力旨在开发新一代ADC，无疑将在药学特性、治疗效果和安全性方面显示出显著改进，这些改进不仅在肿瘤学领域，而且在其他病理条件下都是如此。
