抗体-药物偶联物(ADCs)已成为现代肿瘤学中最具影响力的治疗类别之一,它们结合了单克隆抗体(monoclonal antibodies, mAbs)的特异性和细胞毒性小分子的强大效力,而后者作为全身用药往往难以耐受[1]。自2000年吉妥珠单抗奥佐加米辛(Gemtuzumab ozogamicin, Mylotarg®)获得批准以来,该药物以卡利奇米辛(calicheamicin, CAL)类型的载荷用于治疗CD33阳性急性髓系白血病(图1a),ADC领域得到了显著发展,目前已有14种FDA批准的ADCs,且临床研发管线中超过100种候选药物,涵盖实体瘤和血液系统恶性肿瘤[2]。尽管取得了这些进展,但仍存在重大挑战,尤其是在偶联技术方面[3]。传统的随机偶联方法(将细胞毒性载荷连接到内源性半胱氨酸(Cys)或赖氨酸(Lys)残基上)仍然是主流,尽管下一代平台(如化学或酶介导的策略)提供了更有效的替代方案[3]。然而,这些传统方法产生的ADCs混合物具有不同的药物与抗体比例(DAR,通常在0-8之间),这使得药代动力学、质量控制和剂量优化变得复杂。每种组合下的ADCs在疗效、毒性和药代动力学特性上可能存在差异,从而限制了随机组装ADCs的治疗窗口。此外,连接剂的不稳定性进一步缩小了这一窗口,需要在过量用药和用药不足之间找到微妙的平衡,以避免毒性和保持疗效[4,5]。
所有目前获批准的ADCs均来源于免疫球蛋白G(immunoglobulin G, IgG)的IgG1和IgG4亚型[6]。在mAb工程方面的突破使双变量结构IgG1(DVD-IgG1s)成为强大的双特异性癌症治疗工具,但这项技术尚未有效转化为临床ADC平台[7••, 8, 9]。本文总结了近期在DVD-IgG1基础上的ADCs方面的进展,包括位点特异性偶联策略、FDA批准ADCs中已验证载荷的功能化以及新型载荷候选物的开发,以及连接剂化学结构的系统优化(图1b)[10,11]。这些临床前成功案例证明了DVD-IgG1s在利用新型载荷、针对多种抗原的模块化设计以及快速优化连接剂化学方面的潜力[12,13]。未来的技术迭代可以在单个ADC中整合两种不同的载荷,进一步拓展DVD-IgG1 ADCs的治疗潜力。
DVD-IgG1s:一种用于精确位点偶联和快速ADC开发的新兴平台
DVD-IgG1s的独特结构使得设计多特异性单克隆抗体(multi-specific mAbs)的方法相对简单,相比联合疗法具有诸多优势,并有助于临床成功[8,9]。DVD-IgG1s是经过工程改造的抗体,能够形成四价结构,通常以同源二聚体的形式存在,包含内部和外部Fv结构,而天然IgG1仅包含一个Fv结构(图2a)。尽管其分子量较大
将基于DVD-IgG1的ADC平台与FDA批准的载荷进行对比
首个成功的组合是使用细胞毒性小分子载荷h38C2、h38C2偶联化学以及同源二聚体DVD-IgG1结构的HER2靶向抗体,这些抗体与单甲基奥瑞斯塔汀F(MMAF)衍生的载荷相连[10,22]。该构建体与FDA批准的HER2+恶性肿瘤ADC阿多-曲妥珠单抗艾姆坦辛(ado-trastuzumab emtansine, Kadcyla®)进行了对比。一种β-内酰胺功能化的MMAF衍生物(1)作为第一代ADC的前体[图3a]。这种偶联方法高效且可定量
利用实验性载荷扩展基于DVD-IgG1的ADC平台
天然产物(NPs)如烯二炔类CAL、肽类奥瑞斯塔汀(MMAE和MMAF)以及喜树碱衍生物已被证明可作为ADC载荷[33]。然而,目前使用的载荷支架种类仍然有限,而已知具有强抗癌活性的天然产物种类极为丰富[34]。同时,临床上对现有ADCs的耐药性逐渐增加,这通常由载荷特异性机制引起
结论与未来展望
基于DVD-IgG1的ADCs的发展是解决传统基于IgG的偶联方法固有局限性的重要步骤。通过结合DVD的模块化设计和Lys/Arg介导的位点特异性偶联化学,DVD-IgG1平台能够生成结构均一的ADCs,具有明确的药物与抗体比例(DAR)、更高的稳定性和更广泛的载荷/抗原兼容性。使用FDA批准载荷进行的概念验证研究证明了这一平台的可行性
作者贡献
本文由所有作者共同撰写,所有作者均已批准最终版本的手稿。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。CR是涉及DVD格式ADCs相关专利及专利申请的发明人。
致谢
本工作部分得到了美国国立卫生研究院(NIH)的资助(项目编号GM134954和CA204484)。A.F.K.还获得了德国沃尔特-本杰明研究基金会(German Research Foundation Walter-Benjamin)的博士后奖学金(项目编号514898299)。A.D.S.则获得了NIH的F32博士后奖学金(项目编号GM133114)的支持。