影响ADC疗效的关键因素

ADC由抗体、连接子和细胞毒性有效载荷组成，ADC的每个组件都发挥着至关重要的作用。一个理想的ADC应该能够有效到达靶标位置，而不会释放任何偏离靶标的有效载荷，并且应该能够在不影响正常健康细胞的情况下杀死癌细胞。为了开发出具有最大有效性的成功ADC，应考虑所有这些成分，如抗原、抗体、毒性有效载荷和连接子的选择。

抗原选择

靶抗原有助于区分癌细胞和正常细胞，从而降低非靶向毒性。因此，选择合适的靶抗原是开发理想ADC的第一步。理想的抗原必须具有某些特征，例如，与健康细胞相比，它应该在癌细胞表面过表达；其次，靶抗原应该不具有分泌形式，以避免ADC在肿瘤外的结合；最后，靶抗原应该具有内化的效力，以带入ADC的有效载荷。目前，在批准和临床实验的ADC中，血液学和实体瘤最常用的靶点包括CD33、CD30、CD22、BCMA、CD19、CD79b和HER2、Nectin-4、Trop-2、EGFR、TF等。

抗体的选择

在理想ADC中，抗体是与靶抗原特异性结合的关键载体，抗体必须具有对靶抗原的高亲和力和低免疫原性。此外，抗体应具有维持较长血浆半衰期和快速内化的能力。由于具有最丰富的抗体种类和启动免疫效应器的能力，IgG是ADC开发中最常见的抗体类型。此外，在不同的亚型中，IgG1是ADC开发中最常用的抗体亚型。

内化是影响ADC疗效的另一个主要因素，解离常数（Kd）是影响ADC内化进入癌症细胞的主要因素。理想情况下，Kd应该较高，以便在整个肿瘤组织中有效渗透并均匀分布。此外，抗体的分子量是影响ADC渗透到肿瘤组织中的另一个关键因素。由于IgG分子量大，ADC穿透血管并到达肿瘤部位成为一个具有挑战性的任务。因此，对于理想的ADC开发，可以考虑更小尺寸的抗体类型。

连接子

连接子作为抗体和有效载荷之间的桥梁，主要有助于ADC的稳定性和功效。此外，有效载荷的释放也主要取决于连接子的类型和性质。理想的连接子应高度溶于水，防止ADC聚集的形成以及系统循环中有效载荷的过早释放。通常，ADC的所有3种成分，如抗体、连接子和有效载荷，都可以进行修饰，以获得稳定有效的ADC。影响连接字稳定性和有效载荷释放的三个主要因素是结合位点、空间阻碍和连接子长度。

有效载荷

有效载荷是ADC的弹头，是一种具有高度细胞毒性的药物。理想的ADC有效载荷应具有高效力，在系统循环中的代谢或分解代谢过程中具有稳定性，并且具有高溶解性。此外，它应该具有偶联和膜渗透的官能团。

由于溶酶体屏障和肿瘤微环境的复杂性，能够到达靶点的细胞毒性药物量非常少，因此，应选择低IC50的有效载荷。如DNA损伤剂的有效载荷IC50一般在皮摩尔浓度水平，而微管抑制剂在纳摩尔范围。就稳定性而言，有效载荷应对系统循环和制造过程中的任何化学反应保持稳定。如果有效载荷在溶酶体条件下不稳定，则应在细胞表面或进入细胞之前分离有效载荷。

偶联方式和偶联位点也是设计理想ADC的关键因素。它可以调节有效载荷释放的位置和速率，这最终与ADC的安全性和功效相关。

与内源性氨基酸的偶联

最常见的偶联方法之一是利用抗体的赖氨酸残基，氨基酸亲核NH2基团与利克有效载荷上亲电的N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）基团发生反应。尽管反应简单，但可利用赖氨酸残基的高丰度导致了许多ADC在随机分布下的不均匀混合物的形成。

二硫化物重桥接策略

IgG抗体包含四个链间二硫键，两个连接轻链和重链，两个位于连接两条重链的铰链区，它们维持着单克隆抗体的完整性。另一个经典的生物偶联途径探索了这些半胱氨酸作为有效载荷连接点的作用。四个二硫键的还原通常会产生八个巯基，它们能够与马来酰亚胺的连接子反应，从而产生DAR为8的ADC。

聚糖偶联

由于IgG是一种糖蛋白，它在Fc片段每个重链的CH2结构域N297位置包含一个N-聚糖，这种糖基化可以作为连接有效载荷的附着点。多糖与Fab区域间远距离定位降低了在偶联后损害抗体的抗原结合能力的风险，此外，与抗体的肽链相比，它们的化学组成不同，允许位点特异性修饰，使它们成为合适的偶联位点。

酶导向修饰

有效载荷的附着可以通过在抗体序列中插入特定的氨基酸标签以非常有选择性的方式实现。这些标签被特定的酶所识别，例如甲酰甘氨酸生成酶（FGE）、微生物谷氨酰胺转胺酶（MTG）、转肽酶或酪氨酸酶，从而能够执行位点特异性偶联。

半胱氨酸工程：硫单抗技术

硫单抗技术通过利用不涉及结构二硫键的工程化反应性半胱氨酸，在抗体上实现所需位点的选择性和均匀修饰。一般来说，半胱氨酸突变的设计是为了促进细胞毒性有效载荷偶联的同时，保持单克隆抗体的稳定性、亲和力和最小化ADC聚集。为了确定突变的最佳位置，通常采用几种技术，包括计算建模、模型系统筛选和高通量扫描。

工程化非天然氨基酸

除了硫单抗技术外，非标准氨基酸（ncAA）的加入为位点特异性偶联提供了另一种可能性。该技术使用含有独特化学结构的氨基酸，从而能够以化学选择性的方式引入连接子-有效载荷复合物。该技术需要对抗体序列重组，利用与宿主细胞内所有内源性tRNAs和合成酶正交的tRNA和氨基酰tRNA合成酶（aaRS），用于响应未赋值密码子将ncAA带入蛋白质。通常，ncAA在发酵过程中被添加到培养基中。选择非天然氨基酸是很重要的，因为它们可能激发免疫原性。常用的ncAA是具有独特基团的天然氨基酸的类似物，如酮、叠氮、环丙烯或二烯。

具有改进策略的新一代ADC能够达到最佳稳定性、特异性，并具有相对较低的脱靶毒性，从而提高治疗指数。尽管如此，仍有许多挑战有待解决，如药代动力学、靶向特异性有效载荷释放、抗癌药物在肿瘤区域的均匀分布、不良副作用和耐药性。

复杂的药物动力学特征

在ADC给药后，血清中可能存在完整的ADC、裸抗体、游离形式的细胞毒性有效载荷。在 ADC 的典型药代动力学特征中，偶联 ADC 和裸抗体的浓度随着 ADC 的内化和抗体清除而持续降低。影响ADC清除率的两个主要因素是抗体的细胞毒性有效载荷的去偶联和通过FcRn介导的再循环。

游离的细胞毒有效载荷主要在肝脏代谢，通过肾脏（尿液）或粪便排出体外，这可能会导致肝肾功能损害。所有这些因素，再加上患者间高度差异， 很难建立 PK 和PD 模型来描述 ADC 的临床特征并协助设计新的 ADC。

有效载荷释放

实体瘤的治疗比血液学癌症更复杂。由于ADC的高分子量，ADC很难渗透到肿瘤部位。目前的研究表明，只有一小部分输入到患者的 ADC 可以到达肿瘤细胞，因此在设计 ADC 时需要考虑有效载荷的效力。

不可避免的副作用

与不可避免的副作用相关的最关键因素是系统循环中有效载荷的过早释放，另外，ADC的抗体可能会对身体产生免疫原性副作用。血小板减少症、贫血、中性粒细胞减少症、白细胞减少症和肝毒性是临床观察中最常见的毒性。此外，在HER-2特异性ADC中，观察到肺毒性，如间质性肺病（ILD）。因此，应仔细优化下一代ADC，以开发出副作用最小的ADC。

耐药性

另一个不容忽视的主要因素是耐药性。目前的证据表明，肿瘤可以通过多种方式产生ADC 耐药，例如降低抗原表达水平、改变细胞内转运途径、对有效载荷的耐药性。

ADC是一种新兴的癌症治疗技术，有潜力克服传统治疗的局限性。然而，ADC的药理学非常复杂，设计和合成理想的ADC仍然存在一些挑战。因此，深入了解影响ADC疗效的因素可以指导开发更好、更高效的ADC。通过选择合适的抗原、抗体、连接子、有效载荷以及偶联技术，从而获得具有更强效力、安全性和稳定性的ADC设计。随着这个领域中研究人员的不断努力，不难想象未来的ADC将在癌症靶向治疗中展现出更多的惊喜。