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双靶点精准制导:新一代BsADCs药物的DMPK研究策略

DMPK 肿瘤 BsADCs药物


在肿瘤靶向治疗领域,双特异性抗体药物偶联物(BsADC)犹如精准制导的"智能导弹",通过同时锁定肿瘤两种特异性抗原,展现出超越传统单靶点ADC的突破性优势——不仅能显著提高肿瘤组织的靶向精度,更有望破解单靶点逃逸导致的临床耐药难题[1]。然而,这种精巧设计的双靶向结构却暗藏药代动力学(DMPK)的"达摩克利斯之剑":这种"双刃剑效应"使得传统ADCDMPK评价体系面临很大的挑战。其复杂的分子结构(如双特异性抗体支架)导致其药代动力学(PK)行为与传统ADC存在显著差异,如非特异性清除率升高和半衰期变化等挑战[2]。因此,本文从BsADCs的不同结构出发,探讨不同结构类型对其PDPK的影响,通过与传统ADCsDMPK评价内容对比,应用不同类型BsADCsDMPK评价实例,以期能为BsADCs的安全和有效性评价提供帮助。

BsADCs的结构及其对药物作用机制的影响

BsADCs可以设计为同时结合同一抗原上的两个不同表位(双表位结合模式),或者结合两个不同的靶点(双靶点结合模式)(图1-2)。这种结合模式显著影响BsADCs的药效学(PD)和药代动力学(PK)特性[1]。双靶点结合模式不仅可以增强选择性,还可以阻断信号通路、克服耐药性,并提供协同杀伤效应(图2c)。例如,靶向EGFRHER3BsADCBL-B01D1)可以有效克服EGFR单药治疗的耐药性。

1. 双特异ADC的概念和设计考虑[1]

2. 双特异ADCBsAbs的设计考虑。

A. BsADCs的双表位和双靶点结合模式;

B. BsADCsBsAsb的不同结构;

C.在BsADC设计中,BsAbs需具备独特的优势作用机制[1]

BsADCs的设计需要考虑抗体的格式,包括是否包含Fc区域(图2B)。不含Fc区域的BsAb具有更小的分子量,可以增强组织穿透性,但可能会失去Fc介导的效应功能(如ADCCCDC)。含有Fc区域的BsAb则可以保留ADCCCDC等免疫效应功能,但也可能因FcFcγR的结合导致非特异性摄取和脱靶毒性[3]

BsADCs的结构及其对药效学(PD)和药代动力学(PK)的影响

多因素限制了ADC药物的临床应用,尤其是在实体瘤治疗的应用(见表1)。

1. ADC药物在临床应用的限制因素

与传统抗体偶联药物(ADCs)相比,双特异性抗体偶联药物(BsADCs)独特的双表位/靶点结合模式不仅能够结合实体瘤中共表达的抗原以增强选择性,还能显著提高其内化效率(见表2)。

2. BsADCs相较传统ADCs在临床应用的优势

此外,由于BsADCs与传统ADCs的结构差异,也相应引起了其在PDPK的差异(表3)。
  • 3. BsADCs与传统ADCs因抗体选择产生的PDPK差异
  • 不同BsADCs的PK行为差异

BsADCs基于BsAb结构不同,有不同的PK特征,能够针对不同的疾病,选择更适合的BsADCs种类(表4)。
表4. 基于不同BsAb结构所产生的BsADC在PK上有着不同的优劣势[2,.8,10]

注:

半衰期:若结构复杂(如非IgG样双抗),可能因免疫原性或稳定性问题导致清除加快;

清除率:双抗结构的复杂性可能导致更多非经典途径的代谢(如双靶点介导的内吞)

3. 临床阶段的BsADCs[1]

3列出了在临床阶段的BsADCs,本文将结合表中BsADCs的案例和不同结构BsADCs,从DMPK的角度,对比BsADCs和传统ADCs在药物代谢动力学研究方面的差异,为其安全和有效性评价提供参考思路。

案例分析

ADCsDMPK研究贯穿药物开发的全过程,从药物发现,临床前候选药物筛选和评价,IND申报到临床研究。主要分为ADC的生物转化研究,体外ADMEDDI研究,生物分析和药物代谢动力学研究。

4. ADCs在不同研发阶段的DMPK评价
案例1-双表位BsADCs (如ZW-49和MEDI4276)的DAR值研究

已上市BsADCsDAR值通常在2-4之间(表5),这一范围的选择目的是在肾脏清除和活性之间取得平衡[1]

5. 部分已上市BsADCsDAR

图5. 双表位BsADCs ZW49MEDI4276的结构

ZW49HER2*HER2):基于Zanidatamab设计,使用N-乙酰磺酰胺奥瑞他汀(auristatin)作为药物载荷,并通过可裂解连接子与抗体连接。

MEDI4276HER2*HER2):通过将39S抗体(靶向HER2的独特表位)与曲妥珠单抗结合,构建了双特异性抗体。该BsADC使用了可裂解连接子和微管聚合抑制剂(tubulysin)作为载荷。

ICE内部开发并建立了ADC DAR值测定方法。生物样品中ADCDAR检测流程见图6。此方法可用于确定传统ADCBsADCs的体外血浆稳定性样品和体内PK样品的DAR检测。

6 生物样品中ADCDAR检测流程
案例2-双靶点BsADCs(如HER2*PRLR)的定量分析
7展示了用于检测生物基质中总抗体(TAb)和抗体-药物偶联物(ADC)的LBA检测format

7.生物基质中TAbADCLBA检测format[11]

8. 双靶点HER2-PRLR BsADC的结构
通过“knobs-into-holes”技术构建了HER2-PRLR双靶点BsAb,并通过SMCC连接子连接到DM1(美坦辛衍生物)

类似地,HER2-PRLR BsADC[12]在生物基质中TabADCLBA检测format(见表6

6. HER2-PRLR BsADC在生物基质中TAbADCLBA可用检测format

案例3-不包含Fc BsADCs(如BL-B01D1)的PK研究思路和特点

7展示了不包含Fc BsADCsPK特征。

7. 不包含Fc BsADCsPK特点

9. 不包含Fc BsADCs(如BL-B01D1)的结构
BL-B01D1靶向EGFRHER3BL-B01D1基于SI-B001构建,SI-B001是一种双特异抗体,包含抗EGFRFab片段和抗HER3scFv片段。

由于该类ADCs的相关数据披露较少,可以参考其对应双特异抗体(如SI-B001)的PK特征对其进行PK方案设计。

  • 爱思小结
本文探讨了双特异性抗体药物偶联物(BsADCs)的药代动力学(DMPK)研究策略,重点分析了其相较于传统单靶点ADC的独特优势与挑战。
BsADCs通过双表位或双靶点结合模式,可增强肿瘤靶向性、克服耐药性并提高内化效率,但其复杂结构(如是否含Fc区域)显著影响药代动力学行为,包括清除率升高、半衰期缩短及组织分布异质性等问题。
此外,DAR值优化、连接子稳定性及代谢产物分析是DMPK研究的关键环节,需结合体外ADME、生物转化及临床前模型以平衡疗效与毒性,这部分内容与传统ADC的相关研究相似,在本文未着重举例。
综上,BsADCs的开发需依托多维度DMPK数据,以解决实体瘤治疗中的异质性、耐药性及安全性瓶颈,推动新一代ADC药物的临床应用。
爱思益普拥有ADC生物学及DMPK一体化筛选评价平台,支持包括新的细胞毒payload(如拓扑异构酶抑制剂、PARP抑制剂、ATR抑制剂等)或新作用机制Payload(如靶向蛋白降解剂、免疫激动剂等)及linker-payload的筛选,抗体及ADC体外筛选评价、体内药理药效评价,ADC DMPK(如全面稳定性评价、释放机制研究、生物分析方法开发等)等一体化筛选评价服务。通过这些综合性服务,爱思益普能够为ADC药物的研发提供全面的支持,加速新药的发现和开发过程。


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参考文献

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关于爱思益普

北京爱思益普生物科技股份有限公司2010年成立,专注于从靶点发现验证、先导化合物筛选、优化到临床前候选分子阶段的创新药一体化生物学服务平台,在肿瘤,免疫,心血管,中枢神经系统、代谢等疾病领域的生物学和药理学研究技术,打造创新型CRO+的探索者。爱思益普关注新药研发企业对质量、速度、效率和成本的需求,用专业的技术和高效的沟通帮助客户提高新药研发的效率。同时支持国家“产学研”战略,桥接科研、临床和企业,提供全面创新型生物学技术支持与合作。

爱思益普建立的技术平台包括:
1. 基于靶点的药物筛选平台:建立了超过120种离子通道,160多种GPCR,超过1200种激酶和酶学靶点以及40多核受体筛选细胞系及验证方法,自研纯化了400余种高纯度靶标蛋白并通过活性验证测试,构建500余株耐药株、报告系统、稳转和基因编辑细胞系,涵盖了大部分成药性靶点。
2. 体外和体内药效筛选评价平台:包括肿瘤免疫,心血管,中枢神经系统基于细胞、组织或动物模型的药效学评价。
3. 早期成药性筛选评价平台:包括早期ADME和PK研究,早期药物脱靶效应筛选(hERG,safety panel,激酶谱等)可支持小分子、抗体、ADC、PROTAC、小核酸等不同类型的药物筛选及生物学服务支持。

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