摘要：
保罗埃尔希在100年前提出的“魔法子弹”在抗体药物治疗领域掀起了一场革命。ADC设计概念就承载着研究人员对癌症治疗药物的美好期许：用抗体子弹特异性的“瞄准”抗原，同时不会对周围细胞造成毒性影响。为了提升这一“魔法子弹”的威力，目前对ADC的开发现主要集中在三个大的领域：改进现有抗体药物结合物，发现新的靶点，以及开发新的结合物形式。本文着重于总结这三个领域的临床前研究，以及改善临床前发展的技术进展。
一、新型抗体技术
ADC的抗体部分能识别并与靶肿瘤抗原特异性结合，从而形成靶向给药系统。近几年对ADC的抗体进行了诸多优化，主要是集中在细胞内化率和肿瘤渗透率上。
（一）双特异性抗体
内化是ADC开发的标准流程之一，但具有理想内化特征的靶点很少。图1展示了ADC的抗体选择流程，突出了内化方面的差异。
图1 优化内化率的ADC抗体工程
改善内化效应的一种思路是将内化较差的抗原与内化迅速的抗原配对，这样快速内化的抗原就能促进内化较差抗原的吸收作用。其中一个范例是靶向白细胞粘附分子的双特异性抗体，这种双特异性抗体可与非内化肿瘤抗原(激活的白细胞黏附分子)和快速内化抗原(肾上腺素受体A2)结合，当二者都在白血病细胞表面表达时，双特异性抗体在体外和体内都具有更高的内化率和细胞毒性。目前有超过85种双特异性抗体正在临床开发中，其中86%正在癌症患者身上进行评估
(二）迷你抗体
ADC在特定的肿瘤组织中聚集，但药代动力学方法的缺陷阻碍了他们在肿瘤中的进一步分布。其中一个重要参数是组织渗透率。内化率和组织穿透之间存在着复杂的关系，内化率越高，可能肿瘤穿透率越小。最近在研究前列腺相关ADC时发现组织渗透率与疗效直接相关。这项研究同时发现，体积较小的抗体和较慢的内化过程，可在体内实现更高的组织渗透率和更强的细胞杀伤力。
迷你抗体是天然抗体的衍生物，这些抗体片段不仅保留了抗体的抗原结合能力，还能凭借更小的体积来增加肿瘤穿透性。纳米抗体就是一种理想的“迷你抗体”代表。因纳米抗体体积仅为正常抗体的1/10，组织穿透性有着显著优势，同时纳米抗体开发简便、理化性质优越，目前在ADC的开发中已得到了越来越多的关注，同时基于纳米抗体的恩沃利单抗已获FDA批准，为提高ADC药效、改善实体瘤治疗效果带来了新希望。
（三）均质抗体
异质性通过影响释放率来影响ADC毒性载荷，因此ADC抗体的均质性非常重要。但要做到这一点是非常有挑战性的，因为不同的偶联方法会让抗体和毒性载荷在不同位点偶联。
另一种方法是将天然氨基酸编码成抗体，改善位点修饰作用，从而提高均质性的一种方法是将一些非天然氨基酸(unAAs)编码到抗体中。(unAAs)含有很多能促进蛋白质特异性结合的基团，一般通过抑制琥珀终止密码子发挥作用。
此外，抗体的定向位点突变也能提高均质性。比如将额外的半胱氨酸残基插入单抗重链时就可以利用半胱氨酸的反应性。蛋白质的半合成，如表达蛋白配体是另一种生产位点特异性修饰ADC的策略，在此方法中，多肽可以通过二硫键连接到抗体的特定位置，而最近发表的文章还提到了一种抗体自组装方式。
在重链和与毒性载荷偶联的轻链生产后，重链和轻链可以通过自组装形成折叠形式正确的抗体，从而生成均质的ADC。
（四）Acid Switchable 抗体
最近报道的一类“acid-switched”抗体在血浆和细胞外环境（接近生理PH环境）中都表现出了高靶点亲合力，这种抗体在肿瘤细胞或溶酶体（酸性环境）中的亲合力要弱250倍，在异种移植模型中，它提高了溶酶体转运效率、降低了外排率，还改善了有效载荷的释放情况，展示了更高的治疗效率。这一设计灵感来源于人表皮生长因子受体2(HER2)靶向抗体pertuzumab的亲合力伴随pH变化。
二、新靶点发现
药物结合物的开发得益于新的肿瘤特异性靶点的发现。目前已发现了不少新靶点它们原始基因型、在人类组织中的分布、内吞作用都在不同水平上进行了研究。为ADC和靶向治疗药物的开发提供新的基础。
（一）靶点选择原则
（1）肿瘤表面表达抗体：为了避免脱靶效应，靶点应该只在（或大部分在）肿瘤细胞表面表达，在正常组织低表达靶点最好是胞外抗原比如HER2在肿瘤细胞中是表达是正常细胞的一百倍以上。
（二）新的药物结合靶点
（1）临床前研究中发现的新靶点
三阴性乳腺癌与其他类型乳腺癌相比，缺乏三种主要的受体（如雌激素受体、孕激素受体和HER2）。TNBC侵略性更强，更容易释放，所以更需要得到有效的靶向治疗。（纳米抗体与三阴性乳腺癌）He等人（2020）生产了一种核酸适体药物偶联物(Aptamer
Drug Conjugate,ApDC)
（2）将广泛表达的抗原作为靶点
很多类型的抗原都会直接暴露在细胞表面。针对这些抗原的ADC可以作为广谱抗肿瘤药物来治疗多种肿瘤。表2列出了已在肿瘤细胞系和动物模型中经过验证的ADC。例如，已经在几个耐药肿瘤克隆和多种癌症类型中发现了酪氨酸激酶Axl。最近生产了一种靶向AXL的ADC—AXL-107-MMAE，在25例患者来源的异种移植瘤中，有18例显示出强大的抗肿瘤活性和肿瘤消退，如黑色素瘤、肺癌、胰腺癌和宫颈癌。
（3）新靶点发现方法
新靶点、肿瘤生长机制和耐药性仍然是研究热点，它们都可用于开发ADC。
①如通过RNA测序技术，发现了GPC2。通过测序研究发现该蛋白在神经母细胞瘤中差异性表达，而在正常组织中不表达，同时GPC2是神经母细胞瘤生长不可或缺的要素。基于此，开发了靶向GPC2的ADC—D3-GPC2-PBD，这种ADC展示出对神经母细胞瘤细胞的强大细胞毒性。
②研究肿瘤基因调控的机制也是寻找新靶点的一种方法。
③靶向具有生物学功能的肿瘤抗原
一些肿瘤抗原在癌细胞中具有抵抗肿瘤、免疫抑制甚至肿瘤转移功能，优化ADC可能通过多种机制抑制肿瘤生长，达到协同作用。例如，酶b-1，3-N-乙酰氨基葡萄糖转移酶参与了内皮生长因子诱导的TNBC中程序性死亡配体1(PD-L1)及其受体程序性死亡蛋白1(PD-1)的相互作用。下调b-1，3-N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶可增强细胞毒性T细胞介导的抗肿瘤免疫。在此基础上，设计了一种针对b-1，3N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶的ADC-scPDL1-dm1，以加强对TNBC的免疫检查点治疗。
④靶向基质
目前在与癌细胞表面的靶向内化受体结合时，ADC可能会带来胞毒性。而非内化ADC有望解决这一问题。此外，非恶性间质细胞在肿瘤微环境中运输营养物质支持肿瘤的生长，同时阻止药物进入，从而导致治疗耐药性。这些细胞会在90%以上的实体瘤中出现。不同类型的间质细胞可能会有一些相同的标志物，因此以基质细胞为靶点的ADC可能对多种肿瘤类型有潜在治疗效应。因此开发靶向基质细胞的ADC是很有前景的一个方向。
a.靶向肿瘤微环境中间质细胞过表达的特定蛋白。比如可以调节肿瘤的增殖的活化纤维原细胞。
b.在肿瘤微环境的细胞外基质中也发现了其他靶点，如纤连蛋白。纤连蛋白在许多癌症类型中大量存在，但不会健康细胞中表达。
c.同时由于免疫细胞也是肿瘤微环境的一部分，还有一种策略是使用ADC来靶向它们，以改善肿瘤的输送。
总结与展望
科学家们不再满足于现有的ADC和ADC结构，而是希望通过解决ADC市场化中面临的问题，对ADC进行改进，扩大ADC的应用范围，开发新型药物结合物。近年来，ADC与其他研究领域的重叠催生了一些有趣的新方向，如ADC&纳米抗体（参见：ADC开发下一站：NDC）。总之，药物偶联物是很有前途的肿瘤治疗方法，随着每个新思路的出现，对其特性的研究越来越深化，给更多癌症患者带来希望。
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参考文献：Jin Y, Edalatian Zakeri S, Bahal R, Wiemer AJ. New Technologies Bloom Together for Bettering Cancer Drug Conjugates. Pharmacol Rev. 2022 Jul;74(3):680-711. doi: 10.1124/pharmrev.121.000499. PMID: 35710136; PMCID: PMC9553120.
