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前言

抗體偶聯(lián)藥物（ADC）是由靶向特異性抗原的單克隆抗體與小分子細(xì)胞毒性藥物通過(guò)連接子鏈接而成，兼具傳統(tǒng)小分子化療的強(qiáng)大殺傷效應(yīng)及抗體藥物的腫瘤靶向性。ADC由三個(gè)主要部分組成：負(fù)責(zé)選擇性識(shí)別癌細(xì)胞表面抗原的抗體，負(fù)責(zé)殺死癌細(xì)胞的藥物有效載荷，以及連接抗體和有效載荷的連接子。

ADC對(duì)抗原的識(shí)別導(dǎo)致ADC通過(guò)內(nèi)吞途徑進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，通過(guò)溶酶體降解后，有效載荷以生物活性形式釋放并發(fā)揮作用，導(dǎo)致癌細(xì)胞死亡。細(xì)胞內(nèi)有效載荷的數(shù)量由每個(gè)細(xì)胞表面抗原的數(shù)量、每個(gè)ADC的藥物有效載荷分子的數(shù)量（也稱為藥物抗體比率，DAR）以及抗原返回細(xì)胞表面所需的時(shí)間決定。有效載荷可能在癌細(xì)胞死亡和降解后逃逸，也可能從胞漿中透膜而出。這種釋放的后果可能是有益的（也稱為旁觀者效應(yīng)），也可能是有害的，導(dǎo)致全身毒性。

第一個(gè)ADC（Mylotarg）于2000年獲得批準(zhǔn)，自2019年以來(lái)，獲準(zhǔn)的ADC數(shù)量翻了一番多，2019－2020年共有5個(gè)ADC獲得批準(zhǔn)，ADC領(lǐng)域持續(xù)火熱。

ADC中有幾個(gè)變化的部分，成功顯然沒(méi)有通用的公式。因此，如何選擇合適的抗體、抗體的內(nèi)吞機(jī)制如何、在何處以及如何將連接子連接到抗體、每個(gè)抗體連接多少藥物分子、如何連接連接子和藥物有效載荷、最佳藥物有效載荷是什么樣的？這些問(wèn)題需要我們深刻理解ADC各個(gè)組分的生物學(xué)和化學(xué)特性，才能獲得滿意的答案。

有效載荷

1． 微管破壞藥物

金盞花素

Auristatins是ADC中使用的重要有效載荷，最著名的家族成員MMAE存在于兩種上市藥物Adcetris和Polivy中。目前，超過(guò)10種以金盞花素（如MMAE）或一甲基金盞花素F（MMAF）為有效載荷的ADC正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)。

上圖描述了auristatine及其常用的連接位點(diǎn)。金盞花素的構(gòu)效關(guān)系（SAR）已被廣泛研究，主要集中在末端亞單位：P1（N－末端）和P5（C－末端），最常見(jiàn)的方法是在P1上引入氨基甲酸酯功能。

2015年，西雅圖遺傳學(xué)的研究人員將ADC有效載荷的范圍擴(kuò)大到包括叔胺，特別是N－二甲基auristatine，首次通過(guò)銨鍵將藥物與單克隆抗體結(jié)合。所得ADCs在生理?xiàng)l件下穩(wěn)定，體內(nèi)外活性高，免疫特異性強(qiáng)。這些結(jié)果擴(kuò)大了ADC可用于靶向給藥的藥物種類。

最近，Agensys公司通過(guò)調(diào)節(jié)中心亞基P2－P3－P4，將疊氮化物基團(tuán)引入P2和P4亞基，在與蛋白酶可裂解的連接子偶聯(lián)后，產(chǎn)生了在體外和體內(nèi)效力提高的親水性衍生物，這為連接子的連接提供了新途徑。

一般來(lái)說(shuō)，在同時(shí)含有胺和醇反應(yīng)的auristatin中，首選的連接點(diǎn)是胺通過(guò)氨基甲酸酯鍵偶聯(lián)。西雅圖遺傳學(xué)開(kāi)發(fā)了一種新的策略，將含醇的有效載荷與亞甲基烷氧基氨基甲酸酯（MAC）偶聯(lián)。為了穩(wěn)定MAC鍵，堿性基團(tuán)和吸電子基團(tuán)都靠近氨基鍵，結(jié)果表明，該偶聯(lián)物在生理?xiàng)l件下是穩(wěn)定的，具有很高的效價(jià)，并且在體內(nèi)外都具有免疫特異性。

此外，烏普薩拉大學(xué)的研究人員還開(kāi)發(fā)了AZASTATIN，作為一類新的強(qiáng)有力的auristatin衍生物，包含一個(gè)中心胺側(cè)鏈的抗體結(jié)合位點(diǎn)。他們的研究結(jié)果證實(shí)，這些auristatin衍生物是一類新的細(xì)胞毒性有效載荷，適合ADC開(kāi)發(fā)。

美登素衍生物（DM2，DM4）

美坦辛是一種非常有效的微管組裝抑制劑，可誘導(dǎo)細(xì)胞的有絲分裂停止。但是這種結(jié)構(gòu)很難共軛，因?yàn)樗鼪](méi)有反應(yīng)性官能團(tuán)，為了克服這個(gè)問(wèn)題，一系列含有SMe基團(tuán)的非常有效的衍生物被創(chuàng)造出來(lái)。這一類分子的第一個(gè)例子是DM1和DM4，它們帶有甲硫丙�；�而不是天然N－乙�；�。

從有效載荷DM1和DM4中，通過(guò)使用二硫鍵與連接子偶聯(lián)。穩(wěn)定的二硫鍵連接子在血液循環(huán)中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，同時(shí)在細(xì)胞內(nèi)保持有效的分裂。

此外，幾種基于maytansine的ADC利用相同的二級(jí)羥基作為附著點(diǎn)，并在大多數(shù)情況下攜帶轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶生物結(jié)合的連接子。例如，一種基于Daratumumab的ADC被證明能向CD38過(guò)度表達(dá)的癌細(xì)胞特異性地傳遞DM4。最近ImmunoGen開(kāi)發(fā)了一種新型的ADC，它包含一種含硫的maytansinoid，通過(guò)一種高度穩(wěn)定的三肽連接體連接到抗體上，附著點(diǎn)與上述羥基相同。與先前的美登素ADC相比，增加連接物中亞甲基單元的數(shù)量增加了旁觀者殺傷活性，并提高了小鼠體內(nèi)的療效。在類似的方法中，保持核心大環(huán)不變，Regeneron和Abzena的研究人員研究了N－甲基丙氨酸氮取代的影響，也改變了大環(huán)上側(cè)鏈的長(zhǎng)度，以及通過(guò)伯胺和仲胺連接的連接子。

微管溶素

Tubulysins是微管聚合的有效抑制劑，可導(dǎo)致分裂細(xì)胞的細(xì)胞骨架迅速解體，并導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。它們是一個(gè)天然存在的四肽家族，含有Mep、Ile、Tuv和Tut，R3＝OH或Tup，R3＝H。

利用Tubulysins作為ADC有效載荷，其廣泛的附著點(diǎn)已被充分開(kāi)發(fā)。這種結(jié)構(gòu)中一個(gè)明顯的附著點(diǎn)是Tut或Tup模塊的羧酸，如Endocyte的EC1428，其中羧酸通過(guò)酰肼部分連接到連接子。Oncomatryx公司也采用了同樣的方法，以同樣的方式安裝了可切割的PABAValCit馬來(lái)酰亞胺連接子。

阿斯利康、百時(shí)美施貴寶和輝瑞使用的另一種方法依賴于Tup或Tut中苯環(huán)的衍生化。

連接子與Mep基團(tuán)的連接也得到了廣泛的研究。Ingenica研究人員報(bào)告說(shuō)，去甲基Mep類似物保留了強(qiáng)大的細(xì)胞毒性活性，可被視為有價(jià)值的有效載荷，允許在仲胺上引入不可切割的馬來(lái)酰亞胺己基連接子。

Oncomatryx的研究表明，當(dāng)Mep被另一個(gè)擁有仲胺的基序取代時(shí)，通過(guò)氨基甲酸酯鍵引入可切割的連接體是產(chǎn)生ADC的有效途徑。特別有趣的是，基因泰克關(guān)于通過(guò)季銨基團(tuán)將連接子連接到含叔胺的有效載荷上。在有效載荷上引入mc－Val－Cit－PABA連接子導(dǎo)致更多親水性結(jié)合物并改善了血液中的穩(wěn)定性。西雅圖遺傳學(xué)也采用了同樣的方法，通過(guò)過(guò)度表達(dá)葡萄糖醛酸，葡萄糖醛酸連接子也可以改善親水性和選擇性的細(xì)胞內(nèi)切割通過(guò)癌細(xì)胞中過(guò)表達(dá)的β－葡萄糖醛酸酶。

隱粘菌素

隱粘菌素（Cryptomycins，CR）是一個(gè)具有抗腫瘤活性的六元大環(huán)二肽家族。已有的臨床試驗(yàn)的結(jié)果表明，在達(dá)到治療效果所需的劑量下，其毒性水平是不可接受的。

幾個(gè)小組嘗試將CR用于ADC，但是由于在CR中缺少偶聯(lián)位點(diǎn)，目前，有兩種不同的方法通過(guò)引入其它基團(tuán)，使得能夠連接ADC的連接子。一種是由基因泰克的研究人員將苯轉(zhuǎn)化為芐胺以產(chǎn)生有效的有效載荷，這種有效載荷適合通過(guò)氨基甲酸酯鍵連接。在第二種方法中，四川大學(xué)的研究人員利用了隱霉素－52的前藥形式（CR55），它可以在生理?xiàng)l件下重新環(huán)化為CR52。

抗有絲分裂EG5抑制劑

紡錘體驅(qū)動(dòng)蛋白（KSP，也稱為Eg5或KIF11）是一種ATP依賴性運(yùn)動(dòng)蛋白，參與細(xì)胞周期中心體的分離。因此，用KSP抑制劑（KSPis）阻斷有絲分裂中的這一重要事件可產(chǎn)生抗腫瘤效力。

拜耳發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的吡咯亞類的KSPis，他們研究了該分子不同位置與保持對(duì)KSP強(qiáng)親和力的連接子的連接兼容性。

同樣，諾華的研究人員使用含咪唑的KSP抑制劑作為Eg5 ADC。利用伯醇或仲酰胺部分，他們安裝了帶有馬來(lái)酰亞胺端基的不可裂解連接子。當(dāng)與靶向HER2和c－KIT的抗體偶聯(lián)時(shí)，得到的ADC顯示出優(yōu)于Kadcyla的體內(nèi)療效。

2． DNA損傷藥物

吡咯苯并氮卓類和吲哚氯苯并氮卓類

吡咯并［2，1－c］［1，4］苯二氮雜卓（PBD）是一類具有抗腫瘤活性的天然產(chǎn)物。它們的作用方式是在DNA的小凹槽中進(jìn)行選擇性烷基化，其中鳥(niǎo)嘌呤的N2與PBD上的親電N10／C11亞胺形成共價(jià)鍵。

西雅圖遺傳學(xué)使用SGD1882的苯胺作為附著點(diǎn)，模仿可切割連接子中常用的PAB單元，釋放自由的PBD有效載荷。StemCentrx與Spirogen合作，利用PBD的N－10位置連接一個(gè)氨基甲酸酯的連接子。同樣的氨基甲酸酯鍵也被Immunogen用于結(jié)構(gòu)相似的吲哚氯苯偶氮卓二聚體（IBD）有效載荷。他們還報(bào)道了同一類IBD的不同方法，其中一個(gè)取代的苯環(huán)被用作兩個(gè)IBD單體的C8／C8＇位置之間的連接物。

以類似的方法，Spirogen和Genentech設(shè)計(jì)了一種碘苯連接的PBD，允許在過(guò)渡金屬催化反應(yīng)中引入不同的連接子。通過(guò)使用Sonogashira偶聯(lián)、Buchwald–Hartwig偶聯(lián)或疊氮化物－炔烴點(diǎn)擊反應(yīng)，分別獲得炔烴、哌嗪或三唑連接的連接子有效載荷共軛物。

杜卡霉素

杜卡霉素是一種強(qiáng)大的細(xì)胞毒性物質(zhì)，通過(guò)其高活性的環(huán)丙烷環(huán)與DNA的小凹槽結(jié)合，并在N3位置烷基化腺嘌呤。非環(huán)化的，鹵甲基形式的杜卡霉素細(xì)胞毒性活性顯著降低。由于分子中苯酚基團(tuán)可作為內(nèi)消旋體激活劑，從而形成親電環(huán)丙烷，因此杜卡霉素ADC開(kāi)發(fā)中的連接策略集中于酚官能團(tuán)的連接子連接。

在Synthon開(kāi)發(fā)的SYD985中，苯酚基團(tuán)是通過(guò)雙氨基甲酸酯連接連接子與Mc－val－cit－PABC有效載荷的位置。組織蛋白酶B裂解后，游離苯酚促進(jìn)分子內(nèi)重排成親電環(huán)丙基形式。Medarex采用了一種不同的方法，通過(guò)分子非烷基化部分的芳香胺連接連接子，并用N－甲基哌嗪氨基甲酸酯部分掩蔽苯酚前藥。在體內(nèi)，苯酚將被釋放，隨后活性環(huán)丙烷將在羧酸酯酶的作用下形成。

喜樹(shù)堿

喜樹(shù)堿（CPT）及其衍生物是拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑的經(jīng)典例子。它們穩(wěn)定了拓?fù)洚悩?gòu)酶誘導(dǎo)的DNA單鏈斷裂，當(dāng)三元DNA－TOP1－抑制劑復(fù)合物遇到復(fù)制叉時(shí)，DNA發(fā)生雙鏈斷裂。天然喜樹(shù)堿是一種五環(huán)結(jié)構(gòu)，其極低的溶解性阻止了其作為癌癥治療藥物的廣泛應(yīng)用。其水溶性前藥伊立替康獲得了轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌的上市許可。SN－38是伊立新坦的活性代謝物，通過(guò)人體肝臟羧酸酯酶的作用在體內(nèi)生成，其可通過(guò)打開(kāi)內(nèi)酯環(huán)而失活。

Immunomedics建立了兩種不同的策略，通過(guò)其羥基部分結(jié)合SN－38。在一個(gè)例子中，連接子通過(guò)反應(yīng)性更強(qiáng)的C－10苯酚基團(tuán)連接，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的氨基甲酸酯鍵，而在另一個(gè)例子中，通過(guò)C－20羥基，同時(shí)穩(wěn)定內(nèi)酯形式，而C－20羥基對(duì)體內(nèi)效力至關(guān)重要。

另一種適合ADC的非常有效的藥物是依沙替康（DDX－8951f）。這種喜樹(shù)堿類似物在其環(huán)己烷環(huán)上具有胺取代基，橋接7和9位。依沙替康的氨基有助于其水溶性，而環(huán)己烷環(huán)賦予的剛性被認(rèn)為有利于活性內(nèi)酯形式與非活性水解羥基酸的平衡。氨基羥基乙�；�生成DXd（1），而4－氨基丁�；�生成DXd（2），這兩種化合物都保留了依沙替康的生物活性。

懸垂的羥基和氨基是明顯的附著點(diǎn)，可使用酶可切割的Gly－Gly－Phe－Gly四肽連接子連接有效載荷。與抗HER2抗體偶聯(lián)產(chǎn)生的ADC在臨床環(huán)境中顯示出對(duì)抗HER2表達(dá)癌癥的巨大潛力。

DXd的環(huán)己胺環(huán)雖然被認(rèn)為穩(wěn)定了生物活性內(nèi)酯形式，但它攜帶了一個(gè)手性中心，使合成工作和SAR研究復(fù)雜化。為了克服這一困難，Immunogen的研究人員研究了一組新的喜樹(shù)堿類似物，這些類似物能夠與單抗偶聯(lián)。并且在這里，這個(gè)環(huán)被打開(kāi)，額外的手性中心被消除。從一種常見(jiàn)的中間產(chǎn)物開(kāi)始，研究人員嘗試了三種類型的結(jié)構(gòu)，并隨后使用不同的聚苯胺連接子連接有效載荷。當(dāng)與抗人表皮生長(zhǎng)因子受體（HuEGFR）的抗體偶聯(lián)時(shí)，產(chǎn)生的ADC對(duì)EGFR陽(yáng)性的HSC－2腫瘤異種移植模型有效。

卡奇霉素

卡奇霉素是一類被廣泛研究的烯二炔類抗生素，其結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制特別有趣和復(fù)雜，使其成為ADC有效載荷領(lǐng)域的一類抗生素。在ADC中連接calicheamicin的策略以市場(chǎng)上的adc Mylotarg為例，還有Besponsa。

有效載荷的釋放分兩步進(jìn)行：在酸性細(xì)胞內(nèi)環(huán)境中對(duì)腙進(jìn)行敏感的裂解，然后通過(guò)細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽還原二硫鍵。釋放的硫醇發(fā)生分子內(nèi)1，4－加成的烯酮觸發(fā)伯格曼環(huán)化反應(yīng)，產(chǎn)生一個(gè)二自由基。這種活性中間體能夠從脫氧核糖骨架中提取氫原子，產(chǎn)生雙鏈DNA斷裂，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

最近，從不列顛哥倫比亞地衣中發(fā)現(xiàn)的鏈霉菌中分離出一種新的烯二炔類天然產(chǎn)物，稱為uncialamycin。這種結(jié)構(gòu)通過(guò)全合成得到證實(shí)，從那時(shí)起，一些高效的合成類似物被制備成ADC的潛在有效載荷。

BMS的研究人員表明，由于在各種肽偶聯(lián)條件下反應(yīng)活性較低，因此，Uncialamycin的仲胺不是一個(gè)合適的連接點(diǎn)。研究人員合成了一種類似物，其中一個(gè)氨基直接引入到芳香環(huán)上，但這種苯胺的反應(yīng)性也太弱，不能作為連接子引入的基團(tuán)。另一方面，使用氨基乙基延伸物安裝脂肪族胺，為連接子提供了合適的連接點(diǎn)。

從后一個(gè)有效載荷中，他們使用蛋白酶可切割的二肽和不可切割的連接子制備前體。CD70－ADC具有可切割連接體，對(duì)腎癌細(xì)胞株具有高度特異性的細(xì)胞毒活性，而相應(yīng)的不可切割A(yù)DC在同一細(xì)胞株上不具有活性。

最近，為了繼續(xù)這項(xiàng)工作，BMS的研究人員在設(shè)計(jì)的、高效的、化學(xué)穩(wěn)定的uncialamycin類似物中使用苯酚基作為附著點(diǎn)。使用新開(kāi)發(fā)的苯酚烷基化，在有效載荷的苯酚基團(tuán)上添加了一個(gè)經(jīng)典的可裂解連接子。將產(chǎn)生的有效載荷與抗體偶聯(lián)，其在體外和體內(nèi)均顯示抗原特異性抗腫瘤活性。