抗體偶聯藥物（ADC）的工程化

引言

ADC的復雜性源于其將一個大分子生物制品（抗體）與一個小分子化學藥物（有效載荷）通過化學連接子結合的混合模式本質。這種組合不僅增加了生產過程的復雜性，需要多個獨立的生產工藝（抗體生產、藥物-連接子合成、偶聯反應），還引入了大量的控制點，從而需要額外的質量標準和強化的分析表征。

因此，ADC的開發不能簡單地將其各組件進行線性疊加，而必須采用一種系統性的工程化思維，將科學理解與基于風險的方法相結合，在那些真正需要控制的關鍵點上確保質量，避免冗余的可比性研究、質量標準或產品表征，從而在整個產品開發生命周期中，使工藝確認能夠專注于對質量至關重要的領域。

一、抗體工程化

1. 靶抗原的選擇與抗體的基本要求

抗體是ADC的“制導系統”，其選擇是ADC成功的首要前提。理想的靶抗原應在腫瘤細胞表面高表達，而在正常組織中表達有限或缺失，以實現腫瘤特異性靶向并減少脫靶毒性。此外，抗原-抗體復合物應能被有效內化，這是確保有效載荷成功遞送至細胞內的先決條件。抗體的結合親和力也需適中，過高的親和力可能反而會阻礙抗體在實體瘤中的均勻分布。

2. 抗體亞型與效應功能的考量

在ADC中使用的抗體，其效應功能，如抗體依賴性細胞介導的細胞毒性（ADCC）或補體依賴的細胞毒性（CDC），其價值通常有限，因為這些活性通常比ADC的細胞毒性效力低一個數量級。因此，對于作為藥物中間體的單克隆抗體，驗證這些活性通常沒有必要。如果單克隆抗體被特意設計為消除ADCC或CDC功能，那么在抗體中間體的質量控制中不包含這些測試具有科學依據。對于可比性研究，由于ADCC和CDC可以與糖基譜相關，因此一個糖基分析可能就足夠了。

3 抗體的人源化與免疫原性

早期用于ADC的抗體是鼠源的，但它們在人體內被證明具有免疫原性。隨著嵌合化、人源化技術（如CDR移植、表面重塑）以及全人抗體技術的出現，這個問題已基本得到解決 。目前，臨床開發中的ADC大多使用人源化或全人抗體，以降低免疫原性風險。

二、連接子工程化

連接子是ADC技術中的核心挑戰和創新點之一，它決定了ADC的穩定性和藥物釋放動力學 。連接子必須在血液循環中保持穩定，以防止有效載荷過早釋放導致全身毒性，但在ADC被腫瘤細胞內化后，又能在特定條件下高效斷裂，釋放出活性藥物 。

1. 可裂解連接子

這類連接子設計為在腫瘤細胞特定的微環境或細胞內條件下斷裂 。

• 酸敏感連接子：如腙鍵，在溶酶體的酸性環境（pH 4.5-5.5）下不穩定，易于水解斷裂 。

• 酶敏感連接子：如肽類連接子，最經典的是纈氨酸-瓜氨酸二肽連接子，它能被溶酶體中高表達的蛋白酶，如組織蛋白酶B特異性切割 。例如，布倫妥昔單抗維多汀就采用了這種連接子 。這種連接子也是一種“無痕連接子”，因為酰胺鍵斷裂后，對氨基芐基部分會發生自消去反應，釋放二氧化碳，最終生成MMAE作為最終代謝物 。

• 谷胱甘肽敏感連接子：如二硫鍵，利用細胞質內高濃度的還原性谷胱甘肽（GSH）與細胞外氧化環境的差異，在細胞內發生還原斷裂 。

2 不可裂解連接子

這類連接子在細胞內非常穩定，不會通過化學或酶促作用斷裂 。藥物釋放依賴于抗體蛋白在溶酶體中被完全降解，從而釋放出與氨基酸殘基相連的藥物-連接子復合物 。這種復合物通常是帶電荷的，因此難以穿透細胞膜，限制了旁觀者效應，但可能降低脫靶毒性 。

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三、偶聯技術與DAR控制

1 隨機偶聯技術

早期的ADC通常采用隨機偶聯技術，如通過賴氨酸的氨基或還原的鏈間二硫鍵產生的半胱氨酸巰基進行偶聯 。這種方法會導致DAR分布不均，產生從DAR0到DAR8等多種不同載藥量的ADC分子混合物 。例如，對于賴氨酸偶聯的ADC，如阿多曲妥珠單抗恩坦司他，平均DAR通過紫外光譜法測定，而質譜或成像等電聚焦可用于量化藥物分布，其DAR分布遵循泊松分布 。對于半胱氨酸偶聯的ADC，如布倫妥昔單抗維多汀，其DAR譜可通過色譜法分析，從中可以計算出平均DAR 。

2 定點偶聯技術

為了克服隨機偶聯帶來的異質性問題，定點偶聯技術應運而生 。這種技術通過在抗體的特定、預設的位點引入反應基團（如工程化的半胱氨酸、非天然氨基酸），實現藥物在抗體上的均一、可控偶聯 。定點偶聯能夠產生DAR分布更窄、更均一的ADC產品，從而提高批間一致性和藥代動力學特性 。例如，通過表達帶有突變的抗體基因，將溶劑可及的氨基酸替換為半胱氨酸，其未配對的巰基可以作為有效載荷的附著位點 。這種方法也允許制造DAR值約為2的ADC，其中大部分偶聯發生在每個半抗體的單個位點上 。

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四、 創新ADC工程化：雙抗ADC的崛起

為了克服腫瘤異質性和抗原逃逸等挑戰，雙特異性抗體藥物偶聯物應運而生。雙抗ADC能同時識別兩個不同的靶點或同一個靶點上的兩個不同表位。這種設計帶來了多重優勢：首先，它可以更精準地打擊腫瘤細胞，提高選擇性，因為很多腫瘤細胞需要同時表達多個特定抗原才能生存。其次，雙靶結合有時還能幫助藥物更好地進入細胞內部 。雙抗ADC主要有兩種，一種是雙表位ADC，即針對同一個靶點的不同部位；另一種是雙靶點ADC，即讓一個抗體同時識別兩個完全不同的靶點。

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結語

ADC的工程化是一個將化學、生物學和工程學原理深度融合的復雜過程。從抗體的選擇與改造，到連接子和有效載荷的精密設計，再到偶聯技術和生產工藝的優化，每一個環節都至關重要。隨著對ADC作用機制和腫瘤生物學理解的不斷深入，以及新技術的不斷涌現，ADC工程化正朝著更精準、更均一、更安全的方向發展。雙抗ADC、新型有效載荷（如免疫刺激劑、蛋白降解劑）以及更先進的偶聯技術，正在為ADC領域開辟新的疆域，有望為癌癥治療帶來革命性的突破。未來的ADC開發將更加依賴于系統性的工程化思維和跨學科的緊密合作，以最終實現高效、低毒的精準治療目標。

參考文獻：

1.Antibody-Drug Conjugates Fundamentals, Drug Development, and Clinical Outcomes to Target Cancer (Kenneth J. Olivier Jr., Sara A. Hurvitz (eds.))