ADC药物开发的若干挑战

前言

无疑，过去两年，ADC药物获得了前所未有的突破，十多款药物造福患者。但是ADC药物的进一步发展，依然面临很多问题。

adc药物面临的挑战

耐药问题

耐药，可能是我们不想看到，但又不得不面对的问题。

多个机制参与ADC耐药。

1. 抗原相关耐药

肿瘤细胞表面下调靶抗原表达，使ADC不能发挥其细胞毒性作用。比如对T-DM1耐药的肿瘤，HER2表达量下降。brentuximab vedotin/Adcetris治疗间变性大细胞淋巴瘤(anaplastic large cell lymphoma , ALCL) 治疗的病人出现CD30下调（文献1）。双表位ADC被开发，以克服此类耐药，如ZW49（Zymeworks，biparatopic anti-HER2 ADC）,在1期临床HER2阳性肿瘤 (NCT03821233). M1231（ EMD Serono，a bispecific anti-EGFR/MUC1 ADC）实体瘤1期临床  (NCT04695847)。 矛盾的是，高抗原表达也可能会降低ADC的有效性，这可能是由于药物暴露的减少。使用Gemtuzumab ozogamicin/ Mylotarg，外周血中的高CD33抗原负荷是一个不良的预后因素。血液中的高CD33负荷消耗了Gemtuzumab ozogamicin，从而限制了其在骨髓的渗透。 HER2的抗原胞外结构域被截断或细胞外基质成分对其掩蔽，在trastuzumab单抗治疗中已经发生，尚未有ADC药物的报告。 最后，抗原配体的存在可以调节对ADCs的敏感性。一些研究表明，neuregulin促进HER2、HER3和HER4异二聚，损害T-DM1的疗效。 

2. 内吞和迁移障碍

ADC的最佳疗效需要抗体内吞摄取到细胞。内吞可以通过不同途径，如clathrin-mediated (CME),、caveolin (CAV1) -mediated、 clathrin–caveolin非依赖性内吞。 

在一组HER2+细胞系中，T-DM1与CAV1共定位与对药物的反应降低相关，提示CAV1介导的T-DM1内吞作用可能预测反应。在那些在CAV1囊泡中积累ADC的细胞中，溶酶体共定位显著降低，表明T-DM1向溶酶体的传递效率低下。对antimelanotransferrin ADC (L49-valine-citrulline-MMAF) 敏感的细胞系，ADC和溶酶体共定位，而在耐药的细胞系，ADC与CAV1共定位。

3. 溶酶体功能障碍

ADCs需要到达溶酶体，在那里细胞毒性药物通过化学或酶的裂解而释放。在长期暴露于T-DM1耐药的细胞中，观察到T-DM1在溶酶体聚集。

在这些细胞中，药物到达了溶酶体腔室，但其蛋白水解活性低于敏感细胞。这种缺陷是由于溶酶体pH的增加，这反过来抑制了溶酶体蛋白水解酶。理论上，所有需要溶酶体酸性蛋白酶降解的ADC，都可能暴露于这种耐药机制中。

溶酶体中未消化分子堆积为特征的溶酶体贮积症，支持了溶酶体功能紊乱可能影响患者ADC分解代谢的可能性。具有valine-citrulline连接子的ADC有多种途径来产生活性分解代谢物，而 cathepsinB对其加工是不可或缺的。

另一种机制与细胞毒性物质从溶酶体向细胞质的运输有关。这与带有不可裂解连接子的ADC中具有特殊的相关性，其中分解代谢释放了氨基酸残基-连接子-细胞毒性剂。溶酶体膜对这些分解代谢物不渗透，需要运输机制将它们从溶酶体腔移动到细胞质，比如依赖溶酶体膜蛋白SLC46A3。

4. 药物外排泵

化疗耐药性的一个常见机制是通过ATP结合(ABC)转运体，从细胞质中消除该药物。这些药物外排泵也可能有助于对ADCs的耐药性，因为许多细胞毒性药物是ABC转运体的底物。 临床数据表明，MDR1的活性与患者不良预后显著相关。已经观察到，与无反应者相比，通过PgP荧光底物的外排来评估，对Gemtuzumab ozogamicin有反应者的AML母细胞的MDR1活性显著较低。Inotuzumab ozogamicin (IO）也得到了类似的结果。 基于auristatin类似物的ADC，如brentuximab vedotin，也可以在慢性治疗后选择MDR1表达的细胞群，这在HL细胞系和复发或耐药患者样本中观察到。MDR1是 valine-citrulline-MMAE ADC药物耐药的主要驱动因素。 

5. 靶点突变 ADC耐药性的一个潜在机制可能是细胞毒性药物的细胞靶点突变。然而，目前还没有报道过带有微管蛋白、拓扑异构酶I或RNA聚合酶II突变的ADC耐药模型。 

6. 细胞周期 最近提出的T-DM1耐药机制与药物对cyclinB的影响有关，cyclinB是一种参与G2-M过渡的细胞周期蛋白。 在对T-DM1敏感的HER2+乳腺癌细胞中，该药物会导致cyclinB的增加，而在对T-DM1耐药的细胞中，没有观察到这种增加。在18例HER2+乳腺癌队列中，T-DM1的抗肿瘤作用与cyclinB的积累平行。因此cyclinB的诱导可用作T-DM1的敏感性的生物标志物。

7. 信号通路

激活的PI3K/AKT信号与原代AML细胞的体外Gemtuzumab ozogamicin耐药相关。AKT抑制剂MK-2206使耐药细胞对Gemtuzumab ozogamicin敏感性显著增加。目前有一项临床研究探索T-DM1与PI3K抑制剂 BYL719联合使用的安全性（NCT02038010）。 

8. 凋亡失调 细胞凋亡调控的变化也可能调节对ADCs的敏感性。促凋亡蛋白BAX和BAK在AML调控Gemtuzumab ozogamicin敏感性。 此外，抗凋亡蛋白BCL-2和BCL-X的过表达与Gemtuzumab ozogamicin耐药有关。BCL-2反义治疗药物（ Genasense® (G3139, oblimersen sodium)）已与Gemtuzumab ozogamici联合治疗老年AML。 在NHL细胞系中发现BCL-XL的表达水平与对抗CD79b-缬氨酸-瓜氨酸-MMAE的敏感性降低相关。体内数据显示，BCL-2家族抑制剂ABT-263增强了ADC的活性。

如何证明自己更好

如何证明比单纯的抗体药物或者化疗药物更好？

许多ADCs临床评估过程中面临的一个意外的挑战，无法证明比对照组更好。如MM-302（Merrimack Pharmaceuticals开发）。MM-302是一种结合脂质体阿霉素的抗HER2单克隆抗体偶联药物。 II期HERMIONE(NCT02213744)旨在确定联合曲妥珠单抗治疗，与吉西他滨、卡培他滨或长春瑞滨标准化疗相比，对于HER2阳性局部晚期转移性乳腺癌的益处。然而结果并未显示较对照组有明显益处，而终止。 另一个类似报道是艾伯维的rovalpituzumab tesirine (Rova-T),靶向与癌症干细胞相关的DLL3。Rova-T由一个IgG1抗DLL3单抗通过缬氨酸二肽连接子偶联到两个PBD，治疗小细胞肺癌，DLL3在80%的在正常组织上没有表达，小细胞肺癌患者中过表达。1期结果令人鼓舞，18%ORR（所有评估患者）和38%ORR（高DLL3表达患者）(NCT01901653)，但由于II期TRINITY试验(NCT02674568)的结果，人们提出了对安全性和有效性的担忧，其中没有达到主要终点，并报告了高毒性，最常见是胸腔积液，这被认为是与PBD二聚体相关的毒性。最终，III期试验TAHOE(NCT03061812)和MERU(NCT03033511)对照组缺乏生存获益，导致艾伯维完全停止开发。

Payloads毒性  

ADCs临床开发，绕不开的话题就是Payloads的毒性 ADC作为治疗药物开发的进一步挑战涉及可归因于ADC产品成分的毒性，主要集中在有效载荷的毒性。例如，使用calicheamicin的有效载荷与肝损伤和肝毒性的发生率的增加有关。具体来说，在临床试验和批准后使用gemtuzumab ozogamicin(Mylotarg) ，观察到静脉闭塞性疾病(窦性梗阻综合征)的发生和药物诱导的肝损伤的增加，尽管减少剂量的努力导致其在2017年再次批准。使用inotuzumab ozogamicin(besponsa)也观察到类似的情况. 此外MMAE诱导的周围神经病变和中性粒细胞减少，这与那些经批准的携带MMAE有效载荷的ADC所列出的不良事件一致。 MMAF与眼部毒性相关，这被列为使用belantamab mafodotin预防事项。在同一类别的有效载荷之间观察到的临床毒性的差异，例如，MMAE和MMAF，可能表明了连接子也有一定作用。 一些携带DM1的ADCs，包括T-DM1和IMGN-901，已观察到中性粒细胞减少和胃肠道系统效应的发生率，一些使用T-DM1的患者出现肝酶水平增加。 中性粒细胞减少可能是携带拓扑异构酶I抑制剂的ADCs中常见的事件，如trastuzumab deruxtecan, sacituzumab govitecan，以及一些开发中的ADCs，如U3-1402 携带PBD二聚体的ADCs，如Lonca-T和之前的Rova-T，可以观察到骨髓抑制、积液和炎症。

总结

ADCs商业化上取得了突破，但是临床上尤其是安全性和耐药性上，还存在很多挑战。

参考文献：

1. Espelin CW, Leonard SC, Geretti E, Wickham TJ, Hendriks BS. Dual HER2 Targeting with Trastuzumab and Liposomal-Encapsulated Doxorubicin (MM-302) Demonstrates Synergistic Antitumor Activity in Breast and Gastric Cancer. Cancer Res. 2016;76(6):1517–27. doi:10.1158/0008-5472.CAN-15- 1518.

2. Saunders LR, Bankovich AJ, Anderson WC, Aujay MA, Bheddah S, Black K, Desai R, Escarpe PA, Hampl J, Laysang A, et al. A DLL3-targeted antibody-drug conjugate eradicates high-grade pulmonary neuroendocrine tumor-initiating cells in vivo. Sci Transl Med. 2015;7(302):302ra136. doi:10.1126/scitranslmed.aac9459.

3. McDonald GB, Freston JW, Boyer JL, DeLeve LD. Liver Complications Following Treatment of Hematologic Malignancy With Anti-CD22-Calicheamicin (Inotuzumab Ozogamicin). Hepatology. 2019;69(2):831–44. doi:10.1002/hep.30222

4. Garcia-Alonso S, Ocana A, Pandiella A. Resistance to Antibody-Drug Conjugates. Cancer Res. 2018;78(9):2159–65.