万物皆可偶联之适配体偶联药物（ApDC）

俗话说，万物皆可偶联。目前开发的偶联药物中以ADC最为火热，其他形式的还有PDC（多肽）、ISAC（免疫刺激抗体偶联物），SMDC（小分子偶联）和ApDC（适配体）等等。

但万物皆可偶联，不代表万物都能偶联成功，今天介绍一下ApDC当前的研究进展及面临的挑战。

适配体

适配体是一种单链寡核苷酸（RNA或DNA），可折叠成确定的结构与目标蛋白结合，抑制蛋白间的相互作用，从而达到治疗目的。

适配体是通过指数富集的配体系统化进化技术（SELEX）筛选出来的，最早于1990年被报道。

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Systematic evolution of ligands by exponential enrichment (SELEX) procedure[2]

适配体又被成为化学抗体，其特异性和亲和力等同于或优于抗体。与抗体相比，适配体具有易于合成、易于化学修饰、高稳定性和低成本等优点。因此，适配体在癌症治疗和诊断方面显示出良好的前景。

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2009年，适配体偶联药物（ApDC）的概念被首次提出，以下将对ApDC在癌症治疗中的开发进展进行总结。

Summary of aptamer-drug conjugate (ApDC)[4]

小分子药偶联的ApDC

适配体与小分子偶联主要采用共价偶联、核酸合成和物理相互作用三种形式。

共价偶联

此类形式类似于ADC，2009年开发了第一个通过共价偶联的ApDC（A），之后开发出环状二价ApDC（B），可实现特异性识别和有效内化，比单价ApDC具有更高的稳定性，并能实现药物比例的精确控制。

下图D是开发的triptolide ApDC，对MDA-MB-231细胞系显示出高特异性和细胞毒性。对TNBC表现出很好的体内抗肿瘤疗效，对健康组织的副作用可以忽略不计。

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此外，还开发了马来酰亚胺-MMAE和-MMAF与硫醇修饰的适配体偶联的ApDC，对胰腺癌细胞表现出高毒性和高特异性；还有多肽偶联的喜树碱-ApDC表现出非常低的IC50（31.9nmol/L），体内抗肿瘤疗效与之前报道的相比有效剂量减少了20-30倍。

核酸合成

通过固相合成或酶法将各种核苷类药物与适配体偶联是制备靶向核苷类药物的一个巧妙策略，2014年报告了首个通过固相合成开发的光活化ApDC（A），2020年同一研究团队报告了喜树碱（B）、CA4（C）、Pyrochlorophyll A（PA）（D）和artificial prodrug base（E）ApDC。

其中，CA4 ApDC比单独的CA4更有效、更安全；PA ApDC在靶向光动力治疗方面也显示出很高的疗效。

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核苷类药物与碱基相似，可以通过酶法偶联形成适配体，酶法合成是获得长链ApDC的最有效方法，但只有少数核苷类药物可用于酶法偶联，从而限制了有效载荷的种类。因此，成功的酶法偶联ApDC最终将取决于开发更多的多功能酶。

基于核酸合成的ApDC构建是一种高效和模块化的ApDC构建方法。

物理相互作用

doxorubicin（DOX）是临床上广泛使用的抗癌药，可以与双链DNA相互作用，2006年，通过非共价偶联开发了首个适配体-DOX偶联药物（A），此外还有适配体链接的DNA纳米链（B）、三个DOX分子构建的TNM-DOX（C）和带有人工碱基的ApDC（D）。

但目前这种方法在体内的安全性和稳定性问题仍是重大挑战，有待进一步研究。

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生物大分子偶联的ApDC

蛋白偶联

适配体偶联生物大分子如蛋白质是增加适配体循环半衰期的方式之一。

目前开发了一种人血清白蛋白（HSA）-ApDC，表现出高稳定性和高特异性。而适配体与抗体偶联（B）可以克服循环时间短的问题，同时不影响其亲和力。

还有人开发了EGFR适配体-ErbB2抗体偶联物和EGFR适配体-PDL1抗体偶联物（C），EGFR-PDL1 ApDC可有效激活T细胞杀伤肿瘤细胞。

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但是目前，找到适配体与蛋白质特异性偶联方式是一大挑战。

适配体-核酸偶联

适配体可以通过互补杂交与核酸药物偶联，将NA药物输送至靶细胞。此前已开发了一种适配体-miRNA偶联物（A）来治疗胶质母细胞瘤，可有效防止胶质母细胞瘤的增殖；还有光活化的siRNA ApDC（B），进入细胞后在光照下引起基因沉默。

还有一种AS1411适配体与TAP（与抗原处理相关的转运体） siRNA偶联药物（C），抑制了各种肿瘤的生长，而没有明显的毒性。

除了siRNA和miRNA，适配体可与适配体偶联形成多价或功能性ApDC，已开发了作为LYTAC的ApDC（D）。

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核酸药物与适配体偶联可以显著提高核酸药物进入靶细胞或器官的效率，但仍不可避免如核酸分子的电负性引起的血清中蛋白质非特异性吸附等问题。

生物治疗药物偶联

生物治疗方法病毒、细菌和细胞也可与适配体偶联。

如用于基因转染的多价适配体AAV偶联药物（A）、用于肿瘤治疗的适配体-巨噬细胞偶联物（B），用于细菌在肿瘤部位定向的适配体-细菌偶联物（C），研究表明，适配体结合减毒沙门氏菌显示出强效抗肿瘤功能和高度激活的免疫反应。

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总结与展望

从目前的研究来看，ApDC在癌症治疗中具有潜在的高疗效及优势，但很少有进入临床试验的，限制其在体内应用的一些因素是体内特异性低，肾脏清除速度快等。

克服这些问题的主要策略包括：

非天然核酸的引入丰富适配体库的多样性，并开发能识别非天然核酸的高效核酸扩增酶；

在复杂的环境中筛选适配体，如基于体内的SELEX。

而体内筛选适配体的关键因素是特异性文库富集和提取的效率以及从组织中扩增文库的效率。

此外，高载荷ApDC通常表现出较高的抗肿瘤活性，但载荷的增加可能会导致适配体靶向能力的丧失，因此，有必要开发精确的、可控的、优化的、同时具有高有效载荷和高靶向能力的ApDC，以达到理想的抗肿瘤效果。

同时连接子也至关重要。共价连接是开发ApDC和ADC的主要策略。尽管在选择连接子方面有更多的选择，但在构建新的ApDC时，需要考虑连接子的固有特性，如稳定性、刺激反应性。

总结来说，ApDC具有高载药量、易连接、高稳定性和易修饰等特点，在一些新的治疗方法中显示出比ADC更有前景的优势，同时SELEX筛选比抗体筛选时间更短，但ApDC尚处于起步阶段，期待ApDC能进一步实现成功的临床转化。

参考：

[1]https://blog.biosearchtech.com/where-are-all-the-therapeutic-aptamers

[2]https://doi.org/10.3389/fcimb.2021.656421

[3]https://doi.org/10.1038/nrd3141

[4]https://doi.org/10.1016/j.apsb.2023.01.017