抗体药物偶联物ADC中抗体筛选策略

抗体药物偶联物（ADC）是一种利用化学连接物连接了高细胞毒性小分子（有效载荷）的人源化或人源单克隆抗体，它是一种癌症的新型治疗形式，在癌症化疗中具有巨大的潜力。

在过去的半个世纪里，随着化疗的进展，癌症的管理得到了显著改善。除了手术切除、放疗、使用小分子或单克隆抗体的靶向治疗以及最近的免疫疗法外，使用细胞毒性药物的化疗是一种主要的治疗选择。通过筛选和开发小分子，可以通过抑制微管功能、DNA合成或蛋白质功能，选择性地导致癌症细胞死亡。虽然化疗在癌症特别是白血病的治疗中取得了巨大成功，但仍存在一些难题，例如耐药机制的发展。脱靶细胞毒性引起的严重不良反应可能会使得患者的生活质量进一步恶化，这些阻碍了临床医生和药物化学家寻求更高效的细胞毒性药物来治疗癌症。在这种情况下，使用与细胞靶向分子偶联的高细胞毒性药物成为一种潜在的临床策略，特别是抗体药物偶联物（ADC），通过化学偶联臂与细胞毒性小分子偶联的人源化或人单克隆抗体，可能会从根本上改变癌症化疗的设计和实施方式。与传统化疗相比，这种新型抗体的分子平台能够选择性地传递有效的细胞毒性有效载荷，以靶向癌症细胞，从而提高疗效，降低全身毒性，以及更好的药代动力学（PK）/药效学（PD）和生物分布。在美国食品药品监督管理局批准的Adcetris®和Kadcyla®的成功推动下，ADC药物的研发迅速增长，目前约有60种ADC正在进行临床试验。

ADC包括通过化学偶联臂共价偶联的单克隆抗体和有效载荷（图1A）。在ADC的研发中，人源化或全人源单克隆抗体（hmAbs）是递送平台的第一选择，它可以确保高细胞靶点特异性、在人体血液中的长循环半衰期（IgG的情况下可长达三周）和最小的免疫原性。ADC的一般作用机制如图1B所示：ADC的抗体成分识别并结合在靶癌症细胞中高度表达的细胞表面抗原；在ADC抗原复合物通过内吞作用内化后，该复合物在溶酶体内进行处理，溶酶体在细胞内以生物活性形式释放细胞毒性有效载荷；释放的有效载荷破坏DNA链或微管，或发挥拓扑异构酶或RNA聚合酶抑制作用，导致细胞死亡。对癌症细胞具有高效力但非靶向细胞毒性低的细胞毒性化学制剂通常用作有效载荷。

肿瘤靶向抗体对于靶抗原和ADC之间的特异性结合至关重要。考虑到作用机制，理想的抗体需要具有足够的亲和力和特异性。除此之外，理想的抗体部分还应促进有效内化，表现出低免疫原性并保持较长的血浆半衰期。

在ADC药物开发的早期阶段，主要使用鼠源抗体，由于严重的免疫原性相关副作用，药物通常失败率较高。随着重组技术的出现，鼠源抗体大多被嵌合抗体和人源化抗体所取代。目前，ADC越来越多地采用全人源抗体，免疫原性显着降低。在14种获批的ADC药物中，只有布伦妥昔单抗使用嵌合抗体。

目前ADC药物中使用的抗体大多是IgG抗体，包括IgG1、IgG2、IgG3和IgG4四种亚型。IgG1是ADC常用的亚型，因为IgG1在血清中含量最高，可通过与Fc受体的高亲和力结合诱导抗体依赖性细胞介导的细胞毒性（ADCC）、抗体依赖性吞噬作用（ADCP）和补体依赖性细胞毒性（CDC）等强效应功能。这些Fc介导的效应功能在抗体药物的抗癌活性中起着至关重要的作用。IgG3很少用于ADC，因为清除率快，在血清中的半衰期仅为约7天。IgG2通常表现出在体内形成二聚体和多聚体的趋势，这导致ADC药物浓度降低。IgG4可以诱导ADCP，但Fab臂交换的作用进一步降低了IgG4信号传导、抗原交联和免疫激活的能力。事实上，抗体与其细胞配体的结合导致抗体-抗原复合物的内化使有效载荷的细胞内递送成为可能。因此，靶标的内吞特性是选择适当抗原的关键决定因素。与非偶联抗体疗法不同，ADC方法不需要抗体本身具有任何功能活性，尽管这些特征可能带来额外的治疗益处。实际上，根据所需的功能活性，可以设计有明确效应功能或与免疫系统有相互作用能力的ADC，这可以通过选择适当的IgG亚类或对Fc区域进行改造来实现。

抗体-抗原复合物的内化效率主要取决于抗体与肿瘤细胞表面抗原之间的结合亲和力，其中较高的亲和力通常会导致更快速的内化。然而，高抗原亲和力的抗体反而会引起对实体瘤的渗透不足。这是因为实体瘤的治疗比血瘤更复杂，存在结合位点屏障（BSB），抗体和抗原之间极强的结合导致ADC在外渗后在血管附近就被捕获，从而导致肿瘤细胞的渗透较少。因此，应优化抗原和抗体之间的合理亲和力，以平衡靶细胞中的快速吸收和抗癌效力。除了结合亲和力外，影响肿瘤渗透的另一个因素是抗体的大小。IgG分子量（约150 kDa）通常对穿透肿瘤组织中的毛细血管和基质构成挑战。因此，早期ADC主要针对血液系统恶性肿瘤。为了使ADC更好地适用于实体瘤治疗，研究人员试图通过去除FC段来使抗体小型化。小型化的抗体不仅保持了较高的亲和力和特异性，而且更容易穿透血管进入实体瘤，从而大大提高了对实体瘤的杀伤效果。然而这种变化会导致体内半衰期的降低，因此在设计具有小型化抗体的ADC时应考虑各种因素。

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