一文读懂 | ADC的“双刃剑”：旁观者效应

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抗体偶联药物（antibody drug conjugate，ADC）是抗肿瘤药物研发的热门。大家在看相关资料的时候，常会看到这样一个名词——“旁观者效应”！如果把ADC知识看作一场考试，“旁观者效应”一定是必考项目，划重点了！

ADC面临的挑战：肿瘤异质性

ADC进入实体瘤的治疗始于2013年，美国FDA批准HER2-ADC恩美曲妥珠单抗（ado-trastuzumab emtansine，T-DM1）用于晚期乳腺癌的治疗。随着时间的推移，抗体（antibody）、连接子（linker）和载荷（payload）技术不断改进，ADC兴起。

恩美曲妥珠单抗. 图片来自网络

ADC治疗实体瘤有一个重要的挑战，就是靶抗原在肿瘤组织或转移灶上的异质性表达， 即可能同时存在靶抗原高表达、低表达或不表达的细胞，从而影响ADC疗效。而“旁观者效应”（bystander killing effect）成为可能解决这一问题的方法。

旁观者效应

ADC发挥作用的主要步骤包括：1）ADC与肿瘤细胞靶抗原结合；2）通过内化作用进入肿瘤细胞；3）溶酶体降解；4）释放出细胞毒性载荷。“旁观者”，顾名思义，就是指靶抗原阳性细胞周围的细胞，无论这些细胞是否表达靶抗原或表达水平如何。

以下是不具有（上半部分）和具有（下半部分）旁观者效应ADC的作用示意图。接下来，从ADC的三个基本结构来具体说明。

注：图的左侧部分显示了肿瘤内异质性，也就是以亚克隆进化的形式发展，这是实体瘤的典型特征之一。图中的绿色细胞代表靶抗原高表达的肿瘤细胞；蓝色细胞代表靶抗原低表达的肿瘤细胞；黄色细胞代表不表达靶抗原的细胞。

一、具有靶向作用的抗体

抗体-连接子的化学稳定性至关重要，如果要在ADC内化前释放细胞毒性载荷，从而对靶抗原阳性细胞周围的细胞产生杀伤作用，则需要在ADC特异性和对正常组织的损伤之间取得平衡。

二、连接子

主要分为可切割型和不可切割型。可切割型连接子又可分为：化学不稳定型（例如：对PH敏感的腙键，二硫键等）和酶不稳定型（例如：可被组织蛋白酶B切割的肽类，β-葡萄糖醛酸酶敏感型，β-半乳糖苷酶敏感型等）。

不可切割型连接子以共价连接子为代表（例如：硫醚键等），它们通常需要在细胞内进行切割（例如：通过溶酶体酶），从而释放载荷。因此，具有不可切割型连接子的ADC在血浆中更稳定，内化对载荷的释放至关重要。

三、载荷

载荷的化学结构——尤其是它的电荷——被认为是旁观者效应的关键。事实上，载荷必须能够穿透细胞膜磷脂双层离开靶细胞，才能杀伤周围的肿瘤细胞。因此， 载荷应该是 非极性或疏水性的 。相反的，如果ADC的载荷是极性的（例如：T-DM1的载荷），细胞毒性药物会被困在靶细胞中。

疗效方面：目前认为，能发挥旁观者效应的ADC适用于靶抗原异质性表达的肿瘤（例如：HER2）。与此相对的是，不具有旁观者效应的ADC更适合同质性表达靶抗原的肿瘤类型（例如：血液系统肿瘤）。安全性方面：旁观者效应的存在可能会引起非肿瘤组织的毒性，这也是临床上所关注的。早期ADC的临床试验，就曾因明显的安全性问题而中止。

综上所述，“旁观者效应”是指部分ADC对目标靶抗原肿瘤细胞周围的其他肿瘤细胞也具有抗肿瘤活性，无论这些细胞的靶抗原表达情况。可能通过两种方式：1、ADC内化前就释放载荷；2、细胞内载荷能穿过细胞膜发生扩散。这种药理学特征与ADC的结构设计密切相关，尤其是连接子和载荷的生化特征。目前，也有临床前研究设计出数学模型来评估旁观者效应的程度。

T-DM1 vs DS-8201

旁观者效应在HER2-ADC中的研究较多，其或许可以部分解释两种基于曲妥珠单抗ADC疗效和安全性的差异。

首先来看T-DM1，T-DM1使用的是非切割型连接子，其载荷DM1是极性的，不能穿透细胞膜。其在乳腺癌治疗中的有效性已被证实。但是，在HER2+胃癌和结直肠癌中，T-DM1未能复制在乳腺癌中的生存获益。有关T-DM1在不同肿瘤类型中疗效差异的原因，已经提出多种假设，例如：HER2在不同肿瘤组织学类型中发挥的驱动作用不同、T-DM1在胃癌中的细胞内代谢、异质性的和动态的HER2表达谱等。

T-DXd（DS-8201）. 图片来自网络

再来看T-DXd（DS-8201），使用的是可切割型连接子，载荷DXd可穿透细胞膜。T-DXd已获批用于HER2+乳腺癌和胃癌的治疗，在结直肠癌中也显示出一定的抗肿瘤活性。此外，在HER2低表达的乳腺癌患者中，T-DM1的疗效不佳，而T-DXd显示出获益。

HER2表达具有异质性，尤其是在胃癌中。T-DM1和T-DXd的疗效差异是否归因于旁观者效应，还需要更多研究来明确。但是，这可能是支持存在旁观者效应的临床证据之一。

同时应该注意的是，载荷在靶标肿瘤细胞附近扩散或进入血液循环，相应的可能会增加毒性。目前已上市ADC使用的高效化学药物载荷，它们在亚纳摩尔级浓度下即可显示出细胞毒性，均不适合作为游离药物在全身提送。现有临床数据显示，与T-DM1相比，大多数新型ADC的不良反应更高。

HER2-ADC相关性间质性肺病（ILD）发生率. 图片来自：JAMA Oncol. 2021; 7(12): 1873-1881.

写在最后：ADC代表了一类具有高抗肿瘤活性的药物，“旁观者效应”的存在受到广泛关注。然而，也有临床前或临床数据显示，不具有旁观者效应的、更稳定的ADC，也可以在靶抗原低表达肿瘤中显示出疗效。因此，如何平衡旁观者效应的获益和脱靶毒性，它是否是实现一个理想ADC的必要特征，或者它只是一个ADC结构设计中需要考虑的因素，还需要更多的研究来解答。

参考文献

1、Curr Oncol Rep. 2022 Mar 19. doi: 10.1007/s11912-022-01266-4.

2、JAMA Oncol. 2021; 7(12): 1873-1881.

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