HER2+乳腺癌的ADC药物治疗时代（上篇）

全面概述ADC药物及其在HER2+乳腺癌的研发进展。

乳腺癌（BC）是全球女性癌症相关死亡的最常见原因，其新发病例为已超过肺癌跃居第一。约15%-20%女性BC患者发生人表皮生长因子受体2（HER2）扩增或过表达，即HER2+BC[1]。HER2过表达可触发多种下游通路，导致癌细胞增殖加剧，并与恶性肿瘤的恶化、预后不良和化疗药物耐药相关。而正常的成体细胞并不大量表达HER2，对于抗HER2治疗并不敏感。因此，HER2对于HER2+乳腺癌等癌症而言是合理且有价值的治疗靶点。

抗体药物偶联物（ADC）利用单克隆抗体（mAb）选择性地靶向癌细胞递送高细胞毒性小分子，通过增加抗肿瘤活性和降低脱靶毒性来提高治疗指数，是一类很有前景的生物制剂。T-DM1和T-DXd的获批以及取得的重大成功为HER2+BC患者带来了巨大的希望，也代表着HER2+BC的治疗和ADC的技术发展迎来转折。一项发表在Molecular Therapy的综述深入探讨了ADC在癌症治疗中的应用，并全面概述29种已获批或正在临床开发阶段用于治疗HER2+BC的ADC[2]。现整理重点内容如下，以飨读者。

ADC药物的结构

ADC药物发挥作用需要4个关键的部分，包括（1）靶抗原；（2）抗体；（3）载药（细胞毒性药物）；（4）连接子。ADC药物的各组成部分需要满足严格的标准以达到预期的药代动力学（PK）、药效学（PD）和安全性。

图1：ADC药物的组成部分和结构

靶抗原

理想的抗原需要满足几个条件，包括（1）细胞膜上合适的结合点位；（2）与正常细胞相比，在癌细胞上的表达量高且均匀，或在肿瘤细胞上的表达量有不同程度的增加；（3）与ADC结合后能够内化，从而释放载药；（4）尽量减少ADC向细胞表面的再循环，以增加内化后的抗原/ADC向溶酶体递送。

抗体

抗体在ADC的选择性结合中起到关键作用，需具备对肿瘤抗原的高特异性、对靶抗原的高亲和力以有效摄入靶细胞、最小的免疫原性以及理想的PK特性（半衰期较长，血浆清除较慢）。其中免疫球蛋白G（IgG），尤其是IgG1，是ADC结构中最常用的抗体亚型。

载药

载药在ADC的活性与特性中扮演关键角色，最佳的载药需要具备以下特性：

• 高效力： 在实体瘤局部载药数量有限的情况下，最佳载药应具有高效力，即能在亚纳米摩尔范围内发挥作用[药物抗体比（DAR）可以定义为每种抗体可递送的载药数量]。

• 合适的官能团与连接子： 载药应具有适当的官能团，可以通过适当的连接子与抗体进行连接。

• 生理条件下的稳定性： 在血液循环和细胞溶酶体等生理条件下，载药应具有稳定性。

• 对多药耐药蛋白1（MDR1）耐药： 载药应能抵抗MDR1的影响，以避免被排出细胞，增加药物在细胞内的浓度。

• 疏水性与低免疫原性：载药应具有相对疏水性以及低免疫原性，以减少非特异性吸附和免疫反应。

目前ADC中使用的载药主要分为以下三类：

• 微管蛋白抑制剂： 包括金盏花素、美登素衍生物和微管溶素等。 它们通过与微管蛋白结合，导致微管不稳定和G2/M期细胞周期停滞，从而发挥抗癌活性。

• DNA损伤剂： 包括卡奇霉素、杜卡霉素、喜树碱衍生物和吡咯苯并二氮卓（PBDs）等。 它们通过与DNA小沟结合，导致DNA断裂、烷基化、交联或与拓扑异构酶I（TOP1）和DNA复合物结合，阻止DNA再连接，引发DNA损伤，进而诱导细胞凋亡。

• 免疫调节剂： 也被称为抗体免疫刺激偶联物（ISACs），利用抗体的靶向特异性和小分子来调节先天性和适应性免疫系统。

连接子

连接子作为ADC的重要组成部分，将载药与抗体结合在一起，对载药在肿瘤部位的精准释放起着关键作用。理想的连接子需要在血液中足够稳定，但又能在肿瘤细胞内快速释放载药。目前在ADC结构中使用的连接子形式大致可分为可裂解和不可裂解连接子。

可裂解连接子包括不耐酸连接子（如肼基），蛋白酶可裂解连接子和二硫键连接子。二硫键连接子在血浆中稳定，但在溶酶体的低pH值环境、癌细胞溶酶体内存在蛋白酶和谷胱甘肽浓度过高时被裂解。可裂解连接子虽然是ADC中使用的主要连接子，但其在体循环中的稳定性较差。

另外，不可裂解连接子具有很高的稳定性，可在ADC药物完全内化后释放载药，从而导致mAb被溶酶体水解。

生物偶联

生物偶联是影响ADC异质性、DAR、治疗潜力和最终成功与否的关键因素。理想的生物偶联策略不应改变抗体的完整性、载药的生物活性、抗体与抗原的结合能力、抗体和载药成分的原始形式，以及抗体的效应功能。

载药通常通过氨基或硫醇特异性连接子连接到抗体上。这种连接子与抗体表面的赖氨酸或半胱氨酸残基发生反应。这种连接方式通常存在异质性，可能会导致ADC活性受到抑制或降低。不过，因为潜在的偶联位点较少，与赖氨酸偶联相比，半胱氨酸偶联会降低ADC的异质性。由于各种因素，大多数ADC的最佳DAR为2-8。

为了改善现有和未来ADC的药理特性，目前正在开发新的位点偶联策略，以合成更加均一的ADC。这些方法包括工程化氨基酸法、酶介导法和连接子修饰法。工程化氨基酸方法包括工程化半胱氨酸和工程化非天然氨基酸；酶介导方法包括转谷氨酰胺酶、甲酰甘氨酸生成酶、转肽酶A；连接子修饰法包括亲水性连接子、双烷基化连接子、新一代马来酰亚胺、溴吡啶二酮和二溴马来酰亚胺连接子[3-7]。

ADC的作用机制

ADC通过特异性结合靶点以消灭癌细胞，因此ADC药物需通过静脉注射直接进入血液循环，以避免胃酸侵蚀，并防止mAb骨架被蛋白水解酶降解。一旦ADC与癌细胞表面抗原结合，抗原-ADC复合物通常通过受体介导的内吞作用被内化。在形成初级内体后，该复合物会被转运至次级内体和溶酶体。随后，游离的载药通过连接子裂解或ADC自身降解被释放到细胞内，导致细胞死亡和凋亡。如上所述，细胞死亡的作用机制可能因载药的类别而异。如果ADC的载药能释放到细胞外，或者通过濒死细胞释放到肿瘤环境中，邻近的癌细胞也可能被杀死，这一过程称作旁观者效应[4-8]。

图2：ADC作用机制

ADC在癌症治疗中的演变

根据药物成分和特点，ADC的发展演变分为三个阶段。早期阶段的ADC大多由小鼠源抗体或嵌合人源抗体与传统化疗药物（包括卡奇霉素、杜卡霉素或Doxorubicin）通过不稳定的连接子连接而成，导致ADC的DAR在0-8之间无法控制。其中，吉妥珠单抗和奥加伊妥珠单抗是第一代ADC的代表。早期的ADC存在着异质性、药效微弱、缺乏疗效、治疗窗窄、脱靶毒性以及高免疫原性等问题，因此在临床试验中成效甚微。随后，为了提高ADC的疗效，ADC药物进行了优化，如抗体结构、多样化的载药和偶联化学物质，从而出现了第二代ADC。

在第二代ADC中，人源化抗体通过随机的赖氨酸或减少链间半胱氨酸与更强效的载药（如金盏花素或美登素衍生物）连接，并通过可裂解或不可裂解连接子提高稳定性，从而产生平均DAR为4-8的ADC。其中，维布妥昔单抗和恩美曲妥珠单抗（T-DM1）是第二代ADC的代表药物。虽然第二代ADC具有更强的靶向能力、更高的效力和更低的免疫原性，但也存在异质性、因高DAR而清除过快、载药过早释放而产生脱靶毒性和耐药性等问题。

第三代ADC主要由人源化抗体与强效（如PBDs或微管溶素）以及新型载药（如免疫调节剂）偶联组成，通过在循环中稳定的连接子，精确控制载药释放到肿瘤部位，使ADC的平均DAR达到2-4。其中，维泊妥珠单抗和德曲妥珠单抗（T-DXd）是第三代ADC的代表药物，它们具有以下优势：即使在抗原低表达的癌细胞中也有较高疗效；DAR提高，稳定性和PK/PD改善；载药更强效，脱靶毒性更低[9]。

吉妥珠单抗是美国食品药品管理局（FDA）于2000年批准的首个ADC，用于治疗CD33阳性复发性急性髓性白血病（AML）患者。吉妥珠单抗虽然因毒性问题退出了市场，但却开启了一个新时代，加速了ADC从设想到常规临床应用的转化。值得注意的是，吉妥珠单抗在2017年重新被引入市场，获得FDA批准用于治疗新诊断的CD33阳性AML成人患者以及2岁及以上复发或难治性CD33阳性AML儿童和成人患者。

截至2023年2月，FDA已批准12种ADC用于肿瘤的适应证，其中6种用于血液恶性肿瘤，包括吉妥珠单抗、维布妥昔单抗、奥加伊妥珠单抗、moxetumomab pasudotox、维泊妥珠单抗和loncastuximab tesirine。以及6种用于实体瘤的药物，包括恩美曲妥珠单抗（T-DM1）、enfortumab vedotin、T-DXd、戈沙妥珠单抗（SG）、tisotumab vedotin和mirvetuximab Soravtansine-gynx。此外，西妥昔单抗和维迪西妥单抗这两种ADC已分别获得日本药品和医疗器械管理局（PMDA）和中国国家医药产品管理局（NMPA）的批准。遗憾的是，Belantamab mafodotin-blmf虽然在2020年8月获得了FDA的加速批准，但根据此前公布的III期DREAMM-3验证性试验结果，FDA要求其于2022年11月22日退出市场。

除上述已获批准的ADC外，还有140多种用于治疗各种实体瘤和血液肿瘤的ADC候选药物目前正处于不同阶段的临床开发或已进入临床试验阶段[4-7,9-11]。

HER2+BC治疗领域的ADC药物

BC在ADC的发展过程中起着主导作用，在美国FDA批准的12种ADC中，有三种用于治疗BC，包括T-DM1、T-DXd和SG。T-DM1的HER2+转移性BC适应证的获批证实了ADC药物在实体瘤，尤其是BC中的有效性。随后，成功获批的T-DXd取代了T-DM1的治疗地位[12]。由于HER2+BC的发病率较高以及HER2的检测在标准治疗中有着重要作用，且曲妥珠单抗是ADC合成的骨架，因此大多数针对BC开发的ADC都以HER2为靶点。

目前，FDA批准了两种针对HER2+BC的ADC药物，分别是T-DM1和T-DXd（表1）。

表1：获批用于HER2+BC的ADC（截至2023年2月）

T-DM1

T-DM1是2013年获批的首款抗HER2靶向ADC，用于治疗既往接受过曲妥珠单抗和紫杉类（单药或联合）治疗的HER2+转移性BC患者，并于2019年获批作为辅助治疗用于紫杉类和曲妥珠单抗新辅助治疗后有残留浸润性疾病的HER2+早期BC患者[13]。T-DM1由曲妥珠单抗、非还原性硫醚接头（SMCC）连接子和微管蛋白抑制剂美坦辛衍生物（DM1）组成，通过共价键偶联至曲妥珠单抗的赖氨酸残基上，DAR为3.5[14,15]。T-DM1保留了曲妥珠单抗的所有细胞毒性功能，包括抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用（ADCC）和信号传导抑制[16]。T-DM1与HER2结合后，会经历受体介导的内化，从内体转运至溶酶体，随后在溶酶体中蛋白水解，从而释放出T-DM1分解的活性载药DM1。DM1从溶酶体腔运输至细胞质，在细胞质中抑制微管蛋白聚合，导致靶细胞凋亡[17-18]。但DM1的膜渗透性很弱，旁观者效应极小[19]。

T-DXd

T-DXd于2022年获批用于在转移背景下接受过抗HER2治疗，或完成新辅助或辅助治疗后6个月内出现疾病复发的不可切除或转移性HER2+BC成年患者[13]。

T-DXd由人源化mAb曲妥珠单抗组成（MAAL-9001），通过二硫键连接子与大约7-8个分子的Deruxtecan偶联[20-22]。T-DXd与HER2结合后，DXd被内化并运输到溶酶体，连接子被溶酶体酪蛋白选择性地裂解，释放的DXd最终通过DNA拓扑异构酶I与DNA结合诱导双链DNA损伤和细胞凋亡[23]。经证实，DXd的效力是SN-38（SG的载药）的10倍左右[21]。

T-DXd在HER2表达水平不同的肿瘤中仍具有潜在的临床活性，甚至在异质性和低表达肿瘤中也有活性，并且由于载药具有膜渗透性，对周围细胞也有旁观效应。临床前研究表明，T-DXd比T-DM1具有更强的抗肿瘤活性，原因可能包括T-DXd的DAR较高、可裂解的四肽连接子、较高的膜渗透性导致的旁观者效应以及对MDR1具有较低的亲和力[21,24-26]。与此同时，目前有100多项临床试验正在进行，以评估上述两种已获批准的ADC用于单独治疗或与其他药物联合治疗。表2总结了这两种ADC最重要的正在进行/已完成的III期或正在进行的IV期临床试验。

表2：T-DM1和T-DXd治疗HER2+BC的III/IV期临床试验（截至2023年2月）

未完待续，有关HER2+乳腺癌领域的研ADC药物的概述，详见HER2+乳腺癌的ADC药物治疗时代（下篇）。

参考文献：

[1]Harbeck N, Gnant M. Breast cancer. Lancet. 2017;389:1134–1150.

[2]Najminejad Z, Dehghani F, Mirzaei Y, et al. Clinical perspective: Antibody-drug conjugates for the treatment of HER2-positive breast cancer. Mol Ther. 2023;31(7):1874-1903.

[3]Jackson DY. Processes for constructing homogeneous antibody drug conjugates. Org. Process. Res. Dev. 2016;20:852–866.

[4]Fu Z, Li S, Han S, et al. Antibody drug conjugate: the "biological missile" for targeted cancer therapy. Signal Transduct. Target. Ther. 2022;7:93.

[5]Panowski S, Bhakta S, Raab H, et al. Site-specific antibody drug conjugates for cancer therapy. mAbs. 2014;6:34–45.

[6]Abdollahpour-Alitappeh M, Lotfinia M, Gharibi T, et al. Antibody-drug conjugates (ADCs) for cancer therapy: strategies, challenges, and successes. J. Cell. Physiol. 2019;234:5628–5642.

[7]Yaghoubi S, Karimi MH, Lotfinia M, et al. Potential drugs used in the antibody-drug conjugate (ADC) architecture for cancer therapy. J. Cell. Physiol. 2020;235:31–64.

[8]Conilh L, Sadilkova L, Viricel W, Dumontet C. Payload diversification: a key step in the development of antibody-drug conjugates. J Hematol Oncol. 2023;16(1):3.

[9]Coats S, Williams M, Kebble B, et al. Antibody-Drug Conjugates: Future Directions in Clinical and Translational Strategies to Improve the Therapeutic Index. Clin Cancer Res. 2019;25(18):5441-5448.

[10]Chari RV. Expanding the Reach of Antibody-Drug Conjugates. ACS Med Chem Lett. 2016;7(11):974-976.

[11]Colombo R, Rich JR. The therapeutic window of antibody drug conjugates: A dogma in need of revision. Cancer Cell. 2022;40(11):1255-1263.

[12]Xie H, Adjei AA. Antibody-Drug Conjugates for the Therapy of Thoracic Malignancies. J Thorac Oncol. 2019;14(3):358-376.

[13]FDA Drugs. 2022. https://www.fda.gov.

[14]Amiri-Kordestani L, Blumenthal GM, Xu QC, et al. FDA approval: ado-trastuzumab emtansine for the treatment of patients with HER2-positive metastatic breast cancer. Clin Cancer Res. 2014;20(17):4436-4441.

[15]Krop IE, Kim SB, González-Martín A, et al. Trastuzumab emtansine versus treatment of physician's choice for pretreated HER2-positive advanced breast cancer (TH3RESA): a randomised, open-label, phase 3 trial. Lancet Oncol. 2014;15(7):689-699.

[16]Drago JZ, Modi S, Chandarlapaty S. Unlocking the potential of antibody-drug conjugates for cancer therapy. Nat Rev Clin Oncol. 2021;18(6):327-344.

[17]Damelin M. Springer; 2018. Innovations for Next-Generation Antibody-Drug Conjugates.

[18]Manthri S, Singal S, Youssef B, Chakraborty K. Long-time Response with Ado-trastuzumab Emtansine in a Recurrent Metastatic Breast Cancer. Cureus. 2019;11(10):e6036.

[19]Hunter FW, Barker HR, Lipert B, et al. Mechanisms of resistance to trastuzumab emtansine (T-DM1) in HER2-positive breast cancer. Br J Cancer. 2020;122(5):603-612.

[20]Ogitani Y, Hagihara K, Oitate M, Naito H, Agatsuma T. Bystander killing effect of DS-8201a, a novel anti-human epidermal growth factor receptor 2 antibody-drug conjugate, in tumors with human epidermal growth factor receptor 2 heterogeneity. Cancer Sci. 2016;107(7):1039-1046.

[21]Ogitani Y, Aida T, Hagihara K, et al. DS-8201a, A Novel HER2-Targeting ADC with a Novel DNA Topoisomerase I Inhibitor, Demonstrates a Promising Antitumor Efficacy with Differentiation from T-DM1. Clin Cancer Res. 2016;22(20):5097-5108.

[22]PMDA Report on the deliberation results. 2019.https://www.pmda.go.jp/files/000238706.pdf

[23]Cardillo TM, Govindan SV, Sharkey RM, Trisal P, Goldenberg DM. Humanized anti-Trop-2 IgG-SN-38 conjugate for effective treatment of diverse epithelial cancers: preclinical studies in human cancer xenograft models and monkeys. Clin Cancer Res. 2011;17(10):3157-3169.

[24]Ferraro E, Drago JZ, Modi S. Implementing antibody-drug conjugates (ADCs) in HER2-positive breast cancer: state of the art and future directions. Breast Cancer Res. 2021;23(1):84.

[25]Doi T, Iwata H, Tsurutani J, et al. Single Agent Activity of DS-8201a, a HER2-Targeting Antibody-Drug Conjugate, in Heavily Pretreated HER2 Expressing Solid Tumors. American Society of Clinical Oncology, 2017.

[26]Modi S, Tsurutani J, Takahashi S, et al. Safety and efficacy results from a phase 1 study of DS-8201a in patients with HER2 expressing breast cancers. Cancer Res. 2017 SABCS Abstract PD3-07.

*本材料由阿斯利康提供，仅供医疗卫生专业人士参考

审批编号：CN-127130 过期日期：2024-12-20

*“医学界”力求所发表内容专业、可靠，但不对内容的准确性做出承诺；请相关各方在采用或以此作为决策依据时另行核查。