抗体偶联药物（ADC）的CMC监管考量

引言

抗体偶联药物（ADC）使用适当的化学连接子将抗体的特异性和长循环时间与化学细胞生长抑制剂或其他活性药物的毒性结合起来，以降低全身毒性并提高治疗指数。这种大分子和小分子的结合增加了复杂性。需要多种生产过程来生产天然抗体、药物和接头，然后将上述实体偶联形成最终的抗体-药物偶联物。

连接的过程进一步增加了控制点的数量，导致需要额外的规范和强化的分析表征。通过将对生产过程的科学理解与基于风险的方法相结合，可以在需要控制的地方证明质量，并避免冗余的可比性研究、规范或产品特征。在产品开发生命周期中，这将使过程认证能够专注于对质量至关重要的领域，并防止重复研究。ADC的模块3通用技术文档的结构需要反映每个生产过程和整体质量方法。从历史上看，监管机构对其结构提出了不同的期望。本文概述了要包含的基本信息，并表明只要包含足够的交叉引用，多种方法都是有效的。

一、ADC的复杂性结构与生产控制策略

抗体在ADC疗效中起着关键作用，通过靶点介导的摄取提供肿瘤特异性，延长细胞毒素的循环半衰期，并提供额外的机制，如受体中和、下游信号通路抑制和免疫效应功能激活。ADC的结构由抗体、连接子和细胞毒性药物三个主要部分组成，通过化学连接将药物精准递送至癌细胞。

这种混合模式的复杂性意味着其生产过程更为复杂，需要多个生产过程来生产天然抗体、药物和连接子，随后进行偶联形成最终的ADC。

1. 控制策略的演变

ADC的控制策略必须保证为患者提供一致安全有效的药物。早期的ADC工艺通常使用随机性的非定点偶联技术，可能导致药物-连接子在抗体上的位置和数量的变异。然而，多年的经验表明，即使是非定点偶联（如天然赖氨酸偶联），由于只有部分赖氨酸被修饰，也能生产出非常一致的产品，因此控制策略可以依赖于对平均药物抗体比率（DAR）的控制。相比之下，现代定点偶联技术（如通过半胱氨酸突变、非天然氨基酸、醛基标签或酶介导等）在药物-连接子的数量和位置上能产生高度一致的ADC，减少了偶联异质性风险。下图展示了不同偶联化学策略（如天然赖氨酸、天然半胱氨酸和定点修饰）对应的DAR分布差异，其中定点修饰策略能实现最均一的DAR分布。

2. 控制点与风险导向策略

对于药物中间体（DI），其控制策略应反映支持药物物质（DS）和药物产品（DP）质量所需的属性控制，而非传统上对原料药或制剂的控制水平。通过对生产过程的科学理解结合风险导向策略，可以在需要控制的点展示质量，从而避免冗余的可比性研究、规格或产品表征。下图展示了ADC生产与控制策略的示例流程，包括药物-连接子合成、mAb生产、偶联、DS放行和DP生产等关键环节及其控制点。

下面的列表详细列出了从mAb中间体、药物-连接子中间体到DS和DP各阶段的质量控制点和放行要求，区分了临床阶段和商业化阶段的不同控制策略。

二、关键质量属性的考量与规格设定

1. 单克隆抗体中间体的质量属性

用于ADC生产的mAb中间体，其主要质量属性在于对目标分子的特异性结合。其他属性主要关注有害杂质和污染物的缺乏。由于mAb中间体的预期用途是偶联成ADC，其控制策略应不同于作为药物物质的mAb。例如，对于病毒因子、糖基化、宿主细胞蛋白和残留DNA等属性，控制应在mAb中间体阶段进行，因为后续ADC DS或DP生产过程并不引入或缓解这些杂质。而对于氧化水平、脱酰胺或天冬氨酸异构化等可能在ADC生产过程中受影响的属性，则需在mAb中间体阶段设定更严格的限制。

2. 药物-连接子中间体的质量属性

药物-连接子中间体作为小分子，其主要质量属性在于连接子与抗体特定残基反应形成共价键的能力以及药物的毒性。对于可偶联杂质，通常在药物-连接子中间体阶段进行控制，因为偶联后这些杂质的检测极具挑战性。根据计算，假设DAR为4，药物-连接子中间体中3.0 wt%的小分子杂质（若均可偶联）将导致最终ADC DS/DP中0.15 wt%的杂质水平。下表详细列出了中间体杂质的计算案例及其后果。

3. 游离药物相关杂质（FDRIs）的控制

游离药物、游离药物-连接子及其杂质等未偶联的细胞毒性药物形式被定义为“FDRIs”，它们直接影响ADC的安全性和有效性。控制水平应基于患者风险（安全性/有效性）、工艺表征和稳定性数据。对于已上市ADC，建议采用风险导向策略，反映基于患者潜在影响的杂质不确定性和关键性。以Brentuximab vedotin为例，研究证实其偶联药物MMAE在剂量高达2.7 μg/kg时无药理活性，相当于活性ADC给药剂量1.8 mg/kg时的0.15 wt%。因此，游离MMAE可被归类为“非异常活性”杂质，若其在DS中含量低于0.15 wt%，则不构成安全担忧。

若在开发和验证中持续观察到低水平的FDRI，且杂质非异常活性，则可从常规控制系统中移除该测试。

4. 未偶联抗体（DAR0）的控制

早期ADC工艺可能导致大量未偶联抗体（DAR0物种）残留，可能阻断结合位点影响疗效。然而，体内体外研究表明DAR0在许多情况下并非有效抑制剂，甚至可能有益。现代偶联技术能实现高效偶联和低水平的DAR0。若能证明低且一致的DAR0水平，可能无需在ADC DS和DP放行规格中设定该标准。

5. DAR与效力的控制

ADC的效力通常包含在DS和DP的放行规格中。对于半胱氨酸连接的ADC（如Brentuximab vedotin），可通过色谱分析DAR分布并计算平均DAR。对于赖氨酸连接的ADC（如Trastuzumab emtansine），平均DAR通常通过UV光谱测定，而质谱或成像等电聚焦可用于定量药物分布。下图展示了Trastuzumab emtansine在小规模和商业化规模生产下的药物分布对比，两者平均DAR均为3.5，显示出高度可比性。

对于定点偶联的工程化抗体，DAR分布问题较少，仅需在产品表征和可比性研究中检查。

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三、工艺变更与可比性研究

ADC制造工艺的变更可能发生在开发期间或获批后，旨在提高稳健性、简化工艺、变更场地或规模等。由于其复杂性，确定如何充分评估变更影响面临额外挑战。

1. 药物、连接子或药物-连接子中间体的变更

作为小分子，这些中间体结构表征明确。若分析评估显示变更前后结构相同、纯度/杂质谱可比且反应性一致，通常无需对ADC DS或DP进行可比性研究。若存在显著差异，需进行风险评估，重点关注杂质对最终ADC产品安全性和有效性的风险。下图展示了针对药物-连接子中间体工艺变更的可比性评估决策树。

2. mAb中间体的变更

mAb中间体作为大分子，结构复杂。变更应评估细胞系、细胞培养、纯化等环节。若mAb中间体可比性成功证明纯度、杂质和稳定性一致，则无需在DS和DP阶段进一步行动。若可比性未建立，但DS和/或DP可比性已证明，则需对mAb中间体差异进行风险评估。下图展示了针对mAb中间体工艺变更的可比性评估决策树。

3. 偶联工艺与DS制剂变更

变更应与其他大分子产品类似处理。一般建议仅在ADC DS层面进行基于风险评估的可比性研究，证明变更前后纯度、杂质、效力、稳定性和安全性可比。若变更导致DS不可比或可能影响DP质量，需考虑进行DP层面的可比性评估。下图展示了针对偶联工艺和DS制剂变更的可比性评估决策树。

4. 可比性研究的质量属性选择

下表列出了针对mAb中间体、药物-连接子中间体、DS和DP进行可比性研究时推荐的质量属性。

对于mAb中间体，建议比较纯度、结合特异性、一级结构和高阶结构。对于DS，建议包括DAR、纯度、效力、一级和高阶结构。对于DP，除上述外还需关注颗粒、无菌、pH等。

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四、验证策略

ADC的制造涉及多步骤，传统验证（PPQ）要求DS使用验证过的mAb和药物-连接子中间体生产，这种线性序列可能延迟上市申请。下图展示了三种不同的验证策略场景。

替代策略（如Scenario B和C）允许各制造阶段独立验证或并行工作，通过证明工艺输入具有代表性（如使用GMP批次生产的稳定性批次作为输入），从而节省时间并高效利用材料。

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五、N-亚硝胺风险评估

必须对所有ADC产品进行N-亚硝胺风险评估，考虑合成药物-连接子中间体、生物mAb中间体、偶联DS和DP等各步骤。若中间体存在风险，需评估下游步骤（如色谱或UF/DF）的消除能力。DS和DP通常低温储存，反应动力学极慢，形成N-亚硝胺可能性低。

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六、CTD文档结构

ICH M4Q提供了注册资料CMC部分的统一结构指导。下图展示了两种可能的ADC通用技术文档结构。

Option A：单一DS文件夹，药物、连接子、药物-连接子和裸mAb作为DS中间体，其信息嵌套在DS模块中。

Option B：多个独立的3.2.S文件夹（分别针对ADC DS、药物-连接子中间体、mAb中间体），每个文件夹包含一套完整的文档。作者推荐Option B，因其便于行业准备和监管机构审评，且简化生命周期管理。

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结语

与2000年代早期相比，ADC领域已在技术、偶联工艺和过程一致性理解方面取得重大进步。监管期望应区分“监控点”和“放行规格”，并对现代偶联技术产品设定科学合理的控制策略。应接受基于科学的工艺变更评估方法，并采用灵活的CTD文档结构，以促进ADC的发展。

参考资料：

CMC Regulatory Considerations for Antibody-Drug Conjugates. J Pharm Sci. 2023 Dec;112(12):2965-2980.

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