Nature | 当ADC遇见点击化学——让“无效”靶点重获新生

撰文|咸姐

自首个抗体药物偶联物（ADC）药物获批以来，这一“生物导弹”策略已极大革新了肿瘤靶向治疗，通过特异性抗体将高活性细胞毒素精准递送至肿瘤细胞，实现了对癌细胞的杀伤。然而，十余款FDA批准的ADC药物在临床实践中仍暴露出根本性局限——它们高度依赖单一靶抗原在肿瘤细胞表面的均匀且高水平的表达。肿瘤内部固有的异质性，以及治疗压力下常见的抗原下调、丢失或空间分布不均，使得单靶点ADC难以覆盖全部肿瘤细胞，导致大量患者因靶点表达不足而失去治疗机会，或者在初始有效后迅速产生耐药【1】。即便针对HER2这一经典靶点，众多乳腺癌、胃癌患者也因HER2表达为“低水平”或“超低水平”而被排除在ADC疗法之外，而那些原本受益的患者，也常因肿瘤细胞通过上调EGFR等其他代偿信号通路逃逸而复发。为应对这一挑战，研究者们曾尝试抗体组合疗法或设计双特异性抗体，但这些策略往往面临两种抗体独立分布、协同效率不佳或工程改造复杂等瓶颈【2】。

与此同时，生物正交点击化学的快速发展为精准医学带来了新的突破口。其中，逆电子需求Diels–Alder环加成反应凭借反式环辛烯（TCO）与四嗪（tetrazine）之间超快的反应动力学和优异的生物相容性，能够在活体复杂的生理环境中实现化学键的精准、可控形成。基于此，传统的“预靶向”策略——先给予TCO修饰的靶向载体，再注射四嗪标记的小分子探针——已在放射性核素成像和治疗中展现出独特价值，但该模式仍局限于“抗体+小分子”的框架，缺乏利用肿瘤表面多种受体协同作用来增强大分子药物递送的能力【3】。

受此启发，近 日，来自美国华盛顿大学医学院的Patrícia M. R. Pereira团队在Nature杂志在线发表题为Modular in vivo antibody–ADC click to reverse drug resistance in tumours的文章，提出了一种体内生物正交连接策略，通过在治疗性抗体和ADC上分别修饰TOC与四嗪基团并序贯给药，实现二者在体内的原位共价组装，形成功能性的“抗体-ADC”点击复合物。该平台具有模块化和可转化特点，在HER2与EGFR共表达的临床前模型中，相比标准ADC单药或抗体联合治疗，显著提升了抗肿瘤活性，且对HER2低表达、超低表达、阴性或异质性肿瘤以及传统HER2-ADC耐药或不适用模型均有效。该策略无需对抗体进行复杂改造，利用受体生物学与点击化学协同发挥疗效，并可推广至其他受体配对，为应对肿瘤异质性和靶向治疗耐药提供了灵活通用的平台。

为了对抗体-ADC点击策略进行系统的优化与验证，本文研究人员首先通过图像配准和分割技术证实，肿瘤组织中HER2与EGFR空间分布高度异质、重叠度极低，为双靶点协同策略提供了病理学依据，被选择为后续实验靶抗原。然后，研究人员将FDA批准的靶向HER2和EGFR的抗体及ADC通过N-羟基琥珀酰亚胺酯反应分别偶联TCO或四嗪点击手柄，获得每抗体携带3~12个点击基团的偶联物且聚集体极少。实验证实，两种偶联抗体混合后可在30分钟内高效发生点击交联形成抗体簇，该反应具有特异性、可调控性，并在血清中保持稳定。体内序贯给药实验也证实了抗体-TCO与抗体-四嗪能够在循环系统中发生共价连接。

既往研究表明，抗体组合可使癌细胞表面形成大量抗体-受体复合物，并加速抗体-受体的内吞和溶酶体降解速率，从而发挥作用。为探究抗体-ADC点击是否增强抗体内吞，研究人员以靶向HER2不同结构域的 trastuzumab、pertuzumab 与靶向EGFR的 panitumumab 为模型，在多种表达不同水平HER2和EGFR的癌细胞系中开展研究，发现靶向两种不同受体的抗体点击（panitumumab 与 trastuzumab）可显著增强 HER2 靶向抗体的内吞及溶酶体运输，而这一效应在未点击的抗体组合中未能实现。与此同时，研究人员采用正电子发射断层扫描（PET）成像和离体生物分布分析评估了抗体点击对肿瘤摄取的影响，实验结果证实，panitumumab-trastuzumab抗体点击能够促进抗HER2抗体在不同HER2表达水平的肿瘤中的摄取，该策略通过同时靶向两种抗原，使药物承载的第二点击抗体在肿瘤中的蓄积水平显著高于非靶向载体。

在证实抗体点击增强内吞和肿瘤摄取的基础上，研究人员进一步评估了该策略的治疗疗效。鉴于T-DM1和T-DXd是已获批的HER2靶向ADC，但后者在更广泛的HER2表达谱中展现出临床活性，研究先在HER2⁺EGFR low 的NCI-N87胃癌模型中比较了panitumumab-TCO联合T-DXd-tetrazine（点击组）与panitumumab联合T-DXd（未点击组）的疗效，结果显示点击组较未点击组肿瘤重量显著降低，且将T-DXd剂量降低一倍仍能保持显著疗效。而在HER2⁺ NCI-N87与HER2低表达A431的双侧荷瘤模型中，点击组在两种肿瘤中亦均显著延缓肿瘤进展，且100%的NCI-N87荷瘤小鼠达到完全缓解，而单药或未点击组均未达此效果。鉴于T-DXd具有免疫调节作用，研究人员又在免疫健全的BALB/c小鼠中评估了pertuzumab-T-DXd点击策略，结果显示点击组达到完全缓解的小鼠比例显著高于未点击组。这些实验一致表明，无论是panitumumab还是pertuzumab介导的抗体-ADC点击，均可显著增强T-DXd在HER2表达水平不同的肿瘤中的治疗疗效，且该策略的安全性与传统ADC单药相当。

在证实抗体-ADC点击可增加trastuzumab摄取并改善T-DXd疗效之后，研究人员进一步评估了该策略在对ADC治疗无应答或耐药的肿瘤模型中的疗效。在HER2低表达乳腺癌混合模型和HER2阴性/EGFR高表达的胰腺癌模型中，T-DXd或T-DM1单药及panitumumab联合ADC（未点击）均疗效微弱；而panitumumab-TCO分别与T-DM1或T-DXd-tetrazine点击后则显著缩小肿瘤并延长生存。值得注意的是，在T-DXd-tetrazine给药前15分钟预先注射过量游离四嗪可显著削弱该疗效，非靶向IgG-DM1-tetrazine点击也未能改善疗效，证实了点击特异性和抗原靶向的必要性。此外，在T-DXd单药治疗后按疗效分为应答者与非应答者的NCI-N87胃癌模型中，非应答者肿瘤EGFR水平显著升高，转向panitumumab-TCO联合T-DXd-tetrazine点击后，9只中5只出现肿瘤退缩；在trastuzumab耐药的BT474乳腺癌模型中，T-DXd单药治疗仅4/10有效，6只非应答小鼠接受pertuzumab-TCO联合T-DXd-tetrazine点击后，5只出现有效肿瘤抑制。这些结果表明，抗体-ADC点击代表了一种模块化策略，可在靶标表达低或异质性的肿瘤中增强ADC疗效，并为难治性肿瘤提供了潜在应用价值。

最后，鉴于传统基于赖氨酸的随机偶 联方法存在批次间偶联效率和生物分布差异大的局限性，研究人员开发了位点特异性抗体偶联策略以提高体内点击反应的均一性和药代动力学特性。该策略通过酶促糖基化修饰在抗体Fc区域的糖基化位点特异性引入叠氮基团，再经叠氮-二苯并环辛炔（DBCO）反应偶联TCO或四嗪，实现每抗体恒定携带2~4个点击基团，且在五种不同靶点抗体中均展现高度一致的偶联效率和点击反应活性。体内和体外实验结果表明，位点特异性抗体点击在保持有效靶向结合的同时，减少了非靶器官（尤其是肝脏）的蓄积。通过位点特异性修饰进行的这种优化，能够生成更均一的偶联物，并实现点击基团数量的更精准控制，从而为抗体-ADC点击策略的未来优化和临床转化奠定了基础。

综上所述，本研究提出的体内抗体-ADC点击策略，通过生物正交化学实现两种完整抗体或ADC在体内的原位共价组装，将点击化学从“抗体-小分子”预靶向升级为“抗体-抗体”协同靶向的全新模式，为下一代靶向治疗提供了一个灵活、高效且成本效益显著的平台。该方法与临床验证过的抗体兼容，无需复杂的抗体工程改造即可实现体内组装，并以最低的额外成本应对肿瘤异质性。除了直接的细胞毒性递送外，该方法的模块化定制还为免疫调节、诊断成像和联合载荷策略提供了潜力。因此，该方法为优化肿瘤学及其他疾病领域的抗体类药物提供了灵活的基础。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-026-10789-w

制版人： 十一

参考文献

1. Zhao, B., Hemann, M. T. & Lauffenburger, D. A. Intratumor heterogeneity alters most effective drugs in designed combinations.Proc. Natl Acad. Sci. USA111, 10773–10778 (2014).

2. Fu, Z., Li, S., Han, S., Shi, C. & Zhang, Y. Antibody drug conjugate: the “biological missile” for targeted cancer therapy.Signal Transduct. Target. Ther.7, 93 (2022).

3. Peplow, M. ‘Clicked’ drugs: researchers prove the remarkable chemistry in humans.Nat. Biotechnol.41, 883–885 (2023).

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