ADC药物经三代技术升级,其稳定性、DAR值均一性、CMC特性、抗肿瘤活性不断改善,同时,治疗窗口也大幅拓宽(1)。
第一代ADC 药物所用毒性载荷毒性不够强,且接头稳定性不佳,易在血液中裂解造成严重毒副作用,治疗窗口十分狭窄(1)。
第二代ADC 药物采用强效载荷,并随单抗技术的发展提高了肿瘤靶向的特异性,但仍采用传统非定点偶联方式,DAR在0-8之间分布均一性差(1)。
第三代ADC 药物主要得益于定点偶联技术的发展,解决了DAR值均一性差的问题,药代动力学性质改善;同时也扩展了可用细胞毒药物的类型,如PBD、SN-38、Duocarmycin(1)。
ADC 药物三次技术迭代的特征及代表药物(1)
偶联方式是ADC设计核心要素
ADC药物的开发具有较高的技术壁垒,需要综合考虑靶抗原、抗体、连接子、载荷以及偶联方式等多个因素。其中,偶联方式直接决定药物抗体比值 (Drug-to-Antibody Ratio,DAR)、偶联位点分布、偶联的稳定性等性质,是除了抗体、接头和有效负载外,ADC药物开发中又一个关键因素。
偶联方式一般分为两类:非定点偶联和定点偶联。非定点偶联会导致ADC的异质性,形成在抗体不同位点连接细胞毒分子和连接不同数量细胞毒分子的ADC混合物,影响ADC的活性、稳定性、药代动力学及疗效。比如,由于一个抗体大约含有80~90个赖氨酸,其中可供毒素连接的赖氨酸残基有40个,分布于抗体轻链和重链的不同位置(2)。通过非定点的赖氨酸偶联而形成的 ADC,DAR值/位点不均一。理论上较高的DAR 值对应更强的药效,然而随着DAR值增加,ADC的疏水性以及抗体分子天然结构受到的影响也会增加,最终导致药物分子的清除率增高,体内半衰期降低。
为了克服ADC分子的异质性带来的种种问题,近年来定点偶联策略的开发和应用显著增加(3)。采用定点偶联策略,能实现抗体与小分子毒素定点、定量偶联,通过该技术获得的ADC DAR值均一,同质性高,稳定性好,很大程度上保证药物批量生产稳定性,也更适用于ADC的大规模生产。相比于非定点偶联的ADC,定点偶联产生的ADC,其稳定性、药代动力学性质更好,大大降低了由于药物脱落而导致的非治疗性毒副作用,因而有着更宽的治疗窗。因此,具有成为新一代重磅药物的潜力。
非定点偶联和定点偶联的比较
定点偶联必将成为ADC领域的主旋律
定点偶联技术主要分为抗体工程化方法、化学方法、酶学方法三大类。目前常用的定点偶联技术有:
如Genentech的Thiomab技术,通过基因工程在抗体特定位点引入半胱氨酸残基,将巯基和小分子毒素偶联,得到DAR为2的产物高达90%以上。
非天然氨基酸技术
引入非天然氨基酸,从而实现定点偶联,得到DAR值均一的产物。目前采用该策略主要有Ambrx的EuCODE平台,还有Sutro Biopharma的Xpress CF+平台和Allozyne的AzAbs平台等(4)。
二硫键重桥
将单抗本身的二硫键还原,利用二溴(或二磺酸盐)试剂与还原的链间二硫化物反应,以提供重新桥接的mAb。例如Abzena的ThioBridge平台,Igenica Biotherapeutics的SNAP等(4)。
酶催化技术
通过在抗体序列中插入可以被一些专门酶识别的特定氨基酸标志物,进而实现将小分子毒素与抗体定点特异性偶联,例如Catalent的SMARTag平台、Pfizer的BTG平台等。
糖基偶联技术
几乎所有的单克隆抗体在Fc区N297位,都会有糖基化修饰。因而可利用特异性的酶对糖链进行改造,并在改造后的糖基上实现药物的定点偶联。例如,Synaffix的GlycoConnect技术平台(4)、岩唐生物的YTConju技术平台(5)。
不同定点偶联方式的比较(2)
ACROBiosystems百普赛斯与岩唐生物科技(杭州)有限责任公司合作推出了AGLink ADC定点偶联试剂盒。该试剂盒基于岩唐生物的YTConju技术平台开发(5),可以对具有Fc结构域的抗体进行位点特异性定量偶联,产生稳定且DAR值均一的抗体偶联物,可用于ADC药物早期科学研究。
★ 无需对抗体序列做基因改造,具有普适性和高效性
★ 偶联产物DAR(Drug to Antibody Ratio)值高度均一
★“一锅法”反应,操作便捷
★ 纯水相反应体系,避免引入有机溶剂带来不利影响
★ DAR2和DAR4两种偶联选择
★ 偶联产物稳定
★ 组分齐全,工具酶活性稳定,批间一致性好
>>> AGlink ADC Conjugation Kit (MMAE, DAR4)(Cat. No. ADC-P001)
偶联示意图如下(5):
>>> AGlink ADC Conjugation Kit (MMAE, DAR2) (Cat. No. ADC-P002)
偶联示意图如下(5):
偶联产物高度均一
图 DAR 4 & DAR 2 ADC的HIC-HPLC分析
偶联后不改变抗原结合能力
图 DAR 4 & DAR 2 ADC的HER2抗原结合力分析
偶联过程温和,不易产生聚体
图 DAR 4 & DAR 2 ADC的SEC-HPLC分析,聚体< 5%
偶联产物具有较高的血浆稳定性
图 DAR 4 & DAR 2 ADC的人血浆(体外)稳定性。DAR 4 & DAR 2 ADC在人血浆(体外)中稳定无降解。
体外细胞杀伤活性验证
图 DAR 4 & DAR 2 ADC的体外细胞杀伤活性验证
参考文献
1. ADC药物:偶联时代,创新致远
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. 2022 Mar 22;7(1):93. doi: 10.1038/s41392-022-00947-7.
3. Walsh, S. J. , Bargh, J. D. , Dannheim, F. M. , Hanby, A. R. , Seki, H. , & Counsell, A. J. , et al. Site-selective modification strategies in antibody–drug conjugates. Chemical Society Reviews. 2021, 50, 1305
4. 他山之石丨全面剖析抗体偶联技术的更新迭代
5. Yang, Y. et al. Reducing the Complexity of Fc Glycan Enables the Construction of Antibody Conjugates with Unexpected High Efficiency and Payload Capacity via Glycoengineering. bioRxiv 2022, doi: https://doi.org/10.1101/2022.09.04.506510
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