抗體-藥物偶聯(lián)物(Antibody-drugconjugates, ADC)是將具有高效細胞毒活性的藥物通過化學(xué)、生物學(xué)等方法偶聯(lián)到單克隆抗體上,利用抗體與抗原的特異性親和作用,將連接的藥物靶向輸送至腫瘤細胞部位,以增強抗體治療活性、提高細胞毒藥物殺傷腫瘤細胞的靶向性,并降低其對正常組織毒副作用的一種新型主動靶向藥物。
Figure 1 Structure of an antibody–drug conjugate (ADC)
目前,美國食品和藥物管理局(FDA)針對血液瘤共計批準三款A(yù)DCs進入市場,分別是2011年獲批的Brentuximab vedotin (BV)、2013年獲批的Ado-trastuzumab emtansin (T-DM1)和2017年獲批的Inotuzumab ozogamicin。此外,還有多個針對血液瘤的ADCs藥物正在進行臨床實驗。
第一個進入市場的ADC療法針對的是血液惡性腫瘤。血液惡性腫瘤目標抗原通常具有良好的特征,譜系特異性細胞表面分子在其分布中受到高度限制,血液惡性腫瘤也被認為比實體瘤更容易被抗體接近。接下來,將進一步討論四種ADC藥物的設(shè)計與臨床結(jié)果,這些化合物要么已經(jīng)批準進入市場,要么正在進行臨床III試驗。
Gemtuzumab Ozogamicin
Gemtuzumab Ozogamicin(GO; Mylotarg®)是一種重組的、人性化的抗CD33單克隆抗體(IgG4 κ抗體hP 67.6),通過一個雙官能團的linker(4-(4乙酰苯氧)-丁酸)與細胞毒性的抗腫瘤抗生素卡切霉素(N-乙酰-卡利奇霉素)結(jié)合在一起(圖2)。該藥物已被研究用于治療急性髓系白血病(AML)一種骨髓癌。在這個ADC中,抗體結(jié)合表達CD33抗原(在白血病細胞表面常見的唾液酸依賴的糖蛋白)腫瘤細胞并被內(nèi)化,從而將附著的卡利切霉素傳遞給CD33表達腫瘤細胞。
Figure 2 GemtuzumabOzogamicin
卡利切霉素是一種有效的抗腫瘤抗生素,最初是通過篩選試驗中破壞DNA的能力來確定的??鼓[瘤機理是通過對DNA中微小溝的結(jié)合,形成對苯二自由基產(chǎn)生位點特異性雙鏈的破壞。雙鏈DNA破壞抑制了DNA的合成,導(dǎo)致了白血病細胞的死亡。
hP 67.6抗體是由抗CD33的鼠抗體hP 67.6通過CDR區(qū)域移植人源化產(chǎn)生的。由此產(chǎn)生的hP 67.6抗體是一種基因工程的人類IgG4 kappa抗體,它包含了來自抗原結(jié)合區(qū)域的鼠抗體的序列,目的是為了將人類的抗鼠抗體反應(yīng)降到最低。之所以選擇這種IgG4型,是因為它具有所有同型抗體最長半衰期,而且最不可能參與免疫介導(dǎo)機制,如補充依賴的細胞毒性作用(CDC)和抗體依賴的細胞毒性作用(ADCC)。
在雙官能團4-(4乙酰苯氧)-丁酸中,通過酰胺鍵,可以將有效載荷附著在抗體表面暴露的賴氨酸上,這就形成了一種與N-乙酰-卡里奇霉素二甲基酰肼相連的?;赕?。平均而言,可以實現(xiàn)一個抗體分子裝載2-3個藥物(藥物對抗體比率或DAR)。在ADC的內(nèi)部化過程中,在CD33+靶細胞的溶酶體中,通過水解腙的方法,釋放卡利切霉素前體。
在單臂臨床II期研究的基礎(chǔ)上,2000年作為單一藥物獲得加速批準(第1天和第15天的劑量為9 mg/m2)用于≥60歲患有急性髓細胞性白血病(AML)患者首次復(fù)原后治療。完全緩解率(CR)為26%,其中包括一部分患者具有不完全的血小板恢復(fù)(CRi)。副作用包括延遲的造血恢復(fù)和肝靜脈閉塞性疾病的風(fēng)險增加,特別是在造血干細胞移植患者中。在確定性III期試驗未成功后,該ADC從美國和歐洲市場撤出(雖然它仍在日本銷售),該試驗添加了<60歲患者單次劑量6 mg/m2標準緩解誘導(dǎo)治療。然而,其他幾項隨機研究的Meta分析顯示,對于不同的緩解誘導(dǎo)方案,在單次3 mg/m2劑量或分次劑量(第1天,第4天和第7天的3 mg/m2)中,在具有良好的和中等細胞遺傳學(xué)特征的AML患者中提高了總體生存率(OS)。劑量分級似乎降低了肝靜脈閉塞性疾病的發(fā)生率。在此分析的基礎(chǔ)上,GO于2017年初向FDA重新提交上市申請。2017年9月1日,F(xiàn)DA重新批準了Gemtuzumab Ozogamicin。批準包括較低的推薦劑量,與化療或自身的不同的計劃表,以及新的患者群體。
Brentuximab Vedotin
第二個獲得市場批準的ADC(2011年)是Brentuximab vedotin(BV; Adcetris®),是由單耳他汀E(MMAE)與抗CD30人鼠嵌合抗體Brentuximab偶聯(lián)而形成的(圖3)。是一種用于治療復(fù)發(fā)或難治性霍奇金淋巴瘤(HL)和全身漸變性大細胞淋巴瘤(ALCL)的抗體藥物共軛藥物?;羝娼鹆馨土?HL)的R-S細胞以及漸變性大細胞淋巴瘤(ALCL)惡性細胞,高水平表達CD30。
Figure 3: Skeletal formula of brentuximab vedotin. Three tofive units of MMAE are attached to the monoclonal antibody (MAB) brentuximab via the spacer para-aminobenzylcarbamate (marked green), a cathepsin-cleavable linker (Cit=citrulline, Val=valine, marked blue), and an attachment group consisting of caproic acid and maleimide (marked brown).
肽鏈型linker以一種穩(wěn)定的方式將抗體與細胞毒性化合物結(jié)合在一起,這樣在生理條件下,藥物不易從抗體中釋放出來,以防止對健康細胞的毒性,并確保劑量的有效性??贵w藥物鍵能促進靶腫瘤細胞內(nèi)快速有效的藥物釋放??贵w的cAC10部分與腫瘤細胞表面的CD30結(jié)合在一起,提供了負責(zé)抗腫瘤活性的MMAE。然后,BV被內(nèi)吞,因此有選擇性地接受靶細胞。含有該藥物的囊泡與溶酶體和溶酶體半胱氨酸蛋白酶融合在一起,尤其是組織蛋白酶B,使linker裂解,而MMAE不再與抗體結(jié)合,直接釋放到腫瘤環(huán)境中(圖4)。
Figure 4 BV mechanism of Action
BV(1.8 mg/kg,每三周一次)在復(fù)發(fā)的HL或全身ALCL患者的臨床II期試驗中,總體反應(yīng)率(ORRs)分別為75%(34% CR)和86%(57% CR),獲得了FDA的加速批準。主要的劑量限制毒性(DLT)是嗜中性神經(jīng)癥,而反復(fù)用藥的主要毒性是神經(jīng)病變。2015年,BV獲得了FDA的全面批準,該試驗是基于臨床III期的試驗結(jié)果。在自體干細胞移植后,在患有高殘留病風(fēng)險的HL患者中,每三周給予BV一次,給予安慰劑和最佳支持性護理。對于接受BV的患者,PFS的中位數(shù)是43個月,而給予安慰劑和最佳維持療法的患者則是24個月(p=0.001)。最近報告的隨機臨床III期試驗(ALCANZA)提供了令人信服的證據(jù),支持BV治療皮膚T細胞淋巴瘤,其無進展存活(PFS)為16.7個月,而研究者選擇單劑化療(p<0.001)為3.5個月。其他幾項臨床III期試驗正在進行中,聯(lián)合批準的化療藥物(NCT01712490,NCT01777152),以及免疫檢查點抑制劑(NCT02684292,NCT03138499),以確認BV在隨機研究中的臨床效益。
2011年8月,F(xiàn)DA批準BV用于治療復(fù)發(fā)的HL和ALCL。在2018年3月,F(xiàn)DA批準擴大使用范圍,聯(lián)合化療用于第三階段和第四階段HL的一線治療。2012年10月,EMA對復(fù)發(fā)或難治的HL和ALCL進行了有條件的市場營銷授權(quán)。2017年11月,F(xiàn)DA批準BV用于治療皮膚T細胞淋巴瘤(CTCL)。
Inotuzumab Ozogamicin
第二種使用卡利切霉素有效載荷的ADC是Inotuzumab Ozogin(InO),它包含了針對B細胞抗原CD22的人源化的單克隆抗體Inotuzumab,和細胞毒性物質(zhì)卡利切霉素鏈接(圖5)。在復(fù)發(fā)性或難治性急性淋巴細胞白血病(ALL)中,InO已經(jīng)完成了第三階段試驗(INO-VATE ALL)。在總劑量為1.8 mg/m2的InO治療(第1天的0.8 mg/m2,在第8天和第15天的時間為0.5 mg/m2)中產(chǎn)生的CR率,包括CRi,為80.7%,而化療的比率為29.4%(p<0.001)。和GO(Gemtuzumab ozogin)一樣,在治療的患者中,最令人擔(dān)憂的非血液毒性是肝臟的不良事件,尤其是肝靜脈閉塞性疾病。這一發(fā)現(xiàn)表明,這種風(fēng)險不是由抗體介導(dǎo)的,而是與卡利切霉素有效載荷有關(guān),這一結(jié)果也獲得了臨床前研究支持的推論支持。
Figure 5 Structure of inotuzumab ozogamicin.
2017年,EMA和FDA批準Inotuzumab Ozogamicin用于對患有復(fù)發(fā)或難治性CD22-陽性B細胞前體急性淋巴細胞白血病(ALL)的成年人進行治療。
Vadastuximab Talirine (SGN-CD33A)
Vadastuximab Talirine (SGN-CD33A)是一種針對CD33(SIGLEC-3)的ADC藥物。SGN-CD33A由西雅圖基因公司開發(fā),目前正在進行臨床試驗,用于治療急性髓系白血病(AML)。急性骨髓性白血病仍然是治療血液腫瘤的主要挑戰(zhàn)。根據(jù)美國癌癥協(xié)會的數(shù)據(jù),2012年美國出現(xiàn)了13780例新病例和10200例死亡病例。
CD33是一種表達在骨髓系細胞表面的跨膜受體。CD33抗體(Vadastuximab)偶聯(lián)在一種有效的DNA結(jié)合劑PBD二聚體(SGD-1882)上,通過一個可分裂的(纈氨酸二肽作為組織蛋白酶B的裂解位點)的馬來酰亞丙基型linker,鏈接到一種帶有工程化的半胱氨酸單克隆抗體(EC-mAb)(圖6)。這種在藥物linker的位點上使用工程化的半胱氨酸殘留物會使每個抗體負載大約兩個PBD二聚體。PBD二聚體比全系統(tǒng)化療藥物更有效,而特定于位點的結(jié)合技術(shù)(EC-mAb)允許將殺死腫瘤細胞的PBD藥物均勻地裝載到抗CD33抗體中。
Figure 6 Chemical structure of "talirine" (drawnin black), attached to a cysteine in the antibody's (vadastuximab's) peptidebackbone (drawn in blue).
臨床I期研究表明,推薦的單藥劑量為每三周服用一次40 μg/kg,并確定了一種延遲恢復(fù)的骨髓抑制劑量。擴大試驗表明,與移植相關(guān)的肝靜脈阻塞疾病也是Vadastuximab Talirine的一個主要副作用。在臨床I期研究中,接受了40 μg/kg劑量(N=21)治療的患者表現(xiàn)出了令人鼓舞的抗白血病活性(33%CR,包括CRi)。臨床I期研究包括在先前未經(jīng)治療的患者中(N=53)評估SGN-CD33A(每四周10 μg/kg)低劑量下聯(lián)合低甲基化藥物治療。不良事件主要與骨髓抑制有關(guān)。非血液毒性包括外周性水腫(40%),這是以前在PBD SJG-136中提到的不良事件。CR+CRi(73%)比單純的低甲基化試劑(17%-28%)更有利,從而導(dǎo)致了III期試驗的開始。不幸的是,試驗(CASCADE)最近停止了,原因是和單臂注射甲基化藥劑相比,SGN-CD33A聯(lián)合低甲基化藥劑增加了致命感染發(fā)生的概率。
參考文獻:John M. Lambertand Anna Berkenblit. Rev. Med. 2018. 69:191–207.
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