摘要：抗體藥物偶聯物（ADCs）作為一種新興的癌癥治療策略，融合了單克隆抗體的靶向性和細胞毒性藥物的殺傷能力，在精準腫瘤學領域展現出巨大潛力。本文系統梳理了 ADCs 的基本分子設計，包括抗體、連接子、載荷及偶聯化學等核心組成部分，闡述了其作用機制。同時，詳細介紹了雙特異性 ADC、Probody 藥物偶聯物、免疫刺激性 ADC（ISACs）等新型設計，分析了 ADCs 在臨床應用中面臨的藥代動力學復雜、載荷釋放控制、耐藥性等挑戰，并展望了其未來發展方向。通過對現有研究成果的總結，為讀者全面呈現 ADCs 在癌癥治療中的應用現狀與前景。一、引言：ADC 藥物的崛起與發展現狀

在癌癥治療的歷史長河中，新療法的出現往往帶來革命性的突破，抗體藥物偶聯物（ADCs）便是當下備受矚目的新星。ADCs 實現了臨床和商業上的雙重成功，以Fam-trastuzumab deruxtecan-nxki（Enhertu?）為代表的藥物，在癌癥治療領域產生了重大影響。

從 2000 年到 2023 年底，美國食品藥品監督管理局（FDA）已批準 13 種 ADC 藥物上市（見表 1），同時至少有 100 種 ADC 處于不同階段的臨床試驗中（見表 2）。這一數據充分體現了 ADC 藥物在癌癥治療領域的快速發展和巨大潛力。

ADC 藥物的結構特點是通過雙功能連接子將細胞毒性小分子藥物與單克隆抗體（mAb）共價結合，從而靶向結合腫瘤細胞表面過度表達的抗原。這種設計巧妙地將生物成分和小分子藥物整合為一個統一的實體，既發揮了抗體的精準靶向作用，又利用了小分子藥物的強大殺傷能力。然而，這種復合結構也帶來了化學合成、生產工藝和質量控制等方面的獨特挑戰。

近年來，新型 ADC 結構不斷涌現，如雙特異性 ADC、Probody 藥物偶聯物、免疫刺激性 ADC、降解物 - 抗體偶聯物（DACs）和雙載荷 ADC 等，為解決上述挑戰提供了新途徑，進一步增強了腫瘤特異性并克服了耐藥性。

市場對 ADC 的需求增長迅速，據 Frost & Sullivan 的數據，全球 ADC 市場規模從 2017 年的 16 億美元迅速增長到 2024 年的 79 億美元，復合年增長率（CAGR）為 37.3%。預計到 2030 年，全球 ADC 市場規模將達到 647 億美元，保持 30% 的 CAGR。

表 1：截至 2023 年 FDA 批準的 ADC 藥物

注：Gemtuzumab Ozogamicin 最初于 2000 年獲 FDA 批準，2010 年撤回，2017 年重新獲批。

表 2：當前臨床試驗中的部分 ADC 藥物

二、ADC 的結構解析

ADC 的結構是制藥行業創新管道中的核心技術專長，強大的專利組合對競爭優勢至關重要。設計 ADC 需要多方面的考慮，包括抗體、連接子和小分子藥物，以及它們的協同整合。確定合適的抗體是 ADC 設計的第一步，而連接子和偶聯方法對藥物的治療指數起著至關重要的作用。ADC 中的小分子藥物必須具有強大的殺傷癌細胞的能力。

2.1 ADC 中的抗體

在 ADC 中，抗體作為靶向藥物遞送的不可或缺的 “載體”，能特異性結合癌細胞表面的抗原，將載荷精確遞送到腫瘤細胞，從而實現對癌細胞的選擇性清除。抗體的結構和功能特性從根本上決定了 ADC 的藥代動力學和治療效果。

在IgG 亞型中，IgG1是主要選擇（占臨床階段 ADC 的 85%），因為它具有優越的Fcγ 受體（FcγR）結合能力和較長的血清半衰期（14-21 天）。這種亞型不僅通過激活自然殺傷（NK）細胞和巨噬細胞等先天免疫細胞增強抗腫瘤免疫反應，還能顯著降低 ADC 的免疫原性，從而減少抗藥物抗體（ADAs）的形成。

為了最大限度地減少脫靶毒性，理想的靶抗原應在腫瘤細胞上高度表達且具有腫瘤特異性，在健康組織細胞中幾乎不表達。已上市的 ADC 藥物的常見靶抗原，如 CD22、CD33、CD30 和 CD79，在癌細胞表面高度表達。此外，抗原的穩定性至關重要，穩定的抗原可降低其從靶細胞脫離并隨后與抗體結合的可能性，從而避免 ADC 在循環中被無效清除。

一個理想的 ADC 需要癌細胞表面有足夠的抗原表達（理想情況下每細胞超過 10^5 個），實際水平通常在每細胞 5,000 到 10^6 個之間。藥物的載荷對其治療效果也同樣關鍵。在選擇抗體時，高親和力和低免疫原性是關鍵考慮因素。

在靶向藥物開發中，優化吸收效率和循環時間對提高治療效果至關重要。通過抗體結構優化或藥物載荷改進來提高內化效率是一個重點。然而，過高的抗原 - 抗體親和力可能會由于結合位點屏障（BSB）效應限制 ADC 滲透到深層腫瘤組織。為了應對這一挑戰，可以通過調整抗體劑量、降低親和力或使用更小的抗體（如單域抗體或 scFv）等策略來增強 ADC 的穿透性。

新興技術，包括嵌合抗體技術，通過改善抗體的穩定性和降低免疫原性等特性，為解決這些挑戰提供了創新方案。例如，靶向 HER2 的 ADC 藥物 DS-8201a 采用四肽連接子設計，有效掩蓋了藥物分子的疏水性。這種偶聯技術允許遞送高載荷的疏水性藥物，而不影響抗體的藥代動力學特性。此外，通過在抗體結構中引入特定的肽標簽，可以實現位點特異性偶聯，這些標簽可被轉谷氨酰胺酶、甲酰甘氨酸生成酶（FGE）或分選酶等酶識別和修飾。這種方法確保藥物有效地附著在抗體的預定位點，同時保持其功能完整性和藥代動力學特性。此外，嵌合抗體技術能夠設計更小的抗體構建體，如單域抗體或 scFv，它們可以更有效地滲透腫瘤組織，從而提高藥物遞送效率。這些進展共同凸顯了抗體工程和偶聯技術在提高治療效果和推動精準醫學領域發展中的關鍵作用。

2.2 ADC 中的載荷

細胞毒性劑是 ADC 中的核心載荷，通常被稱為 “payload”。這些載荷在水解后會轉化為強效細胞毒性藥物。在抗癌 ADC 的開發中，載荷主要分為三類：DNA 損傷劑、微管抑制劑和拓撲異構酶抑制劑（見表 4）。選擇這些載荷時，除了細胞毒性外，還需要綜合評估其偶聯特性、溶解度和穩定性。藥物的分子結構應便于與連接子偶聯。此外，由于 ADC 通常通過靜脈給藥，其在血液中的溶解度和長期穩定性尤為關鍵，直接影響藥物的生物利用度和治療效果。

表 4：代表性小分子細胞毒性載荷

具體而言，載荷的溶解度確保 ADC 在給藥和循環過程中保持溶解狀態，防止聚集或沉淀導致生物利用度降低。ADC 在血液中的穩定性也至關重要，因為它可以防止載荷過早釋放，否則可能導致脫靶效應并降低治療指數。此外，靜脈給藥的 ADC 的生物利用度通常較高，因為這種途徑繞過了口服給藥可能面臨的首過代謝和吸收變異等潛在障礙。然而，藥物與抗體比率（DAR）、連接子化學和 ADC 的分子量等因素會影響其藥代動力學，進而影響其生物利用度。例如，高 DAR 可能導致疏水性增加和潛在的聚集，這可能會影響 ADC 在血液中的穩定性和清除率。因此，優化這些因素對于最大限度地發揮 ADC 的治療潛力至關重要。

藥物抗體比率（DAR）是 ADC 的關鍵質量屬性，表示每個抗體偶聯的小分子藥物的平均數量。DAR 值顯著影響 ADC 的藥代動力學、療效和毒性特征。較低的 DAR 值（例如 2 至 4）有助于更穩定的藥物分布和更長的治療效果，而較高的 DAR 值可能導致健康組織中藥物過度積累，引發更強的毒性反應。理想的 DAR 必須在 ADC 的抗癌效力與其安全性之間取得平衡。

由于溶酶體屏障和腫瘤微環境的復雜性，能夠有效到達靶位點的細胞毒性載荷數量有限。然而，具有低 IC50 值的載荷通常被認為是高效 ADC 的理想候選者。對于 DNA 損傷劑，IC50 值通常在皮摩爾范圍內，而微管抑制劑往往在納摩爾范圍內表現出效力。例如，據報道，Duocarmycin 和 Pyrrolobenzodiazepines 的 IC50 值分別為 1-10 pM 和 0.1-1 pM，顯示出強大的腫瘤細胞殺傷效果。此外，兩種成熟的 DNA 損傷劑 Calicheamicins 和 Exatecans 的 IC50 值分別在 0.1-1 nM 和 1-10 nM 范圍內，并顯示出顯著的治療潛力。然而，盡管這些高效力藥物在臨床前具有令人印象深刻的療效，但它們的臨床開發必須謹慎進行，因為一些皮摩爾藥物由于嚴重的不良反應在臨床試驗中已被終止。

ADC 的開發取決于高 potency 載荷的選擇、DAR 的精確控制以及位點特異性偶聯技術的應用。這些關鍵因素共同決定了 ADC 的治療 efficacy 和安全性。隨著技術的不斷進步，ADC 領域有望推出新一代高效、低毒的藥物，為癌癥治療帶來新的希望。

2.3 ADC 中的連接子

連接子在 ADC 中起著不可或缺的作用，它將細胞毒性載荷與單克隆抗體共價結合，確保藥物在血液中穩定，并在到達腫瘤細胞時有效釋放。連接子的設計必須在穩定性和藥物釋放效率之間取得平衡，以最大限度地提高治療效果并減少副作用。

連接子可分為兩大類：可切割（可降解）和不可切割（穩定）連接子。可切割連接子利用腫瘤細胞的獨特環境條件，如低 pH、蛋白水解活性或還原性環境，來觸發藥物釋放。這些連接子在正常生理條件下穩定，但在腫瘤細胞特有的酸性或還原性環境中會發生切割，從而釋放細胞毒性藥物。可切割連接子的常見例子包括酸敏感連接子、蛋白酶敏感連接子和谷胱甘肽敏感連接子。例如，腙鍵、二硫鍵和肽連接子是典型的可切割連接子。雖然這些連接子能有效釋放藥物，但它們可能存在一定的不穩定性，導致藥物在到達腫瘤細胞之前過早釋放，增加脫靶毒性的風險。旁觀者效應是指 ADC 釋放的細胞毒性載荷可以影響鄰近的腫瘤細胞，即使是那些不表達靶抗原的細胞，從而提高整體治療效果，當連接子設計確保在腫瘤微環境中優化藥物釋放時，這種效應能更有效地發揮作用。

不可切割連接子（穩定連接子）在血液中抗水解，通常需要在細胞的溶酶體內降解，因此在血液中的半衰期更長，降低了脫靶毒性的風險。常見的穩定連接子包括硫醚。

為了克服這些限制，科學家們開發了各種創新方法。例如，使用完全烷基化的鏈間二硫鍵技術可以增強 ADC 的穩定性并減少不必要的藥物釋放。此外，THIOMAB80 技術通過工程方法在抗體中引入特定的氨基酸殘基，以優化連接子偶聯和穩定性。非天然反應性氨基酸偶聯技術和工程化酶介導的偶聯也被用于實現精確偶聯，從而增強 ADC 的靶向性和 efficacy。

在 ADC 的開發中，選擇合適的連接子仍然是一個關鍵挑戰。理想的連接子應在血液中保持穩定，同時在腫瘤細胞內快速有效地釋放載荷。隨著 ADC 技術的不斷進步，連接子的設計和優化將繼續推動新型 ADC 藥物的開發，從而提高治療效果并減少不良反應。

三、ADC 的作用機制

ADC 是腫瘤學中一種變革性的治療方式，它整合了單克隆抗體的精確性、細胞毒性載荷的受控釋放以及化療藥物的效力，以實現對腫瘤的選擇性根除。單克隆抗體成分以其對腫瘤特異性抗原的納摩爾結合親和力為特征，促進了藥物的長期全身循環和靶向腫瘤蓄積，同時最大限度地減少了對健康組織的脫靶效應。當與腫瘤特異性抗原結合后，ADC - 抗原復合物通過網格蛋白或小窩蛋白介導的內吞作用被內化，形成早期內體。這些內體隨后酸化并成熟為溶酶體，在那里酸性環境和蛋白水解酶觸發載荷釋放。

釋放的細胞毒性載荷通過兩種主要機制發揮其抗腫瘤作用。微管破壞劑，如 auristatins，與 β- 微管蛋白結合，破壞微管動力學并阻止有絲分裂，最終導致有絲分裂災難。相反，DNA 損傷劑，如 calicheamicin，通過內在線粒體途徑誘導雙鏈斷裂或 DNA 交聯，激活 p53 依賴的凋亡。ADC 的一個顯著特征是旁觀者效應，其中疏水性載荷擴散到鄰近的抗原陰性腫瘤細胞，從而克服抗原表達的空間異質性并增強治療效果（圖 1）。

圖 1：ADC 的作用機制示意圖

這種包括抗原識別、溶酶體處理和跨細胞細胞毒性在內的協同作用機制，實現了強大的腫瘤根除效果，同時減少了全身暴露。這種生物靶向與化學精確性的結合，使 ADC 成為精準腫瘤學的關鍵進展，為異質性腫瘤的治療提供了一種范式轉變，同時保持了良好的治療指數。

四、ADC 面臨的挑戰

ADC 已成為腫瘤治療中一種變革性的方式。然而，其臨床轉化需要解決藥代動力學、結構設計和轉化過程中的多方面挑戰。

4.1 藥代動力學復雜性

ADC 的動態藥代動力學（PK）行為帶來了顯著的臨床障礙。體內轉化產生異質性物質，包括完整的 ADC、裸抗體和游離的細胞毒性載荷，其相對比例隨時間變化。這種復雜性阻礙了可靠的劑量 - 反應關系的建立，并使 PK 建模復雜化，最終影響治療可預測性和藥物開發效率。

4.2 載荷釋放控制和毒性

載荷的過早解離仍然是一個關鍵的安全瓶頸。共價連接的不穩定性，特別是在傳統的賴氨酸 / 半胱氨酸偶聯系統中，會導致細胞毒性劑的全身釋放。這種脫靶釋放與劑量限制性血液毒性和器官損傷密切相關。最近的研究表明，約 40% 的 ADC 相關不良事件源于連接子穩定性不佳，這凸顯了對時空控制釋放機制的迫切需求。

4.3 耐藥機制

ADC 耐藥通過三種主要途徑發展：（1）抗原介導的機制，包括靶標下調和表位掩蔽；（2）細胞內處理缺陷，如溶酶體酸化受損；（3）載荷特異性適應，如藥物外排泵激活。雖然聯合方案和下一代載荷在臨床前顯示出前景，但它們在 II 期試驗中的臨床驗證率仍低于 30%，這凸顯了對耐藥生物學理解的根本差距。

4.4 靶抗原異質性

腫瘤抗原表達的時空異質性帶來了雙重治療挑戰。首先，患者間的變異性（例如，乳腺癌亞型中 HER2 表達的 2-5 個數量級差異）需要人群水平的分層。其次，腫瘤內克隆進化需要實時調整靶向策略。為了應對這種多維度的異質性，新興方法結合了兩個關鍵參數：定量抗原密度閾值（>5,000 個受體 / 細胞以確保有效內化）和旁觀者效應優化。這種雙重策略通過互補機制增強治療效果 —— 抗原閾值保證高表達細胞中足夠的藥物攝取，而旁觀者效應將細胞毒性擴展到鄰近抗原表達較低的癌細胞。

表 3：腫瘤異質性影響 ADC 療效的機制

4.5 結構優化挑戰

兩個關鍵參數控制 ADC 的療效 - 毒性平衡：DAR 和偶聯均一性。雖然 DAR 值超過 4 可增強載荷遞送，但它們同時通過加速巨噬細胞攝取使血漿清除率增加 60-80%。下一代構建體必須同時改進位點特異性偶聯技術（例如，工程化半胱氨酸殘基實現 > 95% 的均一性）和穩定的連接子化學（例如，硫酸酯酶可切割系統）。

4.6 制造和臨床轉化障礙

ADC 復雜的三部分結構對抗生素、制造和控制（CMC）提出了嚴格要求。主要生產挑戰包括將偶聯效率保持在 ±5% 的批次變異性內，以及確保凍干過程中載荷的穩定性。這些技術障礙導致每種獲批 ADC 的開發成本超過 5 億美元，67% 的臨床階段候選藥物因治療指數不足而失敗。CMC 通過優化關鍵質量屬性（包括 DAR 均一性、最大限度地減少載荷過早釋放（減少脫靶毒性）和保持抗體特異性（保持靶標結合））直接解決治療指數挑戰。通過對偶聯化學的嚴格過程控制、制劑穩定策略以及用于表征的先進分析方法，CMC 確保產品一致性，從而增強臨床成功所需的安全性 - efficacy 平衡。

4.7 靶標同質化和市場可行性

當前 ADC 開發表現出令人擔憂的靶標冗余，43% 的臨床候選藥物靶向 HER2 或 TROP2。這種集中導致治療重復（例如，8 種抗 HER2 ADC 處于 III 期試驗），同時忽視了 CLDN6 和 PTK7 等新興靶標。這種市場飽和可能降低商業回報并抑制靶標發現的創新。

創新的工程策略正在重塑 ADC 的發展軌跡。雙特異性平臺（例如，HER2×CD3 雙靶向 ADC）在靈長類動物模型中顯示出 3.2 倍的腫瘤選擇性改善，而條件激活的前藥連接子將全身毒性降低 89%。伴隨診斷技術的同步進步，特別是基于循環腫瘤 DNA 的抗原監測，可能實現實時治療適應，使 ADC 成為精準腫瘤學的基石。

五、ADC 的未來發展方向5.1 改進 ADC 的各個部分5.1.1 抗體

抗體的選擇對 ADC 的開發和療效至關重要。人源化和全人源單克隆抗體因其優異的特性，如低免疫原性、長半衰期和強大的免疫反應能力，已成為 ADC 開發中最常用的類型。然而，ADC 的成功還取決于對抗原的謹慎選擇，這些抗原在腫瘤細胞中高表達，而在正常組織中低表達。許多成功的 ADC 靶標，如 HER2 和 TROP2，在某些正常組織中也有表達，這可能導致靶標依賴性和脫靶毒性反應，可能導致臨床試驗暫停或過早終止。為了減輕這些挑戰，戰略性的抗體工程方法，如截短（去除非必需的抗體結構域）和剪切（特定區域的受控蛋白水解加工），正越來越多地被用于改善靶標特異性。例如，Fc 結構域截短消除了 Fc 介導的與正常組織中免疫細胞的相互作用，從而減少非特異性攝取和細胞因子釋放綜合征的風險。相反，Fab 區域剪切可以優化抗原結合片段的幾何形狀，以增強對腫瘤相關抗原與其生理對應物之間表位的區分。這些結構修飾與糖基化工程和其他翻譯后優化協同作用，創造出 “腫瘤選擇性” 抗體結構，最大限度地減少脫靶結合，同時保持載荷向惡性細胞的精確遞送。

為了進一步提高抗體的治療效果，研究人員一直在修飾抗體的 Fc 區域以增強其細胞毒性活性。這些修飾可分為兩大類：Fc 區域的結構工程和聚糖重塑。結構工程包括定點突變和不對稱工程。已顯示 Fc 區域中的定點突變（如 S239D/I332E 突變）可顯著改善與 FcγR IIIa 的結合，從而增強 ADCC。這些突變已被納入抗 CD19/CD40 抗體中，在臨床前和臨床研究中顯示出改善的治療效果。Fc 區域的不對稱工程以創建不同重鏈的異二聚體也顯示出產生更穩定的抗體并改善 ADCC 功能，這種方法已用于開發用于癌癥治療的雙特異性抗體。

聚糖重塑涉及巖藻糖缺失和基于氧化的聚糖重塑等技術。巖藻糖缺失（從 Fc 區域去除巖藻糖）已被證明可顯著增強與 FcγR IIIa 的結合，在體外和體內均導致更高水平的 ADCC。協和發酵麒麟公司授權的 POTELLIGENT? 技術使用 FUT8 敲除 CHO 細胞生成去巖藻糖抗體。去巖藻糖抗體的例子包括 mogamulizumab（抗 CCR4 抗體），其在臨床試驗中顯示出優異的療效，現已被批準用于治療某些血液癌癥。基于氧化的聚糖重塑，如高碘酸鹽氧化，可在 Fc 區域產生醛基，實現細胞毒性載荷的位點特異性偶聯。該技術已用于 ADC 的開發以增強其治療潛力。

這些修飾不僅增強了抗體的細胞毒性活性，還提高了它們在癌癥治療中的治療潛力。

5.1.2 載荷

近年來，新型載荷如免疫調節劑和靶向蛋白降解劑的引入為 ADC 的開發開辟了新方向。

免疫調節劑，包括某些免疫檢查點抑制劑（如 PD-1 和 CTLA-4 抑制劑），已被納入 ADC 設計中，以增強腫瘤微環境中的免疫反應。例如，免疫抑制劑 Voclosporin（Lupkynis）已獲得 FDA 批準用于治療系統性紅斑狼瘡。Voclosporin 通過抑制鈣調磷酸酶來減少 T 細胞活化，從而調節免疫反應。

靶向蛋白降解劑，包括分子膠和蛋白水解靶向嵌合體（PROTACs），是一類通過招募 E3 泛素連接酶系統誘導靶蛋白降解的藥物。例如，靶向 BCL6 的分子膠 BI3802 通過誘導 BCL6 降解，在治療 B 細胞相關癌癥方面顯示出潛力。此外，百時美施貴寶公司開發的 CelMoDs（一類 IKZF1/3 降解劑，如 CC-92480、CC-220 和 CC-99282）已進入復發或難治性多發性骨髓瘤（RRMM）的臨床研究。

在 ADC 的研究和應用中，毒素的疏水性是影響其療效和副作用的關鍵因素，并且與 “旁觀者效應” 密切相關。疏水性毒素分子，如 MMAE，可以被動擴散到鄰近的腫瘤細胞中，產生旁觀者效應，增強 ADC 對抗原表達異質性腫瘤的廣泛細胞毒性作用。然而，當毒素分子過于疏水時，它們可能在體內聚集、被吞噬或發生非特異性結合，增加脫靶毒性。

為了減輕高疏水性毒素的副作用，研究人員提出了在毒素分子上引入疏水性掩蔽基團的策略，如聚乙二醇（PEG）或聚谷氨酸。這些掩蔽基團增加了 ADC 的溶解度，減少了與正常組織的非特異性相互作用，從而減輕了由高疏水性毒素引起的副作用，如聚集形成、快速清除和潛在的免疫原性。這種策略使 ADC 即使在高 DAR 下也能保持良好的藥代動力學特性和較低的脫靶毒性，從而進一步提高治療效果。

5.1.3 連接子

連接子的設計和構建對于提高 ADC 的療效和安全性至關重要。傳統的隨機偶聯方法通常導致產品異質性，這可能影響藥代動力學和療效的一致性，并可能導致藥物聚集、脫靶毒性和結構不穩定性。為了應對這些挑戰，位點特異性偶聯已成為生物偶聯化學中的革命性方法。這種方法通過精確靶向抗體和蛋白質等生物分子上的反應位點，增強治療一致性并優化結構 - 功能關系。

用于位點特異性偶聯的技術包括使用工程化半胱氨酸殘基、非天然氨基酸、酶法或親和引導肽。這些技術實現了位置控制，最大限度地減少了產品異質性并保留了關鍵的表位結合區域。例如，與賴氨酸偶聯的對應物相比，使用工程化半胱氨酸的位點特異性 ADC 顯示出優異的藥代動力學特性和降低的聚集傾向。同樣，非天然氨基酸的摻入使生物正交點擊化學偶聯成為可能，這在腫瘤靶向納米載體中已得到驗證。

酶促偶聯的最新創新通過序列識別基序進一步提高了特異性。例如，微生物轉谷氨酰胺酶（mTG）介導的偶聯能夠在谷氨酰胺殘基處實現位點特異性藥物附著，而無需抗體序列修飾，實現 DAR 均一性并減少聚集（DAR 2-4，變異性 < 10%）。這種方法與 Diels-Alder 化學相結合，在連接子和抗體之間形成碳 - 碳鍵，與傳統的馬來酰亞胺 - 硫醇偶聯相比，顯著提高了體內穩定性。此外，雙偶聯策略（例如，將細胞毒性藥物和免疫調節劑附著到單個抗體上）正成為一個前沿領域，利用正交偶聯位點（例如，工程化半胱氨酸和聚糖修飾殘基）來拓寬治療應用。這種精度對于下一代 ADC 和雙特異性抗體至關重要，其中載荷化學計量直接影響治療指數和脫靶毒性。

深入探索和優化連接子的設計和構建策略對于提高藥物療效和最小化毒性至關重要。研究團隊開發了新型連接子技術，如樹枝狀二聚體連接子技術，以創建具有高 DAR 的 ADC。該技術減少了抗體和毒素之間的非特異性相互作用，增強了藥物穩定性，并提高了藥物遞送效率，確保毒素更精確地遞送到腫瘤靶標。

此外，研究人員開發了溶酶體酶可降解連接子，如 ValCit-PABC 和 AlaAlaAsn-PABCMMAE。這些連接子旨在在腫瘤細胞的溶酶體內特異性釋放毒素，從而降低藥物毒性。然而，已經解決了諸如 Ces1C 酶降解導致在小鼠血漿中過早切割等挑戰，通過在特定位置引入酸性氨基酸來增強連接子穩定性。

總之，精確的連接子設計策略，包括選擇合適的連接子類型、優化穩定性和適應性以及提高體內穩定性，正推動 ADC 研究朝著提高療效、降低毒性和提高特異性的方向發展。隨著腫瘤類型、靶標和藥物類型的多樣性不斷擴大，定制連接子設計策略對于優化 ADC 的療效和安全性變得越來越重要。研究還專注于腫瘤微環境中連接子的穩定性，特別是在酸性條件下，為癌癥治療提供了新的希望和潛在解決方案。

5.2 新型 ADC5.2.1 雙表位和雙特異性 ADC

為了克服對單靶 ADC 的耐藥性，研究人員正在探索新方法。雙表位抗體能夠結合同一抗原上的兩個不同表位，已成為克服單靶 ADC 局限性的有效策略。這種改進的穩定性和腫瘤靶向效率直接轉化為增強的治療效果。從機制上講，位點特異性偶聯物的結構完整性得以保持，最大限度地減少了循環中載荷的過早釋放，從而在腫瘤部位維持細胞毒性濃度，防止導致耐藥性的亞治療暴露。新出現的臨床證據進一步表明，通過位點特異性偶聯實現 DAR 均一化的 ADC 與異質性對應物相比，顯示出顯著降低的多藥耐藥蛋白 1（MDR1）介導的藥物外排。

雙表位 ADC 通過允許單個抗體與癌細胞上存在的抗原上的兩個不同表位結合，在癌癥治療中提供了一種新方法。這種配置提高了結合親和力，特別是在 HER2 水平低的癌細胞中，并提高了藥物遞送效率（表 5）。例如，靶向兩個不同 HER2 表位的雙表位 ADC 可以在細胞表面形成受體 - 抗體復合物，促進內吞作用和溶酶體運輸，同時降低抗原表達。

表 5：2024 年 AACR 會議上的雙特異性 ADC（部分）

為了評估雙表位 ADC 的性能，科學家們創建了靶向 cMet/EGFR 和 cMet/HER2 的新型四價雙特異性抗體（BsAbs）。這些 BsAbs 將誘導 Met 快速內化和降解的抗體與靶向 EGFR 或 HER2 的單鏈可變片段連接起來。此外，將 HER2 與 B7-H3 和 B7-H4 等其他靶標結合有望實現更廣泛的治療應用。例如，HER2×CD63 雙特異性 ADC 在 HER2 陽性腫瘤中顯示出增強的細胞毒性，突出了更精確靶向的潛力。

為了應對單靶 ADC 的耐藥性挑戰，科學家們將雙特異性抗體作為主要策略。它們靶向兩種抗原的能力不僅提高了治療效果，還降低了耐藥風險。

SI-B001 是一種抗 EGFR 和 HER3 的雙特異性抗體，已與新型 AC 連接子和拓撲異構酶 I 抑制劑 ED04 連接形成 BsADC BL-B01D1，其 DAR 約為 8。這種偶聯物提高了靶向精度和安全性。BL-B01D1 通過雙靶交聯和內化，特異性靶向 EGFR 依賴性腫瘤并減輕與 HER3 相關的耐藥性。I 期試驗，特別是在 EGFR 突變的非小細胞肺癌（NSCLC）患者中，報告了 63.2% 的客觀緩解率（ORR），證明其對多藥耐藥性的有效性。

目前，BsADC 的開發集中在 HER2、cMet 和 EGFR 等靶標上，同時對 B7-H3 和 B7-H4 等其他靶標的興趣也在增加。此外，雙特異性方法在靶向低表達或內化不良的抗原方面顯示出潛力。非 IgG 樣雙特異性抗體的進展正在解決半衰期挑戰，從而提高癌癥治療的精度。此外，三特異性和多功能抗體的創建為克服受體冗余和腫瘤異質性提供了有前景的策略，為個性化治療鋪平了道路。

5.2.2 Probody 藥物偶聯物

傳統的靶向受體的 ADC 通常不僅在癌細胞上表達，還在某些非惡性組織上表達，這通常與不可避免的靶向非腫瘤毒性相關，導致劑量減少或治療中斷。為了解決這個問題，已經開發了一類新的 ADC 設計，其特征是條件活性抗體，通常稱為 Probody。

這一概念受到小分子前藥的啟發，其中毒素以 inactive 形式遞送到體內，并在循環系統或特定器官中轉化為活性形式，從而提高藥物穩定性和特異性。

Probody 通過可切割的間隔物將自掩蔽部分融合到 IgG 分子的 N 端，或者設計成在 pH 依賴性條件下表現出降低的結合親和力。當到達腫瘤微環境時，由于蛋白酶的存在和酸性條件，Probody 的掩蔽部分被去除或發生構象變化，從而恢復抗體的親和力并觸發細胞毒性載荷的釋放。

Probody 技術包括一類通過蛋白水解切割激活的重組抗體基治療劑。這些構建體由三個主要成分組成：具有抗癌活性的單克隆抗體或其可變區片段、附著在輕鏈 N 端的掩蔽肽（遮蔽抗體的 Fab 區域與抗原結合），以及連接肽（間隔物），其易受酶切割，將肽與抗體連接（圖 2）。Probody 治療劑可以使用常規的重組抗體制備技術生產。Probody 的作用機制依賴于正常組織和腫瘤組織之間的蛋白酶活性差異，從而將藥物的活性主要限制在腫瘤微環境中，并最小化在正常組織中的活性。在正常組織中，Probody 保持其完整結構，并且由于掩蔽肽的存在，抗體無法結合抗原，從而延長了半衰期。當到達腫瘤微環境時，蛋白酶切割連接子，釋放掩蔽肽并暴露抗體的 Fab 區域以進行抗原結合。

圖 2：Probody 藥物偶聯物的結構和機制。（A）Probody 藥物偶聯物的結構。（B）Probody 藥物偶聯物的作用機制。

Probody 技術的一個顯著優勢是其理論上適用于廣泛的基于抗體的藥物。該技術已成功應用于各種抗體類型的治療目的，包括免疫調節劑和免疫檢查點抑制劑（如抗 PD-L1）、ADC（抗 CD71、抗 CD166、抗 EGFR）以及 T 細胞雙特異性抗體（抗 EGFR-CD3）。

早期研究發現了一種易被多種蛋白酶切割的肽序列（LSGRSDNH），該序列在非惡性組織中活性低，但在各種人類癌癥的微環境中上調。臨床前動物研究表明，引入掩蔽基團后治療指數大約增加了十倍。基于這一創新，研究人員開發了幾種開創性的 Probody 藥物偶聯物，目前處于臨床前階段，包括 CX-2051、praluzatamab ravtansine（以前稱為 CX2009）、NCT03149549、NCT04596150 和 CX-2029。

此外，腫瘤微環境（TME）通常表現出酸性（pH 6.0-6.8），與正常組織的中性 pH（7.3-7.4）形成對比，為 ADC 的條件激活提供了基礎。因此，在抗體結合區域引入弱堿性組氨酸已成為實現 pH 依賴性激活的常用策略。已經開發了多種 pH 依賴性 ADC，靶向 EGFR、HER2、AXL175 和 ROR2 等。

例如，基于微管抑制劑 MMAE 的靶向 EGFR 的 Probody 藥物偶聯物 HTI1511 已顯示出有前景的臨床前數據。這種偶聯物在 pH 6.0-6.5 時與 EGFR 的結合親和力是 pH 7.4 時的十倍以上，并且在表達 EGFR 的 A431 異種移植物中保持與西妥昔單抗相當的結合能力。此外，在西妥昔單抗耐藥的 PDX 模型和攜帶 KRAS 或 BRAF 突變的小鼠模型中，HTI-1511 顯著抑制甚至逆轉腫瘤生長。在食蟹猴研究中，HTI1511 在高達 8 mg/kg 的劑量下表現出良好的耐受性，表明具有良好的臨床安全性。

然而，自 2018 年以來，HTI-1511 的臨床開發似乎停滯不前，可能是由于 EGFR ADC 領域的潛在競爭、生產規模擴大的技術挑戰以及公司戰略重點的轉變。

作為響應 TME 的新型 Probody 藥物偶聯物的一個例子，研究人員基于稱為蛋白質相關化學開關（PAC）的機制開發了一種 pH 依賴性 Probody 藥物偶聯物。這些 Probody 藥物偶聯物的互補決定區設計為與豐富的離子相互作用，包括氯化鈉、碳酸氫鹽和硫化氫。在約 7.4 的 pH 下，這些分子的帶負電荷形式以足夠的濃度存在，通過與帶正電荷的互補決定區相互作用來抑制抗原結合。然而，在更酸性的 TME 中，這些離子的濃度降低，使靶標結合能夠依賴離子濃度激活。

5.2.3 免疫受體激動劑

在過去十年中，癌癥免疫療法取得了重大進展，引發了人們對該領域的新興趣。腫瘤細胞釋放的損傷相關分子模式（DAMPs）可以觸發先天免疫激活。在這種情況下，通過與模式識別受體（PRRs）相互作用的免疫佐劑分子已成為癌癥藥物開發的焦點。ADC 與 PRR 激動劑的組合被認為是局部激活先天免疫系統的有前景的策略。

與傳統 ADC 相比，免疫刺激性 ADC 具有幾個潛在優勢。首先，它們可以靶向多種腫瘤相關 DAMP，從而促進抗腫瘤免疫反應。其次，免疫刺激性 ADC 不僅可以激活抗原呈遞細胞（APC），還可能刺激其他腫瘤浸潤免疫細胞，如 T 細胞。此外，它們可以引發免疫記憶效應，提供持久的抗腫瘤作用并降低復發風險。

免疫刺激性 ADC 的設計理念是通過抗體將免疫激動劑（如 Toll 樣受體 7/8（TLR7/8）激動劑或干擾素基因刺激劑（STING）激動劑）遞送到腫瘤微環境，從而避免傳統免疫激動劑全身給藥可能產生的毒性問題（圖 3）。

圖 3：干擾素基因刺激劑的作用機制。

在免疫刺激性 ADC 中，TLR7/8 和 STING 激動劑增強先天免疫反應，從而促進適應性免疫反應。TLR7 和 TLR8 作為保守的先天免疫分子，在腫瘤微環境中發揮重要作用。它們通過 MyD88 依賴性信號通路激活 NF-kB，并促進各種細胞因子和趨化因子的分泌，如白細胞介素 - 6（IL-6）、腫瘤壞死因子 -α（TNF-α）、白細胞介素 - 12（IL-12）以及 CXC 基序配體 9 和 10（CXCL9、CXCL10），這些因子增強抗腫瘤淋巴細胞的浸潤和激活。同時，STING 激動劑啟動 I 型干擾素信號通路，進一步增強 T 細胞適應性免疫反應，增強免疫系統識別和攻擊腫瘤的能力。

免疫刺激性 ADC 通常結合 TLR7/8 和 STING 激動劑以協同增強免疫效果。例如，基于這兩種激動劑的納米疫苗已顯示出引發更廣泛的細胞因子反應，如干擾素 -γ（IFN-γ）、IL-2 和白細胞介素 - 12，這進一步增強了抗癌效果。這種組合策略不僅重塑腫瘤微環境，還提高了癌癥治療的反應率，有助于解決傳統 ADC 藥物面臨的一些挑戰。

免疫刺激性 ADC 可以通過激活先天免疫系統來增強適應性免疫反應，將 “冷腫瘤” 轉化為對免疫療法敏感的 “熱腫瘤”，從而提高抗腫瘤效果。最新的臨床前研究表明，免疫刺激性 ADC 可以有效促進各種腫瘤模型中的免疫細胞浸潤，并增加腫瘤對免疫檢查點抑制劑的反應。然而，這些藥物也面臨挑戰，例如由于全身性非特異性免疫反應可能導致嚴重的副作用。因此，優化免疫刺激性 ADC 的設計和連接子的選擇已成為當前研究的重要方向之一。

此外，正在積極探索免疫刺激性 ADC 與其他免疫療法的組合。例如，免疫刺激性 ADC 與免疫檢查點抑制劑（ICIs）的組合可能進一步增強抗腫瘤活性，特別是在實體瘤中。最近的研究集中在識別新的檢查點靶標，如 TIGIT、TIM3 和 LAG-3，以克服當前療法面臨的耐藥機制。研究人員希望通過開發針對這些新靶標的單克隆抗體來改善治療結果，為癌癥患者提供新的治療選擇。

ICIs 與化療、靶向治療和抗血管生成藥物的組合在各種實體瘤中顯示出顯著的療效。例如，在臨床試驗中，PD-1 抑制劑與抗血管生成劑、放療或化療的組合改善了治療結果。這種聯合治療不僅提高了總生存期和客觀緩解率，還在某些腫瘤類型中顯示出潛在的協同效應。

盡管免疫刺激性 ADC 仍處于開發的早期階段，尚未獲得 FDA 批準，但它們在臨床前研究中取得了積極進展，多家公司正在將相關藥物推進到臨床試驗中。隨著對免疫刺激性 ADC 機制的深入了解和技術的進步，這些藥物有望在癌癥治療中發揮重要作用。

5.2.4 降解物 - 抗體偶聯物

降解物 - 抗體偶聯物（DACs）是一種新興的藥物遞送策略，它結合了 ADC 和蛋白降解劑的優點，旨在靶向和降解特定的疾病相關蛋白（圖 4）。DACs 在癌癥治療中具有重要的應用潛力。

圖 4：降解物 - 抗體偶聯物的結構和機制。（A）降解物 - 抗體偶聯物的結構。（B）降解物 - 抗體偶聯物的作用機制。（C）蛋白水解靶向嵌合體的結構。

DACs 的基本原理是單克隆抗體首先識別并結合腫瘤相關抗原，隨后將降解劑分子遞送到靶細胞中。在細胞內，連接子在特定條件下被切割，釋放降解劑分子，如蛋白水解靶向嵌合體（PROTACs）或分子膠。這些降解劑通過 E3 泛素連接酶系統誘導靶蛋白的泛素化，導致蛋白酶體降解。與傳統 ADC 不同，DACs 使用蛋白降解劑作為載荷而不是細胞毒性藥物。因此，DACs 可以更精確地靶向特定蛋白，減少對正常細胞的毒性作用。此外，蛋白降解劑通常對生物利用度的要求較低，這使得 DACs 能夠在體內遞送這些分子而不依賴于高生物利用度。

近年來，研究人員開發了各種靶向細胞內蛋白降解劑，包括蛋白水解靶向嵌合體（PROTACs）、蛋白水解靶向抗體（PROTABs）和溶酶體靶向嵌合體（LYTACs）。這些技術為細胞表面和膜蛋白的降解提供了新策略，擴展了傳統小分子抑制劑和單克隆抗體之外的治療潛力。雖然 DACs 主要側重于向癌細胞遞送細胞毒性載荷，但這些蛋白降解技術通過提供消除靶蛋白的替代機制補充了 DACs，特別是那些難以成藥或對傳統療法耐藥的靶蛋白。例如，PROTACs 和 PROTABs 利用泛素 - 蛋白酶體系統降解細胞內蛋白，而 LYTACs 利用內體 - 溶酶體途徑降解細胞外和膜蛋白。這種互補方法拓寬了癌癥治療的治療策略范圍，解決了 DACs 單獨可能無法有效靶向的靶標。

總之，抗體導向的蛋白降解劑代表了一項突破性技術，有望為癌癥患者提供獨特的治療選擇。然而，這些藥物中的大多數仍處于早期臨床前開發階段，需要進一步的藥物化學研究和臨床前評估以確保其安全性和有效性。

5.2.5 雙載荷 ADC

大多數實體瘤由異質性癌細胞亞群組成，每個亞群具有不同的基因表達譜和對不同作用機制藥物的敏感性。因此，臨床實踐中經常使用涉及多種具有不同作用模式的藥物的聯合療法。雙載荷 ADC 有望作為單一藥物發揮作用，能夠引發相加或協同效應，并克服治療難治性腫瘤患者的藥物耐藥性，同時提供簡單的給藥方案。

2017 年，報道了一種使用含有兩個正交掩蔽半胱氨酸殘基的分支化學連接子生產雙載荷 ADC 的方法。這種創新方法能夠將 MMAE 和單甲基奧瑞他汀 F（MMAF）均一地偶聯到抗 CD30 抗體上，DAR 為 16。雙載荷 ADC 在表達 CD30+MDRn 的間變性大細胞淋巴瘤（ALCL）小鼠異種移植模型中顯示出強大的活性。這種雙載荷策略有可能作為單一藥物發揮作用，觸發相加或協同效應，并克服治療難治性腫瘤患者的藥物耐藥性，同時保持簡單的給藥方案。

雙載荷 ADC 的臨床潛力得到了進一步探索，因為它們結合了兩種不同的載荷類別，超越了裝載 MMAE 和 MMAF 等細胞毒性劑的 ADC。例如，將 asterlin 與 TLR 激動劑偶聯到抗 FolRa 抗體上，在小鼠模型中顯示出協同抗腫瘤活性和免疫記憶。

然而，并非所有測試雙載荷 ADC 的研究都顯示出有意義的協同效應，特別是那些涉及不同載荷類別的研究。例如，研究人員開發了一種抗 HER2 ADC，配備 MMAE 和 SG3457（一種能夠通過交聯損傷 DNA 的超強效 PBD 二聚體）。同樣，開發了一種靶向 HER2 的 ADC，配備 MMAF 和高效拓撲異構酶 II 抑制劑 PNU-15968。盡管這兩種 ADC 都能夠發揮雙重作用機制，但與相應的單藥 ADC 相比，這兩種藥物在體外效力方面均未顯示出改善。

這些發現強調了選擇具有適當作用機制的載荷、確保所選兩種載荷之間的效力平衡以及優化 DAR 以實現最佳治療結果的重要性。充分理解和最大限度發揮雙載荷 ADC 潛力的努力仍處于探索的早期階段。

六、結論

ADC 已成為腫瘤學中一種變革性的治療方式，它結合了單克隆抗體的精確性和載荷的效力，提供靶向治療。在過去十年中，ADC 設計、偶聯技術和載荷選擇方面的顯著進步推動了其臨床成功和商業化。

ADC 的結構優化，包括抗體工程、連接子化學和載荷設計的進步，在提高其治療指數方面發揮了關鍵作用。位點特異性偶聯技術提高了均一性和穩定性，而免疫調節劑和蛋白降解劑等創新載荷擴展了 ADC 的治療潛力。新型 ADC 設計，包括雙特異性 ADC、免疫刺激性 ADC、DACs 和雙載荷 ADC，正在解決腫瘤異質性、耐藥性和脫靶毒性等挑戰。這些下一代 ADC 有望克服傳統療法的局限性，并改善難治性癌癥的治療結果。

盡管取得了這些進展，ADC 在臨床轉化中仍然面臨重大挑戰。復雜的藥代動力學、載荷釋放控制和耐藥機制的出現需要進一步創新。開發時空控制釋放機制、改進連接子穩定性以及減輕抗原異質性的策略是關鍵研究領域。此外，ADC 生產的高制造成本和技術障礙需要優化，以確保更廣泛的可及性和可負擔性。

展望未來，ADC 與新興治療方式（如免疫檢查點抑制劑和靶向蛋白降解劑）的整合有望提高其療效并克服耐藥性。ADC 技術的不斷發展，加上伴隨診斷和精準醫學的進步，使 ADC 成為下一代癌癥治療的基石。隨著該領域的進展，ADC 有望在異質性和難治性癌癥的治療中發揮越來越重要的作用，為治療選擇有限的患者帶來新的希望。

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