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引言

作為一種新型的生物治療藥物，經(jīng)典的抗體偶聯(lián)藥物（ADC）由抗體，連接子和有效的細(xì)胞毒藥物（有效載荷）組成。ADC可以選擇性地將高細(xì)胞毒性有效載荷傳遞給癌細(xì)胞，并通過利用抗體的選擇性將有效載荷的全身毒性降至最低。然而，由于靶抗原的表達(dá)特征，抗體的結(jié)構(gòu)特征，連接子穩(wěn)定性和有效載荷特性，許多ADC具有不可接受的毒性作用，這減緩了它們的開發(fā)進(jìn)程。

這篇綜述描述了ADC分子每個組分的結(jié)構(gòu)對其毒性的影響，通過使用從市售ADC獲得的非臨床和臨床數(shù)據(jù)，探索和討論了各種ADC在主體組織/器官中的毒性特征，旨在為新型ADC分子的開發(fā)提供參考，并促進(jìn)相關(guān)的非臨床和臨床研究。

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一、影響抗ADC毒性的因素

有效載荷

有效載荷是ADC的彈頭。目前，市售ADC的有效載荷包括微管抑制劑，DNA損傷劑和拓?fù)洚悩?gòu)酶抑制劑。有效載荷的性質(zhì)如半數(shù)最大抑制濃度（IC50），親水或親脂性，電荷，藥物與抗體比（DAR）和一些其他性質(zhì)在ADC效率和毒性中起這關(guān)鍵作用。

IC50：一些具有較高的IC50值的有效載荷，如阿霉素殺傷腫瘤細(xì)胞需要比較高的濃度，ADC功效較差。最具細(xì)胞毒性的有效載荷在pg或pmol濃度甚至更低時就能夠發(fā)揮細(xì)胞殺傷作用。然而，因為小于1%的ADC劑量在腫瘤部位累積，大多數(shù)劑量在身體的其余部分循環(huán)，所以即使循環(huán)中釋放少量有效載荷也會產(chǎn)生顯著的毒性。像PBD，auristatin和maytasine這些具較低IC50值的有效載荷的ADC就在多個組織/器官中表現(xiàn)出明顯的毒性。此外，拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑的IC50值介于上述兩類藥物之間，像trastuzumab-deruxtecan 的DAR可達(dá)到8，從而實現(xiàn)功效和毒性之間的平衡。

親水性/親脂性：親水性有效載荷在水中具有合適的溶解度，促進(jìn)藥物在體內(nèi)的運(yùn)輸和分布，并且可以很容易地與抗體偶聯(lián)，從而增加DAR。另一方面，親水性損害了ADC或其代謝物的細(xì)胞膜通透性，這使得難以發(fā)揮旁觀者效應(yīng)。

親脂性有效載荷很容易通過細(xì)胞膜，但它們可能會增加ADC的聚集和免疫原性的潛力，并阻礙進(jìn)入抗原識別或結(jié)合所必需的結(jié)合位點(diǎn)。過度的疏水性促進(jìn)肝臟攝取并引起肝毒性。此外，ADC疏水性可能通過巨胞飲作用促進(jìn)非特異性攝取，這可能導(dǎo)致眼部毒性和血小板減少。

電荷：帶負(fù)電荷的有效載荷會增加ADC聚集并降低膜通透性。例如，將有效載荷從不帶電的MMAE轉(zhuǎn)變到帶負(fù)電荷的MMAF會導(dǎo)致較低的ADC毒性，這可能與由于膜通透性降低而導(dǎo)致的旁觀者效應(yīng)降低有關(guān)。不帶電的有效載荷增加了ADC的疏水性。當(dāng)與帶正電荷的抗體結(jié)合時，酸性連接子-有效載荷附著具有更大的聚集潛力。由于離子對帶負(fù)電荷的細(xì)胞膜的吸引，帶正電荷的分子通常會增加電荷介導(dǎo)的內(nèi)吞作用。對于MMAF偶聯(lián)的ADC，其細(xì)胞毒性受連接聚賴氨酸帶正電荷的肽或帶負(fù)電荷的聚谷氨酸肽的影響。

DAR：DAR與療效和毒性呈正相關(guān)，DAR值大于9可能會增加ADC的清除率，并在肝臟中迅速積累。

除了以上這3點(diǎn)，一些新型有效載荷或策略可能會產(chǎn)生新的毒性特征。例如RNA抑制劑、Bcl-xL抑制劑、PROTAC、免疫調(diào)節(jié)劑、放射性核素（90Y，131I），有毒蛋白質(zhì)（PE38），光吸收劑（IRDye700DX）和寡核苷酸等，還要雙有效載荷策略。這些新型的有效載荷或策略，可能帶來我們之前沒遇到過的全新毒性譜，這也是未來需要重點(diǎn)關(guān)注的地方。

連接子

ADC中連接子的作用是將抗體連接到有效載荷，這是ADC分子穩(wěn)定性和脫靶毒性的關(guān)鍵因素，并直接影響ADC的治療指數(shù)。目前，連接子可分為兩種類型，可裂解連接子或不可裂解連接子。

目前，ADC主流應(yīng)用可裂解連接子，包括酸不穩(wěn)定型，還原型和酶可裂解型。酸不穩(wěn)定型，如腙連接子在血液中不穩(wěn)定。gemtuzumab ozogamicin在血液循環(huán)中過早或非特異性釋放有效載荷，會導(dǎo)致嚴(yán)重的骨髓抑制和肝毒性。還原型，如GSH缺乏對二硫化物還原的精確選擇性以及血漿中硫醇（半胱氨酸，GSH等）的存在導(dǎo)致有效載荷過早釋放。肽接頭相對穩(wěn)定，比如ValCit，它相對來說在血液中比較穩(wěn)定，半衰期長。但是，ValCit對多種組織中都存在的蛋白酶比如組織蛋白酶B、K、L都比較敏感。由于只有組織蛋白酶B被認(rèn)為在癌細(xì)胞中高度表達(dá)，因此對其他組織蛋白酶的廣泛敏感性可能會在正常細(xì)胞中誘導(dǎo)脫靶毒性。相比之下，像Gly-Gly-Phe-Gly這種簡單的四肽連接子，在動物實驗中表現(xiàn)出了更好的穩(wěn)定性。

不可裂解連接子優(yōu)于可裂解連接子，這是由于穩(wěn)定性的提高而產(chǎn)生的低脫靶毒性。不可裂解連接子需要溶酶體中抗體部分的蛋白水解，以在ADC被內(nèi)化到細(xì)胞中后釋放具有氨基酸殘基和接頭的有效載荷。由于有效載荷帶有氨基酸殘基，因此膜通透性降低，旁觀者效應(yīng)受到限制。

此外，連接子的屬性如親水性，長度和空間位阻對連接子的穩(wěn)定性和脫靶毒性有顯著影響。具有低親水性的連接子可以將有效載荷驅(qū)動到不同的組織中，導(dǎo)致脫靶毒性。較短的連接子有利于有效載荷隱藏在抗體的空間結(jié)構(gòu)內(nèi)，從而減少有效載荷的酶促降解并延長循環(huán)中ADC的半衰期，另一方面，這可能影響ADC在靶位點(diǎn)的有效載荷釋放。連接子的空間位阻通過阻礙暴露于連接子有效載荷附著來增加ADC的穩(wěn)定性。

靶抗原

ADC的理想靶抗原要在腫瘤中高表達(dá)，在正常組織中低表達(dá)或不表達(dá)。細(xì)胞表面抗原的較高表達(dá)水平可能導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)更大的有效載荷釋放。即使非腫瘤組織表達(dá)較低水平的靶抗原，持續(xù)循環(huán)的大量ADC也可能導(dǎo)致不希望的結(jié)合和相應(yīng)的不良反應(yīng)。

此外，人們對腫瘤微環(huán)境中的靶標(biāo)越來越感興趣，包括新血管中的抗原，內(nèi)皮下細(xì)胞外基質(zhì)和腫瘤基質(zhì)。預(yù)計這些更具體的靶標(biāo)將進(jìn)一步降低ADC的全身毒性。

抗體

抗體是ADC的重要組成部分。其親和力，特異性，多聚反應(yīng)性和Fc片段的作用直接影響ADC的功效和脫靶效應(yīng)。

具有高特異性的抗體通常表現(xiàn)出更大的親和力，這使得它們能夠與靶抗原更緊密地結(jié)合。較高的親和力會導(dǎo)致ADC更快地內(nèi)化，直到達(dá)到其上限。然而，過度的親和力產(chǎn)生了“結(jié)合位點(diǎn)屏障”，導(dǎo)致實體瘤中ADC分布不均勻，抗原與血管附近的細(xì)胞結(jié)合更強(qiáng)，對遠(yuǎn)端區(qū)域的滲透更少�？贵w的親和力還受抗體結(jié)合位點(diǎn)的構(gòu)象，抗原，溶液的pH和溫度的影響。

多聚反應(yīng)性是抗體與各種自身和外來抗原結(jié)合的能力，這些抗原可能完全不相關(guān)，并且通常歸因于構(gòu)象更靈活的抗原結(jié)合口袋。電荷和疏水性是影響抗體多聚反應(yīng)性的關(guān)鍵因素。此外，過量的疏水性可能導(dǎo)致與膜和其他疏水表面的非特異性低親和力結(jié)合，這可能會增加胞飲速率并影響藥物的PK和生物分布。

正常組織識別抗體的Fc片段可能介導(dǎo)非特異性內(nèi)吞作用，相關(guān)受體包括Fcγ受體（FcγR），新生兒Fc受體（FcRns）和C型凝集素受體（CLR）等。例如FcγRIIa介導(dǎo)的巨核細(xì)胞（MK）中ADC的內(nèi)化以及隨后有效載荷對細(xì)胞骨架的破壞，這是血小板產(chǎn)生減少的潛在機(jī)制。此外，由C型凝集素家族成員甘露糖受體（MR）介導(dǎo)的攝取已被證明是ADC肝毒性的潛在機(jī)制。

位點(diǎn)偶聯(lián)

ADC偶聯(lián)方法分為兩類，即非位點(diǎn)特異性偶聯(lián)和位點(diǎn)特異性偶聯(lián)。ADC已經(jīng)開發(fā)了許多位點(diǎn)特異性偶聯(lián)技術(shù)，包括涉及引入工程化反應(yīng)性半胱氨酸殘基，非天然氨基酸，糖基，二硫鍵再橋接，酶促偶聯(lián)和pClick等技術(shù)。

工程化半胱氨酸殘基偶聯(lián)采用基因工程技術(shù)在特定位置插入半胱氨酸殘基，然后將半胱氨酸上的巰基與有效載荷偶聯(lián)以合成位點(diǎn)特異性ADC。所得產(chǎn)物具有高均勻性，低毒性和可調(diào)穩(wěn)定性。二硫鍵重橋接是指打開抗體的鏈間二硫鍵以獲得反應(yīng)性半胱氨酸。二硫鍵重新橋接通常會導(dǎo)致較窄的DAR分布，而橋接錯誤是一個潛在的缺點(diǎn)。非天然氨基酸可以構(gòu)建成重組蛋白，以獲得與小分子藥物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的殘留側(cè)鏈，從而實現(xiàn)位點(diǎn)特異性抗體-藥物偶聯(lián)。然而，具有非天然氨基酸的抗體可能誘導(dǎo)免疫原性，非天然氨基酸的疏水性增加了抗體聚集的風(fēng)險。酶促偶聯(lián)和糖基偶聯(lián)均可以產(chǎn)生高均一性和穩(wěn)定性的的ADC。最近還開發(fā)了一種pClick技術(shù)，可以以更方便和有效的方式進(jìn)行ADC的位點(diǎn)特異性偶聯(lián)。

內(nèi)吞作用

基于內(nèi)吞作用的ADC必須內(nèi)化以引起功效，但如果它們被表達(dá)靶抗原的正常組織內(nèi)化，則會觸發(fā)其毒性作用。正常細(xì)胞對ADC的非特異性內(nèi)吞作用是毒性的重要因素。非特異性內(nèi)吞作用的潛在機(jī)制主要包括小窩蛋白依賴性內(nèi)吞作用、巨胞飲作用和吞噬作用。影響非特異性內(nèi)吞率的關(guān)鍵因素是ADC的細(xì)胞類型和理化性質(zhì)。帶正電荷的分子被大多數(shù)細(xì)胞的細(xì)胞膜以及細(xì)胞外基質(zhì)的帶負(fù)電荷的基團(tuán)所吸引，從而增加了非特異性內(nèi)吞作用。具有高疏水性的ADC可能被其他具有高非特異性內(nèi)吞能力的正常細(xì)胞迅速清除，從而導(dǎo)致脫靶毒性。ADC的聚集激活FcγRIIa或FcγRIIIa表達(dá)細(xì)胞，并增加FcγR依賴性非特異性攝取。

患者因素

患者的體重，年齡和醫(yī)療狀況以及藥物-藥物相互作用在藥物代謝和消除中起作用。老年人往往伴隨多種基礎(chǔ)疾病，他們的器官功能可能下降，對藥物的耐受性也變差，更容易出現(xiàn)不良反應(yīng)，甚至因為毒性太大而不得不停止治療。基礎(chǔ)疾病狀態(tài)，比如肝腎功能不全，會顯著影響藥物的代謝和排泄。藥物相互作用也很關(guān)鍵，如果患者同時服用其他藥物，比如利福平或酮康唑，可能會影響B(tài)rentuximab vedotin釋放的MMAE的暴露量�；颊叩拿庖郀顟B(tài)也會影響他們對ADC產(chǎn)生免疫原性的風(fēng)險。所以，個體化治療和密切監(jiān)測患者的反應(yīng)，對于ADC的成功應(yīng)用至關(guān)重要。

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二、ADC的非臨床和臨床毒性

血液毒性

化療對腫瘤最常見的副作用是骨髓抑制，因此，所有市售的ADC都有不同程度的血液毒性，表現(xiàn)為外周血細(xì)胞減少，如中性粒細(xì)胞減少，淋巴細(xì)胞減少和血小板減少，導(dǎo)致感染，出血和貧血。

不同類型的ADC的具體表現(xiàn)各不相同。在非臨床研究中，以DNA損傷劑為有效載荷的ADC在較低劑量下顯示出血液毒性，血液毒性可能與有效載荷的早期釋放，連接子類型，抗體Fc片段的結(jié)構(gòu)，抗原表達(dá)和非特異性內(nèi)吞作用等因素有關(guān)。

胃腸道反應(yīng)

13種市售ADC中有11種會引起胃腸道不良反應(yīng)，包括惡心（23%–79%），嘔吐（13%–47%），腹瀉（2%–59%），腹痛（9%–36%），便秘（12%–37%），臨床上消化不良（9.2%–12%），口干（16.7%）和口腔炎（13%–14.1%）。

為什么ADC這么容易引起胃腸道反應(yīng)呢？原因可能有兩個。第一，很多ADC的靶抗原，比如HER2、Trop2、Nectin4、LewisA等等，在消化系統(tǒng)里廣泛分布。第二，人體的腸道黏膜細(xì)胞更新速度非�？欤瑢儆诳焖僭鲋臣�(xì)胞。而ADC的Payload通常都是超細(xì)胞毒性的，對這些快速增殖的細(xì)胞特別敏感。

所以，靶抗原的廣泛表達(dá)和超細(xì)胞毒Payload的特性，共同導(dǎo)致了ADC頻繁的胃腸道毒性。具體的機(jī)制還需要更深入的研究，理解這些因素，有助于我們未來設(shè)計出更安全的ADC。

皮膚毒性

皮膚毒性是ADC的典型AE，在非臨床研究中很容易觀察到，表現(xiàn)為皮膚色素沉著，黑斑，干燥，脫皮，脫皮，皮炎和潰瘍。臨床上，很少或偶爾觀察到皮疹（13%–31%），瘙癢（12%–30%），皮炎（10%），干燥（4%–10%）和脫發(fā)（13%–39%）。

皮膚毒性主要是通過包含Val-Cit MMAE組件的ADC觀察到的，在非臨床或臨床環(huán)境中表現(xiàn)出不同程度的皮膚毒性。此外，ADC使用SN-38，Dxd，DM4，PE38和SG3199的有效載荷也注意到非臨床皮膚毒性。

周圍神經(jīng)疾病

周圍神經(jīng)疾病是ADC的典型AE，臨床表現(xiàn)為周圍感覺神經(jīng)�。�11%–68.2%），其特征是肌肉無力，味覺障礙，頭痛，眩暈，脫髓鞘性周圍神經(jīng)病和周圍運(yùn)動神經(jīng)病。使用MMAE，DM1，DM4和其他微管抑制劑治療ADC的患者經(jīng)常觀察到周圍神經(jīng)病變。使用SN38和卡利霉素作為有效載荷的ADC治療的患者僅報告頭痛或眩暈。由于關(guān)于ADC相關(guān)外周神經(jīng)毒性機(jī)制的研究很少，因此所涉及的機(jī)制尚不清楚，需要進(jìn)一步研究。

眼部毒性

眼部毒性（1.2%–84%）是ADC治療的典型AE，表現(xiàn)為視力障礙，干眼癥，角膜病變，角膜炎，微囊上皮改變和角膜沉積物等。到目前為止，非臨床毒理學(xué)研究中只有三個ADC報告了眼部毒性，人類/臨床試驗中的10個ADC報告了各種嚴(yán)重程度的眼部毒性。

已經(jīng)表明眼毒性與抗原表達(dá)的可能關(guān)聯(lián)。例如，針對在眼上皮中表達(dá)的MUC16的ADC的臨床試驗報道，40%的患者經(jīng)歷了眼部毒性。在組織交叉反應(yīng)性研究中，Tisotumab vedotin與人類和猴子的角膜和結(jié)膜上皮組織呈陽性交叉反應(yīng)，并且在非臨床研究中注意到眼部毒性。臨床上報道了高頻率的不良眼部反應(yīng)，包括3.2%的患者出現(xiàn)嚴(yán)重的潰瘍性角膜炎。

肝毒性

肝毒性是ADC的常見AE。13個ADC中有9個在非臨床研究中報告了肝毒性，主要表現(xiàn)為肝氨基轉(zhuǎn)移酶升高和肝臟組織病理學(xué)改變。臨床上，在13個ADC中有10個注意到肝氨基轉(zhuǎn)移酶升高（24%–98%）。

在非臨床研究中，具有MMAE有效載荷的ADC幾乎總是表現(xiàn)出肝毒性。由于單獨(dú)使用MMAE可能在較低劑量下引起肝損傷，因此認(rèn)為相關(guān)的ADC肝毒性與循環(huán)中MMAE暴露有關(guān)。另一方面，HER2，EGFR，TF和CD30的靶抗原都在肝臟中表達(dá)，并且在非臨床研究中注意到相關(guān)的ADC具有肝毒性�？傊�，ADC的肝毒性與有效載荷，靶抗原表達(dá)，F(xiàn)c受體和非特異性內(nèi)吞作用有關(guān)。

肺毒性

間質(zhì)性肺炎（ILD）是一組以肺損傷為特征的疾病，以不同程度的炎癥和間質(zhì)纖維化為特征的異質(zhì)性彌漫性實質(zhì)性肺病。ILD是藥物相關(guān)肺毒性的最典型形式，在大多數(shù)情況下是由抗腫瘤藥物誘導(dǎo)的，這些藥物通�？梢酝ㄟ^細(xì)胞毒性和免疫作用機(jī)制引起ILD。

其他

除了上述毒性外，還報道了人類ADC的其他AE。例如，已經(jīng)觀察到多種ADC的生殖毒性；用polatuzumab vedotin，sacituzumab govitecan和moxetumomab pasudotox觀察到腎功能損害；用T-DM1，gemtuzumab ozogamicin和loncastuximab tesirine觀察到心血管不良事件；用moxetumomab pasudotox觀察到毛細(xì)血管滲漏綜合征和溶血性尿毒癥綜合征；在臨床試驗中觀察到單個ADC的質(zhì)膜毒性。

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結(jié)語

自第一個ADC獲得批準(zhǔn)以來，二十多年來，人們不斷努力以各種方式優(yōu)化ADC成分，例如，改變現(xiàn)有的有效載荷，探索對切割具有更強(qiáng)特異性的連接子和更合適的穩(wěn)定性，通過最新的偶聯(lián)和掩蔽技術(shù)優(yōu)化抗體結(jié)構(gòu)，尋找具有更高特異性的靶抗原，以及探索新型ADC，包括非內(nèi)吞ADC和XDC。所有這些努力都希望有效降低脫靶毒性，提高患者對ADC的耐受性。

作為當(dāng)今最有前景的藥物類別之一，盡管目前ADC的發(fā)展仍面臨許多挑戰(zhàn)，但隨著新興技術(shù)創(chuàng)新和資本市場的持續(xù)投入，具有更高療效和更高安全維度的ADC正在不斷被開發(fā)出來應(yīng)用于治療癌癥和其它疾病，造福廣大患者。

參考資料：

1.Overview of antibody-drug conjugates nonclinical and clinical toxicities and related contributing factors. Antib Ther. 2025 Mar 18;8(2):124–144

       原文標(biāo)題 : ADC的非臨床和臨床毒性及相關(guān)影響因素