抗體藥物偶聯(lián)物（ADC）是一類(lèi)用于治療癌癥的新興靶向療法，旨在將小分子化療直接遞送并殺傷腫瘤細(xì)胞，同時(shí)保留健康細(xì)胞。自2000年吉妥珠單抗奧佐米星成功獲批以來(lái)，抗體藥物偶聯(lián)物（ADC）已成為癌癥靶向治療的關(guān)鍵類(lèi)別。ADC主要由三部分構(gòu)成單克隆抗體、連接子和毒素三部分構(gòu)成?？贵w是決定ADC療效的關(guān)鍵；連接子決定著ADC藥物系統(tǒng)毒性及臨床療效；毒素是決定ADC藥物殺傷力大小的關(guān)鍵因素。盡管目前公布的ADC藥物中所用毒素種類(lèi)超過(guò)130余種，但處于臨床試驗(yàn)或已上市的ADC藥物所用毒素只有6-8個(gè)。按作用方式可大致分為三類(lèi)：微管蛋白抑制劑、DNA合成抑制劑和拓?fù)洚悩?gòu)酶抑制劑。其中以微管蛋白抑制劑中的MMAE作為毒素分子的ADC藥物獲批最多。今天我們重點(diǎn)介紹了MMAE的定義及在ADC中的應(yīng)用與作用機(jī)理。
4、締碼生物anti-MMAE抗體助力ADC藥物研發(fā)
1、ADC藥物中毒素的發(fā)展史
在開(kāi)始介紹MMAE之前，我們先來(lái)了解下ADC藥物中毒素的發(fā)展史。ADC藥物的概念最早是由德國(guó)諾貝爾獎(jiǎng)獲得主Paul Ehrlich于1913年提出。但ADC藥物開(kāi)發(fā)的開(kāi)始時(shí)間是1975年，因?yàn)槟莻€(gè)時(shí)候雜交瘤技術(shù)才開(kāi)始用于生產(chǎn)單克隆抗體。經(jīng)過(guò)近50年的研發(fā)發(fā)展，ADC藥物經(jīng)歷三次迭代更新。在這三代ADC藥物中，所涉及的毒素也各有特點(diǎn)：
第一代ADC藥物主要是以傳統(tǒng)化療藥物作為毒素，比如甲氨蝶呤、長(zhǎng)春花堿和阿霉素等。但由于傳統(tǒng)化療藥物對(duì)癌細(xì)胞的細(xì)胞毒性弱、特異性不強(qiáng)，而且不易在靶細(xì)胞中蓄積，導(dǎo)致這代ADC的療效甚至比化藥單獨(dú)用的效果更差。
第二代ADC藥物中使用的毒素主要是微管蛋白抑制劑，比如MMAE、MMAF等。這是一類(lèi)新型高細(xì)胞毒性化合物，其癌細(xì)胞毒性比第一代ADC中使用的傳統(tǒng)化療藥物強(qiáng)100至1000 倍。但值得注意的是，這類(lèi)毒素作為單一藥物用于殺死腫瘤時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生難以忍受的副作用，所以，它們并沒(méi)有被批準(zhǔn)作為單一藥物用于癌癥治療。不過(guò)，這類(lèi)毒素是ADC藥物開(kāi)發(fā)中毒素選擇的理想型。因?yàn)榕c正常細(xì)胞相比，分裂速度更快的腫瘤細(xì)胞對(duì)微管蛋白抑制劑更敏感。但這類(lèi)毒素也有一個(gè)弊端，就是它們對(duì)分裂中的腫瘤細(xì)胞殺傷效果優(yōu)于靜態(tài)癌細(xì)胞。
第三代ADC藥物開(kāi)發(fā)過(guò)程中，為了避免這一限制，大多數(shù)藥物選擇了可靶向整個(gè)細(xì)胞周期的DNA損傷劑作為偶聯(lián)毒素，比如烯二炔、拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑和吡咯并苯二氮卓類(lèi)。DNA損傷劑可以通過(guò)雙鏈斷裂、烷基化、嵌合和交聯(lián)破壞DNA結(jié)構(gòu)來(lái)殺死腫瘤細(xì)胞 [1]。
盡管ADC藥物已經(jīng)迭代了三次，但ADC藥物偶聯(lián)毒素仍然存在臨床局限性，比如嚴(yán)重的副作用和耐藥性。在目前獲批的15款A(yù)DC藥物中，以MMAE作為毒素分子的ADC藥物有5款。
2、什么是MMAE？
甲基澳瑞他汀E（Monomethyl auristatin E，MMAE）是一種細(xì)胞毒素，它可以殺死癌細(xì)胞。MMAE是海兔毒素10（Dolastatin 10）的類(lèi)似物。微管由a-微管蛋白和b-微管蛋白組成，是細(xì)胞骨架的主要組成部分。微管蛋白抑制劑是通過(guò)破壞腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)并干擾有絲分裂來(lái)殺死腫瘤細(xì)胞。海兔毒素10是從印度洋海兔（Dolabella auricularia）中分離提取的，是一種微管抑制劑，具有極強(qiáng)的細(xì)胞毒性。人工合成的海兔毒素10類(lèi)似物除了MMAE，還有單甲基奧瑞他汀F（MMAF），二者均被廣泛用于ADC的載荷成分，即ADC毒素。MMAE 包含四種氨基酸：?jiǎn)渭谆i氨酸 (MeVal)、纈氨酸 (Val)、多萊異亮氨酸 (Dil) 和多拉脯氨酸 (Dap)，以及羧基末端胺去甲麻黃堿。在MMAF中，單甲基纈氨酸的C端被苯丙氨酸取代，其細(xì)胞活性顯著降低。
MMAE實(shí)質(zhì)是去甲基化的奧瑞他汀 E（auristatin E），即N-末端氨基只有一個(gè)甲基取代基，而不是像奧瑞他汀 E 本身那樣有兩個(gè)甲基取代基 [2]。MMAE是一種合成抗腫瘤藥，其效力比阿霉素強(qiáng)100-1000倍。由于其毒性，MMAE本身不能作為藥物使用。但它與單克隆抗體相連后，由于單克隆抗體可識(shí)別癌細(xì)胞中的特定標(biāo)記物，可將MMAE引導(dǎo)至特定的癌細(xì)胞。
Figure 1. the structure of MMAE (Origin from Wikipedia)
3、MMAE在ADC中的應(yīng)用及作用機(jī)理
如前所述，MMAE作為熱門(mén)小分子藥物廣泛用于抗體藥物偶聯(lián)物 (ADC) 開(kāi)發(fā)，用于治療多種不同的癌癥類(lèi)型，是目前使用最廣泛的有效負(fù)載。例如，Adcetris、Polivy、padcev 和 vidicizumab 都使用了MMAE。本文中以Adcetris為例對(duì)MMAE的作用機(jī)理進(jìn)行闡述。
Adcetris中文名詞為維布妥昔單抗，是由日本武田制藥和美國(guó)西雅圖遺傳學(xué)公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的一款靶向CD30的抗體偶聯(lián)藥物(ADC)。 Adcetris于2011年獲美國(guó)FDA批準(zhǔn)，用于治療系統(tǒng)性間變性大細(xì)胞淋巴瘤（sALCL）、經(jīng)典型霍奇金淋巴瘤（cHL）、原發(fā)性皮膚間變性大細(xì)胞淋巴瘤（pcALCL）或蕈樣真菌病（MF）等。Adcetris由抗體、連接子和MMAE三部分組成?？贵w部分是針對(duì)人CD30的特異性抗體；抗體通過(guò)可被蛋白酶水解的連接子與MMAE相連。每個(gè)抗體分子上大約有4個(gè)MMAE分子，這樣使得Adcetris具有高效的靶向作用，在靶細(xì)胞內(nèi)可釋放出高濃度的MMAE以發(fā)揮藥物效應(yīng)。
Figure 2. the mechanism of action of Adcetris [3]
如圖2所示，當(dāng)Adcetris抗體部分與腫瘤細(xì)胞表面的CD30結(jié)合后，CD30-Adcetris復(fù)合物會(huì)經(jīng)細(xì)胞內(nèi)吞并作用轉(zhuǎn)運(yùn)至溶酶體。連接MMAE與單克隆抗體的linker在細(xì)胞外液中穩(wěn)定，但一旦ADC與靶向癌細(xì)胞抗原結(jié)合并進(jìn)入癌細(xì)胞，則被組織蛋白酶切割并釋放出游離的MMAE。游離的MMAE會(huì)進(jìn)一步釋放到細(xì)胞內(nèi)部，與細(xì)胞內(nèi)的微管蛋白結(jié)合，抑制微管蛋白聚合，并破壞微管網(wǎng)絡(luò)，從而破環(huán)細(xì)胞分裂和增殖能力，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞停滯在G2/M細(xì)胞周期并最終死亡。此外，MMAE還能從CD30陽(yáng)性淋巴瘤細(xì)胞擴(kuò)散到周?chē)[瘤微環(huán)境中，發(fā)揮旁觀者效應(yīng) [4]，進(jìn)一步增強(qiáng)抗腫瘤作用。這一優(yōu)勢(shì)可以有效殺死腫瘤細(xì)胞。但它同時(shí)也會(huì)對(duì)健康細(xì)胞造成毒性。所以，在以在ADC分子開(kāi)發(fā)中，對(duì)生產(chǎn)的ADC進(jìn)行深入的分析表征以及體內(nèi)藥理學(xué)研究是確保藥物安全的基礎(chǔ)。為了表征ADC的PK特性，通常測(cè)量三種分析物：抗體綴合MMAE (AcMMAE)、總抗體和未綴合的MMAE。
4、締碼生物anti-MMAE抗體助力ADC藥物研發(fā)
由于ADC毒素具有高細(xì)胞毒性，ADC有效負(fù)載的PK研究對(duì)于了解有效負(fù)載的行為非常重要 [5]。但由于MMAE 本身具有毒性，不允許在人體中進(jìn)行此類(lèi)研究。所以臨床前檢測(cè)MMAE水平（比如測(cè)定ADC、抗MMAE中偶聯(lián)MMAE的濃度）非常重要。締碼生物開(kāi)發(fā)了適合ADC ELISA 測(cè)定開(kāi)發(fā)的anti-MMAE抗體，它可用于定量測(cè)定測(cè)試樣品中anti-MMAE-綴合物的水平， 可用于PK檢測(cè)以及DAR值分析，加速ADC藥物的研發(fā)進(jìn)程。
Figure 3. Elisa plates were pre-coated with IgG-MMAE (0.2μg/per well). Serial diluted anti-MMAE monoclonal antibody (DME101004) solutions were added, washed, and incubated with secondary antibody before Elisa reading. From above data, the EC50 for anti-MMAE monoclonal antibody binding with IgG-MMAE is 1.356ng/ml.
- 更多anti-MMAE抗體產(chǎn)品
| 貨號(hào) | 產(chǎn)品名稱(chēng) |
| DME101007 | Anti-MMAE antibody(11C8); Rabbit mAb |
| DME101006 | Anti-MMAE antibody(11B2); Rabbit mAb |
| DME101005 | Anti-MMAE antibody(9C4); Rabbit mAb |
| DME101003 | Anti-MMAE antibody(8B4); Rabbit mAb |
參考文獻(xiàn)：
[1] Wang Z, Li H, Gou L, Li W, Wang Y. Antibody-drug conjugates: Recent advances in payloads. Acta Pharm Sin B. 2023 Oct;13(10):4025-4059. doi: 10.1016/j.apsb.2023.06.015. Epub 2023 Jun 30.
[2] Dosio, F.; Brusa, P.; Cattel, L. Immunotoxins and Anticancer Drug Conjugate Assemblies: The Role of the Linkage between Components. Toxins 2011, 3, 848-883.
[3] Graham P Collins, David Bruce, Toby A Eyre. New Therapies in T-cell Lymphoma [J]. Lymphoma and Chronic Lymphocytic Leukemias. 2014, 1(4):1-8.
[4] Kovtun YV, Audette CA, Ye Y, Xie H, Ruberti MF, Phinney SJ, Leece BA, Chittenden T, Bl?ttler WA, Goldmacher VS. Antibody-drug conjugates designed to eradicate tumors with homogeneous and heterogeneous expression of the target antigen. Cancer Res. 2006 Mar 15;66(6):3214-21.
[5] O’Connor O.A., Lue J.K., Sawas A., Amengual J.E., Deng C.C., Kalac M., Falchi L., Marchi E., Turenne I., Lichtenstein R., et al. Brentuximab vedotin plus bendamustine in relapsed or refractory Hodgkin’s lymphoma: an international, multicentre, single-arm, phase 1-2 trial. Lancet Oncol. 2018;19:257–266.
