ADC药物的背景和定义

肿瘤是身体内细胞失去正常生长控制机制后，异常增殖形成的肿块或组织，可以分为良性肿瘤和恶性肿瘤。恶性肿瘤（癌症）因其生长速度快，具有侵袭性，能够侵犯周围组织，并通过血液和淋巴系统转移到身体其他部位（转移）的特点，对健康构成严重威胁，可能导致器官功能衰竭和死亡。

通常癌症不同阶段会有不同的治疗建议，即癌症分期治疗建议，

如Ⅰ期和Ⅱ期（早期癌症），通常没有其他组织的转移，治疗上多选择进行根治手术；Ⅲ期（中期癌症），可能存在周围淋巴结的转移，多数可以进行手术，并辅助接受适当的放、化疗；Ⅳ期（晚期癌症）：通常伴随癌细胞的转移，可能进行根治手术，效果也无法达到预期，所以多选择应用靶向治疗、免疫治疗、放疗、化疗等，病情危重的患者建议接受姑息治疗，以延长生命。随着医学研究的进展，新的治疗方法和技术不断涌现，为肿瘤患者提供了更多的治疗选择和更好的预后。

抗体偶联药物（Antibody-Drug Conjugates, ADC）是一种由单克隆抗体（mAb）和小分子药物（通常是细胞毒性药物）通过一个化学链接子（linker）偶联而成的复合药物。ADC药物结合了化疗药物的治疗作用和单抗的特异性，将细胞毒性药物直接递送到肿瘤细胞，以减少对正常细胞的损害（化疗药物对正常细胞进行无差别杀伤的副作用）。

抗体药物偶联结构³

ADC药物的发展

1975年杂交瘤技术生产单克隆抗体的发展正式拉开了ADC药物研发的序幕，特别是利妥昔单抗和曲妥珠单抗的上市，开启ADC药物的进程。

第一代ADC药物以靶向CD33的Mylotarg®️为代表性药物。抗体是鼠源单抗，免疫原性较强，易产生人抗鼠中和性抗体；同时Linker不稳定，导致毒素在血液中的释放，带来严重的毒性反应；另外细胞毒素药物效力不足，不足以杀死肿瘤细胞。

第二代ADC药物以靶向CD30的Adcetrics®️和靶向HER2的Kadcyla®️为代表。单抗为人鼠嵌合抗体或人源化单抗，细胞毒素的细胞毒性更高和连接子更稳定，但药物抗体比率DAR不均一，特别是循环中的裸抗（未结合细胞毒素）占比较多，竞争偶联药物抗原结合位点，降低了疗效。同时药物过多地与抗体结合容易引起抗体聚集、清除速度加快和非特异性增加等问题。

第三代ADC药物以靶向HER2的Enhertu®️为代表。得益于定点偶联技术的发展，可将DAR值稳定在2~4左右，稳定性和药代动力学都得到了改善。同时利用可剪切连接子发挥旁观者效应，提升了疗效，降低了毒性反应。

ADC药物开发和批准中的重要事件的时间轴¹

ADC药物的区别汇总表¹

ADC组成与结构

1. 抗体（mAb）：通常选择特异性高、亲和力强的单克隆抗体，用于识别肿瘤细胞表面的特定抗原。
2. 药物载荷（Payload）：通常是具有细胞毒性的小分子药物（或叫毒素），通过干扰细胞生长和分裂等以杀死肿瘤细胞。目前常见的毒素可分为两类，即微管蛋白抑制剂和DNA损伤剂。微管蛋白抑制剂包括澳瑞他汀类化合物，如MMAE（单甲基auristatin E）和MMAF（单甲基auristatin F），和美登素类化合物，如DM1和DM4；DNA损伤剂包括喜树碱类化合物，如SN-38，卡奇霉素类化合物，如N-乙酰-γ1I卡奇霉素，和安曲霉素类衍生物PBD，如PBD二聚体的有效载荷Talirine 和 Tesirine。
3. 链接子（Linker）：连接抗体和药物载荷的化学结构，需要在到达肿瘤细胞后稳定且可裂解。Linker可以分为以下几类，可裂解Linker，其在肿瘤微环境中特定的酶作用下裂解并释放药物，如酸性条件释放的Mylotarg、Besponsa和Trodelvy，以及酶介导的Adcetris、Polivy和Enhertu；不可裂解Linker，在细胞内通过溶酶体途径裂解，如二硫键linker、马来酰亚胺（MC）linker等；其他类型Linker，包括非天然氨基酸偶联linker和 转肽酶介导的偶联linker。
4. 偶联位点：抗体的氨基酸残基，如赖氨酸侧链、赖氨酸和半胱氨酸残基等，其中半胱氨酸应用最广。

ADC药物的结构和特性¹

ADC机制

不同的ADC药物杀死癌细胞的方法不同，但常见机制是在靶胞内释放出活性细胞毒素干扰关键细胞的复制和转录等，从而杀死癌细胞，该方式几乎是每种ADC药物都具有的。

依托ADC药物的抗体成分，也可以起到抗肿瘤作用。如ADC上的抗体与免疫效应细胞识别，诱导包括补体依赖的细胞毒性效应(CDC)、抗体依赖的细胞毒性效应(ADCC) 和抗体依赖的细胞吞噬效应(ADCP)的抗肿瘤免疫反应。有些ADC药物的抗体可通过干扰靶标的功能，抑制下游信号通路，从而抑制肿瘤生长。

针对实体瘤，特别是转移瘤组织，此时原作用于原发性肿瘤的药物对其转移瘤组织无效，此时可通过ADC药物设计易通过膜ADC药物、连接子被设计分解释放或者药物依赖ADCP释放等形式进入游离态，对肿瘤细胞周围细胞进行杀伤，这种现象被称为旁观者效应，在实体瘤的治疗方面具有非常重要的意义。

ADC药物杀死癌细胞的不同途径机制¹

ADC药物通过单克隆抗体mAb识别目标癌细胞抗原靶点后通过内吞作用进入胞内释放出细胞毒素（Payload）杀死癌细胞，其核心机制流程包括以下的六个步骤：

1. 静脉注射进入血液循环：ADCs通过静脉注射进入体内血液循环，以避免抗体被胃酸破坏和蛋白酶降解。
2. 靶向结合：ADCs的单克隆抗体（mAb）部分在血液中循环，直到找到并结合到肿瘤细胞表面的特异性抗原（tumour-associated antigens），形成ADC-抗原复合物。
3. 内吞作用：一旦ADC与其目标抗原结合，ADC-抗原复合物通过受体介导的内吞作用被内化，进入肿瘤细胞并形成早期的胞内体。
4. 再循环：肿瘤细胞内的H+离子流入胞内体导致酸性环境，这有助于mAb部分与人类Fc受体（FcRn）的相互作用。与FcRn结合的ADCs被运输出细胞外，其中胞外生理pH值7.4使得ADC从FcRn释放，作为防止ADC误递导致健康细胞死亡的缓冲机制。
5. 毒素释放：未与FcRn受体结合的ADCs在内吞体内形成晚期胞内体，随后经历溶酶体降解，释放出细胞毒素（cytotoxin），进入细胞质。
6. 细胞杀伤：释放的细胞毒素在癌细胞内达到足够的浓度，直接杀死癌细胞或诱导凋亡。
   ADC药物的作用机制²

ADC应用案例

以F1048 Anti-TNFSF2/TNFa Antibody (Adalimumab)为例：

Adalimumab是一种用于治疗多种自身免疫性疾病的重组人单克隆抗体，特异性靶向肿瘤坏死因子α（TNF-α），广泛用于治疗多种自身免疫性疾病，包括类风湿性关节炎、视网膜色素变性（RP）、阿尔茨海默病（AD）、银屑病、银屑病性关节炎、强直性脊柱炎、克罗恩病和溃疡性结肠炎等。通常作用机制是通过与 TNF-α 结合，Adalimumab阻断了TNF-α与其受体的相互作用，从而抑制了TNF-α介导的炎症反应。

• 类风湿性关节炎模型研究

主旨：研究Ozoralizumab在人TNF转基因小鼠关节炎发病时和抗TNFa IgG给药的继发性失败时的有效性

实验目的：评估Ozoralizumab在人TNF转基因小鼠中对关节炎的抑制效果，并开发一种Adalimumab继发性失效的动物模型，研究从Adalimumab转换为 Ozoralizumab治疗在该模型中的有效性，探讨Ozoralizumab是否能克服抗TNFα治疗中的继发性失效问题。

实验处理：体外实验- L929细胞毒性实验，使用不同浓度梯度的Ozoralizumab和Adalimumab；体内实验-药代动力学检测实验，Ozoralizumab和Adalimumab（1 mg/kg）皮下注射Tg197小鼠(一种成熟的关节炎动物模型)，给药频率为每周两次。

实验结果：在 L929 细胞毒性测定中，Ozoralizumab中和人TNFα的 IC₅₀为5.7 pM，而Adalimumab为80.9 pM，表明Ozoralizumab在该实验中对TNFα的中和能力优于Adalimumab；通过关节炎评分、组织病理学评估和体重变化数据说明Adalimumab组和Ozoralizumab组的具有较好的治疗效果；药代动力学数据发现，Ozoralizumab和Adalimuma不存在显著差异，排除了药代动力学差异对后续实验结果（如长期疗效、免疫原性等）的干扰，为进一步对比研究其在免疫原性、治疗效果等方面的差异提供了基础。

• 人类常染色体隐性遗传性视网膜色素变性（RP）的模型

主旨：Adalimumab减少视网膜变性小鼠模型中的感光细胞死亡

实验目的：为探究探讨Adalimumab对人类常染色体隐性视网膜色素变性（RP）小鼠模型（rd10小鼠）视网膜变性的影响。

实验处理：对rd10小鼠（阴性对照组、Adalimumab 治疗组）和C57Bl6小鼠（对照组）进行分组，随后rd10组在第9-17天内，每三天一次的频率腹腔注射Adalimumab（3 mg/kg）。

实验结果：与对照组相比，Adalimumab治疗组的rd10小鼠视网膜中 TUNEL 阳性细胞数量减少，PAR 含量降低，GFAP 和 Iba1 的免疫标记减弱，TNF-α 基因表达的上调受到抑制，总抗氧化能力和超氧化物歧化酶活性得到恢复，视网膜的能量和代谢模式也趋于正常化。这些结果表明，adalimumab可通过阻断TNF-α，减少光感受器细胞死亡，减轻神经胶质细胞的活化，改善抗氧化反应，从而对视网膜变性具有保护作用。

ADC产品汇总

参考

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2. Peters C, Brown S. Antibody-drug conjugates as novel anti-cancer chemotherapeutics. Biosci Rep. 2015 Jun 12;35(4):e00225. doi: 10.1042/BSR20150089. PMID: 26182432; PMCID: PMC4613712.
3. Hafeez U, Parakh S, Gan HK, Scott AM. Antibody-Drug Conjugates for Cancer Therapy. Molecules. 2020 Oct 16;25(20):4764. doi: 10.3390/molecules25204764. PMID: 33081383; PMCID: PMC7587605.
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5. Sharma A, Schwartz SM, Méndez E. Hospital volume is associated with survival but not multimodality therapy in Medicare patients with advanced head and neck cancer. Cancer. 2013 May 15;119(10):1845-52. doi: 10.1002/cncr.27976. Epub 2013 Mar 1. PMID: 23456789; PMCID: PMC6121709.
6. Ishiwatari-Ogata C, Kyuuma M, Ogata H, Yamakawa M, Iwata K, Ochi M, Hori M, Miyata N, Fujii Y. Ozoralizumab, a Humanized Anti-TNFα NANOBODY® Compound, Exhibits Efficacy Not Only at the Onset of Arthritis in a Human TNF Transgenic Mouse but Also During Secondary Failure of Administration of an Anti-TNFα IgG. Front Immunol. 2022 Feb 22;13:853008. doi: 10.3389/fimmu.2022.853008. PMID: 35273620; PMCID: PMC8902368.