标题

An aptamer-drug conjugate for promising cancer therapy with comprehensive evaluation from rodents to non-human primates

期刊 Signal Transduction and Targeted Therapy

IF值 81.2

DOI  10.1038/s41392-025-02399-1

客户单位  

上海交通大学附属仁济医院，中国科学院大学附属浙江省肿瘤医院，湖南大学（排名不分先后

全球癌症疾病负担持续加重，传统化疗和放疗容易因缺乏肿瘤特异性而严重损伤正常组织。靶向药物递送（如抗体-药物偶联物（ADC）、多肽-药物偶联物（PDC））可精准递送细胞毒药物至肿瘤细胞。适配体（Aptamers）是一种高亲和力、易合成修饰、低免疫原性、组织穿透性强的短单链核酸配体。适配体-药物偶联物（ApDC）是新兴的靶向治疗方向，但现有研究多聚焦于初步疗效验证，缺乏系统的药代动力学（PK）与毒代动力学（TK）研究。

PTK7在三阴性乳腺癌、胰腺癌、卵巢癌、结直肠癌、非小细胞肺癌等多种实体瘤中高表达，与肿瘤转移、不良预后密切相关。近日来自海交通大学附属仁济医院、中国科学院大学附属浙江省肿瘤医院、湖南大学的研究团队构建了以经典PTK7适配体Sgc8c为靶向配体、微管抑制剂MMAE为细胞毒载荷的ApDC药物Sgc8c-M，并完成了全面的临床前评价。

为了构建一种高效、可规模化生产的PTK7靶向适配体-药物偶联物，研究团队通过一步迈克尔加成反应，将3'-巯基修饰的Sgc8c适配体与马来酰亚胺修饰的VcMMAE进行偶联，并利用HPLC和质谱（MS）对产物进行纯化与鉴定。结果显示，目标产物Sgc8c-M成功合成，其纯度超过99%，实测分子量与目标分子量14147 Da一致，反应产率超过90%。综上所述，该一步偶联法简便高效、通用性强，可制备高纯度的Sgc8c-M。

为了验证Sgc8c-M在蛋白和细胞水平的靶向能力、内化途径及细胞毒性，研究团队通过SPR检测Sgc8c-M与人、小鼠、大鼠、食蟹猴的PTK7结合亲和力；采用流式细胞术检测Cy5标记的Sgc8c-M与PTK7阳性和阴性细胞的结合特异性，利用巨胞饮抑制剂CPZ（ B1480 ）和AMI（ B2268 ）解析内吞机制，并通过共聚焦显微镜观察亚细胞定位；最后以MTS法测定细胞活力。结果显示，Sgc8c-M保留了与鼠、大鼠、猴及人源PTK7蛋白的高亲和力结合（Kd值与未偶联适配体相当），能特异性结合PTK7阳性的SUM159和MDA-MB-468细胞而不结合PTK7阴性的Ramos细胞，主要通过巨胞饮和网格蛋白介导的途径内吞进入细胞和溶酶体。Sgc8c-M细胞毒性显著优于游离VcMMA，且对正常细胞和PTK7阴性癌细胞的毒性显著降低。综上所述，Sgc8c-M可通过适配体结合不同物种的PTK7，通过受体介导的内吞精准递送药物，高效特异性杀伤PTK7阳性肿瘤细胞。

为了评估Sgc8c-M在三阴性乳腺癌（TNBC）中的治疗潜力并优化给药方案，研究团队提供体内荧光成像和免疫荧光共定位验证其肿瘤靶向性，在SUM159、MDA-MB-468 CDX模型及TNBC PDX模型中设置不同剂量和给药频率组，并与紫杉醇及游离MMAE进行疗效对比，同时通过免疫组化（IHC）检测CK19、Ki67和pHH3表达。结果显示，Sgc8c-M可特异性富集于肿瘤组织，正常组织无明显蓄积，且与PTK7蛋白明显共定位。剂量筛选确定7 mg/kg每4天一次为最佳方案。Sgc8c-M可在不同的肿瘤模型中诱导肿瘤持续完全消退，疗效显著优于游离MMAE与紫杉醇。免疫组化证实治疗后肿瘤细胞增殖（Ki67）减少、有丝分裂停滞。所有给药组小鼠体重均无明显下降，耐受性良好。综上所述，Sgc8c-M安全性优异，在各种模型中的抗肿瘤活性显著优于现有化疗药物和游离MMAE。

为了探究Sgc8c-M对胰腺癌的治疗效果，研究团队通过流式细胞术和细胞毒性实验验证其对MIA PaCa-2细胞的靶向性和杀伤作用，并在MIA PaCa-2 CDX模型及两个胰腺癌PDX模型中评估体内疗效，同时定量分析肿瘤内MMAE浓度并进行免疫组化检测。结果显示，Sgc8c-M可特异性结合胰腺癌细胞，在体内抑制肿瘤生长效果显著优于游离MMAE。免疫组化证实其可抑制肿瘤增殖、诱导有丝分裂阻滞；给药期间小鼠体重稳定，无明显毒副反应。综上所述，Sgc8c-M在体内能够有效靶向递送MMAE至胰腺癌肿瘤组织并杀伤肿瘤。

为了拓展Sgc8c-M的适应症范围，研究团队使用结直肠癌、非小细胞肺癌和卵巢癌细胞模型评估其疗效，并通过流式细胞术、细胞毒性实验、体内治疗对比及肿瘤MMAE定量分析进行比较。结果显示，Sgc8c-M对以上肿瘤细胞均具有靶向特异性与更强的细胞毒性。综上所述，Sgc8c-M在多种PTK7阳性实体瘤中均具有广谱且优异的抗肿瘤活性，其疗效甚至优于现有PTK7靶向ADC。

为了系统解析Sgc8c-M在不同物种体内的吸收、分布、代谢与排泄规律，研究团队分别给小鼠、大鼠、食蟹猴静脉注射不同剂量的Sgc8c-M，采用LC-MS/MS分别定量检测血浆中的游离MMAE与总MMAE浓度，计算主要药代动力学参数；检测小鼠肿瘤与大鼠各主要脏器的MMAE浓度，分析组织分布特征；并分析了大鼠的排泄情况。结果显示，大鼠与食蟹猴血浆中游离MMAE占总MMAE的比例低于3%，表明连接子linker在循环中稳定性高。小鼠肿瘤中MMAE可维持48小时以上，而正常组织中药物快速清除，大鼠体内药物主要经肝肾代谢，绝大多数正常组织的药物24小时内基本清除。在食蟹猴中，Sgc8c-M同样稳定。综上所述，Sgc8c-M的连接子在不同物种中稳定，在肿瘤部位长效滞留，在正常组织快速代谢。

为了评估Sgc8c-M重复给药后的毒代动力学特征和安全性，在大鼠和食蟹猴中设置多个剂量组，以每4天1次的频次重复静脉给药4个周期；血液学、血生化、体重、摄食量及组织病理学指标。结果显示，大鼠与食蟹猴重复给药后无明显药物蓄积；大鼠在治疗等效剂量下无明显毒性反应，高剂量下出现中性粒细胞、血小板下降与肝酶升高，雄性大鼠对毒性更敏感；延长给药间隔后，高剂量大鼠的体重下降、血液学与肝毒性均可恢复正常；食蟹猴在1.8~5.4 mg/kg剂量范围内整体耐受性良好，仅出现轻微的中性粒细胞下降，肝肾功能、体重与进食均无明显异常。综上所述，Sgc8c-M重复给药无体内蓄积，有效治疗剂量下安全性良好，高剂量下的毒性反应可逆可控，在食蟹猴中展现出良好的耐受性和安全性。

为了测定Sgc8c-M在不同物种中的单次给药最大耐受剂量（MTD）并评估其治疗窗口，对小鼠、大鼠、食蟹猴分别进行了单次给药的MTD研究。结果显示，游离MMA和已上市ADC药物Disitamab vedotin相比，Sgc8c-M对MMAE的急性耐受性显著提升。结合小鼠最小有效剂量（MED）计算，Sgc8c-M治疗窗口显著宽于PTK7靶向ADC h6M24-vc0101的治疗窗口。综上所述，Sgc8c-M具有较宽的治疗窗和更好的急性耐受性。

本研究成功开发了一款靶向PTK7的ApDC Sgc8c-M。该药物通过一步迈克尔加成反应高效合成，制备方法简便高效、产物均一性高。

Sgc8c-M在体外保留了与不同物种PTK7蛋白的高亲和力结合，能特异性识别PTK7阳性癌细胞并通过巨胞饮和网格蛋白介导的内吞作用进入溶酶体，选择性释放MMAE发挥细胞毒作用。在多种PTK7高表达的肿瘤模型（包括三阴性乳腺癌、胰腺癌、结直肠癌、非小细胞肺癌和卵巢癌）中，Sgc8c-M的抗肿瘤活性显著优于游离MMAE、紫杉醇及ADC药物h6M24-VcMMAE。

药代动力学研究显示，Sgc8c-M在血液中稳定，在肿瘤中长效留存，在正常组织中代谢快，重复给药无体内蓄积，治疗剂量下安全性良好，高剂量毒性可逆可控，治疗窗口远优于游离药物与同靶点ADC。

综上所述，Sgc8c-M作为一种新型ApDC，兼具强效抗肿瘤活性、良好特异性及优异的安全性，是PTK7极具前景的阳性实体瘤临床治疗候选药物。

APExBIO是本次研究中化学试剂的供应商之一，有幸提供了2种关键试剂。研究使用这2种抑制剂分别阻断对应通路，明确了Sgc8c-M主要通过巨胞饮和网格蛋白介导的内吞途径进入细胞。