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癌症治疗的魔法子弹 ADCs从概念到临床的历程

从保罗·埃利希的“魔法子弹”构想到今天多款ADCs药物的成功上市,ADCs技术的发展经历了漫长而曲折的道路。(Shutterstock)
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在癌症治疗的漫长历史中,科学家们一直在寻找一种能够精确打击癌细胞而不伤及正常细胞的“魔法子弹”。抗体药物偶联物(Antibody-Drug Conjugates,ADCs,又译抗体药物复合体)的出现,让这个梦想逐渐成为现实。本文将带您探索ADCs从概念诞生到临床应用的精彩旅程。

一、ADCs概念的诞生

ADCs的概念可以追溯到20世纪初。1913年,德国医生保罗·埃利希(Paul Ehrlich)提出了“魔法子弹”的概念,他设想有一种药物能够特异性地识别并杀死病原体或癌细胞,而不伤害正常细胞。这个想法为日后ADCs的发展奠定了理论基础。

然而,直到20世纪70年代末,随着单克隆抗体技术的发展,ADCs的概念才开始真正成形。1975年,科学家凯勒(Georges Jean Franz Köhler)和米尔斯坦(César Milstein)合作发明了单克隆抗体制备技术,为ADCs的发展提供了关键工具。

二、早期探索:挑战与挫折

20世纪80年代初,科学家们开始尝试将细胞毒性药物与抗体结合。1983年,第一个ADCs进入临床试验,这是一个针对结肠癌的ADCs,然而,这个早期尝试并未取得成功,主要原因包括:

1. 连接技术不成熟,导致药物在到达肿瘤前就从抗体上脱落。
2. 抗体的肿瘤渗透性不佳。
3. 药物的细胞毒性不够强,无法有效杀死癌细胞。
4. 免疫原性问题,患者体内产生抗药抗体。

这些挫折并没有阻止科学家们的脚步。相反,它们为后续研究指明了方向,推动了ADCs技术的进一步发展。

三、技术突破:对ADCs三大组成部分持续改进

为了克服早期面临的挑战,科学家们对ADCs的三大组成部分——抗体、连接子和细胞毒性药物——进行了深入研究和改进。

1. 抗体的改进:
从早期使用的鼠源抗体,到嵌合抗体,再到人源化抗体,最后发展到全人源抗体,抗体的免疫原性不断降低,稳定性和亲和力不断提高。此外,科学家们还开发了双特异性抗体,进一步提升了ADCs的靶向性。

2. 连接子的突破:
连接子的设计是ADCs技术的一个关键突破点。早期使用的不稳定连接子容易导致药物提前释放,造成严重副作用。后来发展出的可裂解连接子和非裂解连接子,大大提高了ADCs的稳定性和安全性。可裂解连接子能在特定条件下(如低pH环境或特定酶的作用下)断裂,实现药物的定点释放。非裂解连接子则需要整个ADCs分子被细胞内化并降解后才能释放药物。

3. 载体药物效力大幅提高:
早期ADCs使用的药物载体(Payload)效力相对较弱。随着研究的深入,科学家们开发出了一系列超高效细胞毒性药物,如美登素(Maytansine)衍生物和奥利司他汀(Auristatin)衍生物。这些药物的细胞毒性远远高出传统化疗药物,从而大大提升了ADCs的治疗效果。

四、首个ADCs药物获准上市

经过数十年的努力,2000年,第一个ADCs药物Mylotarg(吉妥珠单抗奥唑米星)获得美国FDA加速批准,用于治疗复发性急性髓系白血病(AML)。这是一个重要的里程碑,标志着ADCs技术终于从实验室走向临床。

然而,Mylotarg的发展并非一帆风顺。由于在后续临床试验中未能证实其生存获益,同时出现了严重的肝毒性,Mylotarg在2010年自愿撤市。这次挫折再次凸显了ADCs开发的复杂性和挑战性。

五、第二代ADCs:技术突破与临床成功

Mylotarg的撤市并未阻止ADCs技术的发展。相反,它推动了科学家们对ADCs各个组成部分进行更深入的研究和优化。这些努力最终促成了第二代ADCs的诞生。

2011年,Adcetris(布雷妥珠单抗维多汀)获得FDA批准,用于治疗霍奇金淋巴瘤和系统性间变性大细胞淋巴瘤。Adcetris采用了新型的连接子技术和超高效细胞毒性药物(MMAE),显着提高了疗效,并降低了毒性。

2013年,Kadcyla(曲妥珠单抗恩美曲星)获批用于治疗HER2阳性转移性乳腺癌。Kadcyla的成功进一步证实了ADCs技术的潜力,也为乳腺癌患者带来了新的希望。

这两款药物的成功不仅证明了ADCs概念的可行性,还推动了整个领域的快速发展。越来越多的制药公司开始投入ADCs研发,临床试验数量迅速增加。

六、ADCs的多样化发展

随着技术的不断进步,ADCs的应用范围不断扩大,设计也越来越多样化:

1. 新型连接子:开发出pH敏感连接子、酶敏感连接子等,进一步提高了ADCs的靶向性和安全性。
2. 新型药物载体:除了传统的细胞毒性药物,科学家们还在探索将小分子激酶抑制剂、免疫调节剂等作为药物载体。
3. 位点特异性偶联:通过基因工程或化学方法,实现药物在抗体特定位置的精确偶联,提高ADCs的均一性和稳定性。
4. 双特异性ADCs:将两种不同的抗体或靶点结合在一起,进一步提高靶向性和疗效。
5. Probody-ADCs:利用Probody技术,使ADCs在正常组织中保持非活性状态,只有在肿瘤微环境中才被激活,进一步提高安全性。

七、ADCs的临床应用扩展

近年来,ADCs在临床应用方面取得了显着进展。截至2023年,已有超过10款ADCs药物获得FDA批准,应用范围涵盖血液肿瘤和实体瘤:

1. 血液肿瘤:如Adcetris(用于霍奇金淋巴瘤)、Besponsa(用于急性淋巴细胞白血病)、Polivy(用于弥漫性大B细胞淋巴瘤)等。
2. 乳腺癌:如Kadcyla、Enhertu、Trodelvy等。
3. 尿路上皮癌:如Padcev、Trodelvy。
4. 宫颈癌:如Tivdak。
5. 肺癌:Enhertu。
6. 卵巢癌:Elahere。
7. 胃癌:Enhertu。

这些药物的获批不仅为患者带来了新的治疗选择,也证明了ADCs技术在不同类型肿瘤中的广泛应用潜力。

八、ADCs药物清单:已获批准上市的药物

随着ADCs技术的快速发展,越来越多的ADCs药物进入临床应用阶段。以下是截至2023年已获批准的ADCs药物清单:

1.Mylotarg (gemtuzumab ozogamicin) – 2000年首次批准,2010年撤市,2017年再次获批。适应症:急性髓性白血病(AML)。
2. Adcetris (brentuximab vedotin) – 2011年获批。适应症:霍奇金淋巴瘤、系统性间变性大细胞淋巴瘤(ALCL)。
3. Kadcyla (trastuzumab emtansine) – 2013年获批。适应症:HER2阳性、转移性乳腺癌。
4. Besponsa (inotuzumab ozogamicin) – 2017年获批。适应症:急性淋巴细胞白血病。
5. Lumoxiti(moxetumomab pasudotox)- 2018年获批。适应症:毛细胞白血病(HCL)。
6. Polivy (polatuzumab vedotin) – 2019年获批。适应症:复发或弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)。
7. Padcev (enfortumab vedotin) – 2019年获批。适应症:局部晚期或转移性尿路上皮癌(包括膀胱癌,这是最常见的尿路上皮癌)。
8. Enhertu (trastuzumab deruxtecan) – 2019年获批。适应症:HER2阳性转移性乳腺癌、HER2低表达乳腺癌、2021年获批用于治疗HER2阳性胃癌,2022年获准用于非小细胞肺癌(NSCLC)。
9. Trodelvy (sacituzumab govitecan) – 2020年获批。适应症:三阴性乳腺癌;2021年获准用于治疗尿路上皮癌。
10. Blenrep (belantamab mafodotin-blmf) – 2020年获批。适应症:复发或难治性多发性骨髓瘤(2022年撤回)。
11. Zynlonta (loncastuximab tesirine-lpyl) – 2021年获批。适应症:复发或难治性大B细胞淋巴瘤。
12. Tivdak (tisotumab vedotin) – 2021年获批。适应症:复发性或转移性宫颈癌。
13. Elahere (mirvetuximab soravtansine) – 2022年获批。适应症:卵巢癌。

此外,还有两种ADCs在其他国家获准上市,但尚未获得FDA批准:

1. Aidixi(disitamab vedotin)— 2021 年在中国获批准(截至 2024 年尚未获得 FDA 批准)。适应症:HER2 阳性癌症。
2.Akalux(Cetuximab saratolacan)- 2022 年在日本获批准(截至 2024 年尚未获得 FDA 批准)。适应症:表达 EGFR 的癌症。

九、正在审批中的ADCs药物

以下是2024年FDA正在审查评估中的ADCs药物:

1. Dato-DXd (datopotamab deruxtecan) – 适应症:三阴性乳腺癌、非小细胞肺癌。
2. HER3-DXd (patritumab Deruxtecan ) – 适应症:HER3阳性癌症,包括非小细胞肺癌(NSCLC)和其它实体瘤。
3. RC48(disitamab Vedotin) – 适应症:HER2阳性膀胱癌。

还有一些药物正处于临床试验的后期,例如:

1. MEDI-4276 – 适应症:HER2阳性乳腺癌
2. SAR-428926 (tusamitamab ravtansine) – 适应症:非小细胞肺癌
3. STRO-001 – 适应症:多发性骨髓瘤、淋巴瘤
4. ARX788 -适应症:HER2阳性乳腺癌
5. PF-06647020 (cofetuzumab pelidotin) – 适应症:三阴性乳腺癌、卵巢癌
6. SGN-CD228A – 适应症:实体瘤
7. DFRF4539A (muleporfin) – 适应症:卵巢癌

这些正在开发中的ADCs药物针对不同类型的癌症,展现了ADCs技术在肿瘤治疗领域的广阔前景。需要注意的是,随着临床试验的进展,这个列表可能会有所变化,一些药物可能会获得批准,而有些可能因各种原因而终止开发。

十、ADCs面临的挑战与未来展望

尽管ADCs取得了巨大进展,但仍面临一些挑战:

1. 耐药性:一些患者在初始反应后会产生耐药性。科学家们正在研究耐药机制并寻找克服方法。
2. 副作用:虽然ADCs的靶向性优于传统化疗,但仍可能出现一些副作用,如血小板减少、周围神经病变等。
3. 生产成本:ADCs的生产工艺复杂,成本较高,可能影响药物可及性。
4. 肿瘤异质性:单一靶点的ADCs可能无法应对肿瘤的异质性。

面对这些挑战,科学家们正在多个方向努力:

1. 开发新的靶点和抗体,扩大ADCs的应用范围。
2. 探索ADCs与其它疗法(如免疫检查点抑制剂)的联合使用。
3. 开发新型递送系统,如基于纳米技术的ADCs。
4. 探索ADCs在非肿瘤疾病中的应用潜力。

结语

从保罗·埃利希的“魔法子弹”构想到今天多款ADCs药物的成功上市,ADCs技术的发展经历了漫长而曲折的道路。

今天的ADCs技术已经成为癌症精准治疗的重要手段之一,为众多患者带来了新的希望。随着科技的不断进步和我们对肿瘤生物学认识的不断深入,相信未来会有更多、更好的ADCs药物问世,为攻克癌症这一人类面临的巨大挑战贡献力量。

如果需要了解更多抗体药物偶联物(ADCs)方面的内容,请查看这里://www.tvsmo.com/gb/ncid1589399.htm

主要资料来源:

FDA Approved Antibody-Drug Conjugates Up To 2021.(//www.biochempeg.com/article/74.html)

FDA approved Antibody Drug Conjugates (ADCs)
(//www.susupport.com/knowledge/bioconjugates/fda-approved-antibody-drug-conjugates)

FDA Approves Enhertu for HER2-Positive Stomach Cancer
(//www.cancerhealth.com/article/fda-approves-enhertu-her2positive-stomach-cancer)

FDA approves fam-trastuzumab deruxtecan-nxki for HER2-positive gastric adenocarcinomas
(//www.fda.gov/drugs/resources-information-approved-drugs/fda-approves-fam-trastuzumab-deruxtecan-nxki-her2-positive-gastric-adenocarcinomas)

Enhertu Marks First Targeted Therapy for HER2-Mutant Lung Cancer(//www.cancer.gov/news-events/cancer-currents-blog/2022/fda-lung-cancer-enhertu-her2)

FDA Grants Accelerated Approval to Enhertu for HER2 Mutant Non-small Cell Lung Cancer
(//www.pharmacytimes.com/view/fda-grants-accelerated-approval-to-enhertu-for-her2-mutant-non-small-cell-lung-cancer)

FDA grants accelerated approval to sacituzumab govitecan for advanced urothelial cancer(//www.fda.gov/drugs/resources-information-approved-drugs/fda-grants-accelerated-approval-sacituzumab-govitecan-advanced-urothelial-cancer)

责任编辑:李佳

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