構(gòu)建理想型雙載荷ADC的策略和核心挑戰(zhàn)
文章來源公眾號：醫(yī)藥學(xué)術(shù) 作者：醫(yī)藥學(xué)術(shù)編輯部
雙載荷ADC的結(jié)構(gòu)想必大家都非常了解了，我們設(shè)想一個非常理想的狀態(tài)：“夢中情ADC”長啥樣？抗體與靶點：抗體必須對腫瘤細(xì)胞表面高度特異、高表達且能高效內(nèi)化的抗原具有高親和力。不能只沿用傳統(tǒng)ADC的靶點思維，還需要考慮所選的雙重載荷組合是否與靶點的表達水平及腫瘤細(xì)胞對藥物的敏感性相匹配。
連接子：在雙負(fù)載ADC中，連接子的設(shè)計尤為復(fù)雜。它不僅要像傳統(tǒng)連接子一樣，在血液循環(huán)中保持穩(wěn)定，在腫瘤細(xì)胞內(nèi)高效釋放，還要解決如何在一個位點上“掛載”兩種不同載荷的難題。連接子需要有正交的、可點擊的化學(xué)反應(yīng)手柄。
載荷：選擇是關(guān)鍵，不能隨意組合。理想的組合應(yīng)滿足：
機制互補：例如，一個抑制微管蛋白，另一個破壞DNA，從不同途徑攻擊細(xì)胞，產(chǎn)生“1+1>2”的協(xié)同殺傷效果。
性質(zhì)互補：比如，一個具有“旁觀者效應(yīng)”以殺傷鄰近腫瘤細(xì)胞，另一個沒有此效應(yīng)以減少對正常組織的損傷；或者一個能規(guī)避腫瘤的多藥耐藥泵，另一個則細(xì)胞毒性極強。
毒性不重疊：要避免兩種載荷對同一正常器官（如周圍神經(jīng)或眼睛）產(chǎn)生疊加毒性，否則會大大限制其臨床應(yīng)用。
核心挑戰(zhàn)在于，將兩種通常疏水性很強的毒性分子連接到抗體上，極易導(dǎo)致ADC分子聚集性增加、體內(nèi)清除加快、療效下降、毒性上升。
圖1理想雙載荷ADC特點
那么，該如何構(gòu)建呢？
單點偶聯(lián)和雙點偶聯(lián)
目前，構(gòu)建雙負(fù)載ADC的兩種根本性策略是單點偶聯(lián)和雙點偶聯(lián)策略。
單點偶聯(lián)：可以理解為在一個掛點上安裝一個“多功能掛架”，這個掛架再同時連接兩種載荷。
優(yōu)勢：工藝相對簡單，無需對抗體進行復(fù)雜的多重基因工程改造，能實現(xiàn)較高的藥物抗體比。
挑戰(zhàn)：兩種疏水載荷在空間上非常接近，會導(dǎo)致局部疏水性急劇升高和空間位阻，容易引起ADC聚集。解決之道在于設(shè)計親水性分支連接子，或在載荷上引入PEG、聚肌氨酸等“隱身衣”來掩蓋疏水性。
雙點偶聯(lián)：可以理解為在導(dǎo)彈的不同位置，分別安裝兩個獨立的掛架，各自掛載一種載荷。
優(yōu)勢：載荷在空間上分離，能有效緩解疏水性和空間位阻問題，產(chǎn)物更均一。
挑戰(zhàn)：技術(shù)難度極高。它需要將兩種正交的、互不干擾的位點特異性偶聯(lián)技術(shù)結(jié)合起來。這個過程步驟繁多，對生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制是巨大的考驗，并且多次的抗體改造可能增加免疫原性風(fēng)險。
圖2雙載荷ADC的偶聯(lián)策略
理論終歸是理論，理想也終究是理想，句幾個例子吧~
單點偶聯(lián)的典范
Seattle Genetics, Inc.設(shè)計了一個“雙半胱氨酸多重載體”，通過一個自穩(wěn)定的馬來酰亞胺連接到抗體的天然二硫鍵上。這個載體上帶有兩個被不同基團保護的半胱氨酸。通過順序脫保護，可以依次暴露出兩個硫醇，然后分別與MMAE和MMAF連接。這種方法巧妙地利用化學(xué)保護/去保護實現(xiàn)了在單一反應(yīng)位點上加載兩種不同載荷，并且在臨床前模型中顯示出能殺傷對單一藥物耐藥的細(xì)胞。
圖3負(fù)載MMAF和MMAE的均質(zhì)雙載荷ADC
雙點偶聯(lián)的精密操作
結(jié)合工程半胱氨酸和工程硒代半胱氨酸的雙點偶聯(lián)策略。硒代半胱氨酸的反應(yīng)性比半胱氨酸更高，可以實現(xiàn)更快速、更特異的偶聯(lián)。研究者將這兩種不同的“反應(yīng)手柄”分別引入到曲妥珠單抗的特定位點，然后使用不同的化學(xué)反應(yīng)（碘乙酰胺和對苯二唑）分別連接PNU-159682和MMAF。這是一個典型的利用兩種不同化學(xué)反應(yīng)活性實現(xiàn)正交雙點修飾的例子。
圖4PNU-159682/MMAF載荷ADC
酶法與點擊化學(xué)聯(lián)用
這個例子展示了如何利用微生物谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶將一個帶有正交點擊化學(xué)手柄（如甲基四嗪和疊氮）的三臂連接子精確地連接到抗體的特定谷氨酰胺位點上。隨后，在“一鍋法”反應(yīng)中，分別攜帶反式環(huán)辛烯和DBCO的兩種載荷模塊通過IEDDA和SPAAC這兩種無銅點擊反應(yīng)，高效、特異性地與連接子上的手柄結(jié)合。這種方法產(chǎn)出的ADC均一性極高，并且在動物模型中證明了其療效優(yōu)于兩種單負(fù)載ADC的簡單混合。
圖5酶法與點擊化學(xué)聯(lián)用
雙載荷ADC通過將兩種機制互補的細(xì)胞毒性藥物精準(zhǔn)地遞送到同一個腫瘤細(xì)胞，有望克服腫瘤異質(zhì)性和耐藥性，是ADC領(lǐng)域一個非常值得期待的發(fā)展方向。雙載荷ADC的實現(xiàn)，依賴于精密化學(xué)、合成生物學(xué)和計算科學(xué)的深度融合。可以說，我們正在從“精準(zhǔn)制導(dǎo)”的ADC 1.0時代，邁向“協(xié)同打擊”的ADC 2.0時代。
當(dāng)然，雙載荷ADC并非孤立的創(chuàng)新，它與雙特異性ADC、條件激活型ADC、免疫刺激ADC、蛋白降解靶向嵌合體ADC等新興形式共同構(gòu)成了下一代ADC的宏大圖景。未來，將這些不同策略的優(yōu)勢進行整合，必將催生出更有效、更安全、更個性化的治療方法。
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