2021年ADC药物行业研究报告.pdf

ADC 药物行业研究报告2021作者：周航目录一、摘要4二、ADC 药物概述4（一）ADC 药物结构与特点 4（二）ADC 药物发展历史回顾与分析 5三、ADC 药物特点10（一）特异性结合 11（二）ADCC 效应 11（三）抑制下游信号通路 11（四）旁观者效应 11四、ADC 药物技术分析12（一）抗体部分 12（二）毒素分子(Payload）14（三）连接子(Linker）15（四）ADC 药物生产技术 30五、ADC 药物全球研发概览34（一）ADC 药物研发靶点分布情况 35（二）全球主要在研 ADC 药物 37六、ADC 药物中国研发概览38七、国内外企业 ADC 管线一览39（一）国外领先 ADC 企业管线 39（二）国内 ADC 企业管线 42八、总结与展望45（一）总结 45（二）展望 45九、结语464链 接 中 国 与 海 外 医 健 创 新一、摘要本研究报告旨在研究国内外 ADC 药物行业发展及药物研究开发进展情况，总结分析赛道竞争格局，对国内外研发情况进行分析比较，并分析总结 ADC 药物行业发展趋势，为中国制药产业决策者提供参考。重要声明：本报告内容及观点仅供参考，不构成任何投资建议。二、ADC 药物概述抗体偶联药物(AntibodyDrug Conjugates，ADC)由靶向特异性抗原的单克隆抗体药物和小分子细胞毒药物通过连接子偶联而成，兼具传统小分子化疗的强大杀伤效应及抗体药物的肿瘤靶向性。ADC 由三个主要部分组成：负责选择性识别癌细胞表面抗原的抗体，负责杀死癌细胞的药物有效载荷，以及连接抗体和有效载荷的连接子。ADC 药物依靠单抗对肿瘤细胞相关抗原的特异性和靶向性达到肿瘤细胞，并通过内吞作用进入细胞，偶联链在细胞内低 PH 值或溶酶体蛋白作用下断裂，释放出细胞毒药物导致肿瘤细胞死亡。抗体偶联药物(antibody-drugconjugate,ADC)的研究可以追溯到 1980s，但是直到 2000 年，首个抗体偶联药物（商品名Mylotarg，Pfizer 研发）才被 FDA 批准用于治疗急性粒细胞白血病，但由于偶联技术、靶向性、有效性等受限，完整的抗体偶联药物在血液不稳定，导致致死性毒性的产生，于2010年撤市。这使得本就不明朗的ADC药物研究，更蒙上了一层阴影。但 是 随 着 Takeda/SeattleGenetics 通 过 对 原 有 技 术 的 改 进，利 用 自 己 的 新 型 抗 体 偶 联 技 术 开 发 了brentuximabvedotin(SGN-35，商品名 Adcetris)新型抗体偶联药物，并与 2011 年被 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。2013 年抗体偶联药物再次取得突破，Genentech/ImmunoGen 联合开发的 Ado-trastuzumabemtansine(T-DM1，商品名 Kadcyla)被 FDA 批准用于 HER2 阳性乳腺癌，这是首个针对实体瘤的抗体偶联药物。随着这两个药物的研发成功，ADC 药物再次以火热的状态进入人们的研究视野。目前全球已有 12 款 ADC 药物获批，有约 110 款候选药物正处于临床阶段。据弗若斯特沙利文报告称，2030 年全球 ADC药物规模预计达到 207 亿美元，国内规模达到 42 亿美元。（一）ADC 药物结构与特点ADC 药物由单克隆抗体、偶联链(linker)和细胞毒性小分子药物三部分组成。小分子药物通过偶联链连接至单抗，ADC 药物依靠单抗对肿瘤细胞相关抗原的特异性和靶向性达到肿瘤细胞，并通过内吞作用进入细胞，偶联链在细胞内低 PH 值或溶酶体蛋白作用下断裂，释放出细胞毒药物。ADC 药物的出现填补了抗体药物和传统化疗药物之间的空白，提高了药物的特异性并改善了治疗窗口。ADC 药物的设计思路是将抗体与细胞毒药物进行偶联，从而同时发挥抗体高特异性与细胞毒小分子的高毒性，利用抗体-5链 接 中 国 与 海 外 医 健 创 新抗原的高度靶向结合将药物输送至肿瘤部位，将细胞毒药物强大的细胞杀伤能力集中于肿瘤细胞，降低正常组织的毒副作用。（二）ADC 药物发展历史回顾与分析抗体偶联药物(ADC)的理论基础可以追溯到 1913 年诺奖得主 Paul Ehrlich 提出的“魔法子弹”概念，将能杀死癌细胞的药物安装在特异性靶向癌细胞的载体上，就能实现定向杀死癌细胞，而不伤害人体正常细胞。1958 年，Mathe 首次将抗鼠白细胞免疫球蛋白与甲氨喋呤(MTX)偶联用于白血病的治疗，但当时技术比较落后，到 1983 年，才出现首次成功的 ADC临床试验。直到 2000 年，辉瑞研发的首个抗体偶联药物 Mylotarg 被 FDA 批准用于治疗急性粒细胞白血病，不过由于被发现了严重的致命性肝损伤，辉瑞于2010年年主动撤市，受此影响，ADC药物研究前景也受到质疑。近年来随着偶联技术、小分子毒素及抗体修饰技术的进步和突破，ADC 领域迎来重大突破，2019 年 FDA 批准了 3 款 ADC 药物上市，从销售业绩来看，较早上市的 Adcetris 及 Kadcyla 已突破 10 亿美元关卡，跻身重磅炸弹行列，研究热度迅速增长。一个成功的 ADC 药物取决于两个关键因素。第一需要一个稳定可靠的连接子连接抗体和有效载荷，这个连接子在血浆循环中保持稳定，并且在肿瘤细胞内吞后迅速切割，以便有选择地将有效载荷传递到肿瘤中，并限制由于非靶向毒性引起的不良反应。连接子需要对溶酶体条件（蛋白酶、酸性和还原介质）敏感。第二个成功的关键因素是必须将一种强大的细胞毒性剂偶联到抗体上。事实上，由于有效载荷（例如蒽环类药物）的效力较低，第一批 ADC 的特点是治疗指数较低，导6链 接 中 国 与 海 外 医 健 创 新致到达最大耐受剂量(MTD)时治疗效果依然非常有限。1.第一代 ADC 药物在第一代 ADC 药物中，丝裂霉素 C，伊达比星，蒽环类，N-乙酰马法兰，阿霉素，长春花生物碱和甲氨蝶呤等抗肿瘤药物主要通过不可裂解的连接物（酰胺或琥珀酰亚胺）与鼠单抗偶联。2000 年 美 国 FDA 批 准 首 款 抗 体 偶 联 药 物Gemtuzumab Ozogamicin（商品名Mylotarg，惠 氏，辉 瑞 子 公 司），靶 点 为 CD33，Gemtuzumab Ozogamicin 由三部分构成：1）重组人源化 IgG4 kappa 型单抗 Gemtuzumab；2）具有细胞毒性的 N-乙酰基 卡奇霉素；3）由 4-(4-acetylphenoxy)-butanoic acid(AcBut)和 3-methyl-3-mercaptobutane hydrazide(dimethylhydrazide)组 成 的 酸 裂 解型双功能 Linker 分子。Linker 分子将卡奇霉素共价连接到单抗，药物抗体比率 ADR 平均为23。该药物被靶细胞内吞后，通过水解 linker释放卡奇霉素，诱导双链 DNA 断裂，致使细胞周期停滞并凋亡。该药用于治疗 CD33 阳性的急性骨髓性白血病。Gemtuzumab Ozogamicin 结构式7链 接 中 国 与 海 外 医 健 创 新随后发现，与其它抗癌药物比较 Gemtuzumab Ozogamicin 没有显著的临床优势，而且具有严重的肝毒性。2010 年，Gemtuzumab Ozogamicin 上市 10 年后，主动撤出市场。Gemtuzumab Ozogamicin 潜在的治疗缺陷包括，连接物具有不稳定性，约 48 小时释放 50%的化学药物；药物中的卡奇霉素具有高度疏水性，与单抗结合率为 50%，毒性高，CMC较差。此外，也有研究证明单抗 Gemtuzumab 可通过外排泵(MDR1 和 MRP1)从细胞中清除出去，与其它抗癌药物比较没有显著的临床疗效。2.第二代 ADC 药物经过近 10 年单抗药物的迅猛发展，以及更有效的抗癌小分子药物被陆续发现(100-1000 倍)。第二代 ADC 药物比 第 一 代 具 有 更 好 的 CMC 特 性。第 二 代 药 物 代 表 包 括 Brentuximab vedotin，Ado-trastuzumab emtansine，InotuzumabOzogamicin。然而，第二代药物存在治疗窗口狭窄的问题，主要原因在于低脱靶毒性，与非结合小分子药物的抗体竞争肿瘤靶点。第二代具有不同药物/抗体比率(DAR)0-8。通常 DAR 超过 4，会显示低耐受性，血浆清除效率高和体内作用效能低 3。例如 Brentuximab vedotin 为 4，Ado-trastuzumab emtansine 为 3.5，InotuzumabOzogamicin 为 6。1）AdcetrisBrentuximab vedotin(商品名 Adcetris)由 Seattle Genetics 和 Millennium（武田制药的子公司）联合研发，2011 年 8月获美国 FDA 批准上市，靶点为 CD30，由三部分构成：1）靶向 CD30 的嵌合型 IgG1 kappa 单抗 Brentuximab；2）微管抑制剂 MMAE(monomethyl auristatin E)；3）蛋白酶裂解型 linker 分子 maleimidocaproyl-valyl-citrullinyl-p-aminobenzyloxycarbonyl(mc-val-cit-PABC)。Linker 通过半胱氨酸残基将 MMAE 共价偶联到单抗，药物单抗比率 DAR平均为 35。Brentuximab vedotin 被靶细胞内化后，通过蛋白酶裂解下来的 MMAE 可结合微管蛋白并破坏细胞的微管网络，导致细胞周期停滞和细胞凋亡。适应症为霍奇金淋巴瘤、系统性间变性大细胞淋巴瘤、套细胞淋巴瘤和蕈样真菌病。Brentuximab vedotin 结构式2）Kadcyla8链 接 中 国 与 海 外 医 健 创 新Ado-trastuzumab emtansine（商品名 Kadcyla）由基因泰克（罗氏的子公司）研发，2013 年 2 月获得美国 FDA 批准上市，靶点为 HER2，由三部分构成：1)靶向 HER2 的曲妥珠单抗；2)稳定的硫醚类连接物 MCC(4-N-maleimidomethyl cyclohexane-1-carboxylate)；3)美登素衍生物类型的微管抑制剂 DM1。MCC-DM1 复合物称之为 emtansine。药物抗体比率 DAR 平均值为 3.5。Ado-trastuzumab emtansine 通过抑制 HER2 信号通路和破坏微管网络诱导细胞周期停止和凋亡。适应症为 HER2 阳性且之前至少接受过曲妥珠单抗、taxane 单独或联合治疗的转移性乳腺癌。Ado-trastuzumab emtansine 结构式3）BesponsaInotuzumab Ozogamicin（商品名 Besponsa）由辉瑞公司和优时比联合开发，2017 年 6 月获得欧洲药物管理局(EMA)批准上市，2017 年 8 月获美国 FDA 批准上市，靶点为 CD22，由三部分组成：1）重组人源化 IgG4 kappa 型单抗 Inotuzumab；2）可引起胞内双链 DNA 断裂的 N-乙酰-卡里奇霉素(N-acetyl-gamma-calicheamicin)；3）酸 不 稳 定 性 的 可 裂 解 型 linker 分 子，即 由 4-(4-acetylphenoxy)-butanoic acid(AcBut)和 3-methyl-3-mercaptobutanehydrazide(也称为 dimethylhydrazide)形成的缩合物。linker 分子将载荷 N-乙酰-卡里奇霉素偶联到单抗上，每个单抗的平均有效载荷为 6 个，分布范围为 28 个。当 Inotuzumab Ozogamicin 结合于 B 细胞上的 CD22 抗原时，它被内化至细胞，其中的细胞毒性剂被释放从而破坏细胞。适应症为单一疗法用于治疗成人的复发或难治性 CD22阳性的 B 细胞前体急性淋巴细胞白血病(ALL)，适用于至少接受过一种酪氨酸激酶抑制剂(TKI)治疗失败的患有费城染色体阳性(Ph+)的复发性或难治的 B 细胞前体急性淋巴白血病(ALL)的成人患者。9链 接 中 国 与 海 外 医 健 创 新 Inotuzumab Ozogamicin 结构式3.第三代 ADC 药物第三代药物的关键是位点特异性结合，可确保具有明确 DAR 的抗体偶联药物，另外在抗体优化，连接物，结合小分子药物方面可以显著改善 ADC 药物的治疗作用。代表药物分别是 Polatuzumab vedotin，Enfortumab vedotin，Fam-trastuzumab deruxtecan。通过小分子药物与单抗特异性结合，从而开发 DAR 值为 2 或 4 的抗体偶联药物，没有增加药物毒性和未结合的单抗，显著改善药物的稳定性和药代动力学，增加药物活性和对具有较低抗原水平细胞的结合活性。1）PolivyPolatuzumab vedotin(商 品 名，Polivy)，2019年 6 月获美国 FDA 批准上市，最初由基因泰克（罗氏的子公司）和 Seattle Genetics 共同开发，之后日本中外制药（罗氏控股）获得药物的研发授权。靶点为 CD79b，由三部分构成：1）靶向 CD79b 的重组人源化 IgG1 kapppa 单抗 Polatuzumab；2）可 裂 解 型 mc-val-cit-PABC(maleimidocaproyl-valyl-citrullinyl-paminobenzyloxycarbonyl)类 Linker；3）小分子药物 MMAE（一甲基奥瑞他汀 E）。抗体和MMAE 经 Linker 共价偶联在半胱氨酰上，DAR平均值为 34，被批准与苯达莫司汀与利妥昔单抗联合使用，用于治疗难治的弥漫性大 B 细胞淋巴瘤成人患者。2）Padcev Inotuzumab Ozogamicin 结构式10链 接 中 国 与 海 外 医 健 创 新Enfortumab vedotin（商品名，Padcev）由 Agensys（安斯泰来的子公司）和 Seattle Genetics 共同研发，2019 年12 月获美国 FDA 批准上市。靶点为结合素 4(NECTIN4)，Enfortumab vedotin 由三部分组成：1）重组全人源 IgG1 kappa 型单抗 enfortumab；2）可裂解型 mc-val-cit-PABC 的 Linker 分子，即 maleimidocaproyl-valyl-citrullinyl-p-aminobenzyloxycarbonyl 型；3）小分子药物 MMAE，一甲基澳瑞他汀 E。MMAE 通过 Linker 偶联到单抗的半胱氨酰上，药物单抗比率 DAR 平均为 3.8:1。被批准用于既往接受过 PD-1 或 PD-L1 抑制剂和含铂化疗的局部晚期或转移性尿路上皮癌的成人患者。Enfortumab vedotin 结构式3)EnhertuFam-trastuzumab deruxtecan（商品名，Enhertu），2019 年 12 月获美国 FDA 批准上市，由第一三共开发。Fam-trastuzumab deruxtecan 是一种靶向于 HER2 的抗体偶联药物，由三部分构成：1）重组人源化 IgG1 kappa 型抗 HER2 单克隆抗体trastuzumab；2）组织蛋白酶 B 可裂解的四肽 GGFG分子型 Linker；3）有效负载为拓扑异构酶 I 抑制作用的喜树碱衍生物。有效负载通过 linker 偶联到单抗的半胱氨酰上，平均 DAR 值为 8。被批准用于既往接受至少 2 种抗 HER2 治疗的不可切除或转移性 HER2 阳性乳腺癌成人患者的治疗。三、ADC 药物特点 Fam-trastuzumab deruxtecan 结构式11链 接 中 国 与 海 外 医 健 创 新（一）特异性结合抗体偶联药物通过其具有“制导”作用的抗体部分特异性结合癌细胞抗原表位,经过抗原介导的内吞作用使其进入癌细胞内部,在细胞内部通过特殊的环境(如溶酶体或低 pH 值环境)释放出“弹头”高活性细胞毒性药物,最终实现特异性杀死癌细胞，其作用机制详见图。抗体偶联药物也被认为是更高级的药物递送系统,其抗癌作用机制和抗体药物完全不同,在业内被誉为具有新作用机制的抗体升级版药物。图：ADC 药物机制（二）ADCC 效应抗体偶联药物提高了抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)，该类药物的抗体 Fab 段结合病毒感染的细胞或肿瘤细胞的抗原表位,其抗体的 Fc 段与杀伤细胞(NK 细胞、巨噬细胞等)表面的 FcR 结合，从而介导杀伤细胞（NK 细胞、巨噬细胞等）直接杀伤癌细胞。（三）抑制下游信号通路抗体偶联药物的抗体部分特异性结合癌细胞表位抗原靶点，抑制抗原受体下游信号传导，如罗氏的抗体偶联药物 Kadcyla的抗体部分可与癌细胞 HER2 受体结合，抑制 HER2 与 HER1、HER3 或 HER4 形成异源二聚体，抑制细胞生长信号传导通路。同时 HER2 可以活化多种下游信号传导通路包括 PI3K、MAPK 等，Kadcyla 的抗体阻碍了这些信号通路的正常传导，将癌细胞阻滞于调定点，诱导癌细胞凋亡。（四）旁观者效应“旁观者效应”(bystander)：抗体偶联药物在癌细胞内释放的药物（或链接子-药物组合物）是可渗透或跨膜，这些释放的药物能够杀死相邻癌细胞，这种现象称为“旁观者效应”。实体肿瘤细胞抗原的表达通常是异质性，因此抗体偶联药物可能无法直接有效地杀伤邻近的抗原阴性癌细胞，当抗体偶联药物在癌细胞外或靶细胞内释放细胞毒素后，可释放出的小分子12链 接 中 国 与 海 外 医 健 创 新药物不仅可以杀死抗原阳性癌细胞，还可以通过旁观者效应杀死附近的其他癌细胞。同时该类药物旁观者效应还破坏了肿瘤生长的环境，如肿瘤基质细胞和肿瘤血管，从而进一步增强杀伤癌细胞作用。图：ADC 药物“旁观者”效应四、ADC 药物技术分析ADC 药物由 3 部分组成，抗体、连接子和毒物，由于成分组合复杂多变，为快速跟随提供了更为广阔的机会，但每一部分的改变都会对疗效造成巨大影响，其实对机制的见解和工艺方面要求十分之高，是一条宽进严出的赛道。（一）抗体部分1.靶点选择(Target)ADC 药物目前主要应用于肿瘤领域，因此要求抗原靶标能够在肿瘤细胞高表达，而在正常组织中低表达或者不表达，或仅在特定组织类型中有表达。其次，目标抗原应该存在于细胞表面，以便循环的 mAb 可进入。同时抗原靶标应具有一定的内吞能力，触发 ADC-抗原复合物转运到细胞内。而肿瘤细胞表面抗原数量通常有限，抗原-抗体复合物的内化过程通常效率低下，所以，靶点的选择具有一定挑战性。目 前 已 上 市 的 ADC 药 物 中，CD22、CD30、CD33、CD79b、BCMA 等 5 个 靶 点 的 适 应 症 为 血 液 瘤；HER2、Nectin-4、Trop-2 这 3 个靶点的适应症为实体瘤。在 ADC 药物研发中用到了超过 50 种靶点，除了以上几种已有上市产品外，针对 CD19、Mesothelin、PSMA、EGFR、Nectin-4、CD56、CD138、CD74 等的 ADC 药物也进展较快或较为热门。2.抗体选择(Target)高特异性和高亲和力是 ADC 药物中抗体应具有的主要特征。此外，抗体还应具有低免疫原性、低交叉反应性、适当的连接结合特性。目前所有的 ADC 抗体都是 IgG 分子，因其对靶点抗原的高亲和力和在血液中有较长的半衰期。人 IgG1 和 IgG3 具有相对强的抗体依赖性细胞毒性(ADCC)和补体依赖性细胞毒性(CDC)，IgG3 抗体因其铰链较长且多态性较高，半衰期较短，使它不能成为 ADC 的理想选择。人 IgG4 还具有抗体依赖性细胞吞噬作用(ADCP)，但 IgG4 会发13链 接 中 国 与 海 外 医 健 创 新生 Fab 臂交换，可能形成新的杂合 IgG4；IgG2 具有独特的二硫键异构结构和更复杂的铰链区；相比其它 IgG 分子，IgG1的结合活性更好且更易于生产，多为 ADC 药物开发的首选。早期的 ADC 多使用鼠源或嵌合抗体，容易引起人抗鼠抗体反应，目前 ADC 开发均采用人源化抗体或全人源化抗体。处于临床及上市阶段的 ADC 药物涉及的靶点大约有 48 个，重复最多的几个靶点是 HER2、EGFR、TROP2 和 MSLN。虽说是有几个重复较多的靶点，但整体上来看，ADC 的抗体靶点选择上分布是十分零散的。这么多的靶点，大大丰富了ADC 的适应症范围，也避免了由于单个靶点抗原表达下调、缺失、突变或内源性配体的存在而造成的耐药性。14链 接 中 国 与 海 外 医 健 创 新另外，ADC 抗体部分最为关键的因素在于它的内吞性，而不是阻断功能。虽说这么多新靶点的内吞性到底孰优孰劣目前仍需做大量研究，但已经有公司将抗体部分由单抗延伸到双抗了，往更具有挑战性的方面去开发了，如 Zymeworks/百济神州的 ZW-49。（二）毒素分子(Payload）毒素分子是 ADC 药物研发成功的关键因素，注射入体内的抗体仅仅只有很小的一部分聚集在实体瘤组织中，因此首先具备亚纳摩尔级别的毒性分子(IC50 值在0.01-0.1nM)才是合适的 payloads。另外，毒性分子必须具有可偶联的合适的功能基团，强大的细胞毒性，具有疏水性，且在生理条件下非常稳定。毒素方面，目前大约披露了 85 款药物的毒素，按照毒素类型，绝大多数都是微管抑制剂和 DNA 合成抑制剂。从早期临床阶段来看，毒素的种类逐渐变得越来越多样化，免疫刺激剂(TLR7/8)、放射剂(Thorium-227)和酶（DOS47 脲酶，提高 pH）等，不再局限于传统的小分子细胞毒性药物。15链 接 中 国 与 海 外 医 健 创 新任何一种小分子药物使用时间长了，会自然而然地产生耐药性，因此开发出更多种不同种类的 payload 是十分具有差异化优势的。前段时间Science Translational Medicine刊文了一种新型毒素，有点类似“合成致死”PARP抑制剂隔山打牛的原理，利用 POLR2A 抑制剂-amanitin 来杀灭 17p 缺失突变的 HER2 低表达乳腺癌。它不直接针对 17p 基因，而是针对对它十分敏感的 POLR2A，所以对新型毒素的选择上仍存在十分广阔的可能。2020 年日本批准了世界上首种“光免疫疗法”cetuximab sarotalocan，同样属于 ADC 范畴，但它连接的 payload 不是毒素，而是一种光敏材料 IRDye700DX，通过体外照射近红外线使得癌细胞受热而死。（三）连接子(Linker）尽管根据肿瘤细胞的类型选择特异性抗体和 payloads 很重要，但就药代动力学，药理学和治疗窗口来说，通过选择合适的 linker 来约束抗体和 payloads 是成功构建 ADC 的关键。连接子的加入不应诱导聚集，并且需要确保可接受的 PK 特性，同时限制有效载荷在血浆中的过早释放（稳定性），并使活性分子在靶向作用位点有效释放。理想的 linker 必须满足以下条件：（1）linker 需要在血液循环系统中稳定存在，而定位在肿瘤细胞内或附近时能快速释放活性 payloads，linker 的不稳定性会导致 payloads 的过早释放，造成对正常组织细胞的损伤。也有一项临床研究显示，美登素生物碱的 ADC 稳定性于不良反应呈相反的关系。因此，对于抗体，肿瘤组织和 payloads 的组合，确定具有最佳稳定性的 linker 非常重要。（2）ADC 一旦被内化到靶肿瘤组织中，linker 需要具有被快速裂解并释放毒性分子的能力。（3）疏水性也是 linker 考虑的一个重要特性，疏水性连接集团和疏水性 payloads 通常会促进 ADC 小分子的聚集，从而引起免疫原性。连接子目前主要分为两大类：一种为可切割型 linker(acid-labile linkers,protease cleavablelinkers，disulfide linkers)，ADC 药物的主要类型；另一种为不可切割型 linker，区别在于是否会在细胞内被降解。设计的可切割的 linker 是利用其在血液系统和肿瘤细胞的环境差异，例如，酸敏感 linker 通常在血液中非常稳定，但在低16链 接 中 国 与 海 外 医 健 创 新PH 值的溶酶体中不稳定，并快速降解，释放游离活性毒分子(Mylotarg(gemtuzumab ozogamicin)。同样，对蛋白酶敏感的 protease cleavable linkers 在血液中很稳定，但在富含蛋白酶（识别其特定蛋白序列的）的溶酶体中，迅速被切割释放出活性毒分子，正如 Val-Cit 二肽交联键被胞内 cathepsins 酶迅速水解(Adcetris(brentuximab vedotin)。设计的二硫键交联的 linker 利用胞内还原谷胱甘肽的高水平表达，还原二硫键在胞内释放出毒性分子(IMGN-901(anti-CD56-maytansine)。不可裂解 linker 由抗蛋白酶降解的稳定键构成，在血液中非常稳定，其依赖 ADC 抗体成分被胞质和溶酶体蛋白酶完全降解，最终释放出与降解抗体衍生的氨基酸残基相连的 payload 来杀伤癌细胞(例 ado-trastuzumab emtansine，T-DM1，或 Kadcyla)。同时不可切割 linker 的 ADC 药物在胞外不能释放，不能靠“旁观效应”杀死附近癌细胞。当然，选择何种类型的 linker 与靶标选择密切相关。在具有可切割 linker 的 ADC 药物中，靶标为 B 细胞抗原(CD19，CD20，CD21，CD22，CD79B,CD180）的，被证实在体内非常有效。相反，带有不可切割 linker 的 ADC 药物中，被证实在体内内吞并快速转运到溶酶体的靶标包括 CD22，CD79b。保证游离药物在肿瘤细胞内特异释放是选择 Linker 的最终目标，同时对药物毒性的控制也非常重要。最终要通过 case by case 的分析来决定如何优化选择合适 linker,靶标和毒物分子来平衡 ADC 药物的有效性和毒性。现将一些常见的连接子介绍如下。1.不可切割连接子基于不可切割的连接子的 ADC 必须被内化，抗体部分需要被溶酶体蛋白酶降解以释放活性分子。在 ADC 开发过程中已经探索了许多不可切割的连接子，最具代表性的是 N-琥珀酰亚胺基-4-（N-马来酰亚胺甲基）环己烷-1-羧酸盐(SMCC)，Kadcyla 就是使用的此类型连接子。这种结构的分解代谢导致 Lys-SMC-DM1 成为主要的肿瘤代谢物。此外，与这种连接子相连的药物通常不能发挥旁观者效应，因为释放的分解代谢产物通透性较差。目前的研究主要集中在可切割的连接子上。2.可切割连接子使用可切割连接子对于具内化和不具内化 ADC 的设计同样可行，因为释放是由切割位点（溶酶体和/或肿瘤环境）的性质触发的。可切割连接子可以分为两大类：酶依赖性和化学（即非酶）依赖性连接子。17链 接 中 国 与 海 外 医 健 创 新2.1 化学依赖性连接子含有二硫键的连接子受到硫醇的亲核攻击以释放活性载荷。尽管血浆中人血清白蛋白(HSA)的还原形式就是最丰富的硫醇，但它对大分子的反应性很差。胞浆中还含有高水平的谷胱甘肽(GSH)，这是一种含有巯基的三肽，很容易与 S-亲核蛋白发生反应。血液（微摩尔范围）和细胞质（毫摩尔范围）中 GSH 浓度的差异以及癌细胞引起的氧化应激有助于药物在癌细胞内的优先释放。含有二硫键的连接子主要与美登素类有效载荷相关。二硫键的反应性可由空间位阻调节：-甲基替换显著影响还原速率和对硫醇-二硫键交换的抗性。腙连接子显示出依赖于 pH 的稳定性，在中性 pH 下稳定，并在酸性介质中水解（内体的 pH6，溶酶体的 pH5），形成相应的酮和肼。该方法已成功应用于 IMMU-110，包含一个可裂解酰基腙连接子，由 4-马来酰亚胺甲基环己烷-1-羧酸盐(MCC)的酰肼与阿霉素中存在的酮基反应中形成。腙连接体也经常用于卡利霉素家族的有效载荷，在这种情况下，释放是由两步活化过程触发的：第一步酸敏感腙被水解，第二步二硫键被 GSH 还原，使巯基中间体环化。这种连接子已经在上市的 Mylotarg 和 Besponsa 中使用，但是它们在血浆中的稳定性不如预期，也不如其他可切割连接子吸引人。2.2 酶依赖性连接子为了限制有效载荷在内化前的释放，从而防止或最小化目标细胞外的降解，溶酶体的蛋白质组分成为寻找能够降解 ADC 并以高浓度存在的酶的合理场所。组织蛋白酶-B组织蛋白酶 B 是一种半胱氨酸蛋白酶，存在于哺乳动物的晚期内体和溶酶体中，在许多癌细胞中也过度表达。最初，一种可切割的二肽作为组织蛋白酶 B 的底物用作阿霉素前药，这项工作建立了 SAR 的二肽部分：P1 位置需要亲水性残基（瓜氨酸或精氨酸），而 P2 位置的亲脂性残基增强血浆稳定性（苯丙氨酸、缬氨酸或丙氨酸）。此外，还引入了一个自降解间隔子来促进酶的进入，从而限制了有效载荷的空间位阻：对氨基苄基氨基甲酸酯(PABA)在酸性介质中自发 1,6-消除，释放二氧化碳、对氮杂醌甲酰胺和阿霉素。最终，这一发现从前药转移到 ADC 领域，证明了Val-Cit 和 Phe-Lys 二肽连接子的抗原驱动的细胞活性。Val-Cit 二肽是 ADCs 中最常用的可裂解连接子，目前有多达 25 个分子处于临床阶段，可能是因为其整体良好的血浆稳定性、释放行为和化学可牵引性。两个已获批的 ADC 药物(Adcetris 和 Polivy)都使用了相同的连接子 mc-VC-PABC，其中包含马来酰亚胺基间隔子、作为组织蛋白酶底物的标准 Val Cit 二肽序列和 PABC 自降解间隔子。Val-Ala 二肽也被广泛应用，有 7 个分子处于临床阶段，进展最快的是 Loncastuximab tesirine，其包括一个聚乙二醇化间隔子，以平衡属于 PBD 二聚体家族的有效载荷 SG3199 的亲脂性。研究表明，由于沉淀和聚集，Val-Cit 很难实现高 DAR。相反，Val-Ala 连接子允许 DAR 高达 7.4，且聚集有限(10%)。与Val-Cit相比，Val-Ala的疏水性较低，这解释了为什么这种连接子在亲脂性的有效载荷（如PBD二聚体）方面表现卓越，7 个临床候选 ADC 的 Val-Ala 连接子都连接 PBD。一些研究将 Val-Cit 和 Val-Ala 二肽结构与 MMAE 的有效载荷连接进行了比较。在非内化抗体的情况下，结合到工程化半胱氨酸的 Val-Cit 和 Val-Ala 连接子都表现出类似的特征，并且比 Val-Lys 和 Val-Arg 类似物表现出更好的性能。在使用18链 接 中 国 与 海 外 医 健 创 新随机半胱氨酸结合的抗 Her2 ADC 的情况下，与 Val-Cit 相比，Val-Ala 在高 DAR 结构中显示出较少的聚集性。另一方面，两种连接子显示出相似的缓冲稳定性、组织蛋白酶 B 释放效率、细胞活性和组织病理学特征。四肽 Gly-Gly-Phe-Gly 显示出稳定和有效的可切割连接子的所有特性，已上市的 ADC 药物 Enhertu 使用了此类连接子。第一三共的 Enhertu 是一种血浆稳定的 ADC，DAR 为 7.7，在溶酶体中发生蛋白酶降解，释放 DX-8951f，这是一种有效的拓扑异构酶 I 抑制剂，来源于 exatecan。由于连接子不含增溶剂，达到如此高的 DAR 是非常可观的，因为它与广泛确立的原理相矛盾，即高 DAR 结合物可能具有较差的药代动力学特征。这里使用的自降解间隔子是简单和紧凑的半胺化，而不是 Val-Cit 连接子使用的 PABC。磷酸酶和焦磷酸酶与组织蛋白酶一样，焦磷酸酶和磷酸酶也是在溶酶体中选择性表达的水解酶。2016 年，默克公司的研究人员设计了含有磷酸和焦磷酸的连接子与组织蛋白酶 B 敏感的 Val-Cit-PABA 搭配，旨在传递糖皮质激素：磷酸盐/焦磷酸盐部分结合在自降解间隔子 PABA 和有效载荷之间。内化后，有效载荷可通过组织蛋白酶 B、自降解间隔子和磷酸酶(n=1)的顺序释放。对于焦磷酸酯(n=2)，可能需要另一个涉及焦磷酸酶的步骤。这种亲水性和永久性带电基团的优点是溶解性，不仅能够与亲脂性糖皮质激素衍生物进行生物偶联，而且促进 ADC 纯化，ADC 中的残余连接子少于 0.10%。含有磷酸和焦磷酸的 ADC 在体外都具有活性。默克公司的同一组研究人员还开发了一种独特的基于焦磷酸酶的连接子，用于释放含羟基有效载荷地塞米松和丙酸氟替卡松。此外，羟基附着点的性质对有效释放至关重要。地塞米松的伯醇效果良好，而更受阻的氟替卡松的仲醇需要一个缩醛间隔子，从而实现可接受的释放。两种 ADC 在体外均表现出良好的稳定性，对肿瘤细胞系具有较强的活性。-葡萄糖醛酸酶-葡萄糖醛酸酶是一类糖苷酶，催化-葡萄糖醛酸残基的水解，它在溶酶体和肿瘤间质中高表达。西雅图遗传学的研究人员于 2006 年发表了一项开创性的工作，抗 CD70 ADC 使用了含葡萄糖醛酸的连接子，葡萄糖醛酸附着在自降解间隔子上。这种连接子表现出低水平的聚集、高血浆稳定性、以及强大的体内功效。该连接子还通过一个额外的二甲基乙二胺(DMED)自降解间隔子应用于其他含胺的有效载荷，如喜树碱类似物、SN38、杜卡霉素和苦参碱。释放顺序从水解-葡萄糖醛酸到自降解间隔子，DMED 的另一个环化反应自发发生，形成 1,3-二甲基咪唑啉-2-酮，并最终释放含羟基药物。由于连接子的亲水性，与组织蛋白酶敏感连接子相比，该技术使 ADC 的 DAR=8制备更为容易。-半乳糖苷酶最近报道了一种使用-半乳糖苷酶裂解连接子的 ADC，其中包含 PEG10 间隔子。间隔子被硝基取代，以提高自降解速率。类比-葡萄糖醛酸酶连接子，其解离机制涉及水解-半乳糖苷酶部分，它赋予化学前体亲水性。另一个优势是-半乳糖苷酶仅存在于溶酶体中，而-葡萄糖醛酸酶在溶酶体中表达，也在实体瘤的微环境中表达。研究证明，在抗 HER2-ADCs 释放 MMAE 的背景下，含-半乳糖苷酶连接子的 ADC 在体外和体内均比 T-DM1 更为有效。硫酸酯酶最近，出现了硫酸酯酶裂解的连接子，硫酸酯酶在几种癌症类型中过度表达，表现出潜在的选择性。研究涉及以 MMAE 为19链 接 中 国 与 海 外 医 健 创 新有效载荷的抗 Her2 抗体，与经典的可切割 Val-Cit 和 Val-Ala 连接子相比，硫酸酯酶连接子对 Her2+细胞系显示出相似的效力。对 ADC 来说，连接子需要承担的任务有两个：第一，它要保证 ADC 在血液中有较好的稳定性；第二，它要保证 ADC 能精准地将效应分子在目标位置释放。连接子在其发展过程中碰到了许多问题，大致有如下几点：1）无法精准地在肿瘤区域释放效应分子而不在正常组织释放。例如辉瑞的 Mylotarg，就是因为连接子不能区域选择性地释放效应分子而导致脱靶毒性，在 2010 年 Mylotarg 因肝毒性而撤市，虽然 2017 年又恢复了上市，但 FDA 对它打上了黑匣子的标签；2）丁二酰亚胺连接子发生 retro-Michael-addition 反应而影响 ADC 效果。最典型的例子就是琥珀酰亚胺基-4-（N-马来酰亚胺基甲基）环己烷-1-甲酸酯连接子（SMCC 连接子），这种连接子在血浆中 120h 后将只剩下 38%；3）连接子与效应分子的连