抗体偶联药物研发及药学审评要点.docx

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抗体偶联药物研发及药学审评要点

抗体偶联物（antibodydrugconjugates,ADCs）兼具抗体的靶向性和小分子化合物的细胞毒性，目前已经成为抗肿瘤药物研发的热点之一。

靶抗原、抗体、毒素、连接子或偶联方式的选择是影响ADCs药物开发成功的要素。

本文介绍了ADCs药物在开发和结构设计方面需考虑的主要因素，以及在此类产品申报时药学技术审评的要点，希望能为研发单位开发ADCs药物提供参考。

关键词

单克隆抗体；抗体偶联物；毒素；连接子；上市申请

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正文

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单克隆抗体作为靶向药物在近30年来得到迅猛发展，相关药物已经大量进入临床试验阶段并陆续上市[1]。

相比于普通单抗药物仅靶向于细胞外或细胞表面抗原的局限，由抗体和小分子细胞毒药物偶联组成的抗体偶联物（antibodydrugconjugates，ADCs）则能进入肿瘤细胞内发挥靶向肿瘤杀伤作用，降低了单抗药物和小分子药物的用药剂量，极大提高了小分子细胞毒药物的治疗指数，使某些毒性强的小分子化合物的成药成为可能。

相比于普通抗体及小分子药物，ADCs药物结合了化学小分子药物和抗体大分子药物的特征，其化学结构、作用机制、生物活性和工艺与质量控制都具有特殊性。

产品的开发从起始物料、工艺开发到终产品控制都需要化学和生物学等多学科参与，其关键质量属性（criticalqualityattributes,CQA）和关键工艺参数（criticalprocessparameters,CPP）的研究具有一定的复杂性，而对ADCs类产品的认知也在不断提高和完善。

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ADCs药物的结构特征

ADCs类药物的结构一般由3部分组成：

①抗体（即裸抗），一般为针对肿瘤细胞表面靶抗原设计的特异性单克隆抗体；②高活性细胞毒素；③连接子，可使毒素和抗体以共价键方式稳定连接。

由于抗体分子上存在大量的功能基团，偶联反应可能在多个偶联位点进行，这导致了ADCs药物实际上是由不同药物–抗体比（drug–antibodyratio,DAR）以及随机性偶联位点的偶联物共同组成的高度异质性的混合物。

ADCs药物的异质性影响了药物的安全性和有效性。

因此，在ADCs药物的开发过程中，需要对抗体制备、偶联化学反应（包括反应物、偶联条件和偶联位点）、游离药物、副产物和杂质以及后序纯化过程进行良好控制，严格控制药物–抗体比和载药分布等关键质量属性，以保证产品的均一性和质量稳定性。

内容由凡默谷小编查阅文献选取，排版与编辑为原创。

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ADC药物的申报现状

鉴于ADCs药物的结构和工艺复杂性，各国监管机构对ADCs药物的审批一直持相对谨慎的态度。

ADCs概念的提出已近30年，迄今为止仅有8个产品获美国食品药品管理局（TheFoodandDrugAdministration，FDA）批准上市（表1）。

但近年来，随着单克隆抗体技术的发展，以及新型毒素、连接子和肿瘤靶标的发现，ADCs药物已成为抗肿瘤药物研发的热点之一，仅FDA在2019年就批准了3种ADCs药物上市（表1）。

根据Cortellis数据库统计，截至2020年2月，全球抗体偶联药物在研品种共231项。

可选择的靶抗原包括细胞分化抗原分子（clusterofdifferentiation，CD，如CD19、CD22、CD29、CD30、CD33、CD70和CD79）、表皮生长因子受体（epidermalgrowthfactorreceptor，EGFR）和HER2（humanEGFR2）、前列腺特异性膜抗原（prostatespecificmembraneantigen，PSMA）、人滋养层细胞表面抗原2（trophoblastcell-surfaceantigen2,Trop2）和结合素4（nectin-4）等。

我国国家药品监督管理局（NationalMedicalProductsAdministration，NMPA）于2020年1月批准了第1个ADCs药物上市，即罗氏公司的Kadcyla®（恩美曲妥珠单抗，中文商品名赫赛莱®）。

目前国内企业获批进行临床试验的ADCs药物有20余种（表2），多数以HER2为靶标，但在连接子或偶联方式上与已上市药物有差异。

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ADCs药物研发和审评的主要考虑

ADCs药物兼具抗体大分子的靶向性和小分子毒素的抗肿瘤活性，其设计原理是基于小分子毒素的毒性强烈但并不适合直接给药，而利用抗体与靶抗原结合的特性携带其进入肿瘤细胞从而发挥其细胞毒性的抗肿瘤作用。

靶抗原、抗体、毒素、连接子或偶联方式的选择均是影响ADCs药物开发成功的关键。

已成功上市的ADCs药物，如罗氏公司的恩美曲妥珠单抗，是通过双功能基团试剂[succinimidyl-4-（N-maleimidomethylcyclohexane）-1-carboxylate,SMCC]作为连接子，偶联抗HER2人源化单克隆抗体曲妥珠单抗与微管抑制剂美坦新[DM1,N2'-deacetyl-N2'-（3-mercapto-1-oxopropyl）maytansine]而制成的单抗介导的细胞毒性药物。

每分子恩美曲妥珠单抗是由1分子曲妥珠单抗通过SMCC平均连接3.5个DM1分子组成。

恩美曲妥珠单抗可与HER2结合，其亲和力与曲妥珠单抗类似，与HER2结合后发生受体介导的内化并导致其在溶酶体中的降解，使得DM1在细胞内释放并结合至微管蛋白，进而破坏细胞内微管网络，导致细胞周期停滞并引起细胞凋亡。

在ADCs产品相关的抗体、连接子、毒素制备以及偶联过程中，细胞库及培养基成分的病毒风险控制、宿主细胞蛋白和DNA的残留以及小分子相关杂质的控制等因素均会影响产品安全性；偶联位置、数目、批间一致性及工艺可控性等也可能会影响抗体的靶向性/亲和力和毒性药物的释放量/效应，进而对产品的安全性和有效性造成影响。

因此，对ADCs药物的药学技术审评应关注其靶点选择的科学性、化学结构的复杂性以及申请单位在原材料、工艺和检测等方面对于ADCs复杂结构的维持能力和产品质量的控制水平。

3.1肿瘤靶抗原 基于ADCs药物的作用原理，所选择的靶抗原应在肿瘤细胞表面高表达，并在正常细胞表面不表达或低表达。

有研究发现[2]，肿瘤细胞表面靶抗原的表达水平仅需略高于正常细胞即可成功诱导ADCs药物活性，而细胞表面抗原的数量可能对于ADCs药物的疗效更为重要。

ADCs药物的抗肿瘤作用主要是通过与细胞表面靶抗原结合而使毒素药物内化并发挥细胞毒作用。

因此，所选靶抗原不一定是影响肿瘤细胞生长的分子[3,4]，参与细胞分化过程的分子，如CD30和CD70，也可作为ADCs药物的靶抗原。

靶抗原的胞外结构域（extra-cellulardomain,ECD）是ADCs中的抗体结合区域，部分脱落的ECD进入体循环后可能会结合ADCs而影响ADCs药物向肿瘤细胞的传递[5]。

另外，靶抗原的异质性也会影响ADCs的疗效。

已有文献证明[6-9]：

ADCs的靶向作用更适合针对均质性表达的靶抗原；而针对异质性抗原的靶向治疗易发生较多不良反应，但可能更利于通过自由基或细胞毒性代谢物等分子杀伤附近的肿瘤细胞而发挥“旁观者”效应。

总之，ADCs药物可选择的靶抗原应具有如下特点，包括相对高的表达水平，有胞外结构域，不容易从细胞表面脱落，以及与抗体结合后应具有内吞能力等。

3.2裸抗 ADCs药物中的抗体部分既作为毒素载体，又承担靶向作用。

一般来说，所选抗体应具有高度特异性和亲和力、较低的免疫原性并可诱导细胞表面受体（靶抗原）介导的内吞作用。

抗体高特异性可以避免与体内其他抗原分子发生交叉反应，降低ADCs药物在到达肿瘤部位前的代谢清除，并减少药物毒性反应。

高亲和力抗体有利于携带毒素进入肿瘤细胞，有研究认为[10]，ADCs药物中的抗原–抗体亲和常数Kd一般需小于10nmol·L-1。

不同抗体与相同靶抗原结合后引起的内吞速率有所不同[5]，快速的内吞有利于降低药物脱靶风险，可提高药物有效性和安全性[11]。

虽然抗体活性也可通过细胞因子的信号调节或免疫效应功能如抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC）、抗体依赖的细胞吞噬作用（antibody-dependentcellularphagocytosis,ADCP）和补体依赖的细胞毒性（complementdependentcytotoxicity,CDC）等实现，但由于ADCs药物中的毒素分子作用强大，抗体Fc区（thefragmentcrystallizableregion）功能相关的肿瘤杀伤作用通常被掩盖，使得ADCs的治疗作用主要体现于其携带的毒素分子的抗肿瘤活性。

抗体的药代动力学性质对于ADCs药物设计也很重要，通常ADCs在血浆中的半衰期比裸抗短，可被快速清除，这也有利于提高药物的安全性[12]。

3.3毒素 ADCs药物中的毒素分子可以来源于植物、动物或微生物，可以是化学小分子或肽类，如果是肽类分子在人体内应具有比较低的免疫原性。

据报道，体内肿瘤细胞对抗体的摄取约占每克药剂量的0.003%~0.08%[13,14]，而且多数肿瘤细胞表面抗原的低表达和较弱的内吞活性会导致递送至肿瘤细胞内部的ADCs少之又少。

因此，抗体携带的毒素分子必须具有极高的细胞毒性，其毒性一般应高于常见化疗药物毒性的10倍以上，这样即使仅能递送最少的毒素也能杀死绝大部分的肿瘤细胞。

研究认为，选择的毒素分子对KB细胞作用24h的半数抑制浓度（thehalfmaximalinhibitoryconcentration，IC50）至少应低于10nmol·L-1浓度才适合开发为ADCs[13,14]。

在目前上市或正在开发的ADCs药物中，常用的毒素分子为DNA合成抑制剂或细胞有丝分裂抑制剂，如微管蛋白抑制剂澳瑞他汀类（monomethylauristatinE,MMAE）对不同肿瘤细胞的IC50值为10~500pmol·L-1[15]。

毒素分子一般应具有较好的化学和物理稳定性，生产和储存条件不应过于苛刻，能够选用恰当方法控制偶联反应和储存过程中可能产生的杂质。

毒素化合物一般具有优良的水溶性，适宜的水溶性便于毒素分子与抗体在水溶液中发生偶联反应，而脂溶性过高的反应体系不利于抗体等蛋白分子的稳定。

另外，偶联产物上带有较强的脂溶性分子也可能会导致抗体的生物学性质改变，在偶联或储存过程中发生聚集反应[16]，但ADCs药物进入肿瘤细胞后形成的游离小分子化合物上携带的较多疏水基团则有利于其在血液循环中的清除并能提高药物的安全性[17]。

如果初始毒素分子的性质并不合适在ADCs中使用，也可以对其进行化学修饰，使之具有合适的物理化学性质并容易发生偶联反应。

综合以上，细胞毒素一般应该具有高细胞毒性、低免疫原性、生产及储存过程中的稳定性，并且其在体循环中应比较耐受并较容易发生偶联反应。

3.4连接方法或连接子 ADCs药物中的连接子或裸抗–毒素的连接方式对平衡ADCs药物的有效性及毒性起着重要作用。

连接子或连接方式决定了抗体的连接位点、DAR、偶联药物分布和连接的稳定性。

ADCs药物中常采用链间二硫键和抗体表面暴露的赖氨酸作为连接位点，也可使用糖基化结构中的羟基作为连接位点[18]。

任何偶联位点都会不可避免地造成ADCs药物的异质性。

据统计，抗体分子的轻、重链上约有40个赖氨酸残基可作为偶联位点，每个抗体分子中可偶联0~8个毒素分子，由此造成的ADCs分子约有100万个；抗体分子中的4个链间二硫键还原后可产生8个半胱氨酸巯基