引言

       作為一種新型的生物治療藥物，經(jīng)典的抗體偶聯(lián)藥物（ADC）由抗體，連接子和有效的細胞毒藥物（有效載荷）組成。ADC可以選擇性地將高細胞毒性有效載荷傳遞給癌細胞，并通過(guò)利用抗體的選擇性將有效載荷的全身毒性降至最低。然而，由于靶抗原的表達特征，抗體的結構特征，連接子穩定性和有效載荷特性，許多ADC具有不可接受的毒性作用，這減緩了它們的開(kāi)發(fā)進(jìn)程。

       這篇綜述描述了ADC分子每個(gè)組分的結構對其毒性的影響，通過(guò)使用從市售ADC獲得的非臨床和臨床數據，探索和討論了各種ADC在主體組織/器官中的毒性特征，旨在為新型ADC分子的開(kāi)發(fā)提供參考，并促進(jìn)相關(guān)的非臨床和臨床研究。

       一、影響抗ADC毒性的因素

       有效載荷

       有效載荷是ADC的彈頭。目前，市售ADC的有效載荷包括微管抑制劑，DNA損傷劑和拓撲異構酶抑制劑。有效載荷的性質(zhì)如半數最大抑制濃度（IC50），親水或親脂性，電荷，藥物與抗體比（DAR）和一些其他性質(zhì)在A(yíng)DC效率和毒性中起這關(guān)鍵作用。

       IC50：一些具有較高的IC50值的有效載荷，如阿霉素殺傷腫瘤細胞需要比較高的濃度，ADC功效較差。最具細胞毒性的有效載荷在pg或pmol濃度甚至更低時(shí)就能夠發(fā)揮細胞殺傷作用。然而，因為小于1%的ADC劑量在腫瘤部位累積，大多數劑量在身體的其余部分循環(huán)，所以即使循環(huán)中釋放少量有效載荷也會(huì )產(chǎn)生顯著(zhù)的毒性。像PBD，auristatin和maytasine這些具較低IC50值的有效載荷的ADC就在多個(gè)組織/器官中表現出明顯的毒性。此外，拓撲異構酶I抑制劑的IC50值介于上述兩類(lèi)藥物之間，像trastuzumab-deruxtecan 的DAR可達到8，從而實(shí)現功效和毒性之間的平衡。

       親水性/親脂性：親水性有效載荷在水中具有合適的溶解度，促進(jìn)藥物在體內的運輸和分布，并且可以很容易地與抗體偶聯(lián)，從而增加DAR。另一方面，親水性損害了ADC或其代謝物的細胞膜通透性，這使得難以發(fā)揮旁觀(guān)者效應。

       親脂性有效載荷很容易通過(guò)細胞膜，但它們可能會(huì )增加ADC的聚集和免疫原性的潛力，并阻礙進(jìn)入抗原識別或結合所必需的結合位點(diǎn)。過(guò)度的疏水性促進(jìn)肝臟攝取并引起肝毒性。此外，ADC疏水性可能通過(guò)巨胞飲作用促進(jìn)非特異性攝取，這可能導致眼部毒性和血小板減少。

       電荷：帶負電荷的有效載荷會(huì )增加ADC聚集并降低膜通透性。例如，將有效載荷從不帶電的MMAE轉變到帶負電荷的MMAF會(huì )導致較低的ADC毒性，這可能與由于膜通透性降低而導致的旁觀(guān)者效應降低有關(guān)。不帶電的有效載荷增加了ADC的疏水性。當與帶正電荷的抗體結合時(shí)，酸性連接子-有效載荷附著(zhù)具有更大的聚集潛力。由于離子對帶負電荷的細胞膜的吸引，帶正電荷的分子通常會(huì )增加電荷介導的內吞作用。對于MMAF偶聯(lián)的ADC，其細胞毒性受連接聚賴(lài)氨酸帶正電荷的肽或帶負電荷的聚谷氨酸肽的影響。

       DAR：DAR與療效和毒性呈正相關(guān)，DAR值大于9可能會(huì )增加ADC的清除率，并在肝臟中迅速積累。

       除了以上這3點(diǎn)，一些新型有效載荷或策略可能會(huì )產(chǎn)生新的毒性特征。例如RNA抑制劑、Bcl-xL抑制劑、PROTAC、免疫調節劑、放射性核素（90Y，131I），有毒蛋白質(zhì)（PE38），光吸收劑（IRDye700DX）和寡核苷酸等，還要雙有效載荷策略。這些新型的有效載荷或策略，可能帶來(lái)我們之前沒(méi)遇到過(guò)的全新毒性譜，這也是未來(lái)需要重點(diǎn)關(guān)注的地方。

       連接子

       ADC中連接子的作用是將抗體連接到有效載荷，這是ADC分子穩定性和脫靶毒性的關(guān)鍵因素，并直接影響ADC的治療指數。目前，連接子可分為兩種類(lèi)型，可裂解連接子或不可裂解連接子。

       目前，ADC主流應用可裂解連接子，包括酸不穩定型，還原型和酶可裂解型。酸不穩定型，如腙連接子在血液中不穩定。gemtuzumab ozogamicin在血液循環(huán)中過(guò)早或非特異性釋放有效載荷，會(huì )導致嚴重的骨髓抑制和肝毒性。還原型，如GSH缺乏對二硫化物還原的精確選擇性以及血漿中硫醇（半胱氨酸，GSH等）的存在導致有效載荷過(guò)早釋放。肽接頭相對穩定，比如ValCit，它相對來(lái)說(shuō)在血液中比較穩定，半衰期長(cháng)。但是，ValCit對多種組織中都存在的蛋白酶比如組織蛋白酶B、K、L都比較敏感。由于只有組織蛋白酶B被認為在癌細胞中高度表達，因此對其他組織蛋白酶的廣泛敏感性可能會(huì )在正常細胞中誘導脫靶毒性。相比之下，像Gly-Gly-Phe-Gly這種簡(jiǎn)單的四肽連接子，在動(dòng)物實(shí)驗中表現出了更好的穩定性。

       不可裂解連接子優(yōu)于可裂解連接子，這是由于穩定性的提高而產(chǎn)生的低脫靶毒性。不可裂解連接子需要溶酶體中抗體部分的蛋白水解，以在A(yíng)DC被內化到細胞中后釋放具有氨基酸殘基和接頭的有效載荷。由于有效載荷帶有氨基酸殘基，因此膜通透性降低，旁觀(guān)者效應受到限制。

       此外，連接子的屬性如親水性，長(cháng)度和空間位阻對連接子的穩定性和脫靶毒性有顯著(zhù)影響。具有低親水性的連接子可以將有效載荷驅動(dòng)到不同的組織中，導致脫靶毒性。較短的連接子有利于有效載荷隱藏在抗體的空間結構內，從而減少有效載荷的酶促降解并延長(cháng)循環(huán)中ADC的半衰期，另一方面，這可能影響ADC在靶位點(diǎn)的有效載荷釋放。連接子的空間位阻通過(guò)阻礙暴露于連接子有效載荷附著(zhù)來(lái)增加ADC的穩定性。

       靶抗原

       ADC的理想靶抗原要在腫瘤中高表達，在正常組織中低表達或不表達。細胞表面抗原的較高表達水平可能導致細胞內更大的有效載荷釋放。即使非腫瘤組織表達較低水平的靶抗原，持續循環(huán)的大量ADC也可能導致不希望的結合和相應的不良反應。

       此外，人們對腫瘤微環(huán)境中的靶標越來(lái)越感興趣，包括新血管中的抗原，內皮下細胞外基質(zhì)和腫瘤基質(zhì)。預計這些更具體的靶標將進(jìn)一步降低ADC的全身毒性。

       抗體

       抗體是ADC的重要組成部分。其親和力，特異性，多聚反應性和Fc片段的作用直接影響ADC的功效和脫靶效應。

       具有高特異性的抗體通常表現出更大的親和力，這使得它們能夠與靶抗原更緊密地結合。較高的親和力會(huì )導致ADC更快地內化，直到達到其上限。然而，過(guò)度的親和力產(chǎn)生了"結合位點(diǎn)屏障"，導致實(shí)體瘤中ADC分布不均勻，抗原與血管附近的細胞結合更強，對遠端區域的滲透更少?？贵w的親和力還受抗體結合位點(diǎn)的構象，抗原，溶液的pH和溫度的影響。

       多聚反應性是抗體與各種自身和外來(lái)抗原結合的能力，這些抗原可能完全不相關(guān)，并且通常歸因于構象更靈活的抗原結合口袋。電荷和疏水性是影響抗體多聚反應性的關(guān)鍵因素。此外，過(guò)量的疏水性可能導致與膜和其他疏水表面的非特異性低親和力結合，這可能會(huì )增加胞飲速率并影響藥物的PK和生物分布。

       正常組織識別抗體的Fc片段可能介導非特異性?xún)韧套饔?，相關(guān)受體包括Fcγ受體（FcγR），新生兒Fc受體（FcRns）和C型凝集素受體（CLR）等。例如FcγRIIa介導的巨核細胞（MK）中ADC的內化以及隨后有效載荷對細胞骨架的破壞，這是血小板產(chǎn)生減少的潛在機制。此外，由C型凝集素家族成員甘露糖受體（MR）介導的攝取已被證明是ADC肝毒性的潛在機制。

       位點(diǎn)偶聯(lián)

       ADC偶聯(lián)方法分為兩類(lèi)，即非位點(diǎn)特異性偶聯(lián)和位點(diǎn)特異性偶聯(lián)。ADC已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多位點(diǎn)特異性偶聯(lián)技術(shù)，包括涉及引入工程化反應性半胱氨酸殘基，非天然氨基酸，糖基，二硫鍵再橋接，酶促偶聯(lián)和pClick等技術(shù)。

       工程化半胱氨酸殘基偶聯(lián)采用基因工程技術(shù)在特定位置插入半胱氨酸殘基，然后將半胱氨酸上的巰基與有效載荷偶聯(lián)以合成位點(diǎn)特異性ADC。所得產(chǎn)物具有高均勻性，低毒性和可調穩定性。二硫鍵重橋接是指打開(kāi)抗體的鏈間二硫鍵以獲得反應性半胱氨酸。二硫鍵重新橋接通常會(huì )導致較窄的DAR分布，而橋接錯誤是一個(gè)潛在的缺點(diǎn)。非天然氨基酸可以構建成重組蛋白，以獲得與小分子藥物發(fā)生化學(xué)反應的殘留側鏈，從而實(shí)現位點(diǎn)特異性抗體-藥物偶聯(lián)。然而，具有非天然氨基酸的抗體可能誘導免疫原性，非天然氨基酸的疏水性增加了抗體聚集的風(fēng)險。酶促偶聯(lián)和糖基偶聯(lián)均可以產(chǎn)生高均一性和穩定性的的ADC。最近還開(kāi)發(fā)了一種pClick技術(shù)，可以以更方便和有效的方式進(jìn)行ADC的位點(diǎn)特異性偶聯(lián)。

       內吞作用

       基于內吞作用的ADC必須內化以引起功效，但如果它們被表達靶抗原的正常組織內化，則會(huì )觸發(fā)其毒性作用。正常細胞對ADC的非特異性?xún)韧套饔檬嵌拘缘闹匾蛩?。非特異性?xún)韧套饔玫臐撛跈C制主要包括小窩蛋白依賴(lài)性?xún)韧套饔?、巨胞飲作用和吞噬作用。影響非特異性?xún)韧搪实年P(guān)鍵因素是ADC的細胞類(lèi)型和理化性質(zhì)。帶正電荷的分子被大多數細胞的細胞膜以及細胞外基質(zhì)的帶負電荷的基團所吸引，從而增加了非特異性?xún)韧套饔?。具有高疏水性的ADC可能被其他具有高非特異性?xún)韧棠芰Φ恼＜毎杆偾宄?，從而導致脫靶毒性。ADC的聚集激活FcγRIIa或FcγRIIIa表達細胞，并增加FcγR依賴(lài)性非特異性攝取。

       患者因素

       患者的體重，年齡和醫療狀況以及藥物-藥物相互作用在藥物代謝和消除中起作用。老年人往往伴隨多種基礎疾病，他們的器官功能可能下降，對藥物的耐受性也變差，更容易出現不良反應，甚至因為毒性太大而不得不停止治療?；A疾病狀態(tài)，比如肝腎功能不全，會(huì )顯著(zhù)影響藥物的代謝和排泄。藥物相互作用也很關(guān)鍵，如果患者同時(shí)服用其他藥物，比如利福平或酮康唑，可能會(huì )影響B(tài)rentuximab vedotin釋放的MMAE的暴露量?；颊叩拿庖郀顟B(tài)也會(huì )影響他們對ADC產(chǎn)生免疫原性的風(fēng)險。所以，個(gè)體化治療和密切監測患者的反應，對于A(yíng)DC的成功應用至關(guān)重要。

       二、ADC的非臨床和臨床毒性

       血液毒性

       化療對腫瘤最常見(jiàn)的副作用是骨髓抑制，因此，所有市售的ADC都有不同程度的血液毒性，表現為外周血細胞減少，如中性粒細胞減少，淋巴細胞減少和血小板減少，導致感染，出血和貧血。

       不同類(lèi)型的ADC的具體表現各不相同。在非臨床研究中，以DNA損傷劑為有效載荷的ADC在較低劑量下顯示出血液毒性，血液毒性可能與有效載荷的早期釋放，連接子類(lèi)型，抗體Fc片段的結構，抗原表達和非特異性?xún)韧套饔玫纫蛩赜嘘P(guān)。

       胃腸道反應

       13種市售ADC中有11種會(huì )引起胃腸道不良反應，包括惡心（23%-79%），嘔吐（13%-47%），腹瀉（2%-59%），腹痛（9%-36%），便秘（12%-37%），臨床上消化不良（9.2%-12%），口干（16.7%）和口腔炎（13%-14.1%）。

       為什么ADC這么容易引起胃腸道反應呢？原因可能有兩個(gè)。第一，很多ADC的靶抗原，比如HER2、Trop2、Nectin4、LewisA等等，在消化系統里廣泛分布。第二，人體的腸道黏膜細胞更新速度非?？?，屬于快速增殖細胞。而ADC的Payload通常都是超細胞毒性的，對這些快速增殖的細胞特別敏感。

       所以，靶抗原的廣泛表達和超細胞毒Payload的特性，共同導致了ADC頻繁的胃腸道毒性。具體的機制還需要更深入的研究，理解這些因素，有助于我們未來(lái)設計出更安全的ADC。

       皮膚毒性

       皮膚毒性是ADC的典型AE，在非臨床研究中很容易觀(guān)察到，表現為皮膚色素沉著(zhù)，黑斑，干燥，脫皮，脫皮，皮炎和潰瘍。臨床上，很少或偶爾觀(guān)察到皮疹（13%-31%），瘙癢（12%-30%），皮炎（10%），干燥（4%-10%）和脫發(fā)（13%-39%）。

       皮膚毒性主要是通過(guò)包含Val-Cit MMAE組件的ADC觀(guān)察到的，在非臨床或臨床環(huán)境中表現出不同程度的皮膚毒性。此外，ADC使用SN-38，Dxd，DM4，PE38和SG3199的有效載荷也注意到非臨床皮膚毒性。

       周?chē)窠?jīng)疾病

       周?chē)窠?jīng)疾病是ADC的典型AE，臨床表現為周?chē)杏X(jué)神經(jīng)?。?1%-68.2%），其特征是肌肉無(wú)力，味覺(jué)障礙，頭痛，眩暈，脫髓鞘性周?chē)窠?jīng)病和周?chē)\動(dòng)神經(jīng)病。使用MMAE，DM1，DM4和其他微管抑制劑治療ADC的患者經(jīng)常觀(guān)察到周?chē)窠?jīng)病變。使用SN38和卡利霉素作為有效載荷的ADC治療的患者僅報告頭痛或眩暈。由于關(guān)于A(yíng)DC相關(guān)外周神經(jīng)毒性機制的研究很少，因此所涉及的機制尚不清楚，需要進(jìn)一步研究。

       眼部毒性

       眼部毒性（1.2%-84%）是ADC治療的典型AE，表現為視力障礙，干眼癥，角膜病變，角膜炎，微囊上皮改變和角膜沉積物等。到目前為止，非臨床毒理學(xué)研究中只有三個(gè)ADC報告了眼部毒性，人類(lèi)/臨床試驗中的10個(gè)ADC報告了各種嚴重程度的眼部毒性。

       已經(jīng)表明眼毒性與抗原表達的可能關(guān)聯(lián)。例如，針對在眼上皮中表達的MUC16的ADC的臨床試驗報道，40%的患者經(jīng)歷了眼部毒性。在組織交叉反應性研究中，Tisotumab vedotin與人類(lèi)和猴子的角膜和結膜上皮組織呈陽(yáng)性交叉反應，并且在非臨床研究中注意到眼部毒性。臨床上報道了高頻率的不良眼部反應，包括3.2%的患者出現嚴重的潰瘍性角膜炎。

       肝毒性

       肝毒性是ADC的常見(jiàn)AE。13個(gè)ADC中有9個(gè)在非臨床研究中報告了肝毒性，主要表現為肝氨基轉移酶升高和肝臟組織病理學(xué)改變。臨床上，在13個(gè)ADC中有10個(gè)注意到肝氨基轉移酶升高（24%-98%）。

       在非臨床研究中，具有MMAE有效載荷的ADC幾乎總是表現出肝毒性。由于單獨使用MMAE可能在較低劑量下引起肝損傷，因此認為相關(guān)的ADC肝毒性與循環(huán)中MMAE暴露有關(guān)。另一方面，HER2，EGFR，TF和CD30的靶抗原都在肝臟中表達，并且在非臨床研究中注意到相關(guān)的ADC具有肝毒性?？傊?，ADC的肝毒性與有效載荷，靶抗原表達，Fc受體和非特異性?xún)韧套饔糜嘘P(guān)。

       肺毒性

       間質(zhì)性肺炎（ILD）是一組以肺損傷為特征的疾病，以不同程度的炎癥和間質(zhì)纖維化為特征的異質(zhì)性彌漫性實(shí)質(zhì)性肺病。ILD是藥物相關(guān)肺毒性的最典型形式，在大多數情況下是由抗腫瘤藥物誘導的，這些藥物通?？梢酝ㄟ^(guò)細胞毒性和免疫作用機制引起ILD。

       其他

       除了上述毒性外，還報道了人類(lèi)ADC的其他AE。例如，已經(jīng)觀(guān)察到多種ADC的生殖毒性；用polatuzumab vedotin，sacituzumab govitecan和moxetumomab pasudotox觀(guān)察到腎功能損害；用T-DM1，gemtuzumab ozogamicin和loncastuximab tesirine觀(guān)察到心血管不良事件；用moxetumomab pasudotox觀(guān)察到毛細血管滲漏綜合征和溶血性尿毒癥綜合征；在臨床試驗中觀(guān)察到單個(gè)ADC的質(zhì)膜毒性。  

       結語(yǔ)

       自第一個(gè)ADC獲得批準以來(lái)，二十多年來(lái)，人們不斷努力以各種方式優(yōu)化ADC成分，例如，改變現有的有效載荷，探索對切割具有更強特異性的連接子和更合適的穩定性，通過(guò)最新的偶聯(lián)和掩蔽技術(shù)優(yōu)化抗體結構，尋找具有更高特異性的靶抗原，以及探索新型ADC，包括非內吞ADC和XDC。所有這些努力都希望有效降低脫靶毒性，提高患者對ADC的耐受性。

       作為當今最有前景的藥物類(lèi)別之一，盡管目前ADC的發(fā)展仍面臨許多挑戰，但隨著(zhù)新興技術(shù)創(chuàng )新和資本市場(chǎng)的持續投入，具有更高療效和更高安全維度的ADC正在不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)應用于治療癌癥和其它疾病，造福廣大患者。

       參考資料：

       1.Overview of antibody-drug conjugates nonclinical and clinical toxicities and related contributing factors. Antib Ther. 2025 Mar 18;8(2):124-144