Четири ключови елемента и тенденции в развитието на ADC наркотици

ADCs (антитяло-лекарствени конюгати) технология е да свързват моноклонални антитела и молекули на лекарството заедно чрез линкер, да използват специфичното насочване на антитела за транспортиране на лекарствени молекули към целевите тъкани, да намалят системните токсични странични ефекти на лекарствата, да подобрят прозореца за лечение на наркотици Разширете потенциала на терапия с антитела [1]. След като ADC, циркулиращ в кръвта, се свързва с целевия антиген, той се интернализира чрез клатрин-медиирана ендоцитоза. След това интернализираният комплекс навлиза в пътя на ендозома-лизозома и в повечето случаи първо се транспортира до ранните ендозоми, а след това до лизозомите. Киселинната среда и протеолитичните ензими причиняват разграждането на лизозомите, съдържащи ADC, като по този начин освобождават цитотоксичните лекарства в цитоплазмата. След това освободеното цитотоксично лекарство изтича в цитоплазмата и индуцира апоптоза чрез вкарване на ДНК или инхибиране на синтеза на микротубули. Следователно правилната цел, антитяло, линкер и цитотоксични полезни натоварвания са се превърнали в четирите ключови фактора, които влияят на лекарствата с ADC.

1. Основните четири елемента на лекарствата ADC

1.1 Избор на правилната цел

Успешното развитие на ADC зависи от специфичното свързване на антитела към целевия антиген. Идеалната ADC мишена е висока експресия на повърхността на туморните клетки, ниска експресия или липса на експресия в нормални тъкани или поне ограничена до специфични тъкани, като CD138, 5T4, мезотелин, левкемия и CD37. Целите, изразени в нормални тъкани, ще приемат ADC лекарства, което води не само до&"GG извън целта"; токсични ефекти, но също така намалява дозата на ADC, обогатена в ракови тъкани и намалява прозореца за лечение с ADC.

Ефективната ADC активност е свързана с броя на антигените на клетъчната повърхност. Проучванията показват, че за постигане на ефективна ADC активност са необходими поне 104 антигена на клетъчната повърхност, за да се гарантира, че в клетката се доставя смъртоносна доза цитотоксични лекарства. Поради ограничения брой антигени на повърхността на туморните клетки (средният брой антигени на клетъчната повърхност е около 5000 до 106), а повечето клинични стадии на ADC имат среден DAR от 3,5 до 4, така че лекарствата ADC се доставят на туморни клетки. Много малко. Това също се счита за една от основните причини за клиничната недостатъчност на ADC, комбинирана с конвенционални цитотоксични лекарства като метотрексат, паклитаксел и антрациклинови антибиотици.

В допълнение към специфичността и достатъчната експресия, оптималният прицелен антиген също трябва да предизвика ефективна интернализация на ADC. Свързването на антитялото с повърхностния антиген на целевата клетка може да предизвика интернализационния път на антитяло-антигенния комплекс в клетката, като по този начин се постигне вътреклетъчно доставяне на лекарството.

Понастоящем левкоцитният повърхностен диференциращ антиген е първата широко използвана ADC мишена. В момента 20-те ADC лекарства в стадий на клинично развитие имат 10 мишени (CD33, CD30, CD79b, CD22, CD19, CD56, CD138, CD74) на повърхността на левкоцитен антиген. Много ADC лекарства са насочени до левкоцитни повърхностни антигени до голяма степен, тъй като тези антигени са силно експресирани в туморни тъкани, не се експресират в нормални хематопоетични тъкани или се експресират при изключително ниски нива.

Освен това постепенно се установяват, че някои твърди молекули на повърхностните рецептори на тумор са подходящи клинични ADC мишени, като PSMA при рак на простатата, рецептор на епидермален фактор на растеж EGFR и рак на яйчника, нектин 4 и други лекарства за ADC, навлезли в клинична фаза II. Кадцила, одобрена от FDA през 2013 г. с цел HER2. През 2019 г. Padcev, одобрен от FDA с цел NECTIN4, е втората цел на ADC лекарство, одобрена за лечение на солидни тумори.

1.2 Избор на антитела

Високата специфичност на молекулите на антитела е основното изискване за постигане на ефикасността на ADC лекарства, така че да се концентрира цитотоксичното средство на мястото на тумора. Разчитайки на специфични антитела с висок афинитет, в допълнение към избягването на токсичност към здрави клетки, антителата, лишени от специфичност на тумора, могат да бъдат елиминирани от кръвоносната система, причинявайки ADC лекарства към&"изчерпване на GG"; преди да достигне до туморните тъкани. Поради тази причина цитотоксичните лекарства обикновено са прикрепени към Fc частта или постоянната област на mAb, за да се предотврати откриването и свързването на антигена.

Тъй като тези молекули на 150kDa антитела не само съдържат множество естествени места за конюгиране, но могат да бъдат модифицирани и за други реакционни сайтове, всички ADC антитела в момента са IgG молекули. Предимството на IgG молекулата е нейният висок афинитет към целевия антиген и по-дълъг полуживот в кръвта, което води до повишено натрупване на мястото на тумора. В сравнение с други IgG молекули, IgG1 и IgG3 имат много по-силна антитяло-зависима цитотоксичност (ADCC) и комплемент-зависима цитотоксичност (CDC), но тъй като IgG3 има по-кратък период на полуразпад, той не е идеален избор за ADC лекарства. Освен това, в сравнение с IgG2 и IgG4, шарнирът, образуван от IgG1 в клетката, е лесно да се намали, така че е трудно да се произведат ADC лекарства, базирани на производството на цистеин. Следователно, тъй като IgG1 има сравнително силен ADCC и CDC, дълъг полуживот и лесно производство, повечето ADC лекарства се конструират с помощта на IgG1 скелета [3].

Имуногенността на ADC е една от основните детерминанти на циркулиращия полуживот. Ранните ADC използват миши моноклонални антитела, за да причинят силен, остър имунен отговор (HAMA) в човешкото тяло. В момента повечето ADC използват хуманизирани антитела или напълно хуманизирани антитела.

Като цяло, идеалният mAb за ADC архитектура трябва да бъде хуманизирана или напълно хуманизирана IgG1 молекула, която може селективно да се свързва с туморните клетки, без да взаимодейства кръстосано със здрави клетки. В допълнение, интернализацията на ADC може да бъде важен фактор, а не абсолютен фактор за успешното лечение.

1.3 Избор на молекула токсин (полезен товар)

Токсиновите молекули са ключов фактор за успеха на ADC лекарството. Само малка част от инжектираното в тялото антитяло се натрупва в солидни туморни тъкани, така че първата е да има субнаномолярни токсични молекули (IC50 стойност 0,01-0,1 nM). Подходящи полезни товари. Освен това токсичните молекули трябва да имат подходящи функционални групи, които могат да бъдат свързани, да имат силна цитотоксичност, да са хидрофобни и да са много стабилни при физиологични условия.

Токсичните молекули, използвани понастоящем за разработване на лекарства за ADC, могат да бъдат разделени на две категории: микротрубулни инхибитори и увреждащи ДНК агенти, а други малки молекули като α-аманитин (селективни инхибитори на РНК полимераза II) също са проучени [12]. Първата е представена от MMAE и MMAF (безплатно лекарство IC50: 10-11-10-9M) на Сиатъл и генетиката на DM1 и DM4 (безплатно лекарство IC50: 10-11-10-9M), разработени от ImmunoGen 's. Последният е представен от Calichemicin, duocarmycins и Spirogen's PBD (безплатно лекарство IC50< 10-9m).="" тези="" токсини="" имат="" съответните="" adc="" лекарства,="" които="" трябва="" да="" бъдат="" изследвани="" и="" разработени="" в="" клиничния="" стадий.="" много="" компании="" също="" разработват="" собствени="" полезни="" натоварвания,="" като="" nerviano="" medical="" sciences,="" mersanatherapeutics="" и="" други="">

1.4 Избор на линкер

Въпреки че е важно да се избират специфични антитела и полезни натоварвания според вида на туморните клетки, по отношение на фармакокинетиката, фармакологията и терапевтичните прозорци, изборът на подходящи линкери за ограничаване на антитела и полезен товар е ключът към успешното изграждане на ADC. Идеалният линкер Трябва да бъдат изпълнени следните условия: (1) Линкерът трябва да е стабилен в системата на кръвообращението и той може бързо да освободи активни полезни натоварвания, когато се намира в или близо до туморните клетки. Нестабилността на линкера ще доведе до преждевременно освобождаване на полезни товари, което води до нормални тъкани. Увреждане на клетките. Съществува и клинично проучване, което показва, че стабилността на ADC на кадифените алкалоиди е обратно свързана с нежеланите реакции. Следователно, за комбинацията от антитяло, туморна тъкан и полезен товар е много важно да се определи линкерът с най-добра стабилност. (2) След като ADC се интернализира в таргетната туморна тъкан, линкерът трябва да има способността бързо да се разцепва и да освобождава токсични молекули. (3) Хидрофобността също е важна характеристика, разглеждана от линкера. Хидрофобните свързващи групи и хидрофобните полезни натоварвания обикновено насърчават агрегирането на малки молекули на ADC, като по този начин предизвикват имуногенност.

В момента линкерите са разделени на две категории: единият е разцепващ линкер (киселинно-лабилни линкери, протеазно разцепващи се линкери, дисулфидни линкери), основният тип ADC лекарства; другият е неразцепващ се линкер, а разликата е дали ще бъде в Той е деградиран вътре в клетката.

Разцепващият се линкер е проектиран да се възползва от разликите в околната среда на кръвната система и туморните клетки. Например, киселинно-чувствителните линкери обикновено са много стабилни в кръвта, но са нестабилни в лизозомите с ниско рН и бързо се разграждат, отделяйки свободна активна токсична молекула (Mylotarg (gemtuzumab ozogamicin)). По същия начин, свързващите се с протеази линкери, чувствителни към протеази, са стабилни в кръвта, но в лизозомите, богати на протеази (разпознавайки техните специфични протеинови последователности), те бързо се разцепват, за да освободят активни токсични молекули, точно както Val-Cit Връзката бързо се хидролизира от вътреклетъчните катепсини (Adcetris (brentuximab vedotin)). Проектираният дисулфиден кръстосан линкер използва експресия на високо ниво на вътреклетъчен редуциран глутатион и редуцираната дисулфидна връзка освобождава токсични молекули (IMGN-901 (анти-CD56-майтанзин)) в клетката.

Неразграждащият се линкер е съставен от стабилни връзки, устойчиви на разграждане на протеазата и е много стабилен в кръвта. Той разчита на компонентите на ADC антитела да бъдат напълно разградени от цитоплазма и лизозомни протеази и накрая освобождава полезен товар, свързан с аминокиселинни остатъци, получени от разграденото антитяло, за да убие раковите клетки (напр. Ado-trastuzumab emtansine, T-DM1, или Kadcyla). В същото време ADC лекарства, които не могат да разцепят линкера, не могат да бъдат освободени извънклетъчно и не могат да убият близките ракови клетки чрез&"наблюдател ефект GG".

Разбира се, изборът на тип линкер е тясно свързан с избора на цел. Сред ADC лекарства с разцепващ се линкер целите са В-клетъчни антигени (CD19, CD20, CD21, CD22, CD79B, CD180), които се оказаха много ефективни in vivo. За разлика от това, в ADC лекарства с неотстраними линкери, мишените, за които е потвърдено, че са ендоцитозирани in vivo и бързо транспортирани до лизозоми, включват CD22 и CD79b.

Крайната цел на Linker е да осигури специфичното освобождаване на свободни лекарства в туморните клетки, а контролът върху лекарствената токсичност също е много важен. В крайна сметка е необходим анализ за всеки отделен случай, за да се реши как оптимално да се избере подходящата молекула на линкер, мишена и отрова, за да се балансира ефективността и токсичността на ADC лекарствата.

2. Историята на развитието на ADC наркотиците вижда промените в основните четири елемента

Развитието на онкологичните лекарства може да се проследи до средата на ХХ век. Открито е, че азотните горчици унищожават отделните костен мозък и лимфоидни тъкани, като се насочват към бързо разделяне на раковите клетки. Такива лекарства включват фолиева киселина и пуринови аналози (метотрексат и 6-меркаптопурин), инхибитори / промотори на политубилизация на микротубули (винка алкалоиди и таксани) и разрушители на ДНК (антрациклини и азот) Горчица) [2]. Тъй като лекарствата за ранно лечение на рак не само са насочени към раковите клетки, но също са имали убийствен ефект върху всички делящи се клетки в тялото, което води до сериозни странични ефекти при пациенти, това значително ограничава дозировката на лекарството и терапевтичния индекс на лекарството (максимално поносим доза / минимална ефективна доза) е много ниска, прозорецът на лечение е тесен. ADC лекарствата могат да позволят селективно предаване на токсични съединения до специфични ракови клетки.

2.1 Лекарства ADC от първо поколение

Сред ADC лекарствата от първо поколение, антитуморни лекарства като митомицин С, идарубицин, антрациклини, N-ацетил мелфалан, доксорубицин, винка алкалоиди и метотрексат преминават главно през неразцепващ се линкер (амид или сукцинимид) е свързан с миши моноклонален антитяло.

През 2000 г. американската FDA одобри първото лекарство, свързано с антитела Gemtuzumab Ozogamicin (търговско наименование Mylotarg, Wyeth, дъщерно дружество на Pfizer). Целта беше CD33. Gemtuzumab Ozogamicin се състои от три части: 1) рекомбинантно хуманизирано IgG4 kappa моноклонално антитяло Gemtuzumab; 2) Цитотоксичен N-ацетил гама калихеамицин; 3) Киселинно-отцепващ тип, състоящ се от 4- (4-ацетилфенокси) -бутанова киселина (AcBut) и 3-метил-3-меркаптобутан хидразид (диметилхидразид) функционална линкерна молекула. Молекулата на Linker ковалентно свързва калихеамицин с моноклоналното антитяло, а съотношението лекарство-антитяло ADR е средно 2 до 3. След като се ендоцитира от целевите клетки, лекарството освобождава калихеамицин чрез хидролизиращ линкер, предизвиквайки разкъсване на двуверижна ДНК, което води до спиране на клетъчния цикъл и апоптоза. Това лекарство се използва за лечение на остра миелоидна левкемия, положителна за CD33.

По-късно беше установено, че Gemtuzumab Ozogamicin няма значими клинични предимства в сравнение с други противоракови лекарства и има тежка чернодробна токсичност. През 2010 г., 10 години след обявяването на Gemtuzumab Ozogamicin, тя предприе инициативата да се оттегли от пазара. Потенциалните недостатъци на лечението с Gemtuzumab Ozogamicin включват нестабилност на линкера, освобождавайки 50% от химичното лекарство за около 48 часа; калихеамицинът в лекарството е силно хидрофобен, скоростта на свързване с моноклонални антитела е 50%, токсичността е висока, CMC лошо. В допълнение, има проучвания, които показват, че моноклоналното антитяло Gemtuzumab може да бъде изчистено от клетките чрез изтичащи помпи (MDR1 и MRP1) и няма значителен клиничен ефект в сравнение с други противоракови лекарства.

2.2 Лекарства ADC от второ поколение

След близо 10 години бързо развитие на моноклонални лекарства с антитела и по-ефективни анти-ракови лекарства с малки молекули са открити (100-1000 пъти). Лекарствата ADC от второ поколение имат по-добри СМС свойства от тези на ADC от първо поколение. Представители на лекарства от второ поколение включват Brentuximab vedotin, Ado-trastuzumab emtansine, Inotuzumab Ozogamicin.

Лекарствата от второ поколение обаче имат тесен терапевтичен прозорец. Основната причина е, че имат ниска токсичност извън целта и се конкурират с незавързващи антитела с малки молекули за туморни мишени. Второто поколение има различни съотношения на лекарствени антитела (DAR) 0-8. Обикновено DAR надвишава 4, той ще покаже ниска толерантност, висока ефективност на плазмен клирънс и ниска ефективност in vivo [3]. Например, Brentuximab vedotin е 4, Ado-trastuzumab emtansine е 3,5, а Inotuzumab Ozogamicin е 6.

1) Адцетрис

Brentuximab vedotin (търговско наименование Adcetris) е разработен съвместно от Seattle Genetics и Millennium (филиал на Takeda Pharmaceuticals) и е одобрен от FDA на САЩ през август 2011 г. Целта е CD30, който се състои от три части: 1) CD30, насочен към химеризма Тип IgG1 kappa моноклонално антитяло Brentuximab; 2) микротубулен инхибитор MMAE (монометил ауристатин Е); 3) линкерна молекула тип разцепване на протеаза малеимидокапроил-валил-цитрулинил-р-аминобензилоксикарбонил (mc-val-cit-PABC). Линкерът ковалентно сдвоява MMAE към моноклонални антитела чрез цистеинови остатъци и съотношението лекарство към антитяло DAR е средно 3 до 5. След като Brentuximab ведотин се интернализира от целевата клетка, MMAE разцепеният от протеазата може да се свърже с тубулин и да унищожи клетката' мрежата на микротубулите, водеща до спиране и апоптоза на клетъчния цикъл. Показанията са лимфом на Ходжкин&# 39, системен анапластичен голям клетъчен лимфом, мантотен клетъчен лимфом и микозна фунгоида.

2) Кадцила

Ado-trastuzumab emtansine (търговско наименование Kadcyla) е разработен от Genentech (дъщерно дружество на Roche) и е одобрен от FDA на САЩ през февруари 2013 г. Целта е HER2, която се състои от три части: 1) Trastuzumab, насочен към HER2 Anti; 2) Стабилен тиоетер линкер МСС (4- [N-малеимидометил] циклохексан-1-карбоксилат); 3) Микротрубулен инхибитор DM1 от типа на майтанзин производно. Комплексът MCC-DM1 се нарича емансин. Средното съотношение на лекарствени антитела DAR е 3,5. Ado-trastuzumab emtansine индуцира спиране и апоптоза на клетъчния цикъл, като инхибира сигналния път HER2 и унищожава мрежата на микротубулите. Показанието е метастатичен рак на гърдата, който е положителен към HER2 и е получавал поне трастузумаб и таксан самостоятелно или в комбинация.

3) Беспонса

Inotuzumab Ozogamicin (търговско наименование Besponsa) е разработен съвместно от Pfizer и USB. Той беше одобрен от Европейската агенция по лекарствата (EMA) през юни 2017 г. и беше одобрен от FDA на САЩ през август 2017 г. Целта е CD22, който се състои от три части Състав: 1) Рекомбинантно хуманизирано IgG4 kappa моноклонално антитяло Inotuzumab; 2) N-ацетил-гама-калихеамицин, който може да причини вътреклетъчно двуверижно разкъсване на ДНК; 3) Киселина Нестабилна разцепваща се линкерна молекула, която представлява кондензат, образуван от 4- (4-ацетилфенокси) -бутанова киселина (AcBut) и 3-метил-3-меркаптобутанхидразид (известен също като диметилхидразид). Молекулата на линкера свързва натоварването на N-ацетил-у-калихеамицин с моноклоналното антитяло. Средният полезен товар на всяко моноклонално антитяло е 6, а диапазонът на разпределение е 2 до 8. Когато Inotuzumab Ozogamicin се свърже с антигена CD22 върху В клетките, той се интернализира в клетките и цитотоксичният агент се освобождава, за да унищожи клетките. Показанието е монотерапия за лечение на възрастен рецидивиран или рефрактерна CD22-положителен В-клетъчен предшественик на остра лимфобластна левкемия (ВСИЧКИ), подходящ за пациенти, които са получили поне една недостатъчност на лечение с инхибитор на тирозин киназа (TKI) Възрастни пациенти с рецидивиращи или рефрактерни В - остра лимфобластна левкемия на предшественика (ВСИЧКИ), които са положителни от Филаделфия хромозома (Ph +).

2.3 Лекарства ADC от трето поколение

Ключът към лекарствата от трето поколение е специфичното за място свързване, което може да осигури лекарства, конюгирани с антитела с ясна DAR. В допълнение, оптимизация на антитела, линкери и лекарства с малки молекули могат значително да подобрят терапевтичния ефект на ADC лекарствата. Представителни лекарства са Polatuzumab vedotin, Enfortumab vedotin, Fam-trastuzumab deruxtecan. Чрез специфичното свързване на лекарства с малки молекули към моноклонални антитела, разработването на лекарства, конюгирани с антитела с DAR стойност от 2 или 4, не повишава лекарствената токсичност и несвързаните моноклонални антитела, значително подобрява стабилността на лекарствата и фармакокинетиката на лекарствената активност и активността на свързване към клетките с по-ниски нива на антиген.

1) Polivy

Polatuzumab vedotin (търговско наименование, Polivy) е одобрен от FDA на САЩ през юни 2019 г. Първоначално е разработен съвместно от Genentech (дъщерно дружество на Roche) и Seattle Genetics. По-късно Sinochem Pharmaceuticals (Roche Holdings) получи разрешение за изследвания и разработка на лекарства. Целта е CD79b, който се състои от три части: 1) рекомбинантно хуманизирано IgG1 kapppa моноклонално антитяло Polatuzumab, насочено към CD79b; 2) разцепващ се mc-val-cit-PABC (малеимидокапроил-валил-цитрулинил-паминобензилоксикарбонил) линкер; 3) Малкомолекулно лекарство MMAE (монометил ауристатин Е). Антитялото и MMAE са ковалентно свързани с цистеин чрез Linker. Средната стойност на DAR беше 3 ~ 4. Беше одобрено да се използва в комбинация с бендамустин и ритуксимаб за лечение на рефрактерна дифузна. Възрастен пациент с В-клетъчен лимфом.

2) Пацев

Enfortumab vedotin (търговско наименование, Padcev) е разработен съвместно от Agensys (дъщерно дружество на Astellas) и Seattle Genetics и е одобрен от FDA на САЩ през декември 2019 г. за включване в списъка. Целта е NECTIN4, Енфортумаб ведотин е съставен от три части: 1) рекомбинантно напълно човешко IgG1 капа моноклонално антитяло адвентумаб; 2) Разцепващата се mc-val-cit-PABC Linker молекула, а именно малеимидокапроил-валил-цитрулинил-р-аминобензилоксикарбонил тип; 3) Малкомолекулно лекарство MMAE, монометил ауристатин Е. ММАЕ се свързва с цистеина на моноклоналното антитяло чрез Linker, а средното съотношение на лекарството към моноклоналното антитяло DAR е 3,8: 1. Одобрява се за възрастни пациенти, които преди това са получавали PD- 1 или PD-L1 инхибитори и химиотерапия, съдържаща платина, за локално напреднал или метастатичен уротелиален карцином.

3) Енхерту

Fam-trastuzumab deruxtecan (търговско наименование, Enhertu) е одобрен от FDA на САЩ през декември 2019 г. и е разработен от Daiichi Sankyo. Fam-trastuzumab deruxtecan е свързано с антитяло лекарство, насочено към HER2 и се състои от три части: 1) рекомбинантно хуманизирано IgG1 kappa тип anti-HER2 моноклонално антитяло трастузумаб; 2) разцепващ се катепсин В тетрапептид GGFG молекула тип линкер; 3) Каптотецинови производни с инхибиране на топоизомераза I полезен товар. Полезният товар е свързан с цистеина на моноклоналното антитяло чрез линкера, със средна стойност на DAR от 8. Одобрен за лечение на възрастни пациенти с нерезектируем или метастатичен HER2-позитивен рак на гърдата, които преди това са получавали поне две терапии против HER2 ,