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ADC是否真的提高了所预想的小分子药物的治疗窗口
来源:Biotitude | 2022/12/6 16:24:52 | 浏览:325 | 评论:0

近几十年来, ADC药物发展迅速,已有十几种产品在全球获得批准,140多种ADC正在进行临床试验。ADC背后的作用机制看似简单而完美:通过结合单抗的特异性和小分子药物的强大细胞毒性,ADC可以精确地将毒素输送到肿瘤,而不在正常组织分布,从而增加药物的治疗窗口。临床前数据也表明,将药物与抗体结合可以降低药物的最小有效剂量(MED),增加药物的最大耐受剂量(MTD)。然而,临床数据并不符合这种想法。在细胞毒素含量归一化后,ADC和相应的小分子的MTD大致相同。因此,之前所宣称的ADC可以扩大相关小分子药物治疗窗口的概念是不准确的(图1)。值得注意的是,当剂量在其MTD或接近其MTD时,某些ADC对患者的治疗效果明显好于未结合的小分子。

ADC是否真的提高了所预想的小分子药物的治疗窗口
图1. ADC治疗窗的常见示意图

ADC真的能实现比小分子更高的MTD吗?

MTD是指没有严重副作用(剂量限制毒性)的最高耐受量。从历史上看,确定MTD是I期肿瘤临床试验的主要目的。最近,尤其是对于新靶向药物(包括ADC),MTD重点放在了确定推荐的II期阶段剂量(RP2D),该剂量更好地捕捉多个治疗周期后出现的慢性毒性(如浮肿、渗出、肺炎、眼毒性)和某些可能随着时间推移而变得难以忍受的二级副作用(如腹泻、粘膜炎、细胞减少、神经病变、严重疲劳)。

目前批准的或正在临床开发的ADC使用的有效载荷是前几十年发现的高细胞毒性小分子或其衍生物,其中许多已单独作为化疗药物临床使用。比较小分子和ADC的临床剂量需要转换为一个共同的单位,以说明分子量和药物抗体比(DAR)的变化。可以将MTD/RP2D值都转换为细胞毒素含量mg/kg这一共同单位,因为这一单位大家均熟悉。图2展示处于积极临床开发中的ADC的综合分析,并建立了MTD/RP2D值。

ADC是否真的提高了所预想的小分子药物的治疗窗口
ADC是否真的提高了所预想的小分子药物的治疗窗口

ADC是否真的提高了所预想的小分子药物的治疗窗口

ADC是否真的提高了所预想的小分子药物的治疗窗口

ADC是否真的提高了所预想的小分子药物的治疗窗口

 

图2. 处于积极临床开发中的ADC的综合分析

在将ADC和小分子剂量转换为一个共同单位后,很明显,ADC无法通过增加其偶联药物的MTD来有效地扩大治疗窗口。这一现象得到了七类不同有效载荷的近40个ADC的临床数据的证实。这为我们带来了以下思考:

1.具有相同药物-连接子的ADC具有类似的 MTD,因为与有效载荷相关的平台毒性,与靶抗原无关。这说明了大多数off-target不良反应是抗体非依赖性的。

2.在正常组织中,由于抗体-靶点结合而引起的On-target off-tumor毒性是常见的。在这种情况下,该靶点ADC的 MTD可能低于使用相同药物连接子的其他ADC。例如,Dato-DXd(靶向TROP2的DAR4 DXd-ADC)不能达到与其他含有DXd的ADC(例如T-DXd、HER3-DXd、B7H3-DXd、CDH6-DXd)相同的细胞毒素剂量,这可能是由于与TROP2在正常组织中表达的药物相关不良事件所致,例如皮疹、口炎和粘膜炎。在接受其他TROP2 ADC治疗的患者中,也观察到了类似的皮肤和口腔粘膜毒性。

3.最小化与健康组织结合的工程化ADC,如CX2009、CX-2029、BA3011、BA3021与具有相同药物-连接子的常规ADC相比,并未改善MTD。

4.在一些情况下,降低ADC的DAR可以成比例地增加ADC的耐受剂量,但归一化后细胞毒素的量几乎没有改善。例如,与其他DAR4 MMAE ADC相比,ALT-P7(DAR2 MMAE ADC)具有类似的归一化MTD。同样,B7H3-DXd(DAR4)ADC与其他DAR8 DXd ADC没有区别。

为什么有效载荷和ADC MTD没有很大差异?

ADC未能提高其有效载荷的MTD的原因仍然不是很清晰。一种可能的解释在于抗体在保护偶联药物不被消除和代谢中所起的关键作用。在一个观点中,有效载荷的“full dose”被附着在抗体上,直到ADC靶向和非靶向介导的细胞摄取和分解代谢释放自由有效载荷或有效载荷代谢物,这些代谢产物又通过常规的小分子途径被消除。

ADC连接子也可以在血浆或肿瘤微环境中被细胞外切割,提供循环中有效载荷的直接来源,而不需要ADC内吞作用。虽然新的ADC使用了比前几代更稳定的连接子,但一些有效的ADC是使用在血浆中具有相对较短半衰期的连接子构建的。例如,sacituzumab govitecan含有一种不稳定的碳酸盐连接子,它在血浆中释放其有效载荷(SN-38),半衰期约为20小时。

通过硫醇-马来酰亚胺化学方法制备的ADC,包括目前已批准或正在开发的ADC的大部分,可以从抗体中去除整个药物连接子。这一过程被称为逆迈克尔反应。例如T-DXd和其他deruxtecan ADC、vedotin ADC。对于这些ADC,高达50%-75%的药物连接子在7天内在血浆中去偶联,去偶联药物连接子迅速与含硫醇的血浆分子反应,主要是白蛋白,形成新的偶联物。白蛋白在人类体内有很长的半衰期,因为像免疫球蛋白一样,它通过可以通过FcRn结合而循环。因此,有效载荷不会立即释放到循环中,而是保持在血液中,直到白蛋白偶联物分解。药物-连接子从ADC到白蛋白的转移可能通过白蛋白偶联的非特异性处置和增加有效载荷的半衰期而导致某些毒性。相反,它也有可能通过白蛋白结合的肿瘤直接摄取和分解代谢来释放循环中的有效载荷,从而有助于抗肿瘤疗效。目前对白蛋白在药物-连接子去偶联相关的毒性或有效性中的作用目前依然难以正确评估,因为临床前模型中白蛋白的生物学与人类环境非常不同。

ADC是对其有效载荷的改进吗?

在肿瘤学试验中,MTD传统上被认为是药理活性剂量最相关的surrogate,而MED则不确定。在20世纪70年代,FDA批准的抗癌药物是主要是基于客观反应率(ORR),但从80年代初开始,批准的临床益处更直接,包括改善无进展生存期(PFS)和总生存期(OS)。这些参数只确定于单一方案或非常有限的几个不同方案,通常是在MTD或RP2D。虽然生存受益并不总是由ORR预测的,但用肿瘤反应来评估癌症疗效被广泛接受,因为ORR直接归因于药物效果。ORR也是支持FDA加速审批的最常见的替代终点。由于 ORR 经常被用作早期 ADC 试验的主要终点也被用于过去三四十年开发的小分子药物的药效评估,图3直接比较了用于治疗相似患者群体的小分子药物和 ADC 的 ORR。

ADC是否真的提高了所预想的小分子药物的治疗窗口
图3. 与相关小分子相比,ADC表现出更高的功效

到目前为止,还没有直接的、正面的随机试验来比较ADC和它们的有效载荷的药效。最接近的例子是在DESTINY-Gastric01试验中的T-DXd,在医生选择的组中,大多数患者(~90%)接受伊立替康治疗,伊立替康也是一种拓扑异构酶I抑制剂,与DXd属于同一药物类别。T-DXd治疗的患者报告的ORR为42%,而医生选择组的ORR为12.5%。对于其他几种肿瘤类型,交叉试验数据可用于定性比较ADC与相关小分子的药效。从这些临床数据基本可以得出结论,ADC显示出比相关小分子疗法更好的ORR。

哪些机制有助于ADC的成功?

小分子的药代动力学(PK)通过与抗体结合而发生根本性的改变。ADC可延长小分子毒素的半衰期,包括保护其免受肾脏清除的影响。另一方面,ADC面临着与其他生物制品类似的问题,这限制了它们的肿瘤渗透和积累。这包括on-target off-tumor摄取和非特异性清除、跨毛细血管壁外渗受限、由于肿瘤间质流体压力增加而在肿瘤内的低扩散,以及“结合部位屏障”现象(抗体结合到靶点的速度快于其扩散速度,阻止了更深的渗透)。对于非结合抗体,这些障碍中的一些可以通过增加剂量来克服,但这一策略不适用于ADC,因为抗体结合的细胞毒素决定了MTD。事实上,在人类中,只有不到1%的ADC到达肿瘤,其余的可能会导致不必要的毒性。因此,仅有ADC肿瘤靶向可能不能解释相对于相关小分子的疗效改善。

Tarcsa等人分析了获批的ADC的population PK 模型,重点是自由有效载荷在循环中的作用。研究发现,ADC可能依赖于额外的疗效机制,包括在有效水平基础上延长有效载荷在循环中的释放。ADC有效载荷通常达到的血浆稳态浓度高于游离药物的半数最大有效浓度。ADC的抗原表达和ADC特性影响ADC PK和分解代谢,从而调节有效载荷的释放速度和位置,进而影响游离有效载荷的血浆水平和肿瘤浓度。因此,有效载荷旁观者活性的程度、偶联化学(对去偶联的敏感性)和连接子类型(可切割或不可切割)都是关键的设计参数。

疗效和表达之间的相关性表明还有其他机制

最近来自不同肿瘤抗原表达水平的患者的临床结果发现循环中有效载荷可以导致基线抗肿瘤效果。例如,一些ADC已经在肿瘤抗原低表达或阴性的患者中显示出疗效。虽然不能排除不同的肿瘤对有效载荷的敏感性、不精确的抗原定量或小样本的原因,但对于某些ADC来说,循环中的有效载荷浓度足以引起治疗反应是合理的。抗体靶向成分可以增强由游离细胞毒素提供的基线活性,特别是在抗原高表达的肿瘤中。通过比较Trastuzumab、T-DM1和T-DXd在HER2+乳腺癌脑转移患者中的试验数据,支持了这种假设:在DESTINY-Breast03的亚组分析中,T-DXd和T-DM1显示颅内ORRs分别为64%和33%,而Trastuzumab没有产生ORR。完整的血脑屏障(BBB)可以阻止抗体的渗透,但对某些具有特定物化性质的小分子可能不会限制。尽管其他因素也可能有助于血脑屏障的穿透,但与Trastuzumab(无细胞毒性分解代谢物)相比,T-DXd(即DXd;与穿透相容)和T-DM1(即DM1和Lys-MCC-DM1,与穿透不相容)的循环细胞毒性分解代谢可能为观察到的对脑转移活性的差异提供了最好的解释。

小编小结

越来越多的ADC上市证明了将正确的靶点、抗体、偶联方式、DAR、连接子、有效载荷和适应症结合起来对制造临床有效ADC药物的可行性。然而,尽管存在广泛的多样性,但目前的ADC并没有显著增加其偶联药物在肿瘤中的MTD。因此,进一步改善ADC的疗效和耐受性值得进一步探索。需要考虑以下关键因素对ADC领域的影响:

1.如果有效载荷、连接子、DAR和偶联方式不变,ADC的耐受剂量与使用相同技术制备的其他ADC相似。

2.在临床数据中的研究发现,相比相关小分子, ADC的MTD并未增加。

3.替代给药方案已经成功地被用来降低安全风险,同时保持ADC的疗效。这表明,对PK/PD曲线的深入分析对于优化ADC临床给药策略至关重要。

4.要更好地了解ADC的作用机制,如抗体靶向传递、循环中持续的游离药物浓度、白蛋白转移或多种机制的组合以及ADC结构成分与其PK/PD之间的相互关系,对于下一代ADC的设计非常重要。

5.需要更多可预测的体外和体内模型,以实现更好的临床可译性。目前的流程可能会滤掉成功的ADC药物,或者选择性能不佳的候选药物。

6.新的ADC偶联部位、偶联化学和连接子技术已被设计为改善MTD,通常基于更好的稳定性,从而增加临床前耐受性,但这尚未得到临床证据的支持。这些较新的ADC的后续临床试验结果将确定这些解决方案是否能够成功地改进现有技术。

7.通过结构修饰改变有效载荷效力可能会改变药物的治疗窗口,但不一定会扩大治疗窗口。探索具有更好的“drug-like”特性,如溶解性、渗透性、代谢稳定性和转运体底物不相容的有效载荷可能可以改善ADC的临床效能。

8.基于肿瘤类型、定位和相对于正常组织的抗原表达,抗体应与有效载荷相匹配,以允许足够水平的ADC剂量来克服非肿瘤组织的抗原下沉。

9.已开发出具有新型有效载荷的抗体偶联物,包括类固醇、PROTACs、TLR激动剂、STING激动剂、病毒肽和RNA。这些新型抗体偶联物的临床数据可能会扩大抗体靶向用途。尽管前景被看好,但off-target效应很可能也会干扰这些新的模式。例如,含有TLR激动剂的免疫刺激抗体偶联物(ISAC)没有达到预期,四分之三的候选治疗药物在临床上停止使用。

10.大量ADC有效载荷已被证明可诱导免疫原性细胞死亡(ICD)。这种免疫刺激现象是一个相对较新的研究领域,有可能影响ADC领域的未来方向。

11.ADC与免疫检查点抑制剂(ICIs)或其他细胞毒剂的组合已变得普遍,目前在临床上已经观察到益处。但重要的是要确定这种影响是由协同作用、相加作用还是独立的药物作用引起的。到目前为止,还没有临床证据表明ICIs与其他药物之间存在协同作用,甚至是相加作用,但更好的生物标志物和患者选择可能有助于改善这些药物组合。

参考文献
1.The therapeutic window of antidiv drug conjugates:A dogma in need of revision.
2.Key metrics to expanding the pipeline of successful antidiv-drug conjugates.

 

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