抗體-藥物偶聯物(Antibody-drugconjugates, ADC)是將具有高效細胞毒活性的藥物通過化學、生物學等方法偶聯到單克隆抗體上，利用抗體與抗原的特異性親和作用，將連接的藥物靶向輸送至腫瘤細胞部位，以增強抗體治療活性、提高細胞毒藥物殺傷腫瘤細胞的靶向性，並降低其對正常組織毒副作用的一種新型主動靶向藥物。
Figure 1 Structure of an antibody–drug conjugate (ADC)
目前，美國食品和藥物管理局(FDA)針對血液瘤共計批准三款ADCs進入市場，分別是2011年獲批的Brentuximab vedotin (BV)、2013年獲批的Ado-trastuzumab emtansin (T-DM1)和2017年獲批的Inotuzumab ozogamicin。此外，還有多個針對血液瘤的ADCs藥物正在進行臨床實驗。
第一個進入市場的ADC療法針對的是血液惡性腫瘤。血液惡性腫瘤目標抗原通常具有良好的特徵，譜系特異性細胞表面分子在其分布中受到高度限制，血液惡性腫瘤也被認為比實體瘤更容易被抗體接近。接下來，將進一步討論四種ADC藥物的設計與臨床結果，這些化合物要麼已經批准進入市場，要么正在進行臨床III試驗。
Gemtuzumab Ozogamicin
Gemtuzumab Ozogamicin(GO; Mylotarg®)是一種重組的、人性化的抗CD33單克隆抗體(IgG4 κ抗體hP 67.6)，通過一個雙官能團的linker(4-(4乙醯苯氧)-丁酸)與細胞毒性的抗腫瘤抗生素卡切黴素(N-乙醯-卡利奇黴素)結合在一起(圖2)。該藥物已被研究用於治療急性髓系白血病(AML)一種骨髓癌。在這個ADC中，抗體結合表達CD33抗原(在白血病細胞表面常見的唾液酸依賴的糖蛋白)腫瘤細胞並被內化，從而將附著的卡利切黴素傳遞給CD33表達腫瘤細胞。
Figure 2 GemtuzumabOzogamicin
卡利切黴素是一種有效的抗腫瘤抗生素，最初是通過篩選試驗中破壞DNA的能力來確定的。抗腫瘤機理是通過對DNA中微小溝的結合，形成對苯二自由基產生位點特異性雙鏈的破壞。雙鏈DNA破壞抑制了DNA的合成，導致了白血病細胞的死亡。
hP 67.6抗體是由抗CD33的鼠抗體hP 67.6通過CDR區域移植人源化產生的。由此產生的hP 67.6抗體是一種基因工程的人類IgG4 kappa抗體，它包含了來自抗原結合區域的鼠抗體的序列，目的是為了將人類的抗鼠抗體反應降到最低。之所以選擇這種IgG4型，是因為它具有所有同型抗體最長半衰期，而且最不可能參與免疫介導機制，如補充依賴的細胞毒性作用(CDC)和抗體依賴的細胞毒性作用(ADCC)。
在雙官能團4-(4乙醯苯氧)-丁酸中，通過醯胺鍵，可以將有效載荷附著在抗體表面暴露的賴氨酸上，這就形成了一種與N-乙醯-卡裡奇黴素二甲基醯肼相連的醯基腙鏈。平均而言，可以實現一個抗體分子裝載2-3個藥物(藥物對抗體比率或DAR)。在ADC的內部化過程中，在CD33+靶細胞的溶酶體中，通過水解腙的方法，釋放卡利切黴素前體。
在單臂臨床II期研究的基礎上，2000年作為單一藥物獲得加速批准(第1天和第15天的劑量為9 mg/m2)用於≥60歲患有急性髓細胞性白血病(AML)患者首次復原後治療。完全緩解率(CR)為26％，其中包括一部分患者具有不完全的血小板恢復(CRi)。副作用包括延遲的造血恢復和肝靜脈閉塞性疾病的風險增加，特別是在造血幹細胞移植患者中。在確定性III期試驗未成功後，該ADC從美國和歐洲市場撤出(雖然它仍在日本銷售)，該試驗添加了<60歲患者單次劑量6 mg/m2標準緩解誘導治療。然而，其他幾項隨機研究的Meta分析顯示，對於不同的緩解誘導方案，在單次3 mg/m2劑量或分次劑量(第1天，第4天和第7天的3 mg/m2)中，在具有良好的和中等細胞遺傳學特徵的AML患者中提高了總體生存率(OS)。劑量分級似乎降低了肝靜脈閉塞性疾病的發生率。在此分析的基礎上，GO於2017年初向FDA重新提交上市申請。2017年9月1日，FDA重新批准了Gemtuzumab Ozogamicin。批准包括較低的推薦劑量，與化療或自身的不同的計劃表，以及新的患者群體。
Brentuximab Vedotin
第二個獲得市場批准的ADC(2011年)是Brentuximab vedotin(BV; Adcetris®)，是由單耳他汀E(MMAE)與抗CD30人鼠嵌合抗體Brentuximab偶聯而形成的(圖3)。是一種用於治療復發或難治性霍奇金淋巴瘤(HL)和全身漸變性大細胞淋巴瘤(ALCL)的抗體藥物共軛藥物。霍奇金淋巴瘤(HL)的R-S細胞以及漸變性大細胞淋巴瘤(ALCL)惡性細胞，高水平表達CD30。
Figure 3: Skeletal formula of brentuximab vedotin. Three tofive units of MMAE are attached to the monoclonal antibody (MAB) brentuximab via the spacer para-aminobenzylcarbamate (marked green), a cathepsin-cleavable linker (Cit=citrulline, Val=valine, marked blue), and an attachment group consisting of caproic acid and maleimide (marked brown).
肽鏈型linker以一種穩定的方式將抗體與細胞毒性化合物結合在一起，這樣在生理條件下，藥物不易從抗體中釋放出來，以防止對健康細胞的毒性，並確保劑量的有效性。抗體藥物鍵能促進靶腫瘤細胞內快速有效的藥物釋放。抗體的cAC10部分與腫瘤細胞表面的CD30結合在一起，提供了負責抗腫瘤活性的MMAE。然後，BV被內吞，因此有選擇性地接受靶細胞。含有該藥物的囊泡與溶酶體和溶酶體半胱氨酸蛋白酶融合在一起，尤其是組織蛋白酶B，使linker裂解，而MMAE不再與抗體結合，直接釋放到腫瘤環境中(圖4)。
Figure 4 BV mechanism of Action
BV(1.8 mg/kg，每三周一次)在復發的HL或全身ALCL患者的臨床II期試驗中，總體反應率(ORRs)分別為75%(34% CR)和86%(57% CR)，獲得了FDA的加速批准。主要的劑量限制毒性(DLT)是嗜中性神經症，而反覆用藥的主要毒性是神經病變。2015年，BV獲得了FDA的全面批准，該試驗是基於臨床III期的試驗結果。在自體幹細胞移植後，在患有高殘留病風險的HL患者中，每三周給予BV一次，給予安慰劑和最佳支持性護理。對於接受BV的患者，PFS的中位數是43個月，而給予安慰劑和最佳維持療法的患者則是24個月(p=0.001)。最近報告的隨機臨床III期試驗(ALCANZA)提供了令人信服的證據，支持BV治療皮膚T細胞淋巴瘤，其無進展存活(PFS)為16.7個月，而研究者選擇單劑化療(p<0.001)為3.5個月。其他幾項臨床III期試驗正在進行中，聯合批准的化療藥物(NCT01712490，NCT01777152)，以及免疫檢查點抑制劑(NCT02684292，NCT03138499)，以確認BV在隨機研究中的臨床效益。
2011年8月，FDA批准BV用於治療復發的HL和ALCL。在2018年3月，FDA批准擴大使用範圍，聯合化療用於第三階段和第四階段HL的一線治療。2012年10月，EMA對復發或難治的HL和ALCL進行了有條件的市場營銷授權。2017年11月，FDA批准BV用於治療皮膚T細胞淋巴瘤(CTCL)。
Inotuzumab Ozogamicin
第二種使用卡利切黴素有效載荷的ADC是Inotuzumab Ozogin(InO)，它包含了針對B細胞抗原CD22的人源化的單克隆抗體Inotuzumab，和細胞毒性物質卡利切黴素連結(圖5)。在復發性或難治性急性淋巴細胞白血病(ALL)中，InO已經完成了第三階段試驗(INO-VATE ALL)。在總劑量為1.8 mg/m2的InO治療(第1天的0.8 mg/m2，在第8天和第15天的時間為0.5 mg/m2)中產生的CR率，包括CRi，為80.7%，而化療的比率為29.4%(p<0.001)。和GO(Gemtuzumab ozogin)一樣，在治療的患者中，最令人擔憂的非血液毒性是肝臟的不良事件，尤其是肝靜脈閉塞性疾病。這一發現表明，這種風險不是由抗體介導的，而是與卡利切黴素有效載荷有關，這一結果也獲得了臨床前研究支持的推論支持。
Figure 5 Structure of inotuzumab ozogamicin.
2017年，EMA和FDA批准Inotuzumab Ozogamicin用於對患有復發或難治性CD22-陽性B細胞前體急性淋巴細胞白血病(ALL)的成年人進行治療。
Vadastuximab Talirine (SGN-CD33A)
Vadastuximab Talirine (SGN-CD33A)是一種針對CD33(SIGLEC-3)的ADC藥物。SGN-CD33A由西雅圖基因公司開發，目前正在進行臨床試驗，用於治療急性髓系白血病(AML)。急性骨髓性白血病仍然是治療血液腫瘤的主要挑戰。根據美國癌症協會的數據，2012年美國出現了13780例新病例和10200例死亡病例。
CD33是一種表達在骨髓系細胞表面的跨膜受體。CD33抗體(Vadastuximab)偶聯在一種有效的DNA結合劑PBD二聚體(SGD-1882)上，通過一個可分裂的(纈氨酸二肽作為組織蛋白酶B的裂解位點)的馬來醯亞丙基型linker，連結到一種帶有工程化的半胱氨酸單克隆抗體(EC-mAb)(圖6)。這種在藥物linker的位點上使用工程化的半胱氨酸殘留物會使每個抗體負載大約兩個PBD二聚體。PBD二聚體比全系統化療藥物更有效，而特定於位點的結合技術(EC-mAb)允許將殺死腫瘤細胞的PBD藥物均勻地裝載到抗CD33抗體中。
Figure 6 Chemical structure of "talirine" (drawnin black), attached to a cysteine in the antibody's (vadastuximab's) peptidebackbone (drawn in blue).
臨床I期研究表明，推薦的單藥劑量為每三周服用一次40 μg/kg，並確定了一種延遲恢復的骨髓抑制劑量。擴大試驗表明，與移植相關的肝靜脈阻塞疾病也是Vadastuximab Talirine的一個主要副作用。在臨床I期研究中，接受了40 μg/kg劑量(N=21)治療的患者表現出了令人鼓舞的抗白血病活性(33%CR，包括CRi)。臨床I期研究包括在先前未經治療的患者中(N=53)評估SGN-CD33A(每四周10 μg/kg)低劑量下聯合低甲基化藥物治療。不良事件主要與骨髓抑制有關。非血液毒性包括外周性水腫(40%)，這是以前在PBD SJG-136中提到的不良事件。CR+CRi(73%)比單純的低甲基化試劑(17%-28%)更有利，從而導致了III期試驗的開始。不幸的是，試驗(CASCADE)最近停止了，原因是和單臂注射甲基化藥劑相比，SGN-CD33A聯合低甲基化藥劑增加了致命感染發生的概率。
參考文獻：John M. Lambertand Anna Berkenblit. Rev. Med. 2018. 69:191–207.