Her2靶向ADC的新发展策略和挑战

前言

人表皮生长因子受体2（Her2）是酪氨酸激酶的跨膜受体，是表皮生长因子受体（EGFR）家族的一员，该家族还包括Her1（EGFR）、Her3和Her4。所有四个成员都是通过配体依赖或独立的同源或异源二聚化的活性形式调节细胞增殖和分化。然而，与其他三个成员不同的是，Her2是一个可以与任何其他成员形成二聚体，从而触发调节细胞增殖和存活信号通路的受体。

Her2靶向治疗地改善了Her2阳性乳腺癌患者和胃癌患者的预后。目前，已批准几种抗Her2靶向药物用于乳腺癌的治疗：trastuzumab和pertuzumab，两者均为抗Her2人源单克隆抗体，联合化疗被批准为转移性乳腺癌的一线治疗。抗体偶联药物（ADC）结合了小分子药物的强大细胞毒性和单克隆抗体的选择性以及良好的药代动力学特征，Her2靶向ADC成为治疗Her2阳性癌症非常有前景的方向。

Her2靶向ADC的研究现状  

截止2021年，有30个靶向Her2的ADC药物处于临床阶段，其中23个仍在取得良好进展，已有三家获准上市。T-DM1（Kadcyla）是第一个被FDA批准用于治疗晚期HER2+乳腺癌的Her2靶向ADC药物，同时也被批准用于新辅助治疗后残存病灶的早期高危患者。2019年，T-DXd（DS-8201；ENHERTU) 成为第二个获批的新型Her2靶向ADC药物，它在治疗难治性Her2+转移性乳腺癌患者中显示出的抗肿瘤活性。另外，2021年荣昌生物的RC48在中国获准上市，用于治疗至少接受过2种系统化疗的Her2过表达局部晚期或转移性胃癌患者。

此外，有七个Her2靶向的ADC被宣布终止临床试验。

这些数据显示，靶向Her2的 ADC的临床失败率相对较低（23.3%），表明Her2是ADC非常理想的靶点。

Her2靶向ADC的有效载荷

到目前为止，ADC常见的有效载荷是细胞毒素，在很长一段时间里，只有少数几种细胞毒素被用作ADC的有效载荷。随着该领域竞争的日益激烈，超过10种新的细胞毒素被用作Her2靶向ADC的有效载荷，这些ADC正在临床前或早期临床试验中进行评估。

靶向微管的有效载荷

微管蛋白抑制剂，尤其是Auristatin和maytansine，在临床试验中被用作大多数ADC的有效载荷。这些细胞毒素在纺锤体形成过程中靶向并抑制动态微管，然后进一步诱导有丝分裂细胞凋亡。auristatin的典型代表是单甲基auristatin E（MMAE），maytansine的典型代表是DM1，MMAE和DM1是临床试验中常用的Her2靶向ADC的有效载荷类型。

靶向DNA的有效载荷

DNA靶向剂，如卡奇霉素、杜卡霉素和吡咯苯二氮杂卓（PBD），可以通过共价键不可逆地附着在DNA的小凹槽上，从而破坏DNA的空间结构，进而导致细胞死亡。与只杀死有丝分裂期肿瘤细胞的微管蛋白抑制剂不同，DNA靶向剂可以作用于增殖和非增殖细胞。

杜卡马嗪是杜卡霉素的衍生物，与曲妥珠单抗偶联形成一种名为SYD985的ADC，其在乳腺癌中的抗肿瘤活性已在临床试验中得到阐明。PBD二聚体对许多肿瘤细胞具有异常强大的活性，引发了人们对ADC开发的热情。然而，评估ADCT-502和DHES0815A（与PBD偶联）在Her2阳性乳腺癌患者中的药代动力学、安全性和耐受性的临床试验因疗效差和安全性问题而终止。

靶向DNA拓扑异构酶1的有效载荷

喜树碱及其类似物是一种有效的拓扑异构酶1抑制剂，已成为ADC的潜在有效载荷。DS-8201a已经获得FDA的批准，它将DX-8951f衍生物与曲妥珠单抗偶联，DX-8951f是一种喜树碱类似物，其抗肿瘤活性高于其他喜树碱衍生物。

此外，sacituzumab和labetuzumab是分别针对TROP2和CEACAM5设计的ADC，它们采用SN-38作为有效载荷。SN-38是半合成喜树碱，是伊立替康的活性代谢产物。尽管SN-38遇到了一些挑战，例如高疏水性和有限的有效结合位点，但Trodelvy的获批意味着SN-38类似物可以满足ADC有效载荷的标准。

其他新型有效载荷

除了上述三种类型的有效载荷外，在临床前试验中还研究了几种新的有效载荷。例如，MT-5111是一种临床开发中的新型Her2靶向ADC，它结合Her2上不同于trastuzumab或pertuzumab的表位，使用核糖体抑制剂志贺毒素作为有效载荷。

BDC-1001、SBT6050和NJH395选择Toll样受体（TLR）激动剂作为有效载荷，以刺激强烈的局部抗肿瘤免疫反应，正在表达Her2的实体瘤患者的I期临床试验中进行评估。MM-302利用了细胞毒性化疗脂质体阿霉素，临床前研究表明其活性优于蒽环类药物和脂质体阿霉素，但在II期试验中未达到终点。

Her2靶向ADC的连接子

为了成功地连接抗体和有效载荷，ADC的连接子构建必须满足一些关键标准。首先，连接子必须足够稳定，在血液循环中不会过早断裂，这可以有效避免ADC的靶向毒性。其次，一旦ADC被内化到靶细胞中，连接子还允许从抗体分子有效释放高度细胞毒性的有效载荷。第三，为了抑制ADC的聚集，还对CMC提出了重大挑战，必须考虑连接子的疏水性。连接子分为两类：不可切割型和可切割型。

大多数ADC连接子采用可切割连接子，可通过环境（如低pH值）或特定溶酶体酶（如组织蛋白酶B）条件性的切割。含有二肽的连接子依赖于组织蛋白酶B，组织蛋白酶B在多种恶性细胞中过表达，其具有羧基肽酶活性，并选择性识别某些氨基酸序列，以在序列的C端切割二肽连接体，如Phe-Lys、Val-Cit、Glu-Val-Cit和GGFG。

许多Her2靶向ADC采用了酶裂解型可切割连接子，如SYD985：

DS-8201a：

RC48：

另外一些ADC利用不可切割的连接子在有效载荷和抗体之间构建比可切割连接子更稳定的偶联。带有不可切割连接子的ADC通常具有更复杂的药物释放机制，依赖于抗体的完全蛋白水解降解，由于渗透性差只具有有限的旁观者效应。这类Her2靶向ADC例如T-DM1：

BAT8001：

和ARX788：

Her2靶向ADC的偶联技术

目前，临床试验中Her2靶向ADC的主要偶联策略是半胱氨酸偶联，如RC-48和SYD985，其次是赖氨酸偶联。此外，近年来，与抗体上的工程氨基酸或天然氨基酸进行位点特异性偶联成为一种趋势，例如ARX788和A166。

赖氨酸偶联

常见的偶联方法之一是利用抗体的赖氨酸残基，氨基酸亲核NH2基团与有效载荷上亲电的N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）基团发生反应。这种技术已成功应用于批准的Her靶向ADC，即T-DM1。

然而，典型的IgG1抗体有80到90个赖氨酸残基，其中约10个可以在强制条件下进行修饰。赖氨酸残基上的偶联导致ADC药物抗体比（DAR）的异质性。此外，连接子可能会附着到一些在抗体-抗原相互作用中至关重要的赖氨酸残基上，导致亲和力降低。

半胱氨酸偶联

半胱氨酸偶联方法是基于抗体的半胱氨酸残基与锚定在连接子上的特定硫基之间的反应。然而，与赖氨酸不同，野生型抗体中几乎不存在游离巯基，它们主要通过减少二硫键生成。IgG1含有4个链间和12个链内二硫键用于ADC构建，幸运的是，4个链间二硫键通常对IgG1的结构稳定性不起关键作用，可以在温和的条件下选择性还原，生成2、4、6或8个游离硫基，同时保持12个链内二硫键的完整性。

因此，与基于赖氨酸的偶联相比，明确的偶联位点和特定的硫基反应有助于ADC控制DAR和异质性。这种偶联方法是ADC构建的主要选择，许多Her2 靶向ADC，如RC48和SYD985等，都使用了这种偶联方法。

位点特异性偶联

利用带有工程化活性氨基酸残基的抗体与连接子有效载荷偶联是获得位点特异性ADC的可行方法。这些ADC的特点是偶联均匀，DAR为2或4，表现出比传统