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癌症
治疗中的抗体疗法
2024-06-17
·
生物制品圈
抗体药物偶联物
摘要:
癌症
治疗中最大的挑战是以最小的损伤正常细胞来根除癌细胞。靶向治疗已经发展起来以应对这一挑战,与传统
癌症
治疗相比,显示出显著增加的治疗指数。由于其对目标抗原的非凡高特异性,抗体成为靶向治疗代理家族中的重要成员。治疗性抗体使用一系列机制直接或间接杀死癌细胞。早期的抗体被开发出来直接对抗癌细胞上的目标。随后是连接技术的进步,使得抗体-药物偶联物(ADCs)的生产成为可能,这些偶联物将细胞毒性有效载荷引导到癌细胞。我们对T细胞生物学的理解的提高,导致了免疫检查点抑制抗体的生产,这些抗体通过激活T细胞间接杀死癌细胞。甚至最近,双特异性抗体被设计合成,以重定向患者的T细胞杀死癌细胞。在这篇综述中,我们总结了治疗性抗体用来靶向癌细胞的不同方法。我们讨论了它们的作用机制、目标特异性的结构基础、临床应用以及正在进行的研究以提高疗效和减少毒性。 1. 引言 在过去的一个世纪中,发展了诸如化疗和放疗等有效的治疗手段来治疗
癌症
。不幸的是,这些方法通常缺乏足够的特异性,无法在不引起难以忍受的毒性的情况下,使用足够高的剂量来根除癌细胞。单克隆抗体可以提供所需的特异性水平,从而大幅扩大治疗窗口,有些抗体甚至能够区分相差一个氨基酸或经过翻译后修饰的两种抗原。20世纪70年代发展的杂交瘤技术首次允许生产和筛选针对人类抗原的高度特异性小鼠单克隆抗体。其次,将人类抗体恒定区嫁接到小鼠抗体可变区的能力,产生了具有更好治疗效果和较少副作用的嵌合抗体(图1)。第三,20世纪90年代转基因小鼠模型和噬菌体展示系统的应用,使得能够针对
癌症
靶点产生全人源抗体。随着这些技术进步和临床需求的增加,过去25年见证了基于抗体治疗的爆炸性增长。自1997年以来,已有50多种基于抗体的
肿瘤
治疗药物获得了美国食品药品监督管理局(FDA)和欧洲药品管理局(EMA)的批准(补充表1)。除了基于抗体的治疗外,抗体片段也被用来生成嵌合抗原受体(CARs)进行T细胞工程。在这篇综述中,我们专注于
FDA
和
EMA
批准的基于抗体的治疗以及正在临床前和临床开发中进展的抗体。我们讨论了用于产生嵌合、人源化和人源抗体的相继使用的方法的演变。我们详细说明了正在开发用于靶向癌细胞的一系列格式,如单特异性抗体、免疫检查点抑制剂、双特异性抗体和偶联抗体。最后,我们总结了为应对当前
癌症
靶向抗体开发中的挑战而进行的新兴研究。 2. 抗体生成 用于识别针对
肿瘤
抗原的治疗性单克隆抗体或抗体片段的一系列技术。这些技术包括使用目标抗原对啮齿动物进行免疫、噬菌体或酵母展示技术、从人类和小鼠中克隆单B细胞,以及从骆驼科动物中识别单域抗体(称为纳米抗体)。抗体的进一步临床应用开发涉及抗体工程,使其与人类免疫系统越来越兼容。 2.1 嵌合抗体和人源化抗体 单克隆抗体传统上是通过1975年Cesar Milstein和
Georges Kohler
开发的杂交瘤技术生产的。在这个过程中,B细胞是从免疫特定抗原的小鼠脾脏或淋巴结中分离出来的,然后与
Sp2/0
这样的
骨髓瘤
细胞系融合,形成称为杂交瘤细胞系的杂交细胞。通常通过酶联免疫吸附测定(ELISA)筛选杂交瘤克隆以检测蛋白结合,并通过流式细胞术检测细胞结合。杂交瘤技术能够稳健且成本有效地生成一系列小鼠单克隆抗体。然而,注入人体的小鼠抗体会产生人抗鼠抗体(HAMA)免疫反应,限制了它们的疗效并增加了不良反应。因此,获得监管批准的大多数小鼠抗体后来都被撤回(图1)。
Blinatumomab
(一种双特异性T细胞激活剂,靶向
CD19
),使用两个小鼠衍生的单链可变片段(scFv)格式,缺乏可结晶片段(Fc),是唯一在临床上广泛采用的小鼠抗体。 为了减少在患者中诱导免疫反应,小鼠抗体的恒定区被替换为人类恒定区,以产生嵌合抗体(图1)。
利妥昔单抗
(抗
CD20
)和
西妥昔单抗
(抗
表皮生长因子受体(EGFR)
)(表1)是最早通过将小鼠抗体2B8和225的可变区连接到人类免疫球蛋白G1(IgG1)重链和人类κ轻链恒定区而产生的嵌合抗体之一。然而,带有小鼠可变区的嵌合抗体仍可被识别为外来物质,导致可能清除治疗性抗体的人抗嵌合抗体(HACA)免疫反应。这可能限制了嵌合抗体的重复应用并阻碍了它们的临床开发。为了进一步减少不必要的免疫反应,通过1980年代开发的称为“人源化”的过程增加了小鼠单克隆抗体的人类含量。人源化涉及将小鼠抗体的互补决定区(CDR)仅嫁接到人类抗体的框架区域(图1)。
曲妥珠单抗
是通过将小鼠人类表皮生长因子受体2(HER2)抗体mumAb4D5的CDR移植到人类抗体框架中而开发的首批人源化抗体之一,类似的策略被用于开发
奥比妥珠单抗
(抗
CD20
)、
帕博利珠单抗
(抗
程序性细胞死亡蛋白1(PD1)
)和
阿特珠单抗
(抗PD1配体1(PDL1))(表1)。 除了小鼠杂交瘤技术外,还开发了兔杂交瘤技术,用于生产针对
肿瘤
抗原(如
间皮素
)的兔单克隆抗体。CDR嫁接方法已被调整以人源化兔单克隆抗体,如针对间皮素的YP218,用于临床开发。监管机构批准的大多数治疗性抗体是使用杂交瘤方法生成的,随后工程化成嵌合或人源化形式,并广泛用于
癌症
治疗(图1)。 2.2 全人抗体 1990年代开发的两种技术使得生成全人抗体成为可能:人类抗体噬菌体展示和表达人类抗体的转基因小鼠模型。为了生成产生人类抗体的转基因小鼠,人类Ig基因座或可变区被插入到小鼠基因组中,同时破坏小鼠Ig基因。从小鼠中分离出免疫目标抗原的B细胞,用于单B细胞克隆和测序。转基因小鼠平台XenoMouse(Abgenix/Amgen)、VelocImmune(Regeneron)和
HuMab
(Medarex/Bristol Myers Squibb)产生了9种获批的针对
癌症
靶标的人类抗体:
daratumumab
(抗
CD38
)、
ipilimumab
(抗
细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4(CTLA4)
)、
nivolumab
(抗
PD1
)、
ofatumumab
(抗
CD20
)、
panitumumab
(抗
EGFR
)、
durvalumab
(抗
PDL1
)、
cemiplimab
(抗
PD1
)、
tisotumab
(抗组织因子(TF))和
relatlimab
(抗淋巴细胞激活基因3(
LAG3)
)(表1)。这些抗体的成功临床开发导致了KyMouse(Kymab)、OmniRat(Ligand)、H2L2 Mouse(Harbour Antibodies)、Trianni Mouse(Trianni Inc/AbCellera)和RenMab(Biocytogen)等多个转基因小鼠平台的快速崛起。 图1 | 抗体组分。a, 抗体由两个相同的轻链和重链组成,它们通过二硫键连接在一起,呈现出Y字形结构。每个轻链和重链都包含一个可变区(VL和VH),负责抗原结合,以及恒定区(CL和CH),决定抗体的半衰期和效应功能。酶促处理可以将抗体分解成两个片段,分别命名为片段抗原结合(Fab)和可结晶片段(Fc)。轻链和重链的可变区共同构成可变片段(Fv),是保留抗原结合能力的最小片段。制造的Fv片段通过柔性肽连接起来,形成一个称为单链可变片段(scFv)的单一链。根据来自每个物种的肽序列量,抗体被分为小鼠、嵌合、人源化和人类抗体。
a Belantamab mafodotin
被撤回,但可能会根据正在进行的试验重新获得批准。
Teclistamab
(一种人源化和人类抗体的组合)在此图中被视为人源化抗体。CDRs,互补决定区。 展示技术为人类抗体开发提供了另一种平台。使用噬菌体展示,可以从多样性超过10^10的大型文库中分离出人类单链可变区(scFv)或片段抗原结合(Fab)片段(图1)。噬菌体展示技术通常使用M13丝状噬菌体来表达与噬菌体pIII外壳蛋白融合的抗体片段,如scFv。噬菌体文库用固定在微孔板或珠子上的目标抗原进行筛选。非特异性噬菌体结合物被洗去,剩余的特异性结合物被收集用于下一轮筛选。通常需要3到5轮筛选来分离特异性结合物。这个过程称为噬菌体淘选,它模仿体外免疫选择。使用下一代测序的新方法有助于快速识别稀有结合物。Dyax生产的噬菌体展示系统产生了三种获得监管批准的全人抗体:
ramucirumab
(抗
血管内皮生长因子受体2(VEGFR2)
)、
necitumumab
(抗
EGFR
)和
avelumab
(抗
PDL1
)(表1)。此外,由Dyax、Cambridge Antibody Technology、MorphoSys等产生的多个噬菌体展示衍生的人类抗体目前正在进行临床试验。转基因小鼠和噬菌体展示技术都有其独特的优势。通常,转基因小鼠平台倾向于产生具有更理想生物物理特性和在临床试验中表现更好的抗体,而噬菌体展示允许选择针对特定表位的抗体。除了噬菌体展示,细胞表面展示(酵母、细菌和哺乳动物)、核糖体展示和mRNA展示技术已被用于抗体生成。酵母和哺乳动物细胞表面展示允许在真核细胞的细胞表面表达重组抗体片段。这使得可以通过流式细胞术分离抗原特异性细胞,并发现高亲和力结合物。
Sintilimab
,一种特异性针对
PD1
的人类
IgG4
抗体(表1),是通过酵母细胞表面展示分离的,目前正在接受
FDA
监管审查以获得批准。 2.3 比较嵌合、人源化和全人抗体 生产嵌合、人源化或全人抗体的目标是减少针对抗体的免疫反应,这种反应带有中和风险和不良反应(例如,输注反应和
过敏反应
),并随着重复给药而增加。对各种抗体治疗的人类临床试验的大规模分析显示,使用嵌合、人源化和全人抗体时,免疫原性逐渐下降。然而,该研究没有检查较低的免疫原性是否会导致更好的
肿瘤
消退或患者生存。几种
FDA
批准和
EMA
批准的嵌合、人源化和全人抗体针对常见的
癌症
抗原,如
CD20
、
HER2
和
EGFR
,尽管它们在不同的表位上具有不同的结合特性(表1)。 ADCC,抗体依赖性细胞介导的细胞毒性;ADCP,抗体依赖性细胞介导的吞噬作用;
ASPS
,
肺泡软组织肉瘤
;
BCC
,
基底细胞癌
;
CDC
,补体依赖性细胞毒性;dMMR,错配修复缺陷;
HCC
,
肝细胞癌
;HNC,
头颈癌
;IgG,免疫球蛋白G;
MCC
,
默克尔
默克尔细胞癌
;MSI-H,微卫星高度不稳定性;NA,数据不可用;
PMBCL
,
原发性纵隔大B细胞淋巴瘤
;
RCC
,
肾细胞癌
;SCC,
鳞状细胞癌
;TNBC,
三阴性乳腺癌
。 比较针对
CD20
(
利妥昔单抗
与
奥比妥珠单抗
或
利妥昔单抗
与
奥法木单抗
)、
HER2
(
曲妥珠单抗
与马格图珠单抗)和
EGFR
(
西妥昔单抗
与帕尼图珠单抗)的抗体的III期临床试验已经证明,总生存率相似,治疗相关治疗中断的比率也相似,表明具有等效的治疗效力。然而,大量的HAMA免疫反应阻碍了针对二唾液神经节苷
GD2
的小鼠抗体的开发,并且在使用
利妥昔单抗
治疗
自身免疫性疾病
的患者中观察到了强烈的HACA免疫反应。对HACA免疫反应的担忧,加上简化了人源化和全人抗体生成的技术进步,增加了这两种格式的使用。进入当前临床试验的抗体要么是人源化的,要么是全人产品(图1和补充表2),根据以前的试验结果,人源化和全人抗体在患者中倾向于展示相似的治疗效力。 2.4 不同格式的抗体治疗 根据它们的结构和功能机制,抗体治疗可以分为三种主要格式——单特异性抗体、双特异性抗体和与有效载荷(如药物、毒素或放射性同位素)偶联的抗体(图2)。 2.5 单特异性抗体格式 单特异性抗体格式涉及全长免疫球蛋白,它们结合到目标抗原上。在五种免疫球蛋白亚型(IgG、IgM、IgA、IgE和IgD)中,只有IgG能够结合到新生儿Fc受体(FcRn),从而带来长半衰期(大约21天)。针对
癌症
的抗体利用IgG亚型来利用这一延长的半衰期,通常每21天给药一次。大多数
FDA
批准和
EMA
批准的抗体以及正在开发的抗体都使用单特异性IgG抗体格式(见图1自然发生的IgG抗体的基本结构)。IgG抗体有四个亚类(IgG1、IgG2、IgG3和
IgG4
),大多数治疗性抗体使用IgG1亚类。单特异性抗体格式的目标抗原是细胞表面蛋白,主要是在
实体癌
中过度表达的生长因子受体(例如,在
乳腺癌
、
胃癌
和
胃食管癌
中过度表达的
HER2
;在
结肠癌
中过度表达的
EGFR
;在
肺癌
中过度表达的
MET
)。对于
血液恶性肿瘤
,抗体通常针对由不同免疫细胞亚群表达的细胞表面糖蛋白(也称为簇分化(CD)标记),例如
B细胞恶性肿瘤
中的
CD19
和
CD20
;T细胞恶性肿瘤中的
CD52
和CC基序趋化因子受体4(
CCR4
;也称为
CD194
);浆细胞恶性肿瘤中的
CD38
和B细胞成熟抗原(BCMA;也称为
TNFRSF17
)。目标及其相应的抗体列在表1中。 2.5.1 作用机制 抗体与癌细胞结合通过多种机制导致癌细胞死亡。直接阻断生长因子的生存信号和阻断血管生成导致
肿瘤
血液供应中断是这些抗体对实体
肿瘤
消退的两个主要机制。相比之下,
血液恶性肿瘤
中针对的CD标记通常在促进癌细胞存活方面没有重要作用,尽管一些研究表明针对
CD20
或
CD52
的抗体可以诱导非caspase依赖性的程序性细胞死亡。相反,抗体通过招募和激活免疫效应细胞来诱导细胞毒性。每个IgG抗体亚类赋予抗体不同的效应功能。IgG1亚类Fc片段对巨噬细胞和自然杀伤(NK)细胞表达的激活Fcγ受体(FcγRs;FcγRI、FcγRIIa、FcγRIIIa和FcγRIIIb)有很强的亲和力。
FcγR
结合导致巨噬细胞和NK细胞介导的抗体依赖性细胞介导的细胞毒性(ADCC)和抗体依赖性细胞吞噬作用(ADCP),直接杀死癌细胞(见图2)。最早获得
FDA
批准的两种抗体是针对恶性B细胞表达的
CD20
的
利妥昔单抗
和针对
过度表达HER2的乳腺癌
HER2
的乳腺癌细胞的
曲妥珠单抗
,这两种抗体都使用常见的IgG1亚类。IgG1诱导ADCC和ADCP的能力最终导致癌细胞死亡,并且可以通过Fc工程进一步增强。支持这一作用机制的是,例如携带FcγRIIIa等位基因中纯合子158缬氨酸/缬氨酸的患者对
利妥昔单抗
和
曲妥珠单抗
的反应更高。IgG1亚类还结合补体蛋白C1q,导致通过补体依赖性细胞毒性(CDC)的癌细胞死亡。 图2 | 抗体格式和作用机制。a, 根据结构和作用机制,治疗性抗体可以分为三种不同的格式:单特异性抗体、双特异性抗体,以及与药物、毒素或放射性同位素偶联的抗体。b, 单特异性抗体结合癌细胞上的抗原,通过多种机制导致细胞死亡,包括破坏
生长因子受体
(如人类
表皮生长因子受体2(HER2))
的生存信号,激活免疫细胞(如通过抗体依赖性细胞介导的细胞毒性(ADCC)的自然杀伤(NK)细胞介导的杀伤和通过抗体依赖性细胞吞噬作用(ADCP)的巨噬细胞介导的杀伤),以及通过激活补体级联反应(补体依赖性细胞毒性(CDC))。免疫检查点阻断抗体结合并激活免疫细胞,如T细胞,导致免疫介导的癌细胞死亡。双特异性抗体结合两种不同的抗原。大多数双特异性抗体设计为结合T细胞(T细胞激活剂)和癌细胞,并将T细胞重定向以杀死癌细胞。非T细胞激活的双特异性抗体结合癌细胞表面的两种不同抗原,导致直接杀死癌细胞。抗体-药物偶联物(ADCs)、免疫毒素和放射性同位素偶联抗体携带有毒载荷,增强了抗体杀死癌细胞的能力。
BCMA
,
B细胞成熟抗原
;
EGFR
,表皮生长因子受体;
gp100
,糖蛋白100;
GPRC5D
,
G蛋白偶联受体家族C组5成员D
;
FcγR
,Fc γ受体;
PD1
,程序性细胞死亡蛋白1;
PDL1
,
PD1
配体1;scFv,单链可变片段;
TCR
,T细胞受体。 尽管大多数直接介导癌细胞死亡的
癌症
靶向抗体更倾向于使用IgG1亚类(见表1),但一个例外是帕尼图珠单抗,一种IgG2 EGFR抗体。IgG2抗体只能弱激活NK细胞和补体,而是通过招募髓系细胞来介导癌细胞死亡。目前市场上的单克隆抗体主要是IgG1。除了效应功能外,IgG亚类的选择还基于结构稳定性、循环半衰期、制造经验以及监管批准、缺乏免疫原性或意外副作用,以及公司开发组合中特定IgG亚类的可用性。 研究了
曲妥珠单抗
的Fab片段与
HER2
胞外域复合物的结构,为治疗机制提供了首个结构基础。
曲妥珠单抗
结合
HER2
的第四个亚域,阻止其同源二聚体形成,进而减少细胞增殖(蛋白质数据银行(PDB):1N8Z;见图3a)。结构技术的进步促成了首个应用冷冻电镜(cryo-EM)技术获得的
HER2
与两种靶向
HER2的抗体曲妥珠单抗
HER2
的抗体曲妥珠单抗和
帕妥珠单抗
复合物的结构[61]。与
曲妥珠单抗
不同,
帕妥珠单抗
通过与
HER2
的第二亚域相互作用,抑制
HER2
与
HER3
配体诱导的异源二聚体形成,破坏下游信号传导(见图3a)。
曲妥珠单抗
和
帕妥珠单抗
的结合表位相隔约60埃(Å),
HER2-曲妥珠单抗-帕妥珠单抗
HER2
-曲妥珠单抗-帕妥珠单抗复合物结构指导了双特异性抗体
Zanidatamab
的设计,该抗体与两种
HER2
表位相互作用,具有改善的治疗效力。 结构生物学技术也被用来理解
利妥昔单抗
的治疗机制;具体来说,
利妥昔单抗
如何促进
CD20
的聚集。在最初的高分辨率结构中,似乎
CD20
形成了同源二聚体,
利妥昔单抗
的Fab片段结合到每个
CD20
单体的胞外区域(PDB:6VJA;见图3b)。
利妥昔单抗
两个Fab片段之间的距离表明单一
利妥昔单抗
IgG分子无法结合
CD20
同源二聚体。使用全长IgG
利妥昔单抗
进行的额外电子显微镜研究提供了首个证据,表明
利妥昔单抗
交联两个
CD20
同源二聚体,结果形成一个大的超分子复合物,确立了
利妥昔单抗
的结合机制。 2.5.2 单特异性抗体Fc工程 大多数IgG1抗体的效应功能由Fc域介导。数十年的研究增进了我们对Fc域与不同Fc受体相互作用的理解,并协助工程化具有理想效应功能的抗体。在临床前研究中显示增加活性的常见Fc域修饰包括去岩藻糖基化(从Fc区域去除岩藻糖以增加FcγRIIIa结合)或关键残基的氨基酸替代(例如S239D和I332E,增加与Fc受体的结合),两者都导致增强的ADCC和ADCP。两种在临床使用的抗体具有去岩藻糖基化的Fc(靶向
CD20的奥比妥珠单抗
CD20
的奥比妥珠单抗和靶向
CCR4
的莫加木单抗)以增强它们的免疫效应功能(见表1)。随机临床试验(GALLIUM和GOYA研究)评估了
利妥昔单抗
(未经Fc修饰的
CD20
抗体)或
奥比妥珠单抗
(Fc去岩藻糖基化的
CD20
抗体)在不同
淋巴瘤
亚型中的益处。在GOYA研究中,两组患者的结果相似。GALLIUM研究显示接受
奥比妥珠单抗
治疗的患者有更好的无进展生存期(PFS),但未能证明总体生存益处,这是肿瘤学中的重要基准。此外,GALLIUM研究也因使用比
利妥昔单抗
更高剂量的
奥比妥珠单抗
而受到批评,这可能混淆了PFS结果。两种在Fc域具有氨基酸替代以增加ADCC的抗体已获得
FDA
批准:
HER2
抗体Margetuximab和
CD19
抗体Tafasitamab(见表1)。III期试验比较了
Margetuximab
与
曲妥珠单抗
(Fc未经修饰的
HER2
抗体)在
乳腺癌
患者中的疗效。尽管早期分析显示
Margetuximab
减少了
癌症
进展,但最终分析中两组的总体生存率相同。基于这些临床试验结果,Fc工程化抗体治疗
癌症
患者的益处仍然不清楚。 2.5.3 免疫检查点抑制剂 在过去十年中,另一组靶向免疫细胞调节检查点的单特异性抗体对
癌症
患者显示出显著的临床疗效。目前11种
FDA
批准和
EMA
批准的免疫检查点抑制抗体现在被用于治疗20多种不同类型的
癌症
,包括
肺癌
、
黑色素瘤
、
肾细胞癌
、
头颈鳞状细胞癌
(见图4a,b),预计近期将有更多的这些抑制性抗体获得批准(见表1)。免疫检查点抑制剂在大多数
癌症
类型中显示出20-30%的响应率。然而,某些
恶性肿瘤
如
霍奇金淋巴瘤
和
皮肤癌
、
微卫星高度不稳定性(MSI-H)癌症
、
PDL1
表达升高的
癌症
、突变负担高(每兆碱基≥10个突变),以及与病毒相关的一些
癌症
的响应率显著更高。 2.5.4 作用机制 免疫检查点阻断抗体抑制了对T细胞起负向调节作用的途径,从而重新激活细胞毒性T细胞以杀死癌细胞(见图2)。在临床试验中正在研究的20多个免疫检查点中,治疗性抗体已经获得
FDA
或
EMA
批准的三个蛋白或途径是
CTLA4
、
PD1
-
PDL1
和
LAG3
。免疫检查点抑制剂的作用机制已在其他综述文章中广泛讨论,因此这里只简要提及。
CTLA4
、
PD1
和
LAG3
的表达是在T细胞刺激后诱导的,其主要目的是限制T细胞激活的程度。
PD1
与其配体
PDL1
和
PDL2
相互作用,这在癌细胞表面经常过度表达。
PD1
与其配体的结合导致招募酪氨酸磷酸酶,该磷酸酶去磷酸化T细胞受体(TCR)下游的信号分子。这阻止了
TCR
介导的T细胞增殖(信号1),并减弱了T细胞对癌细胞的响应,使
肿瘤
能够逃避免疫系统。
CTLA4
与T细胞共刺激受体
CD28
竞争结合抗原呈递细胞(APCs)上的
CD80
和
CD86
。
CTLA4
与这些配体的结合阻止了
CD28
共受体信号传导(信号2),从而抑制T细胞激活并损害对
癌症
的免疫反应。同样,当
LAG3
与主要组织相容性复合体(MHC)II类分子或
纤维蛋白原样蛋白1(FGL1)
结合时,
LAG3
表达对T细胞和NK细胞功能的负向调节作用。破坏这些相互作用的抗体通过降低激活阈值允许增强的T细胞激活,使耗尽的T细胞“重新激活”,并将新的T细胞克隆招募到
肿瘤
中。免疫检查点抑制剂也可能对调节性T细胞(Treg细胞)有不同的影响,这是一群在
肿瘤
微环境中抑制免疫活动的T细胞亚群。一些使用小鼠模型和人类体外模型的研究表明,
PD1
和
CTLA4
阻断可以选择性地耗尽Treg细胞并增强抗
肿瘤
免疫。然而,在接受免疫检查点抑制剂治疗的患者中并未观察到这种Treg细胞耗竭,因此,与Treg细胞失活相比,细胞毒性T细胞的压倒性重新激活可能是推动免疫检查点抑制剂介导的
肿瘤
回归。 图3 | 抗体-抗原相互作用的结构基础。a, 针对人表皮生长因子
受体2 (HER2)
的抗体结合不同的
HER2
表位。冷冻电镜 (cryo-EM) 结构显示了与
曲妥珠单抗
和
帕妥珠单抗
的片段抗原结合 (Fab) 域结合的
HER2
胞外域 (ECD)(PDB ID: 8Q6J)。b,
CD20
同源二聚体与两个
利妥昔单抗
Fab域复合物的冷冻电镜结构(PDB ID: 6VJA)显示每个
CD20
分子与一个
利妥昔单抗
Fab结合。
利妥昔单抗
通过交联
CD20
二聚体形成大的超分子复合物来促进
CD20
的聚集。c, 针对
程序性细胞死亡蛋白1 (PD1)
的抗体结合不同的
PD1
表位。
Pembrolizumab Fab
(橙色和金色;PDB ID: 5GGS)和
Nivolumab Fab
(洋红色和粉色;PDB ID: 5GGR)与
PD1
配体1 (
PDL1
)(白色)在
PD1
(青绿色)上的结合位点重叠,阻止了
PD1
-
PDL1
相互作用。所有蛋白质分子都显示了表面表示。d,
PD1
-
PDL2
(PDB ID: 6UMT)和
PDL1
抗体Atezolizumab(PDB ID: 5XXY)结构的对齐。结构分析表明,
PDL2
的残基Trp100适合
PD1
内部的口袋并有助于
PD1
-
PDL2
结合。
PDL2
中同样的残基(Trp100)扰乱了
Atezolizumab
与
PDL2
的结合。e,
Ipilimumab
(PDB ID: 5TRU)和
Tremelimumab
(PDB ID: 5GGV)Fab域与
细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4 (CTLA4)
的复合物结构显示出具有大的埋藏表面积的类似结合表位,有效地竞争天然配体
CD80
和
CD86
的结合。f, p53(R175H)多肽-主要组织相容性复合物 (MHC) 结合抗体平行于MHC分子内部的肽结合槽结合(PDB ID: 6W51)。相比之下,p53(R175H)特异性T细胞受体 (TCR) 垂直于肽结合槽结合(PDB ID: 6VQO)。 PD1阻断抗体是目前使用最广泛的免疫检查点抑制剂。七种获批的PD1阻断抗体(
nivolumab
、
pembrolizumab
、
cemiplimab
、
dostarlimab
、
retifanlimab
、
tislelizumab
和
toripalimab
)和两种目前正在临床试验中的抗体(见表1)使用
IgG4
格式,该格式不能有效地激活补体级联反应,并且与IgG1亚型相比具有较弱的Fc受体结合。因此,
IgG4
格式可能保护表达
PD1
的效应T细胞不被意外地通过ADCC或CDC杀死。针对
LAG3
的抗体relatlimab也使用类似的
IgG4
格式。所有
IgG4
抗体都带有S228P突变以防止Fab臂交换(见表1)。在获批的PD1抗体中,只有
pembrolizumab
的全长结构已被确定。该结构揭示了Fc域内CH2域旋转,完全暴露了糖蛋白。与其他报道的Fc域结构相比,这种CH2域构象是这些IgG亚类的分子灵活性的新描述,并且可以进一步研究以了解这种构象如何有助于较弱的Fc受体结合。相比之下,
PDL1
和
CTLA4
阻断抗体使用IgG1格式。尽管
atezolizumab
和
durvalumab
使用修饰过的Fc域限制了FcR介导的效应功能,
avelumab
和
ipilimumab
使用未修饰的Fc域保留了CDC和ADCC活性。尽管在临床试验中没有
PD1
和
PDL1
阻断抗体的直接比较以确定它们的效力,但对
PD1
途径阻断抗体的临床试验的荟萃分析得出结论,PD1抗体比PDL1抗体略为有效,可能是因为PD1抗体阻断了
PD1
与
PDL1
和
PDL2
的相互作用。值得注意的是,使用具有功能性Fc区域的IgG1格式的
avelumab
在
肺癌
、
卵巢癌
、
胃癌
和
头颈癌
患者中未能表现出益处,尽管其他免疫检查点抑制剂在这些相同
癌症
类型的患者中表现出成功。因此,使用IgG1格式及其介导效应T细胞杀伤的潜力可能导致其次优的试验结果。 已经确定了本文描述的几种免疫检查点抑制剂抗体与其目标蛋白复合物的结构基础。这些结构揭示了表位界面的多样性、复合物的埋藏表面积以及抗体结合后目标蛋白的构象变化。两种
PD1
阻断抗体,
pembrolizumab
(PDB ID:5GGS)和
nivolumab
(PDB ID:5GGR),尽管每种抗体与
PDL1
配体结合位点广泛重叠,但它们在不同的表位结合
PD1
(见图3c)。
PDL1
靶向抗体(
atezolizumab
、
durvalumab
、
avelumab
)与
PDL1
和
PDL2
复合物的晶体结构鉴定了一个关键残基
PDL2
(Trp100),它阻碍了抗
PDL1
抗体与
PDL2
的结合,并提供了
PDL1
和
PDL2
之间选择性的机制[92,95,96](PDB ID:5XXY)(见图3d)。
PDL1
中相应的残基是丙氨酸,允许
PDL1
与
atezolizumab
结合。与
PD1
结合抗体相比,两种
CTLA4
靶向抗体,
ipilimumab
(PDB ID:5XJ3)和
tremelimumab
(PDB ID:5GGV),共享类似的结合表位,有效地与天然配体
CD80
和
CD86
竞争(见图3e)。与
CD86
相比,抗体与
CTLA4
复合物更大的埋藏表面积(约600 Ų)有助于这种作用机制。 2.5.5 免疫检查点抑制剂的毒性 免疫检查点阻断抗体通过普遍的免疫激活介导癌细胞的死亡,但有时这种激活可能会错误地针对健康组织。免疫检查点抑制抗体具有非常明显的不良反应谱,被称为免疫相关不良事件(irAEs)。这些irAEs包括各种表现,如皮肤、胃肠道、肝脏、内分泌、肺和心脏事件。尽管不常见,但严重的甚至可能致命的毒性偶尔可能会由于免疫检查点抑制而产生。在许多情况下,需要暂时使用糖皮质激素、
肿瘤坏死因子(TNF)
拮抗剂、麦考酚酸莫非尔或其他免疫调节剂进行免疫抑制以管理irAEs。 2.6 双特异性抗体格式 第二种格式包括多样化的双特异性抗体类别。与单特异性抗体不同,双特异性抗体结合两种不同的抗原或表位。这些抗原可以位于相同的目标细胞上,也可以位于不同的细胞上。针对两种不同细胞的双特异性抗体主要是T细胞激活剂,将癌细胞与效应T细胞交联;因此,它们被称为T细胞激活剂(TCE)双特异性抗体。在交联后,效应T细胞被激活,通过释放细胞毒性颗粒和淋巴因子来杀死结合的目标癌细胞(见图2)。另一类双特异性抗体作用于同一目标细胞表达的不同抗原,如两种不同的
生长因子受体
。这样的双特异性抗体通过阻断目标
生长因子受体
的增殖信号,并通过激活NK细胞和巨噬细胞对抗癌细胞来杀死目标细胞。 2.6.1 双特异性T细胞激活剂 2014年
Blinatumomab
的监管批准导致这种基于抗体治疗的类别爆炸性增长。原型TCE双特异性Blinatumomab是一种小型54-kDa融合蛋白,大约是IgG抗体的三分之一大小(见表2)。
Blinatumomab
由双特异性抗体所需的最小元素组成;一个针对
癌症
的scFv(抗
CD19
)通过甘氨酸-丝氨酸肽连接与一个T细胞结合scFv(抗
CD3
)连接。
Blinatumomab
通过抗
CD19
scFv结合B细胞,并同时通过抗
CD3
scFv连接并激活T细胞,导致B细胞死亡(见图2)。
Blinatumomab
在一系列
B细胞恶性肿瘤
中显示出活性(见图4c,d),并获得批准用于治疗B细胞前体急性淋巴细胞性白血病(B-ALL)。随后获得监管批准的TCE双特异性抗体采用了
Blinatumomab
的基本设计(见图5a)。 图4 | 使用免疫检查点抑制剂或双特异性抗体重新激活或重新定向T细胞对癌细胞的治疗效果。a,b, 来自一位患有
头颈鳞状细胞癌(HNSCC)
并涉及左侧舌边缘的个体的氟脱氧葡萄糖(FDG)-正电子发射断层扫描(PET)图像(a)和用苏木精和伊红(H&E)染色的
肿瘤
切片(b)。该患者接受了免疫检查点抑制剂nivolumab和
ipilimumab
的治疗,并经历了
肿瘤
负担的大幅减少。治疗中的H&E切片显示角蛋白碎片(KD)和周围的多核巨细胞(箭头)以及治疗中的
FDG
-PET图像显示舌边缘
FDG
摄取的减少。c, 一位患有
B细胞淋巴瘤
的患者的CT扫描,在治疗前和接受靶向
CD19
的双特异性抗体T细胞激活剂blinatumomab治疗4周后。该患者对
blinatumomab
有部分反应。箭头指向纵隔中受累的
淋巴结肿瘤
。d, 另一位患有
B细胞淋巴瘤
的患者的骨髓活检样本,在治疗前和接受
blinatumomab
治疗15天后。
肿瘤
细胞以蓝色显示(苏木精染色),T细胞以棕色显示(
CD3
染色)。部分a和b改编自,Springer Nature。部分c和d经,AAAS许可转载。 制药公司经常为使用不同架构和组装双特异性抗体的方法的独特TCE格式注册商标。常见的格式包括双特异性T细胞激活剂(BiTE)(Amgen)、
Duobody(Genmab)
、DART(MacroGenics)和
Xmab
(Xencor),
Blinatumomab
使用BiTE格式。
Tebentafusp
是一种独特的TCE双特异性格式,名为ImmTAC,它将针对
黑色素瘤
细胞中表达的
糖蛋白-100(gp100)
-人
类白细胞抗原(HLA)
-A02复合物的亲和增强型
TCR
与抗
CD3
scFv连接。
Tebentafusp
在
转移性葡萄膜黑色素瘤
患者中显示出优越的总生存率,导致其在2022年获得批准。在过去的2年中,有六种针对
血液恶性肿瘤
的新型双特异性抗体获得了监管批准。这些包括
teclistamab
和
elranatamab
(BCMAxCD3),以及
talquetamab
(G蛋白偶联受体家族C组5成员D(GPRC5D)xCD3)用于
多发性骨髓瘤
,以及
mosunetuzumab
、
epcoritamab
和
glofitamab
(CD20x
CD3
)用于
B细胞淋巴瘤
(见表2)。然而,TCE双特异性抗体在
实体瘤
中的批准落后。然而,针对
实体恶性肿瘤
的TCE双特异性抗体的临床试验激增,让人们看到了这一策略将增加其效用的广度的希望。最近有关针对
小细胞肺癌
中delta样蛋白3(DLL3)的TCE双特异性抗体的I期试验的积极报告令人鼓舞,并表明
实体瘤
障碍将被突破。 2.6.2 双特异性抗体靶向同一细胞上的不同抗原 双特异性抗体也被设计为结合目标癌细胞上的两种不同的抗原或表位,而无需与效应T细胞结合。它们的抗癌效果是通过阻断两条增殖信号通路来介导的,从而最大化了抗
肿瘤
活性。除了它们的受体阻断活性外,这些双特异性抗体还可能被设计为包含一个功能性的IgG1 Fc域,使它们能够通过非T细胞的免疫效应途径如ADCC、ADCP和CDC杀死癌细胞。
Amivantamab
是首个靶向癌细胞表达的
EGFR
和MET(表2)的受体阻断双特异性抗体,并获得监管批准用于治疗带有
外显子20插入突变的非小细胞肺癌
。
Amivantamab
阻断了
EGFR
和
MET
通路的信号传导,这些通路驱动了一部分
肺癌
,比单一受体结合抗体的组合更有效。此外,
Amivantamab
的IgG1 Fc域被设计为低岩藻糖水平,这增强了FcγRIIIa的结合和NK细胞介导的ADCC。
Zanidatamab
采用了类似的双特异性设计,它用每个Fab臂结合两种不同的
HER2
表位(表2)。这些臂针对
HER2
的第二个和第四个亚域,分别是已批准用于治疗
HER2阳性乳腺癌
HER2
阳性乳腺癌的
HER2靶向抗体帕妥珠单抗
HER2
靶向抗体帕妥珠单抗和
曲妥珠单抗
的结合位点。临床前研究表明,与
曲妥珠单抗
、
帕妥珠单抗
或
曲妥珠单抗
和
帕妥珠单抗
的组合相比,
Zanidatamab
增强了
HER2
聚集、受体下调,并增加了CDC介导的
HER2阳性癌
HER2
阳性癌细胞的杀伤。在I期临床试验中,
Zanidatamab
对一系列
HER2阳性实体瘤
HER2
阳性实体瘤显示出令人鼓舞的活性。 ADCC,抗体依赖性细胞介导的细胞毒性;ALL,急性淋巴细胞性白血病;CRS,
细胞因子释放综合征
;Ig,免疫球蛋白;irAEs,免疫相关不良事件;IV,静脉注射;kDa,千道尔顿;scFv,单链可变片段;TLS,
肿瘤溶解综合征
。带有Fc的双特异性抗体还带有Fc突变,这些突变使得异源重链能够配对(未显示)。 2.6.3 双特异性抗体Fc工程
Blinatumomab
的血清半衰期很短,大约为2小时,因为这种小多肽可以快速被肾脏清除,并且缺乏FcRn介导的循环所需的Fc域。由于其半衰期短,
Blinatumomab
通过连续静脉输注给药,以维持一致的血清浓度。连续输注装置需要额外的医疗资源,增加成本,并且与间歇输注相比,对患者来说不够方便。在
Blinatumomab
之后获得监管批准的双特异性抗体具有更高的分子量,大多数包含一个延长半衰期的Fc域(见表2)。具体来说,
Tebentafusp
的分子量约为75kDa,高于肾脏滤过的截止值,因此不会被肾脏快速清除。然而,
Tebentafusp
缺乏Fc域,因此具有相对较短的半衰期为7.5小时。
Mosunetuzumab
、
Teclistamab
、
Epcoritamab
、
Glofitamab
和
Elranatamab
包含IgG1、IgG2或
IgG4
Fc域(见表2),这增加了它们的分子量超过
Tebentafusp
(约145kDa),并使FcRn能够结合。这些修改延长了血清半衰期,并允许间歇(每周)剂量。添加这样的Fc域倾向于被包括在所有即将到来的双特异性抗体设计中。由于IgG1 Fc片段对巨噬细胞和NK细胞上的Fcγ受体有很强的亲和力,带有IgG1 Fc片段的TCE双特异性抗体可能通过抗
CD3
scFv与巨噬细胞或NK细胞(通过IgG1 Fc片段)交联,导致巨噬细胞或NK细胞无意中杀死T细胞,反之亦然。已经在Fc域引入了氨基酸替代(例如,在
Mosunetuzumab
中的N297G或在
Glofitamab
中的P329G、L234A和L235A)以消除FcγR结合并减少无意中的免疫细胞杀伤(见表2)。使用IgG2或
IgG4
Fc域的TCE双特异性抗体可能不需要这样的Fc域沉默,因为它们与FcγRs的相互作用较弱。 2.6.4 双特异性抗体的毒性 TCE双特异性抗体由于使用相同的抗癌机制——通过T细胞激活来杀死目标细胞(表2),因此具有类似的不良反应。毒性水平与携带TCE双特异性抗体靶标的细胞(
肿瘤
或正常细胞)的总身体负担有关。TCE双特异性抗体可诱导全身性
炎症
,特征为
发热
、不同程度的
缺氧
、
低血压
,偶尔多器官衰竭,统称为
细胞因子释放综合征(CRS)
。神经毒性是与TCE双特异性抗体相关的另一种独特的不良反应,表现为意识混乱和
震颤
,以及言语和行为的改变。CRS和神经毒性的病理生理学尚不完全清楚,可能与
干扰素γ(IFNγ)
、
白细胞介素-6(IL-6)
、
IL-1
和
IL-10
等细胞因子水平升高有关。接受TCE双特异性抗体治疗的患者需要密切监测,可能需要使用糖皮质激素或抗细胞因子药物如
IL-6
中和抗体tocilizumab进行免疫抑制。此外,为预防或减少CRS和神经毒性,已实施了几种策略,包括逐渐增加TCE双特异性抗体剂量、预防性糖皮质激素,以及在开始TCE双特异性抗体治疗前使用化疗减少
肿瘤
负担。受体阻断双特异性抗体无法激活T细胞,因此不会引起TCE双特异性抗体通常观察到的CRS或神经毒性。受体阻断双特异性抗体的不良反应与它们的单特异性抗体类似,如
amivantamab
引起的
皮疹
(也见于靶向
EGFR
的抗体cetuximab和
panitumumab
)和
zanidatamab
引起的
心力衰竭
(也见于靶向
HER2
的抗体trastuzumab)(表2)。 图5 | 双特异性抗体和偶联抗体的发展时间线。a, 双特异性抗体的时间线。b, 药物偶联、免疫毒素偶联和放射性同位素偶联抗体的时间线。
a Catumaxomab
,一种上皮细胞黏附分子(
EpCAM
)xCD3双特异性抗体,于2009年获得欧洲药品管理局(EMA)批准用于治疗
恶性腹水
,但后来因商业原因被制造商撤回。ADC, 抗体-药物偶联物;ALL, 急性淋巴细胞性白血病;
B-ALL
, B细胞前体急性淋巴细胞性白血病;
BCMA
, B细胞成熟抗原;AML,
急性髓系白血病
;
CEA
, 癌胚抗原;
EGFR
, 表皮生长因子受体;
FDA
, 美国食品药品监督管理局;
gp100
, 糖蛋白100;
HCL
,
毛细胞白血病
;MRD, 最小残留病;
NHL
,
非霍奇金淋巴瘤
;
NSCLC
, 非
小细胞肺癌
;OS, 总生存期;PFS, 无进展生存期;
TCR
, T细胞受体。 2.7 偶联抗体格式 第三种主要格式涉及与有毒载荷连接的抗体,如细胞毒素(抗体-药物偶联物(ADCs))、细菌或植物毒素(免疫毒素)或放射性同位素,这增强了抗体杀死癌细胞的能力。在这一组中,ADCs迄今为止是最广泛使用的形式,而毒素偶联和放射性同位素偶联抗体尚未得到广泛采用(见图5b)。 2.7.1 抗体-药物偶联物 ADCs是通过将
肿瘤
靶向抗体与细胞毒素连接而构建的(见图2)。ADC分子与细胞表面抗原的结合导致它们的内化,随后在细胞内释放细胞毒素。这允许选择性地将细胞毒素输送到癌细胞,同时保留大部分健康组织。ADC的关键组成部分包括
肿瘤
靶向抗体、细胞毒素和连接抗体与细胞毒素的连接子(表3)。ADC的成功取决于这些关键组成部分的最佳选择,以及用于将连接子连接到抗体的偶联方法,这通常决定了药物-抗体比率(DAR)。 大多数ADC使用人源化或人类IgG1作为
肿瘤
靶向抗体(除了
brentuximab
使用嵌合IgG1,以及
gemtuzumab
和
inotuzumab
使用人源化
IgG4
)。如上所述,使用IgG1的普及是由于其长的血浆半衰期约为21天(例如,与IgG3的半衰期为7天相比),以及其能够结合Fc受体,通过ADCC和ADCP增强靶细胞的杀伤(例如,与在ADCC和ADCP中效率较低的IgG2和
IgG4
相比)。两种ADC,
gemtuzumab
和
inotuzumab
,使用
IgG4
,其对FcγRII和FcγRIII的亲和力较低,从而限制了ADCP,同时可能由于减少了ADC通过Fc受体进入免疫细胞的非特异性吸收,而减少了毒性。 大多数连接子将细胞毒素连接到IgG1抗体主链上的随机赖氨酸或半胱氨酸残基上。一个有效的连接子在血液中最小化细胞毒素的早期释放,同时促进在首选目标位置的活性药物的控制释放。连接子通常被分类为可裂解和不可裂解。十二种获批的ADC中有十种使用可裂解连接子,如肽连接子、腙连接子、二硫键连接子或CL2A连接子(表3)。最早开发的用于药物附着的连接子之一是使用腙键的可裂解连接子。这种连接子用于将抗
肿瘤
抗生素calicheamicin连接到
gemtuzumab
和
inotuzumab
ADCs。腙键设计为在靶细胞溶酶体内部的酸性条件下分解,以释放calicheamicin。然而,腙键可能在血浆中发生水解,导致药物分子的非预期释放,从而引起系统毒性。第二种可裂解连接子是肽连接子,需要在溶酶体内部通过cathepsin B选择性裂解。四种ADC使用mc-VC-PABC二肽连接子,由
Seagen
首次开发用于生成使用
CD30
靶向抗体连接到微管抑制剂单甲基auristatin E (MMAE)的ADC brentuximab(表3)。
Brentuximab
与化疗结合在几种不同类型的
淋巴瘤
患者中显示出显著的疗效,并被认为是
霍奇金淋巴瘤
和
CD30+外周T细胞淋巴瘤
CD30
+外周T细胞淋巴瘤的一线治疗标准。
Brentuximab
的成功导致了mc-VC-PABC二肽连接子的广泛采用。
Seagen
与
Roche
、
Astellas
和
Genmab
合作,分别使用mc-VC-PABC二肽连接子开发了靶向
CD79B
、
nectin-4
和
TF
的ADC。第三种可裂解连接子是二硫键连接子,其中连接子裂解是通过细胞内部高浓度的谷胱甘肽介导的。带有二硫键连接子的ADC包括
mirvetuximab
,在
卵巢癌
患者的III期临床试验中显示了生存益处。与可裂解连接子相比,不可裂解连接子对各种分解机制都有抵抗力。有效载荷在靶细胞的溶酶体内降解抗体后释放。两种ADC,
trastuzumab emtansine
和
belantamab mafodotin
使用不可裂解连接子进行药物附着。临床前研究表明,由于不可裂解连接子的血浆稳定性增加,对非靶细胞的毒性较低。然而,可裂解和不可裂解连接子尚未在临床试验中直接比较,一个比另一个的优势仍然不清楚。
肿瘤
细胞杀伤过程由附着在
肿瘤
靶向抗体上的细胞毒素执行。药物通常是一种具有高细胞杀伤效力的小分子(半数最大抑制浓度(IC50)≤5纳摩尔),通过三种机制之一诱导细胞死亡——直接DNA损伤、破坏微管网络或抑制拓扑异构酶活性(表3)。目前使用的药物IC50差异很大,从5纳摩尔(Dxd,一种
拓扑异构酶抑制剂
)到5皮摩尔(pyrrolobenzodiazepines (PBDs),一类DNA损伤剂)。然而,ADC的效力取决于药物的IC50和DAR。因此,带有强效PBD载荷和相对较低DAR约2.3的
loncastuximab tesirine
,以及带有效力较低的载荷Dxd但相对较高DAR约8.0的
trastuzumab deruxtecan
,都能在几种体内模型中诱导完全的
肿瘤
回归。在临床试验中也观察到了带有高DAR的ADC结合新型连接子设计的益处。
Trastuzumab emtansine
和
trastuzumab deruxtecan
共享相同的
HER2
靶向抗体。然而,尽管
trastuzumab emtansine
携带微管抑制剂DM1(IC50为2纳摩尔,DAR 3.5)通过不可裂解连接子结合,
trastuzumab
deruxtecan使用药物Dxd(IC50为5纳摩尔,DAR 8.0)与可裂解连接子结合。在比较两种ADC的III期临床试验中,
trastuzumab deruxtecan
显示出更高的反应率(79.7%对34.2%)和总生存率(94.1%对85.9%,在12个月时)。此外,
trastuzumab
deruxtecan延长了
表达低水平HER2的乳腺癌
HER2
的乳腺癌患者的生存期,使其成为第一种在
HER2低表达乳腺癌
HER2
低表达乳腺癌中有效的ADC。最近,fam-trastuzumab deruxtecan在一系列
高HER2表达的实体瘤
HER2
表达的实体瘤中显示了
肿瘤
回归,并获得了
FDA
对
肿瘤
不可知论
HER2
导向治疗的首次批准。 2.7.2 ADCs 的毒性 ADCs被认为是靶向药物,比传统的细胞毒素化疗药物有更好的耐受性。然而,大多数患者在使用ADCs时会经历某种形式的毒性。大多数ADCs共有的毒性包括输液反应、细胞减少症、
感染
、肝酶升高、胃肠道症状(
腹泻
、
呕吐
和
便秘
)和胚胎-胎儿毒性(表3)。 DM1和DM4是美登素1的衍生物。DXd是
Exatecan
的衍生物,用于ADC。
SN38
是
伊立替康
的活性代谢产物。ADC,抗体-药物偶联物;ALL,急性淋巴细胞性白血病;AML,
急性髓系白血病
;
BCMA
,
B细胞成熟抗原
;
DAR
,药物-抗体比率;
FRα
,
叶酸受体α
;GSK,
葛兰素史克
;
HER2
,人表皮生长因子受体2;mc,马来酰亚胺己酰;mc-VC-PABC,马来酰亚胺己酰-缬氨酸-对氨基苄氧羰基;MMAE,单甲基奥瑞他汀E;MMAF,单甲基奥瑞他汀F;PBD,吡咯并苯并二氮杂环;PTCL,
外周T细胞淋巴瘤
;SMCC,琥珀酰亚胺-4-(N-马来酰亚甲基)环己烷-1-羧酸酯;TF,组织因子;TNBC,
三阴性乳腺癌
。 a 2023年,
FDA
撤销了
belantamab mafodotin
的生物制品许可,
EMA
建议不更新其市场授权,因为确证性DREAMM-3试验未能证明无进展生存期的改善。正在进行的试验表明,
belantamab
可能会重新获得批准。
b Trastuzumab deruxtecan
获得
FDA
批准用于
HER2低表达乳腺癌
HER2
低表达乳腺癌(免疫组织化学评分1+)和所有
高HER2表达的实体瘤
HER2
表达的实体瘤(免疫组织化学评分3+)。 某些毒性与使用特定有效载荷有关,例如与微管抑制剂(MMAE、DM1、DM4)相关的
周围神经病变
和与calicheamicin相关的肝毒性。其他毒性是针对共同抗原的ADCs共有的。例如,靶向
HER2
的ADCs可能导致
心力衰竭
和介导
间质性肺病
。 2.7.3 免疫毒素偶联物或免疫毒素 免疫毒素有两个组成部分,一个靶向抗体或抗体的Fv片段,以及通常来自细菌或植物毒素的细胞毒素。靶向抗体或Fv片段结合到目标细胞,允许选择性地输送毒素。毒素来自细菌,如假单胞菌外毒素A(PE)和白喉毒素(DT),或来自植物,如蓖麻毒素。从理论上讲,任何用于生成ADC的靶向抗体都可以用于免疫毒素。然而,尽管在过去几年中有12种ADC获得批准,只有一种免疫毒素,
moxetumomab pasudotox
,获得了
FDA
和
EMA
的批准,用于治疗
毛细胞白血病
(图2和5b)。
Moxetumomab
是一种融合蛋白,结合了
CD22
结合Fv与截断的假单胞菌外毒素A(PE38),由
国家癌症研究所(NCI)
的I. Pastan开发。当进入目标细胞时,PE38毒素与
延伸因子2(EF2)
结合并阻断蛋白质合成。
Moxetumomab
在
毛细胞白血病
患者的临床试验中展示了41%的高完全反应率,并在2018年获得监管批准。然而,由于临床采用率低,
moxetumomab
的生产在2023年停止。Moxetuzumab和其他研究性免疫毒素面临了几个挑战,包括高免疫原性导致治疗效力丧失和狭窄的治疗窗口导致毒性,如
毛细血管渗漏综合征(CLS)
和
溶血性尿毒症综合征(HUS)
。
Moxetumomab
的低采用率也可能是由于其复杂的管理过程,包括毒性预防、预处理和后处理水化、需要安全监测以避免不良反应以及在
毛细胞白血病
中有替代疗法的可用性。尽管过去几年的几项临床试验已经评估了靶向
BCMA
、
间皮素
和其他与
癌症
相关的抗原的免疫毒素的疗效,但目前没有一种正在进行监管审查,也没有预计将在不久的将来获得批准。 2.7.4 抗体-放射性同位素偶联物 抗体-放射性同位素偶联物由一个靶向抗体与一个放射性同位素链接而成。放射性同位素发射α粒子或β粒子,导致目标细胞DNA链断裂,从而导致细胞死亡。抗体-放射性同位素偶联物不需要内化就能诱导细胞死亡,这提供了与ADCs和免疫毒素相比的独特优势,包括旁观者效应。α粒子是大型带正电荷的粒子,由两个质子和两个中子组成,具有相对短的有效范围约为50-100微米。相比之下,β粒子是小型带负电荷的电子(比α粒子小约8000倍),具有较长的有效范围约为0.5-10毫米,但具有较少的DNA损伤能量。β粒子发射体的例子包括碘-131、镥-177和钇-90。两种获得
FDA
批准和/或
EMA
批准的抗体-放射性同位素偶联物,
90Y-ibritumomab
和
131I-tositumomab
,将β粒子发射放射性核素连接到靶向
CD20
的抗体上(图2和5b),用于治疗
B细胞淋巴瘤
。90Y-
ibritumomab
和
131I-tositumomab
在临床试验中展示了65-80%的总反应率和20-30%的完全反应率。两项研究都观察到了一些可预测的治疗相关不良效果,包括由于健康骨髓暴露于辐射而导致的长期严重细胞减少症,
131I-tositumomab
的放射性碘引起的
甲状腺功能减退症
,以及继发性恶性肿瘤,如
骨髓增生异常综合征(MDS)
和
白血病
。尽管有高反应率,这些药物并未得到广泛的临床使用,2012年只有75名患者接受了
131I-tositumomab
治疗。因此,131I-
tositumomab
在2013年自愿撤回。
90Y-ibritumomab
仍然适用于
复发或难治性低级别B细胞淋巴瘤
患者,但报告表明只有少数患者正在接受这种治疗。批准数量有限和临床采用率低可能是因为需要一个多学科团队,包括医学肿瘤学家、放射肿瘤学家、药理学家和物理学家,来开发并在临床上部署这些分子。很少有中心具备这样的能力,因此,抗体-放射性同位素偶联物的使用落后于ADCs。 3. 挑战与未来展望
肿瘤
药物开发是一个艰难的过程,成功率为3-7%。目前尚缺乏针对肿瘤学中抗体基础治疗的成功率数据,但大约18%进入I期临床试验的治疗性抗体(包括肿瘤学在内的所有适应症)会继续进行药物上市146。这些低数字反映了药物开发过程中遇到的众多障碍。治疗性抗体的开发是一个资源密集型的多步骤操作。它需要针对目标抗原生成一定数量的抗体,然后选择几个具有理想结合和生物物理特性的领先候选物。然后,领先的抗体会在体内使用小鼠模型进行有效性测试,使用非人灵长类动物进行毒性和药代动力学测试,随后进行人体首次临床试验。尽管在小鼠模型中显示出有希望的有效性,但多种抗体由于在非人灵长类动物或人体首次临床试验中的毒性而未能通过临床开发。尽管存在这些障碍,但以下描述的几种抗体显示出令人鼓舞的临床前和临床数据,可能会在未来几年改变患者护理。 3.1 新靶点
实体瘤
构成了新
癌症
患者的大多数。与
实体瘤
相关的患者中有相当一部分以转移性疾病出现,需要系统性治疗,这种治疗很少是治愈性的。因此,转移性肺、结肠、胰腺、乳腺、前列腺、肝脏和
胆管癌
共同导致了大多数
癌症
死亡(见图6)。然而,与
血液恶性肿瘤
相比,
实体瘤
的抗体开发滞后主要是因为缺乏可靶向的抗原。不同的
淋巴瘤
亚型约占所有
癌症
死亡的3%,并且有五种
肿瘤
抗原(
CD19
、
CD20
、
CD79b
、
CD30
、
CCR4
和
PD1
)被治疗性抗体靶向。相比之下,约占
癌症
死亡21%的
肺癌
只有一个可靶向的
肿瘤
抗原(EGFR-MET)。此外,约占
癌症
死亡8%的
胰腺癌
、6%的
前列腺癌
和3%的
脑癌
完全没有
FDA
批准和/或
EMA
批准的治疗性抗体。这种差异很大程度上是因为
淋巴瘤
和
骨髓瘤
起源于正常的B细胞,这些细胞表达明显的可靶向抗原(见图6)。此外,正常的B细胞可以在不产生不可忍受的后果的情况下被根除。不幸的是,在
实体瘤
中,目标抗原的发现很少带来线索。因此,新的靶点鉴定可能需要涉及对大量患者样本进行单细胞测序,以寻找在
癌症
和正常组织中差异表达的抗原。 图6 | 常见
实体瘤
和
血液瘤
的抗体靶点。这些图表显示了美国前15位
癌症
类型的死亡百分比与批准的抗体及晚期临床试验中的抗体所靶向的独特抗原数量。抗原靶点在每种
癌症
组织旁边展示。注意,
非小细胞和 小细胞肺癌
被归类在“肺”下;
霍奇金淋巴瘤
、
非霍奇金淋巴瘤
、
慢性淋巴细胞白血病(CLL)
和
中枢神经系统(CNS)淋巴瘤
被归类在“
淋巴瘤
”下;
急性髓系白血病(AML)
、
急性淋巴细胞白血病(ALL)
、
慢性髓系白血病(CML)
和其他
白血病
被归类在“
白血病
”下。不论组织类型,
微卫星高度不稳定(MSI-H)癌症
都有资格接受免疫检查点抑制剂治疗,
HER2阳性实体瘤
HER2
阳性实体瘤有资格接受
HER2
导向治疗的
trastuzumab deruxtecan
,并未包括在分析中。镥
Lu177 vipivotide tetraxetan
用于
前列腺癌
的治疗没有被包括在内,因为靶向部分不是抗体。
癌症
死亡百分比和批准的靶点数量的数据分别来自 https://www.cancer.org/research/cancer-facts-statistics/all-cancer-facts-figures/2023-cancer-facts-figures.html 和抗体协会。a 程序性细胞死亡蛋白1(PD1)治疗仅在
霍奇金淋巴瘤
中获批。
b B7-H3
被认为是
肿瘤
相关抗原,可能是免疫检查点抗原。 此外,最近针对
claudins
、
HER3
、成纤维细胞生长因子受体2B (FGFR2B)、
DLL3
、结缔组织生长因子(CTGF,亦称
CCN2
)和
前列腺六跨膜上皮抗原1 (STEAP1)
的临床试验显示出令人鼓舞的结果。目前正在II/III期临床试验中的抗体靶点列在图6和补充表2中。最后,一种创新的方法来绕过缺乏
肿瘤
特异性抗原是通过多种抗原的组合靶向。大多数
癌症
缺乏在健康组织中不存在的真正特异性抗原的表达。因此,靶向只在
肿瘤
中共同表达而不在健康组织中表达的抗原组合,可能提供一条可行的治疗途径。利用布尔逻辑AND门的临床前研究,需要两个或三个目标激活细胞毒性机制,已经展示了
肿瘤
回归,但它们尚未在临床试验中得到测试。 一些细胞表面蛋白聚糖,如软骨素和肝素,是
癌症
和其他人类疾病中信号通路的重要调节因子。软骨素蛋白聚糖已被证明促进
肿瘤
血管化,并调节与
肿瘤
生长相关的信号传导途径,它们在多种
癌症
类型中表达。糖磷脂酰肌醇 (GPI) 锚定的细胞表面HSPGs,如glypicans,在
癌症
中过度表达,表明它们是潜在的
肿瘤
相关抗原。已经开发了针对
GPC1
、
GPC2
和
GPC3
的抗体和CAR T细胞,分别用于治疗
胰腺癌
、
神经母细胞瘤
和
肝癌
。 3.1.1
肿瘤
特异性抗原 大多数目前批准的基于抗体的治疗针对
肿瘤
相关抗原或组织特异性抗原。
肿瘤
相关抗原,如
HER2
,在癌细胞中过度表达,但也由正常组织的一个亚群表达,尽管表达水平较低。
癌症
和正常组织之间表达水平的差异提供了治疗窗口。组织特异性抗原,如
CD20
,在癌细胞(
B细胞淋巴瘤
)和正常细胞(B细胞)中表达水平相似。针对这类组织特异性抗原的治疗旨在同时消除正常细胞和癌细胞,因为正常B细胞的耗尽可能在临床上是可以接受的。针对
B细胞谱系癌症
的
CD19
、
CD20
、
CD38
和
BCMA
的治疗代表了组织特异性治疗性抗体最成功的例子。对于起源于较少可有可无的组织如T细胞的
癌症
,针对TCR β链恒定区 (TRBC) 和TCR β链可变区 (TRBV) 的抗体已经开发出来,以靶向所有克隆性癌细胞,但只针对正常T细胞的一部分,从而保留足够的正常组织以执行其功能。一些新兴的抗体靶点包括
肿瘤
特异性抗原,这些抗原仅由癌细胞表达,不由正常细胞表达。
肿瘤
特异性抗原的主要例子是新抗原,它们是由
MHC
分子呈递的突变肽。这些突变肽是携带来自
癌症
细胞标志性突变(点突变、小插入/删除、移码突变、融合和剪接变体)的蛋白质的氨基酸变化的短蛋白质水解产物。来自诸如
BRAF
、
RAS
、
PIK3CA
、
TP53
和异柠檬酸脱氢酶(IDH)等突变
癌症
驱动基因的公共新抗原,为癌细胞提供了极其独特的靶点,可以用来造福患者。这些公共新抗原目前正在被双特异性抗体靶向,并且在针对携带
TP53和RAS突变的癌症
TP53
和
RAS
突变的癌症的临床前研究中显示出令人鼓舞的活性。已经有多方面的努力描述了抗体识别新抗原的结构基础。
p53(R175H)
突变肽-
MHC
与
p53(R175H)
特异性
TCRs
和抗体复合物的晶体结构已经确定。
TCRs
共享一个明显的“规范”垂直结合取向至肽-MHC分子,偏向突变位点。相比之下,
p53(R175H)
p53
(R175H)新抗原特异性抗体使用一种非规范的并行结合模型沿肽的长度(见图3f)。此外,抗体对
p53(R175H)
新抗原的亲和力比相应的
TCR
高约100倍。不同的结合模式可能有助于抗体的特异性和高亲和力。 3.1.2 细胞内抗原 抗体无法穿透细胞膜,因此只能靶向细胞表面抗原。细胞内抗原可以与
MHC
分子相关联地呈现在细胞表面,使它们成为可靶向的。以这种方式,
tebentafusp
靶向细胞内抗原
gp100
,该抗原在黑色素瘤中过度表达,并与HLA-A*02:01相关联呈现在细胞表面。目前正在开发抗体以靶向诸如人类
端粒酶逆转录酶(hTERT)
、
MUC1
、
NY-ESO1
、TCR γ替代阅读框蛋白(TARP)、
p53
、
WT1
和
黑色素瘤
优先表达抗原(
PRAME
)等癌细胞特异性过度表达的细胞内蛋白,其中针对
PRAME
的靶向在临床试验中显示出令人鼓舞的初步结果。 3.1.3
肿瘤
微环境中的抗原
癌症
发展于一个复杂的免疫细胞、成纤维细胞和细胞外基质的混合物中,这被称为
肿瘤
微环境。早期基于抗体的针对
癌症
相关成纤维细胞或细胞外基质的靶向尝试未能产生临床效益。目前的研究表明,
肿瘤
微环境中的免疫细胞如
肿瘤
相关巨噬细胞(TAMs)、树突细胞和骨髓源抑制细胞(MDSCs)是众所周知的驱动对免疫检查点抑制剂的抗性的因素。因此,耗尽或阻断这些免疫抑制细胞的功能可能使
肿瘤
对免疫检查点抑制剂敏感。早期阶段的临床试验已经证明了通过靶向
巨噬细胞集落刺激因子1受体(CSF1R)
、
髓细胞表达触发受体1(TREM1)
和
TREM2
的抗体介导的TAMs抑制的安全性和可行性。临床前研究也表明,使用激动性
CD40
单克隆抗体增强
肿瘤
微环境中树突细胞的功能可以增强T细胞介导的
肿瘤
回归。针对
胰腺癌
患者的
CD40
抗体的临床试验患者耐受性良好,并已显示出增强的T细胞激活和渗透到
肿瘤
中。T细胞免疫球蛋白结构域和黏蛋白结构域3(TIM3)受体由一系列免疫细胞如淋巴细胞、树突细胞、单核细胞和巨噬细胞表达,
TIM-3
拮抗性抗体同样可以通过调节
肿瘤
微环境促进
肿瘤
杀伤。
TIM-3
拮抗性抗体与目前批准的免疫检查点抑制剂联合在
实体瘤
患者中展示了可控的安全概况。所有这些抗体抵消
肿瘤
微环境中的免疫抑制状态,目前正在进行II/III期试验,将确定它们的最终效用。 3.2 针对低密度抗原 目前批准的ADCs和双特异性抗体靶向相对丰富的抗原,如
CD19
、
CD20
和
BCMA
,每个癌细胞上有大约1,000到50,000份拷贝。针对新抗原的主要挑战来自于它们在癌细胞表面的低丰度,有些细胞表达的靶标抗原只有1-10份拷贝。除了新抗原,有效的靶向
肿瘤
相关或组织特异性抗原也可能因为它们可变的细胞表面密度而受到影响。此外,治疗压力也可能选择表达靶标抗原低的癌细胞克隆。临床前研究表明,双特异性抗体能够杀死每个细胞表达低至1-10个抗原的癌细胞,而ADCs需要1,000份或以上才能杀死细胞。未修饰的全长抗体可能需要更高目标抗原表达。针对这种低密度抗原仍然是一个挑战,优化的抗体工程使得在临床前研究中有效地靶向个位数水平的新抗原成为可能。 3.3 新型免疫检查点抑制剂 2011年
ipilimumab
的批准标志着免疫疗法时代的到来。免疫检查点阻断剂具有在一些复发的
实体瘤
患者中诱导长期缓解的前所未有的能力,这导致了大量临床试验的开展。
FDA
和
EMA
已经批准了11种不同的针对
CTLA4
、
PD1
和
PDL1
的抗体,用于20多种
癌症
类型的65多个不同的适应症。继
CTLA4
、
PD1
和
PDL1
靶向初步成功后,还有许多其他免疫检查点如
LAG3
、T细胞免疫受体含有免疫球蛋白和ITIM结构域(
TIGIT
)、V型免疫球蛋白抑制T细胞激活(VISTA)、
TIM3
、
PVRIG
、自然杀伤组2A(NKG2A)和
OX40
等被探索它们在多种
癌症
类型中诱导缓解的能力。除了针对
黑色素瘤
的
LAG3
的relatlimab外,其他都尚未在III期试验中展示所需的治疗活性以获得监管批准。同样,针对
CD47
的巨噬细胞检查点抑制剂magrolimab在早期试验中显示出令人鼓舞的活性,但在
MDS
和
急性髓系白血病(AML)
患者的III期试验中因缺乏效力而停止。目前新型免疫检查点阻断剂的表现低于预期,导致制药行业专注于
PD1
-
PDL1
领域,除了现有的九种抗体外,还有五种新的药物正在进行监管审查。尽管
PD1
-
PDL1
靶向取得了成功,但只有少数(~20%)的患者对免疫检查点阻断剂有反应,甚至更少的比例(~13%)实现持久缓解。此外,目前的免疫检查点抑制剂与相当大的并发症相关,其中约1%是致命的,约40%是慢性毒性。因此,我们需要超越
PD1
-
PDL1
抑制。这将需要改变
癌症
生物学研究方向和监管机构对抗体药物的批准方法。我们应该优先考虑针对新型免疫检查点调节剂的基础和转化研究,如B和T淋巴细胞衰减剂(
BTLA
)、
B7-H3
(亦称
CD276
)、
CD27
和
4-1BB
,而不是重新审视已经广泛探索的
PD1
-
PDL1
轴和联合疗法。监管机构可能考虑修订批准流程,使新的
PD1
-
PDL1
阻断剂在初步III期试验中展示与竞争产品相当的疗效和毒性概况后,获得所有现有适应症的批准。 3.4 新型抗体格式 3.4.1 IgM抗体 所有全长治疗性抗体使用IgG亚型。临床前研究和早期试验正在探索五聚体IgM格式,与IgG格式中可用的两个结合位点相比,它有十个抗原结合位点。这比针对同一表位的IgG抗体提供了更高的结合亲和力。一个例子是
IGM-8444
,一种高亲和力的五聚体IgM激动剂抗体,针对
死亡受体5 (DR5)
,在小鼠模型中展示了
肿瘤
回归,并已进入I期试验。 3.4.2 新型双特异性格式 TCE双特异性格式不断发展,旨在提高疗效,同时减少不良反应。现在有200多种双特异性抗体正在进行临床开发,大多数使用TCE方法针对
实体瘤
。
Glofitamab
(一种CD20xCD3双特异性抗体,用于
淋巴瘤
)和
xaluritamig
(亦称
AMG 509
)(一种STEAP1xCD3双特异性抗体,用于
前列腺癌
)在临床试验中都显示出疗效,并共享一个独特的2:1 T细胞结合双特异性格式,对目标双价结合,对
CD3
单价结合。这种格式可能比传统的1:1目标至
CD3
结合设计提供增加的
肿瘤
细胞杀伤能力。IgM格式的TCE双特异性抗体由于使用五聚体IgM,有一个更令人印象深刻的10:1目标至
CD3
结合比率。高目标至
CD3
结合比率设计允许高亲和力目标结合,可能引发增加的目标细胞毒性,同时减少细胞因子分泌。
Imvotamab
(亦称
IGM-2323
),一种CD20xCD3 IgM双特异性抗体的I期试验,在
晚期B细胞恶性肿瘤
患者中展示了几个完全反应。 3.4.3 双特异性免疫检查点阻断剂 双特异性格式也被用于同时抑制两个免疫检查点,以增强T细胞激活,超出两种单一免疫检查点阻断剂组合所能实现的。针对PD1xLAG3、PD1xCTLA4和PDL1xCTLA4的双特异性免疫检查点阻断剂在早期临床试验中显示出令人鼓舞的疗效。尽管最初的双特异性免疫检查点阻断剂组专注于抑制临床确立的免疫检查点,临床前研究正在调查是否类似的双特异性免疫检查点阻断剂可以通过靶向新型免疫受体如
OX40
、
TIGIT
和C型凝集素结构域家族9成员A (
CLEC9A)
来诱导抗
肿瘤
免疫。 3.4.4 三特异性抗体 三特异性抗体具有同时与三种不同抗原相互作用的能力。这一功能使三特异性抗体能够与两种不同的
癌症
相关抗原,如
B细胞恶性肿瘤
背景下的
CD19
和
CD20
,同时通过第三个结合域结合
CD3
,与细胞毒性T细胞相互作用。这种创新方法有助于减轻由于单一抗原如
CD19
或
CD20
的丢失而引起的治疗抗性,因为癌细胞必须同时下调两种抗原才能逃避杀伤。或者,三特异性抗体被设计为与两种T细胞受体,如
CD3
和
CD28
相互作用,从而对癌细胞提供更强的激活信号。 3.4.5 纳米抗体 可能引领抗体工程领域重要范式转变的一个研究领域是单域抗体(也称为纳米抗体)的开发。纳米抗体主要来源于驼类重链抗体,它们体积小、易于生产、稳定,并且能够穿透
肿瘤
或病毒抗原中的隐蔽位点。纳米抗体通常从驼类衍生的噬菌体展示库中分离出来,最近也从转基因小鼠如RenNano和nanomouse中分离得到。纳米抗体有一个长的CDR3环,可以穿透抗原表面的空腔。首个基于纳米抗体的靶向
BCMA
的CAR T细胞已获得
FDA
批准,并与基于抗体的CAR T细胞相比显示出改善的疗效。针对
CD19
或
CD20
和
HER2
的纳米抗体衍生药物目前正在临床试验中,分别用于治疗
淋巴瘤
和
乳腺癌
患者。纳米抗体是否会提供比当前基于抗体的药物更好的疗效,还有待观察。 3.4.6 可激活抗体
肿瘤
微环境通常表现出较低的pH值,含有活跃的蛋白酶酶,并具有在正常组织中缺乏的特定抗原组合。这些独特的属性被用来利用可激活抗体选择性地靶向癌细胞,这些抗体会根据其环境条件的变化而获得或失去功能。在抗体序列的特定位置添加组氨酸残基,使其能够根据pH值的变化与其目标抗原结合。这一原理被用来生成一种靶向
HER2
的抗体,与正常组织相比,在
实体肿瘤
的酸性微环境中与
HER2
的结合更强。类似的工程导致了在酸性溶酶体内从目标抗原(
HER2
和
CTLA4
)增加抗体解离,从而促进抗原再循环和在细胞膜上的呈现,并增强抗
肿瘤
效果。可激活抗体还使用蛋白酶可切割的掩蔽基团来阻断表位结合位点。在
肿瘤
微环境中掩蔽基团的切割使抗体-抗原结合和抗
肿瘤
活性成为可能。具有这种掩蔽机制的抗体通常被称为前体疗法,并且正在被用来改善
PDL1
、
CTLA4
、
EGFR
、
CD166
和
CD71
在多种
实体瘤
和
血液瘤
中的靶向。 最后,癌细胞经常显示一种独特的抗原组合,可以区分癌细胞和非癌细胞组织。正在设计一系列抗体或类似抗体的肽,以实现针对半相合骨髓移植后产生的
CD45
+
HLA-A2
+
癌症
,以及
EGFR
+
HER2
+
乳腺癌
的组合性抗原靶向。 3.5 新型偶联抗体 提高ADCs的效力。目前的研究正集中在改进ADC的组成部分(靶向抗体、连接子和药物载荷),以提高ADC的疗效。临床前研究表明,IgG抗体的大分子量(约150 kDa)可能会降低组织穿透力。因此,使用缺少Fc片段的抗体或用小肿瘤靶向肽替换抗体,可能提高ADC的活性。调节连接子设计和增加药物-抗体比率(DAR)可能增强治疗效益。例如,针对细胞表面糖蛋白TROP2(sacituzumab govitecan)的ADC,由于具有高DAR,是首个提高
三阴性乳腺癌
患者生存率的ADC。
Daiichi Sankyo
开发的创新四肽连接子,用于
trastuzumab
deruxtecan,掩盖了载荷DXd的疏水性,并允许均匀连接大量药物,同时保持有利的药代动力学,并最小化药物过早释放到血浆中。这种连接子-载荷组合现在正被几个即将获批的ADC(
datopotamab deruxtecan
和
patritumab deruxtecan
)或正在进行临床试验的ADC(
ifinatamab deruxtecan
)采用。针对
叶酸受体α(FRα)
的
Rinatabart sesutecan
,也使用一种新型可裂解连接子来掩盖更具疏水性的有效载荷,即拓扑异构酶-1抑制剂exatecan,从而允许生成更强效的ADC。正在进行晚期临床试验的ADC列在补充表2中。预计这种连接子-载荷组合可以改善对
肺癌
和
结直肠癌
患者的
HER2
靶向,这些患者对
HER2
靶向ADC trastuzumab deruxtecan的反应率较低。最后,新的药物载荷,如蛋白质降解剂、
RNA聚合酶抑制剂
RNA聚合酶
抑制剂、
BCL-xL
抑制剂、
Toll样受体(TLR)
激动剂和
干扰素基因刺激因子(STING)
激动剂,预计将通过使用新的杀伤机制来改进ADC。连接子和偶联技术的进步有助于推动ADC相对于其他偶联格式(如毒素或放射性同位素偶联物或双特异性TCE格式)在临床上的更多采用。目前正在进行临床试验,测试新型ADCs作为单一药物或与化疗或免疫疗法联合使用,其中一些已经取得了有希望的结果。 3.5.1 免疫毒素偶联物 免疫毒素的一个明显限制是产生针对毒素的免疫反应,这降低了半衰期和效力。目前的工作集中在通过去除被宿主免疫细胞识别的表位来减少假单胞菌外毒素的免疫原性。这样的改良免疫毒素可能会提高效力,并允许免疫毒素靶向多种
恶性肿瘤
。白介素-毒素偶联物的产生是该领域的另一个发展,它利用癌细胞中白介素受体的过度表达。白介素-毒素偶联物的行为类似于抗体-毒素偶联物。
Tagraxofusp
是一种针对白介素-3受体亚单位α(IL3RA;亦称为
CD123
)的细胞毒素,由
IL-3
与白喉毒素融合而成,已被证明对患有
浆细胞样树突状细胞肿瘤(BPDCN)
的患者有效。同样,
denileukin diftitox
(2014年撤回以进行制造改进),一种针对
IL-2R
的细胞毒素,由
IL-2
与白喉毒素融合而成,对患有
皮肤T细胞淋巴瘤(CTCL)
的患者有效。然而,这些IL-毒素偶联物不被视为基于抗体的药物,因为它们使用受体配体而不是scFv进行
肿瘤
靶向。 3.5.2 放射性同位素偶联物 在小分子偶联和肽偶联放射性同位素在
实体瘤
中的成功后,对放射性同位素偶联物重新产生了一些兴趣。将镥-177与一种结合前列腺特异性膜抗原(PSMA)的小分子或与生长抑素受体结合的肽类似物偶联,在
前列腺癌
和
神经内分泌肿瘤
患者中展示了显著的
肿瘤
回归,分别获得了
FDA
的批准。这种
肿瘤
靶向小分子-放射性同位素或肽-放射性同位素偶联物的行为类似于抗体-放射性同位素偶联物,但具有不同的结构和药代动力学特征。目前正在进行临床试验,测试针对
肾细胞癌
患者的碳酸酐酶IX(CAIX)的肽-放射性同位素偶联物,以及针对
脑肿瘤
患者的
GD2
、
AML
患者的
CD33
、
前列腺癌
患者的
PSMA
以及
血液恶性肿瘤
患者的
CD45
和
CD37
的抗体-放射性同位素偶联物。其他方法涉及将
肿瘤
靶向抗体与α粒子发射体如锕-225(225Ac)偶联。α粒子具有更高的DNA损伤能量加上较短的范围,可能会增加
肿瘤
特异性细胞毒性,同时限制对周围健康组织的辐射引起的不良反应。 3.6 选择最佳格式 目前批准的基于抗体的治疗针对由癌细胞和正常细胞亚群表达的
肿瘤
相关抗原。这些抗体需要一个治疗窗口,允许杀死癌细胞,同时限制对正常细胞的非
肿瘤
毒性。需要谨慎选择抗体格式来利用这个治疗窗口,使用不当的格式可能由于降低的治疗效力或不可接受的毒性而无效。尽管缺乏明确的定量研究和直接比较,但人们普遍认为未经修饰的抗体杀死细胞需要高抗原表达(每个细胞>10,000份拷贝),而ADCs(每个细胞>1,000份拷贝)和TCE双特异性抗体或CAR T细胞(每个细胞>10-100份拷贝)可以杀死表达较低抗原的细胞。因此,对于给定目标,从未修饰的抗体转换为ADC或TCE双特异性抗体格式可以提高效力,但也可能同时增加毒性。这种效应在
HER2
靶向上得到了体现。
HER2
由一部分
乳腺癌
和
小胃癌
以及一系列正常人类组织表达。使用裸抗体(
曲妥珠单抗
和
帕妥珠单抗
)以及后来的ADC(曲妥珠单抗emtansine)对
HER2
进行靶向治疗,患者耐受性良好,并在
HER2
高表达的患者中导致
肿瘤
回归。最近,
trastuzumab
deruxtecan,一种具有高DAR的
HER2
靶向ADC,甚至在对以前的HER靶向抗体无反应的低
HER2
表达
癌症
中诱导了
肿瘤
回归。然而,进一步降低
HER2
靶向阈值的抗
HER2
CAR T细胞由于对肺部低
HER2
表达细胞的靶向、非
肿瘤
毒性,导致致命的
呼吸衰竭
。抗
HER2
CAR T细胞的致命毒性提出了可能性,即可以类似地靶向低水平
HER2
表达细胞的
HER2
靶向TCE双特异性抗体,也可能带来不可接受的毒性。因此,通过双特异性抗体
zanidatamab
进行
HER2
靶向采用了双
HER2
结合策略,而不是TCE方法,并已证明在没有致命毒性的情况下有效。因此,“干净”的目标,即在至关重要的组织中表达最小非
肿瘤
(如
CD19
)和低密度目标(如肽-MHC分子)是TCE基础治疗的最佳选择。在非可有可无组织中有一定水平的非
肿瘤
表达(如
HER2
)的目标,最好通过未修饰的抗体、ADCs或非TCE双特异性抗体进行靶向。 需要注意的是,特定设计的非
肿瘤
毒性和效力也取决于目标和药物载荷。例如,
DLL3
由一部分
小细胞肺癌
患者表达。在这种情况下,由于与PBD载荷相关的高水平毒性和缺乏生存益处,
rovalpituzumab tesirine
,一种
DLL3
靶向ADC的临床开发被停止。然而,I期试验表明,通过TCE双特异性抗体tarlatamab进行
DLL3
靶向会导致
肿瘤
回归,并且患者耐受性良好。最终,选择的目标及其抗原密度可能对最佳治疗格式至关重要。 4. 结论 总结来说,由于抗体在与其目标结合时可以提供精确度,基于抗体的治疗在
肿瘤
领域具有巨大前景。尽管仍存在重大挑战,但新目标以及各种新设计和工程策略预计将为这些挑战提供许多解决方案。更有效的基于抗体的治疗获得监管批准的爆炸性增长可能会继续遵循过去25年的趋势。 识别微信二维码,添加生物制品圈小编,符合条件者即可加入 生物制品微信群! 请注明:姓名+研究方向! 版 权 声 明 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源和作者,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com),我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点,不代表本站立场。
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机构
US Food & Drug Administration
Emergency Medical Associates
Kohler Co.
[+9]
适应症
肿瘤
多发性骨髓瘤
过敏
[+73]
靶点
SP2
CD19
CD20
[+90]
药物
贝林妥欧单抗
利妥昔单抗
西妥昔单抗
[+68]
标准版
¥
16800
元/账号/年
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