抗體偶聯(lián)藥物(Antibody-Drug Conjugates,ADCs)作為一類革命性的靶向抗癌治療藥物,通過(guò)將單克隆抗體的靶向性與高效細(xì)胞毒性藥物的殺傷作用相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了“魔法子彈”(magic bullet)的治療理念。近年來(lái),ADCs在實(shí)體瘤治療領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展,其中“旁觀者效應(yīng)”(bystander effect)作為某些ADC藥物的獨(dú)特性質(zhì),引起了研究人員的廣泛關(guān)注。Giugliano F等人發(fā)表的綜述,從旁觀者效應(yīng)的定義與機(jī)制出發(fā),系統(tǒng)梳理其臨床前與臨床證據(jù),分析影響該效應(yīng)的藥理學(xué)決定因素,并探討其在ADC藥物開(kāi)發(fā)中的意義與挑戰(zhàn)。
旁觀者效應(yīng)的概念與機(jī)制
旁觀者效應(yīng)是指某些ADC藥物不僅能夠殺死表達(dá)靶抗原的腫瘤細(xì)胞,還能通過(guò)釋放的細(xì)胞毒性藥物殺傷鄰近不表達(dá)靶抗原的腫瘤細(xì)胞的現(xiàn)象。這一概念最早由Kovtun等人[2]在2006年提出,他們?cè)谘芯靠笴D30 ADC時(shí)觀察到,即使在靶抗原異質(zhì)性表達(dá)的腫瘤模型中,ADC仍能顯示出顯著的抗腫瘤活性。
旁觀者效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)制涉及ADC藥物在腫瘤微環(huán)境中的復(fù)雜代謝過(guò)程(圖1)。典型ADC由三個(gè)關(guān)鍵部分組成:靶向特定抗原的單克隆抗體、細(xì)胞毒性藥物載荷(payload)以及連接二者的連接子(linker)。當(dāng)ADC與靶抗原結(jié)合后,通常通過(guò)內(nèi)化作用進(jìn)入細(xì)胞,在溶酶體中被降解從而釋放細(xì)胞毒性藥物。具有旁觀者效應(yīng)的ADC所釋放的載荷必須具備以下特性:(1)足夠的膜滲透性,能夠穿過(guò)細(xì)胞膜擴(kuò)散到細(xì)胞外;(2)適當(dāng)?shù)氖杷院湍ね感?,便于穿過(guò)鄰近細(xì)胞的磷脂雙層;(3)非極性/非電荷狀態(tài),避免被捕獲在靶細(xì)胞內(nèi) 。
連接子類型是決定旁觀者效應(yīng)的關(guān)鍵因素之一??闪呀膺B接子(cleavable linker)包括化學(xué)不穩(wěn)定型(如對(duì)pH敏感的腙鍵、二硫鍵)和酶敏感型(如可被組織蛋白酶B裂解的肽鍵)。這類連接子不僅能在細(xì)胞內(nèi)被裂解,還可能在腫瘤微環(huán)境中因酸性pH或豐富的蛋白酶作用而提前釋放載荷,從而產(chǎn)生旁觀者效應(yīng)。相比之下,不可裂解連接子(如硫醚鍵)需要整個(gè)抗體分子在溶酶體中完全降解才能釋放載荷,無(wú)法產(chǎn)生旁觀者效應(yīng)。
載荷的化學(xué)特性同樣至關(guān)重要。疏水性強(qiáng)、非極性的載荷,容易穿過(guò)細(xì)胞膜產(chǎn)生旁觀者殺傷。相反,極性或帶電荷的載荷(如T-DM1中的DM1)則難以擴(kuò)散到鄰近細(xì)胞。
從藥代動(dòng)力學(xué)角度看,ADC在體內(nèi)以三種形式動(dòng)態(tài)存在:完整偶聯(lián)物、裸抗體和游離載荷。腫瘤微環(huán)境的特殊性(如低pH、高還原性、豐富的蛋白酶)可能促進(jìn)連接子在ADC內(nèi)化前就被裂解,導(dǎo)致載荷提前釋放。這種“胞外釋放”機(jī)制可能增強(qiáng)旁觀者效應(yīng),但也增加了對(duì)正常組織的潛在毒性風(fēng)險(xiǎn)。
旁觀者效應(yīng)的臨床前和臨床證據(jù)
大量臨床前研究通過(guò)共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)、異種移植模型以及分子影像學(xué)證實(shí)了ADC藥物的旁觀者效應(yīng)。其中,分子影像學(xué)技術(shù)為旁觀者效應(yīng)提供了直觀證據(jù)。Suzuki等[3]開(kāi)發(fā)了一種基于熒光納米顆粒的成像系統(tǒng),可視化觀察T-DXd在HER2異質(zhì)性腫瘤中的分布(圖2)。結(jié)果顯示,抗體部分僅與HER2陽(yáng)性區(qū)域重疊,而釋放的DXd均勻分布在HER2陽(yáng)性和陰性區(qū)域,直接證明了載荷的擴(kuò)散現(xiàn)象。
臨床研究數(shù)據(jù)間接但有力地支持了旁觀者效應(yīng)的存在,主要體現(xiàn)在不同ADC藥物治療抗原異質(zhì)性表達(dá)腫瘤的療效差異上。HER2靶向ADC的臨床結(jié)果尤為引人注目。
T-DM1作為首個(gè)獲批治療實(shí)體瘤的ADC,EMILIA、KATHERINE等研究證實(shí)了T-DM1在HER2陽(yáng)性(IHC 3+或2+且FISH陽(yáng)性)乳腺癌中顯示出明確療效,但其在胃癌中的療效卻不盡如人意。相比之下,具有旁觀者效應(yīng)的T-DXd在多種HER2表達(dá)腫瘤中顯示出廣泛活性。DESTINY-Breast01、02、03等研究證實(shí)了T-DXd在HER2+mBC經(jīng)治患者中的療效,DESTINY-Breast04研究進(jìn)一步拓展至HER2低表達(dá)患者,而T-DM1在類似人群中基本無(wú)效。這一差異可能與T-DXd的旁觀者效應(yīng)有關(guān),使其能夠克服腫瘤HER2表達(dá)的異質(zhì)性。
除了HER2靶點(diǎn)的新型ADC以外,TROP-2(如sacituzumab govitecan等)、Nectin-4(如enfortumab vedotin)等靶點(diǎn)的新型ADC也展現(xiàn)了積極的臨床療效,這些新型ADC同樣具有旁觀者效應(yīng)。
然而,作者認(rèn)為解讀臨床數(shù)據(jù)需謹(jǐn)慎,因?yàn)椴⒎撬懈咝DC都依賴旁觀者效應(yīng)。ARX788是一種新型HER2靶向ADC,采用位點(diǎn)特異性偶聯(lián)技術(shù),具有極高的穩(wěn)定性,載荷幾乎不會(huì)在循環(huán)中釋放,理論上不產(chǎn)生旁觀者效應(yīng)。然而,其在T-DM1經(jīng)治的HER2陽(yáng)性乳腺癌中仍顯示出74%的ORR。這說(shuō)明ADC的療效受多種因素影響,旁觀者效應(yīng)只是其中之一。
旁觀者效應(yīng)的藥理學(xué)決定因素
綜合現(xiàn)有研究,ADC旁觀者效應(yīng)主要受三個(gè)關(guān)鍵組分的影響:抗體-靶點(diǎn)特性、連接子類型和載荷性質(zhì)。
抗體-靶點(diǎn)相互作用決定了ADC的特異性和內(nèi)化效率。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為,ADC必須與靶抗原結(jié)合并被內(nèi)化才能釋放載荷。然而,具有旁觀者效應(yīng)的ADC可能不完全依賴這一過(guò)程。腫瘤微環(huán)境中的酸性pH、還原性物質(zhì)和蛋白酶可能導(dǎo)致接頭在ADC內(nèi)化前就被裂解,使載荷提前釋放。這種“抗原非依賴”的載荷釋放可能增強(qiáng)旁觀者效應(yīng),但也增加了脫靶毒性的風(fēng)險(xiǎn)。
連接子穩(wěn)定性是平衡ADC特異性和旁觀者效應(yīng)的關(guān)鍵。可裂解連接子(如T-DXd的肽鍵、SYD985的vc-seco-DUBA)允許載荷在腫瘤微環(huán)境中釋放,促進(jìn)旁觀者殺傷。不可裂解連接子(如T-DM1的硫醚鍵)則嚴(yán)格限制載荷在靶細(xì)胞內(nèi)釋放,避免旁觀者效應(yīng)。值得注意的是,連接子穩(wěn)定性需要精確調(diào)控——過(guò)于穩(wěn)定可能限制載荷釋放,而不夠穩(wěn)定則導(dǎo)致循環(huán)中過(guò)早釋放增加毒性。
載荷特性直接影響其擴(kuò)散能力和旁觀者效應(yīng)強(qiáng)度。疏水性、非極性載荷容易穿過(guò)細(xì)胞膜產(chǎn)生旁觀者殺傷。而極性或帶電荷的載荷則難以擴(kuò)散。載荷的效力也至關(guān)重要,因?yàn)橹挥袠O低濃度的藥物能通過(guò)旁觀者效應(yīng)到達(dá)鄰近細(xì)胞。此外,載荷的作用機(jī)制可能影響旁觀者效應(yīng)——DNA損傷藥物可能比微管抑制劑產(chǎn)生更強(qiáng)的旁觀者殺傷。
其他因素如藥物抗體比(DAR)和腫瘤微環(huán)境特性也會(huì)影響旁觀者效應(yīng)。較高DAR可能增加載荷釋放量,但可能影響ADC的藥代動(dòng)力學(xué)和安全性。腫瘤的間質(zhì)壓力、血管密度和異質(zhì)性程度也會(huì)調(diào)節(jié)載荷的擴(kuò)散范圍。
旁觀者效應(yīng)的臨床意義與未來(lái)方向
旁觀者效應(yīng)的存在為ADC藥物治療抗原異質(zhì)性表達(dá)腫瘤提供了理論依據(jù)。實(shí)體瘤普遍存在靶抗原表達(dá)的空間異質(zhì)性和時(shí)間動(dòng)態(tài)變化,這可能是某些ADC(如T-DM1)臨床療效受限的原因。具有旁觀者效應(yīng)的ADC(如T-DXd)能夠克服這一挑戰(zhàn),擴(kuò)大適用人群(如HER2低表達(dá)乳腺癌),并在傳統(tǒng)難治的癌癥(如胃癌、結(jié)直腸癌)中顯示活性。然而,旁觀者效應(yīng)是一把“雙刃劍”。一方面,它能擴(kuò)大ADC的抗腫瘤活性;另一方面,載荷的擴(kuò)散可能導(dǎo)致脫靶毒性。優(yōu)化ADC設(shè)計(jì)以平衡療效和安全性至關(guān)重要。
未來(lái)研究應(yīng)關(guān)注以下方向:(1)開(kāi)發(fā)更精準(zhǔn)的生物標(biāo)志物預(yù)測(cè)旁觀者效應(yīng),如抗原表達(dá)異質(zhì)性評(píng)分或腫瘤微環(huán)境特征;(2)探索聯(lián)合策略增強(qiáng)旁觀者效應(yīng),如與免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)用;(3)設(shè)計(jì)新型ADC平臺(tái),通過(guò)調(diào)控連接子穩(wěn)定性和載荷特性從而精確控制旁觀者效應(yīng)強(qiáng)度;(4)開(kāi)展轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究,建立更可靠的臨床前模型預(yù)測(cè)旁觀者效應(yīng)的臨床相關(guān)性。
總之,ADC藥物的旁觀者效應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜但極具臨床意義的藥理現(xiàn)象。大量的臨床前和臨床證據(jù)表明,具有可裂解連接子、疏水性載荷的ADC能夠殺死鄰近抗原陰性腫瘤細(xì)胞。然而,旁觀者效應(yīng)并非ADC療效的唯一決定因素,藥物穩(wěn)定性、內(nèi)化效率和載荷效力同樣重要。未來(lái)ADC開(kāi)發(fā)應(yīng)綜合考慮這些因素,針對(duì)不同腫瘤類型的生物學(xué)特性設(shè)計(jì)最佳藥物組合。
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