针对非小细胞肺癌的抗体偶联药物：PD-1时代后的新秀

针对非小细胞肺癌的抗体偶联药物：PD-1时代后的新秀

廖联明&王璇璇 译 佰傲谷BioValley 2022-05-14 14:47

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全文：

1.前言

抗体偶联药物(ADC)是一类抗癌药物，是发展最快的全身给药的药物之一。ADCs由一种细胞毒性药物(称为“有效载荷”)偶联到一种单克隆抗体(mAb)上，该单克隆抗体与癌细胞上的特异性抗原靶向结合。ADC的最终目标是在最大限度杀伤肿瘤细胞的同时将对健康细胞的全身毒性降到最低。这反过来将有可能提高最大耐受剂量，并促进药物进入肿瘤微环境(TME)。

尽管早在20世纪80年代初就进行了第一个ADC临床试验，但2000年食品药品监督管理局（FDA）才批准了第一个ADC，Gemtuzumab ozogamicin，用于治疗CD33阳性急性髓系白血病的复发患者。然而，2004年上市后启动的一项随机对照Ⅲ期临床试验(SWOG-S0106)显示，与单独使用标准化疗的患者相比，联合治疗的患者的总体生存率更低。一些接受Gemtuzumab-ozogamicin治疗的患者出现明显的毒性反应，如致命性出血、静脉闭塞性疾病、自发性肝衰竭、急性呼吸骤停综合征和感染等。因此， Gemtuzumab-ozogamicin最终在2010年退出市场。

最近研发的ADCs对此进行了改进，在最大限度地发挥其治疗潜力的同时尽可能减少了这种毒性。

第一代ADCs(如Gemtuzumab-ozogamicin)主要受到使用传统的破坏DNA的化疗药物(如阿霉素)作为有效载荷与靶向特异性抗体相连接的限制。因为不可断开的或不耐酸的ADC连接子的不稳定而产生毒性，以及ADC药物在体循环的总体消耗而导致抗体的疗效降低，最终证明载荷的药物效果不好。

以trastuzumab-emtansine（TDM1）为例的第二代ADCs使用了100 - 1000倍有效的微管蛋白靶向药物（如auristatin E ，MMAE)和美登木苏生物碱（如emtansine ，DM1）作为有效载荷。

第三代ADC（包括Sacituzumab-govitecan ，IMMU-132) 在第二代ADC的基础上，提高ADC分子的同质性和药物抗体比(DAR)，以及连接子的稳定性(如可断开的链间二硫键连接子)。

目前“新一代”ADCs正在进行临床试验评估，包括单药治疗或联合化疗、靶向治疗或免疫检查点抑制剂(ICI)治疗。一些药物已经获得加速批准，例如，基于2期研究数据，Trastuzumab-deruxtecan (TDXd)被用于治疗晚期HER2突变型乳腺癌。

2.抗体偶联药物的作用机制和设计

成功的ADC有几个特点(图1)。ADC的第一个组成部分，即偶联抗体，理想情况下对靶抗原具有高亲和力(单个抗体与表位的结合强度)和高亲合力(单个抗体分子上所有结合位点的累积结合强度)。亲和力与亲合力可以通过几种技术来测量，包括通过抗体猝灭的抗体内化作用(ATE)、pH传感和正电子发射检测。

图1：ADC设计过程中每个组件的理想特性。

靶抗原应在癌细胞上高表达，而在健康细胞中低表达或无表达。CD22靶向性ADC(如Inotuzumab-ozogamicin和Pinatuzumab-vedotin)是ADC靶向特异性B细胞前体细胞的例子，分别被批准用于治疗急性淋巴细胞白血病和弥漫性大B细胞淋巴瘤。在血液系统恶性肿瘤中，理想情况下靶抗原应极少或没有从细胞膜脱漏并进入血液循环。

抗体通过连接子连接到细胞毒性的有效载荷上。近年来的研究表明，连接子分子对ADC试剂具有深远的影响。连接子分子本身由附着、间隔和释放(或“触发”)几个位点组成，必须在设计中分别考虑，其中附着位点对ADC的整体疗效和毒性影响最大。互补的目标附着位点，需要充分内化，以实现所需的细胞毒性有效载荷进入细胞载。如果连接子可断开，一旦被肿瘤细胞内化，就应该被有效地切割，但不应该在健康组织和血液循环中断开。

ADC连接子分子可广泛划分为可切割(如Brentuximab-vedotin)和不可切割(如TDM1)两类。前者需要生物化学信号(如某些酶的存在或低pH下)，后者需要抗体连接子自发降解以释放其有效载荷。理想情况下，细胞毒性有效载荷应该从肿瘤细胞内的抗原-ADC复合物中有效释放。

增加每个抗体分子上的附着的化疗分子数量，即药物抗体比（DAR），通常是最大限度地提高有效载荷传递和对肿瘤细胞的整体细胞毒性的理想方法。然而， DAR过高也会影响ADC在循环中的整体稳定性，不利于抗原结合，引起肿瘤细胞毒性和疗效降低。

ADC剂量限制毒性主要源于ADC的有效载荷在循环中过早释放引起的脱靶效应，但也可能源于ADC与非肿瘤细胞上表达的靶抗原的结合。

3.作用机制

ADC通常通过形成抗体-抗原复合物，经过受体介导的内吞作用，将细胞毒性的有效载荷递送到肿瘤细胞，从而发挥抗肿瘤作用。图2描述了ADC中常用的单克隆抗体、连接子和有效载荷的示例。还有其他新型ADC通过其他机制发挥抗肿瘤作用。例如，双特异性抗体偶联药物（bsADC）由附着在细胞毒性有效载荷上的双特异性抗体组成。他们的细胞毒性有效载荷的泛化和细胞内递送得到了改善（通过细胞内溶酶体结合等机制）。其中一种bsADC以HER2和催乳素受体为靶点，在表达HER2的细胞系中，当浓度降低约100倍时，其细胞毒性显著增强。这为未来ADC的发展方向。

图2：ADC中使用的单克隆抗体、连接子和有效载荷示例。 

另一种类型ADC，称为“双环”药物偶联（BDC），也在研究中（图3）。这些制剂旨在最大限度地提高循环中的热稳定性、化学稳定性和分子稳定性。与其他ADC中的线性肽和单环肽相比，它们表现出更大的构象刚性和稳定性。早期试验的BDC包括BT1718：靶向膜型1-基质金属蛋白酶(MT1-MMP/MMP14)，偶联的细胞毒性分子为emtansine (DM1)。

图3：双环肽（Bicycle）药物偶联的结构。

另外，免疫刺激性抗体偶联（ISAC）疗法是抗体与免疫刺激剂偶联的ADC。例如，BDC-1001是TLR7/8激动剂偶联曲妥珠单抗生物仿制药形成的一种ISAC。因此，这些药物激活抗原呈递细胞（APC），引起抗体依赖细胞介导的细胞毒性作用（ADCC）和抗体依赖细胞介导的吞噬作用（ADCP）。目前正在进行人体试验评估这些疗法的疗效和安全性。最后，条件性活化（conditionally active biologic， CAB）ADC的功能取决于抗体结合前TME中的生理变化（如pH水平）。NSCLC临床开发中的CAB-ADCs复合物包括AXL靶向和ROR2靶向的ADC。

ADC类疗法的另一个发展领域是放射免疫偶联剂（RIC）。这些试剂抗体偶联放射性同位素组成，该复合物会发射粒子辐射，从而诱导癌细胞的DNA损伤。这种辐射主要以α粒子（钍-227，227Th）为主。

4.针对晚期非小细胞肺癌的ADCs临床研究

目前有几种针对非小细胞肺癌的ADCs正在研发中。

Trastuzumab-Emtansine

新一代针对HER2的靶向药物已经研发出来，并获准用于HER2阳性乳腺癌的治疗；例如抗体（Trastuzumab, Pertuzumab）、TKIs（neratinib, tucatinib）和ADC。Trastuzumab-Emtansine（TDM1）是一种ADC，由人化单克隆抗HER2抗体trastuzumab通过不可切割的马来酰亚胺甲基环己烷-1-羧酸酯（MCC）硫醚连接子与细胞毒性有效载荷DM1（Emtansine）结合而成。2013年，它首次获批用于治疗转移性HER2阳性乳腺癌。 

大约2%的晚期非小细胞肺癌患者发生了可靶向的HER2突变。在一项Ⅱ期临床研究（TRAEMOS）中，对晚期EGFR突变非小细胞肺癌患者进行了TDM1结合osimertinib的疗效评估。

Trastuzumab-Deruxtecan

Trastuzumab-deruxtecan (TDXd;DS-8201)是一种针对HER2的新型ADC，由抗HER2抗体(曲妥珠单抗)、一种可切割的四肽基连接子和拓扑异构酶I抑制剂(Deruxtecan)组成。TDXd比TDM1具有更高的DAR。

另外，在2期DESTINY-Lung01试验中，TDXd在有既往铂化疗史的HER2突变或HER2过表达的NSCLC患者中进行了评估。本研究显示ORR为61.9%，估计中位PFS为14.0个月。TDM1和TDXd都已被FDA认定为用于治疗HER2突变晚期NSCLC的突破性疗法。

使用TDXd 的一个显著的剂量限制毒性是间质性肺疾病(ILD)，在这些研究中大约有10%的患者(任何级别)出现这种毒性。高达10%的患者因ILD而永久停止治疗。尽管如此，目前早期临床试验正在评估TDXd联合Pembrolizumab治疗以及联合Durvalumab和化疗(DESTINY-Lung03)对晚期NSCLC的疗效。

Patritumab-Deruxtecan

HER3过表达被认为是非小细胞肺癌进程中产生EGFR TKIs耐药的机制之一。Patritumab-Deruxtecan (HER3-DXd;U3-1402)是一种新型的HER3靶向ADC，通过基于肽基的可切割连接子偶联，具有可媲美TDXd的高DAR。这种同类首个药物，目前正在I/II期临床试验中进行研究，该研究纳入EGFR外显子19缺失或L858R突变以及进展时HER3改变的、已经过充分治疗后无效的NSCLC晚期患者(HERTHENA-Lung01)。

HERTHENA-Lung01 1期研究评估了U3-1402对57例接受Osimertinib治疗的晚期EGFR突变NSCLC患者的疗效。入组患者无需HER3过表达或突变，但需要排除既往接受HER3定向治疗或拓扑异构酶I抑制剂治疗的患者。本研究显示U3-1402组的ORR为39%，疾病控制率(DCR)为72%，中位DOR为6.9个月，中位PFS为8.2个月。

一项早期临床试验也在评估在Osimertinib单药治疗进展后联合使用Patritumab-deruxtecan和Osimertinib治疗晚期EGFR突变NSCLC的潜在益处。

Datopotamab-Deruxtecan

Datopotamab-Deruxtecan (Dato-DXd;DS-1062a)是一类同类首个靶向滋养细胞表面抗原2 (TROP2)的ADC，由一种新型抗体通过一个可切割的四肽分子偶联到细胞毒性Deruxtecan上。TROP2是许多上皮性肿瘤中高表达的钙信号转导器，在结构上与细胞粘附分子(包括EpCAM)相关，在肺、乳腺、宫颈、胰腺等正常组织中表达。Dato-DXd在包括晚期NSCLC在内的早期临床试验中显示出良好的活性。

来自TROPION-PanTumour01一期试验的初步数据显示，Dato-DXd在NSCLC中的ORR为21%，DCR为67%，中位PFS为8.2个月。Dato-DXd目前正在一项III期临床试验中评估，该试验针对前期治疗无效的晚期NSCLC患者进行多西他赛化疗(没有可操作的基因组改变)。Dato-DXd也在Ⅰ/Ⅱ期临床试验中与Pembrolizumab或Durvalumab联合进行评估。

5. 用于NSCLC的早期试验的其他新ADC靶点

其他一些新型ADC正在进行用于晚期预治疗NSCLC的早期临床试验评估。表1列出了这些针对新型抗原靶点的ADC。值得一提的ADC包括enfortumab-vedotin、cofetuzumab-pelidotin和Tusamitamab-ravtansine。Enfortumab-vedotin是一种针对Nectin4 (PVRL4)的ADC, Nectin4是与免疫球蛋白样粘附分子相关的1型跨膜蛋白家族成员。在EV-301的Ⅲ期临床试验中，Enfortumab-vedotin已被证实对晚期预治疗的尿路上皮癌有临床益处。据观察，Nectin4在高达60%的NSCLC转移瘤中过表达。Enfortumab-vedotin目前正在对晚期NSCLC和其他实体肿瘤的早期EV-202试验进行评估。

PTK7 (CCK-4)是受体蛋白酪氨酸激酶家族的成员，在各种癌症中表达上调（如肺腺癌）。它位于染色体位点6p21，其过表达与NSCLC较差的生存率相关。它与活性酪氨酸激酶如ROS、ALK和HER3密切相关。抑制PTK7的表达在体内外均可抑制肺腺癌癌细胞的增殖并促进其凋亡。Cofetuzumab-pelidotin (abbv-647;PF-06647020)是一种靶向PTK7的ADC，目前正在PTK过表达NSCLC的I期临床试验中进行评估。初步数据显示，IHC显示中到高PTK肿瘤表达的NSCLC患者的ORR为19% (n = 31)。≥3级中性粒细胞减少是最显著的剂量限制毒性，发生在25%的患者中。

SAR408701 (Tusamitamab-ravtansine)是一种靶向CEACAM5的ADC，结合了一个maytansinoid细胞毒性载荷。CEACAM5 (CEA相关粘附分子5)属于高糖基化蛋白家族，具有可变的免疫球蛋白样结构域，参与细胞粘附、迁移和抑制anoikis(细胞从细胞外基质分离时发生的程序性细胞死亡的过程)。对CEACAM5过表达、治疗无效的晚期实体瘤（包括非鳞状NSCLC）患者进行了首次实施SAR408701的人体研究。

对92例NSCLC患者进行亚组分析，ORR为20.3%，DCR为42.2%。47.8%的患者发生≥3级的TEAEs，大多数因TEAEs实施的剂量减少是由于角膜病变/角膜炎。一些早期临床试验正在评估SAR408701单独或联合Ramucirumab(一种VEGF2靶向的单抗)和PD1抑制(Pembrolizumab)的疗效。在治疗无效的晚期NSCLC患者中比较SAR408701和Docetaxel疗效的Ⅲ期临床试验(CARMEN-LC05试验) 正在进行。

表1：用于NSCLC的抗体偶联药物的早期临床试验

6. ADC耐药机制及临床经验

肿瘤细胞通过多种机制对ADC产生耐药性。例如，对TDM1的耐药可通过以下途径发生:膜HER2低表达、ADC复合体内化缺陷或T-DM1的溶酶体降解、HER2-TDM1细胞膜循环增加、HER2表位掩蔽(通过MUC4或透明质酸的结合抑制)、亲和力受体减少(如p95HER2、HER2的氨基端截断形式)或微管蛋白和神经调节蛋白HER3信号的改变。尽管ADC在早期试验中取得了成功，但许多没有进展到III期研究(因为在早期试验中明显缺乏疗效或毒性太大)。然而，ADC分子的模块化性质使其具有高度的可修改性，这可以在这些试验终点的基础上改善后续ADC。

Rovalpituzumab-Teserine (Rova-T)是ADC的一个范例，可以从中学到许多临床经验。Rova-T是一种靶向DLL3抗原的ADC，在SCLC的I期和Ⅱ期(TRINITY II)临床试验中均显示出良好的抗癌活性。然而，在Ⅲ期MERU和TAHOE研究中，它并没有显示出总体生存获益，并且和标准化疗组相比显示出不可接受的剂量限制毒性。此外，尽管在开始研究之前已经进行了深入的临床研究，但DLL3的表达不能作为Rova-T治疗反应的可靠预测性生物指标进行验证。事实上，两项试验显示，高DLL3表达患者中位OS较差。 

7. 结论

ADCs是治疗晚期非小细胞肺癌的新前沿；几种药物在早期临床试验中表现出了良好的前景，最近又研发出了首创药物。它们的模块化特性使其药物开发具有高度的通用性，可以对其药效学进行微调，以提高疗效和毒性。这为他们的进一步研究增加了吸引力。联合治疗可能进一步提高ADC的疗效，增强抗肿瘤免疫反应，并减轻耐药性。

参考文献：

S Marks, J Naidoo, Antibody drug conjugates in non-small cell lung cancer: An emerging therapeutic approach, Lung Cancer, Volume 163,

2022, Pages 59-68,  https://doi.org/10.1016/j.lungcan.2021.11.016.