在目前以及将来的一段时间内，化疗都是肿瘤治疗领域应用得最为广泛疗法之一。然而化疗副作用极大，患者往往因
为身体耐受程度低而无法接受化疗治疗。抗体偶联药物（Antibody-drug Conjugate
，ADC）是一种新型的疗法，兼具小分子药物强大的杀伤力和纯单抗高度的靶向性，它可以借助抗体极高的特异性，将药物精确地投放到肿瘤细胞内，避免对体内
正常细胞的杀伤，从而减少治疗过程中的不良反应。
基本原理
ADC由以下三部分组成：
1 抗体（antibody）：其作用是特异性识别靶细胞
2 毒素（drug）：起到杀伤细胞的作用
2 连接物（linker）：连接抗体与毒素
其实简单来看，ADC就是单克隆抗体与化疗的一种组合疗法，既具有单抗的选择性，又具有化疗的杀伤力。在患者接受ADC治疗之
后，ADC将会进入患者的体
内循环，一旦ADC的抗体部分特异性地结合到肿瘤细胞表面，肿瘤细胞的细胞膜将会向内凹陷，形成内体囊泡（endosome）将ADC吞入，这个过程又称
为内化（internaliztion）；ADC的抗体部分或linker在细胞内往往会被一些酶类降解，从而将毒素释放出来，释放出的毒素便开始发挥作
用，杀伤细胞（不同的毒素杀伤细胞原理不同，但大多数毒素是在细胞核内发挥功能）。如下图所示：
ADC药物的原理虽然简单，但实际的工业化生产过程中需要考虑的因素众多。接下来就抗体、连接物、毒素这三个ADC的组分来进行展开说明。
1、 抗体
特异性：显而易见，抗体最关键的就是特异性。在设计ADC药物的时候，首先要考虑的是到底应该选择哪个靶点。现有的ADC药物所选择的靶点往往都是已经被
商业化抗体的疗效所验证了的靶点，或是直接在已经上市的单抗的基础上进行药物开发，如已经上市的罗氏T-DM1就是在其公司重磅药物赫赛汀（曲妥珠单抗，
靶向HER2蛋白）的基础上研制的。对近年来研发阶段所使用的ADC抗体靶点进行总结可以看到，抗体的靶点一般分为以下几类：
此外，ADC药物对抗体与靶点的亲和力（binding affinity）的要求一般为解离常数（Kd）在10nM以下。
内化效率：另一个需要考虑的因素就是抗体进入到肿瘤细胞内部的能力，如果抗体特异性很好，但是在结合到肿瘤细胞表面上之后迟迟无法进入肿瘤内部，那么这样
的抗体也是不适合进行ADC药物开发的。有研究认为，抗体与靶点的亲和力并不是越高越好，2012年的一个研究对不同亲和力的HER2抗体的内化效率进行
了测定（如下图所示，PMCID:
PMC3077882），发现亲和力最高的抗体H3B1进入肿瘤细胞的能力要低于亲和力稍低一些的抗体。所以对于ADC而言，并不是抗体对靶点的亲和力越
高越好，在抗体的设计过程中要综合考虑亲和力、内化效率等指标。
抗体类型的选择：在抗体类型的选择上，人们一般偏爱IgG，尤其是IgG1。与其他几种IgG相比，IgG1可以在与靶细胞结合后能够诱导多种免疫反应，
如ADCC和CDC，这对于ADC对肿瘤细胞的杀伤来讲无疑是一个锦上添花的过程。还以刚才提到的T-DM1为例，其使用的抗体曲妥珠单抗除了能将偶联的
emtansine靶向到肿瘤细胞之外，还能够以ADCC作用继续对肿瘤细胞进行杀伤，而IgG2和IgG4在这些方面远远比不上IgG1。IgG3虽然
也能诱导ADCC和CDC，但是其半衰期较短因而不太稳定，所以也不常使用。
2 连接物（linker）
连接物看起来似乎没有什么技术含量，其实不然。
连接物的设计上需要考虑什么因素呢？首先连接物需要将单抗与毒素分子连接起来，这个连接一定要稳定，要保证ADC在血管中循环的时候不会断掉。其次，在
ADC通过内化作用进入到肿瘤细胞内部时，连接物要保证毒素分子被释放出来。对世界首个ADC药物Mylotarg的临床实验（SWOG
106研究）表明，Mylotarg治疗组会导致严重的致命性肝损伤，联合用药组的死亡率高于单独使用化疗组，这直接导致了Mylotarg的撤市，这正
是由于
Mylotarg所使用的linker连接稳定性不佳所导致的。目前开发中的ADC药物所采取的连接物可以分为两种类型：可降解连接物
（Cleavable Linkers，下图a）和不可降解连接物（Non-Cleavable Linkers下图b）。
可降解连接物：可降解连接物又可根据不同的技术路线分为以下几类：
Acid-sensitive linkers：这类linker的关键部分是一个腙基（hydrazone
groups）。腙基对酸敏感，在血液中（pH约为7.5）腙基较稳定不易分解，在ADC进入到肿瘤细胞内之后，由于肿瘤细胞内pH值普遍较低（约4-
5），腙基开始分解释并放出毒素。世界上第一个ADC药物辉瑞公司的Mylotarg采用的就是这种linker，但由于Mylotarg药物均一性较
差，往往导致linker提前分解，从而产生较大的副作用，这也导致该药物于2010年撤市。
Glutathione(谷胱甘肽，GSH)-sensitive disulfide
linkers：GSH是一种小分子化合物，它在正常的细胞质基质中浓度约为0.5-10mmol/L，在血浆中的浓度约为2-20μ
mol/L，而在肿瘤细胞中GSH的浓度往往要比正常细胞高出数倍，根据GSH浓度的不同可设计相应的小分子linker。除了GSH之外，
disulfide isomerase (PDI)同样也可以将二硫键还原。
Lysosomal protease-sensitive peptide
linkers：肿瘤细胞内往往过量表达溶酶体相关的的多种蛋白酶，如cathepsin B，据此可以设计cathepsin
B敏感的linker。由于血浆pH值偏高，而蛋白酶的催化需要酸性环境，因而血浆中少量的蛋白酶不会对linker产生影响。2018年FDA批准的
Seattle Genetics公司的ADC药物Adecetris就是采用了一种对cathepsin
B敏感的缬氨酸-瓜氨酸linker（如下图所示）。
β-glucuronide(葡糖苷酸)
linker:β-葡糖苷酸是β-葡糖醛酸糖苷酶的底物，肿瘤细胞中的溶酶体内往往含有大量的β
-葡糖醛酸糖苷酶，因此使用β-葡糖苷酸的衍生物作为linker也是一条可行的路径。同时由于β-葡糖苷酸的亲水
特性，与一些疏水药物连接可以增强药物的亲水性，从而使ADC在血液中更加稳定。
不可降解的连接物：与可降解的linker相比，不可降解的linker显然更加稳定，至少不需要担心ADC在血浆中被提前分解从而对正常细胞产生毒性。
含有不可降解linker的ADC在通过内化作用进入到肿瘤细胞内部时，肿瘤细胞的溶酶体会将ADC的抗体部分降解掉，linker-drug复合物无法
被降解，所以不可降解的linker要保证linker-drug复合物仍然能够具有杀伤肿瘤的能力。还以T-DM1为例，它使用了一种叫做SMCC（N
-succinimidyl-4-(maleimidomethyl)
cyclohexane-1-carboxylate）的linker与DM-1（毒素）连接，而T-DM1的代谢产物lysine-MCC-DM1虽然
无法继续被溶酶体降解，但其仍然具有与DM-1相当的毒性，故仍可杀伤肿瘤细胞。
3 毒素
目前上市的或研发中的ADC使用的毒素基本为已经上市的化疗药物。大体上有以下几种作用机制：
造成DNA损伤：如calicheamicins、duocarmycins、pyrrolobenzodiazepines、SYD983等
抑制微管蛋白多聚：如auristatins、MMAE、MMAF、maytansinoids等
以上介绍了ADC的三个组分，除此之外，如何连接linker与抗体也是ADC设计中需要慎重考虑的环节。对于linker和抗体的连接，广泛采用的方法
是将linker与抗体上的cysteine或lysine残基相连接，但这种方法弊端很大：一个抗体往往含有多个cysteine或lysine残基，
化学反应之后每个抗体上往往会连上数目不等的linker和毒素，这会导致ADC药物的理化性质不均一。比如，随机化学连接会导致一部分抗体上连有过多的
毒素，另外一部分抗体上面的毒素数目较少甚至没有，而没有负载毒素的抗体仍然能够与靶蛋白结合，这种结合反过来会抑制其它负载了毒素的抗体与靶蛋白的结
合。
后续的研究将精力放在了site-specific
conjugation上面，即不再采取随机化学结合的方式连接linker与抗体。一些site-specific
conjugation的技术路线总结如下：
ADC药物的现状与未来
从学术出版物来看，近年来ADC方面的研究热度与日俱增。临床试验方面，目前全世界范围内约有超过50个ADC药物正在进行临床试验（单独用药或者联合化
疗），但大部分临床试验集中在淋巴瘤和白血病，实体瘤中较多的是乳腺癌：
近年来，随着Adcetris（2011）、
Kadcyla（2013）、Besponse（2017）以及Mylotarg（二次上市），ADC药物掀
起了一个临床试验的小热潮。随着更多专注于ADC药物的创业公司的成立（如ADC
Therapeutics），未来能够有更多的ADC药物成功上市，为肿瘤患者带来福音。
Reference
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编辑于 2020-03-01。