如果你关注过近几年的抗癌药物新闻,一定对“ADC”这个词不陌生。自2000年全球首个ADC药物Mylotarg®敲开市场大门以来,这个赛道已经走过了二十多年。截至2025年,全球共有16款ADC获批上市,还有超过300款正处于临床开发阶段——数字看起来很热闹,但真正做过ADC研发的人都知道,这背后藏着一场关于“稳定性”的持久战。
早期的ADC其实问题不少。那时候的连接子不稳定,比如用酸可裂解的腙键,加上随机偶联在赖氨酸或半胱氨酸上的“粗暴”方式,导致药物还没到达肿瘤,细胞毒性载荷就在血液里提前“炸了锅”。结果就是疗效打折、副作用放大。后来几代ADC学聪明了,换上更结实的连接子,用上位点特异性偶联,治疗指数才逐渐好看一些。
但问题远没有结束。即便到今天,ADC的制剂开发依然要面对一个核心矛盾:你把抗体、连接子和高效载荷强行绑在一起,这个“混血儿”天生就容易闹情绪。要么连接子断了,载荷提前跑出来误伤健康组织;要么抗体本身扛不住外界的温度、光照、机械搅拌,开始聚集、降解。
有趣的是,为了压制这些不稳定性,市面上大多数ADC选择以冻干粉末的形式出场。冻干确实能延长保质期、减少降解,但它本身又是一道“送命题”——辅料怎么选?冻干循环参数怎么调?复溶之后稳不稳定?每一步都藏着坑。而且,从放大生产到灌装操作,ADC的脆弱性随时可能被触发,必须得有一整套量身定制的工艺控制策略,否则前面的努力全白搭。
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影响ADC稳定性的因素,比你想象的更复杂
很多人以为ADC的稳定性就是把抗体和连接子-载荷两部分简单相加,其实大错特错。ADC是一个整体,它的不稳定性往往来自耦合之后的“化学个性”。
比如,ADC常用的载荷——奥瑞他汀(MMAE)、美登素类(DM1)、喜树碱衍生物(Exatecan、Dxd)——都是高效力、非极性、天生疏水的分子。这些疏水“包袱”挂到抗体上后,表面电荷被改变,整体疏水性飙升,胶体和构象稳定性自然就往下掉。差示扫描荧光和动态光散射实验也证实:载荷越疏水,天然抗体结构就越容易失稳。
按理说,载药量(DAR)越高,理论疗效越好。但高DAR带来的过度疏水性会直接推高聚集风险。所以早期获批的ADC大多把DAR控制在2~4之间。然而,Enhertu®以DAR=8的成功打破了这一惯例,直接掀起一股“高DAR”热潮——尤其偏爱拓扑异构酶I抑制剂载荷(SN-38、Dxd)。但往高处走,稳定性挑战就更大了,连接子和制剂必须得更“聪明”。
偶联化学和附着位点同样关键。传统的赖氨酸偶联会带走正电荷,降低表面电荷,让聚集风险升高。而还原链间二硫键的半胱氨酸-马来酰亚胺偶联,虽然保留了蛋白的二级或三级结构,却会降低整体结构紧凑性,增加疏水性。相比之下,位点特异性偶联(比如工程化半胱氨酸或酶法)就能更合理地选择位点,把疏水性载荷藏在抗体的“凹陷”里,减少聚集。如果你把载荷连在溶剂暴露区域,那就等着麻烦上门吧。
连接子设计这些年也在不断进化。从早期的酸裂解、氧化还原裂解、酶裂解到不可裂解,分类只是基础。最近,大家开始往连接子骨架里塞亲水性或带电荷的基团——比如聚乙二醇或氨基酸残基——目的就是中和疏水性载荷带来的聚集倾向。
外部应激:温度、光照、氧化……ADC比你想象的更“娇气”
热、pH变化、冻融、机械搅拌、光照——这些对于普通抗体来说可能只是小意思,但对ADC而言,往往就是一场灾难。
有研究专门比较了赖氨酸连接的Trastuzumab emtansine和它的亲本抗体Trastuzumab,分别施加搅拌、冻融、pH胁迫和热应力。结果很直白:ADC的聚集程度在各种应力下都显著高于亲本抗体,甚至在25°C的低温下也不省心。冻融倒是没太大变化,但反相液相色谱图谱的改动和构象稳定性的下降,都指向同一个元凶——药物-连接子的存在。
化学稳定性方面,连接子和载荷会引入额外的pH依赖性不稳定性。比如含有腙键的酸可裂解连接子,在pH 5.0下半衰期极短,一旦DP制剂的缓冲液pH没调对,载荷就提前开溜。现在常用的酶可裂解二肽连接子(缬氨酸-瓜氨酸或缬氨酸-丙氨酸)就好很多,在制剂和储存中基本稳定,只在进入细胞被溶酶体蛋白酶加工后才裂解。
光照是另一个容易被忽视的杀手。有些载荷天生对光敏感,比如喜树碱衍生物Exatecan。研究发现,即使是温和的光照暴露,ADC也会发生光降解和氧化,而其单独的抗体部分却毫发无伤。光降解的机制涉及内酯环开环,pH也是影响因素之一。
氧化应激的来源就更广了——金属离子(如Cu²⁺、Fe²⁺/Fe³⁺)产生的活性氧,或者制造过程中从发酵培养基、缓冲液、辅料、隔离器灭菌、容器封闭系统里带进来的。有趣的是,氧化应激并不会让ADC比亲本抗体更容易发生化学修饰,但它会引发更多的聚集,尤其是半胱氨酸和赖氨酸偶联的ADC。
制剂开发:不能照搬抗体的老经验
ADC的制剂开发,当然可以用“质量源于设计”(QbD)的理念,也能沿用抗体的理化稳定性筛选思路。但连接子-载荷的存在,意味着你必须走一条定制化的路。
早期筛选(也叫“可开发性”评估)对ADC候选物至关重要。计算机模拟和体外工具可以提前识别稳定性风险,为制剂设计提供方向。不过要注意,抗体未偶联中间体的储存条件通常是≤ -65°C,而最终ADC制剂往往是2-8°C储存,两者完全不同。辅料还得跟偶联步骤兼容——比如赖氨酸偶联就不能用含伯胺的辅料(如组氨酸),否则会干扰反应;表面活性剂也可能因难以去除而破坏偶联化学。
如果你能尽早优化亲本抗体的配方,就能争取时间、缓解材料供应压力。但千万记住:抗体稳定不等于ADC稳定。偶联这件事本身就会损害分子稳定性,所以必须为ADC量身定制辅料方案,比如糖类、表面活性剂。
系统性的策略应该包括:在加速和应激条件下筛选pH和缓冲系统,然后评估辅料。由于ADC普遍疏水且DP浓度较低,表面吸附风险很高,表面活性剂的选择要格外谨慎。聚山梨酯降解在液体剂型中是个老难题——宿主细胞残留的痕量脂肪酶就能驱动降解。你可以用正交分析方法监测,必要时提高聚山梨酯浓度,但同时要平衡其降解产生的过氧化物和脂肪酸的影响。
这也是为什么早期阶段和目前商业化的ADC产品都强烈偏好冻干剂型——冻干能防止时间依赖性的聚山梨酯降解和颗粒形成。但冻干本身也需要优化:避免高盐浓度和磷酸盐缓冲液(它们会导致结晶和饼块结构不良),也别用挥发性缓冲液组分如醋酸。对于早期临床试验,其他免疫偶联物的冷冻液体剂型也是可行的替代方案。另外,包装材料(通常是玻璃西林瓶)一定要在开发早期就纳入考量。
总的来说,ADC的稳定性是一场系统战。从连接子设计、偶联位点选择,到制剂辅料、冻干工艺、包装材料,每一个环节都可能成为短板。而随着下一代ADC技术不断涌现——更复杂的偶联化学、更多变的抗体支架——这场关于稳定性的博弈,还远未到终局。
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