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Nature | 当靶点“隐身”,ADC是否仍能锁定肿瘤?体内“拼接”抗体的全新策略

Nature | 当靶点“隐身”,ADC是否仍能锁定肿瘤?体内“拼接”抗体的全新策略

抗体偶联药物(antibody–drug conjugate,ADC)被视为肿瘤精准治疗的前沿方向——凭借抗体识别肿瘤抗原,将细胞毒性载荷精准递送至癌细胞内部。然而,ADC对特定靶点的依赖越深,就越易受肿瘤异质性的掣肘:同一肿瘤中,靶点高表达与近乎不表达的细胞往往并存;治疗压力更可能筛选出低表达克隆,使肿瘤成功逃逸。7月15日,《Nature》刊登了题为“Modular in vivo antibody–ADC click to reverse drug resistance in tumours”的研究,提出一条迥异的路径:不再要求ADC独自完成全部靶向使命,而是分步注射两种携带互补化学基团的抗体药物,让它们在体内经由点击化学(click chemistry)实现“牵手”。结果显示,该“抗体-ADC点击”策略显著提升了药物在HER2低表达、超低表达乃至阴性肿瘤中的富集能力,并在多种小鼠模型中改善了疗效,部分逆转了耐药局面。

图片来源:游离的DNA

精准,何以反成ADC的软肋?
ADC通常由三大模块构成:靶向肿瘤抗原的抗体、连接子(linker)以及细胞毒性载荷。唯有抗体与靶点结合并内化进入细胞,载荷才有机会释放。这一机制的前提,是肿瘤细胞表面具备足够数量、分布相对均一且能驱动内化的靶抗原。然而,真实临床中的肿瘤远非如此规整。以人表皮生长因子受体2(human epidermal growth factor receptor 2,HER2)为例,同一患者的不同病灶之间、同一病灶的不同区域之间,HER2表达水平常差异悬殊。治疗压力还会进一步富集HER2表达更低的亚群,使原本有效的HER2靶向ADC逐渐失效。研究人员对肿瘤切片中HER2与表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)进行图像配准及分区分析,发现两者高表达区域的Dice相似系数(Dice similarity coefficient,DSC)分别仅为0.12和0.26(DSC=1代表完全重叠)。如此低的数值表明,HER2与EGFR往往占据肿瘤中截然不同的空间区域——这正是单靶点ADC面临的残酷现实:药物可精准抵达部分细胞,却对其他细胞群视而不见。

不只是联用,而是在活体内完成一次化学连接
该研究的设计核心,是为两种抗体分别装上能彼此响应的化学手柄。第一种抗体为靶向EGFR的帕尼单抗(panitumumab),连接反式环辛烯(trans-cyclooctene,TCO);第二种则是靶向HER2的抗体或ADC,例如曲妥珠单抗德鲁斯替康(trastuzumab deruxtecan,T-DXd),连接四嗪(tetrazine,Tz)。两者通过逆电子需求狄尔斯–阿尔德反应(inverse electron-demand Diels–Alder reaction)实现快速连接,该反应的二级速率常数可超过100,000 M⁻¹s⁻¹,且具备生物正交性(bioorthogonality)——在复杂生物环境中高效进行,却极少干扰天然生化过程。实验流程为先注射帕尼单抗–TCO,间隔24小时后再注入T-DXd–四嗪。连接既可发生于血液循环中,也可在抗体已抵达肿瘤组织之后完成。这里的核心并非“多用一种抗体”这般简单。常规抗体联合治疗中,两种抗体各自分布、各自结合;而点击策略生成共价连接的抗体复合物,使靶向EGFR的抗体能够充当“向导”,协助HER2靶向ADC闯入那些HER2原本匮乏的肿瘤区域。

HER2几近消失,药物摄取却提升3.2倍
研究人员在同一只小鼠的两侧分别建立两种肿瘤:一侧为HER2高表达、EGFR低表达的NCI-N87肿瘤,另一侧为HER2超低表达、EGFR高表达的A431肿瘤。单独给予放射性标记的曲妥珠单抗时,HER2高表达肿瘤的药物摄取量为28.90±3.84%ID/g,而HER2超低表达肿瘤仅3.75±0.64%ID/g(%ID/g指每克组织中注射剂量占比)。采用帕尼单抗–曲妥珠单抗点击后,HER2高表达肿瘤的摄取维持在31.63±3.29%ID/g;更关键的是,HER2超低表达肿瘤的摄取跃升至11.90±0.82%ID/g——相当于提升了3.2倍。换言之,点击策略并未明显牺牲对HER2高表达肿瘤的识别,却为HER2不足、EGFR丰度较高的肿瘤开辟了额外的入路。在同一模型中,一种EGFR–HER2双特异性抗体的肿瘤摄取不足5%ID/g,且非肿瘤器官蓄积较多。虽不能据此断言点击策略全面优于所有双特异性抗体,但至少表明:在该实验体系中,体内动态连接产生了与预先构建的双特异性分子截然不同的药代动力学行为。

抵达肿瘤只是第一步,内化才是关键
ADC能否发挥效力,不光取决于“到达量”,还取决于能否被细胞内化并进入溶酶体。研究人员采用pHrodo染料(在酸性环境中荧光增强)标记曲妥珠单抗——只有当抗体进入晚期内体或溶酶体时,荧光信号才会显著攀升。在HER2阴性、EGFR高表达的MIAPaCa-2胰腺癌细胞和MDA-MB-231乳腺癌细胞中,点击组的内化信号随时间明显增强(统计学检验P值均小于10⁻⁶)。荧光标记的抗体复合物还与溶酶体相关膜蛋白1(lysosome-associated membrane protein 1,LAMP1)共定位,证明药物被递送至与载荷释放密切相关的亚细胞区室。但在HER2与EGFR均缺失的CT26细胞中,点击组与对照组无差异;非靶向IgG与帕尼单抗形成点击连接后,也无法复现同样的内化效果。这组对照至关重要——它表明疗效并非源自化学连接本身,亦非任何大型抗体聚合物均可随意进入肿瘤细胞;受体识别、受体聚集、内化路径与点击反应必须协同作用。

从“多送进去”到“控住肿瘤”,疗效能否延续?
在HER2高表达胃癌模型中,以10 mg/kg剂量治疗20天后,普通“帕尼单抗+T-DXd”联合组的肿瘤重量是点击治疗组的3.7倍。随后,研究人员将T-DXd剂量降至单次5 mg/kg。在同时荷有HER2高表达与HER2超低表达肿瘤的小鼠中,点击治疗使两类肿瘤的生长均显著减缓或停滞。9只接受点击治疗的小鼠中,HER2高表达肿瘤全部实现完全缓解。在免疫系统完整的HER2低表达模型中,点击治疗组14只小鼠中有7只(50%)达到完全缓解,而普通抗体+ADC组仅有2只(约14%)。在HER2低表达的混合型乳腺癌模型及HER2阴性的胰腺癌模型中,T-DXd单药、帕尼单抗单药及两者普通联合均效果有限;相比之下,点击治疗显著缩瘤并延长生存期。这些结果提示,点击连接改变的不仅是肿瘤内药物浓度,还可能重塑受体聚集状态、内化效率及胞内载荷暴露水平。不过,研究人员也坦承,目前尚无法精确区分疗效究竟多大程度来自受体介导的内化与抗体聚集,多大程度来自药代动力学的改变。

当肿瘤已然耐药,点击策略能否重开治疗之窗?
更贴近临床的拷问是:若肿瘤已对T-DXd无响应,点击策略是否仍能发挥作用?在T-DXd治疗后未获响应的NCI-N87肿瘤中,EGFR总蛋白水平是响应肿瘤的2.1倍——这与EGFR上调可能参与HER2靶向治疗耐药的机制相吻合。随后,研究者将9只T-DXd无响应小鼠转为帕尼单抗–T-DXd点击治疗,其中5只肿瘤生长受到抑制。在另一种曲妥珠单抗耐药的BT474乳腺癌模型中,10只小鼠中有6只对T-DXd仍不响应;改用帕妥珠单抗(pertuzumab)–T-DXd点击治疗后,6只中有5只出现有效抑瘤。但这并不意味着点击策略可普遍逆转ADC耐药——耐药机制可能涉及药物外排、溶酶体功能异常、载荷敏感性下降及DNA损伤修复增强等多重因素。只有当替代受体依然存在、ADC载荷仍具活性时,重新规划药物入路方有可能奏效。

向临床再迈一步:从随机修饰到定点修饰
早期实验采用赖氨酸随机偶联,每抗体上平均连接约3至12个TCO或四嗪基团,产物存在异质性,批次间稳定性与组织分布可能不一。研究人员后续通过Fc区糖基化位点进行定点偶联,将每抗体的点击基团数控制在2至4个。该方法不仅适用于HER2与EGFR抗体,也在靶向PD-L1、PSMA及VEGF的抗体上获得了有效连接。与随机偶联相比,定点点击使肝脏蓄积降低约一半。在HER2阴性胰腺癌模型中,给药120小时后,定点体内点击组的肿瘤摄取达24.93±2.75%ID/ml,高于非靶向IgG点击组的18.46±2.72%ID/ml,也高于注射前已完成连接的“预点击”组(12.67±1.72%ID/ml)。这引出一个耐人寻味的问题:为何先在体外将两种抗体连接好,反而不如体内动态连接?一种解释是,预先形成的大分子复合物更易被肝脏清除,且穿透实体瘤的能力下降;分步给药则允许首种抗体先充分组织分布,再与第二种药物动态结合。换言之,疗效不仅取决于“连接了什么”,还取决于“在何处连接、何时连接”。

一项有潜力的临床前探索,而非临床疗效证明
需清醒指出,本研究的治疗实验主要基于细胞系及小鼠移植瘤模型,部分组别样本量仅为数只至十余只。小鼠的肿瘤血管特性、免疫微环境及药物清除动力学均与人类存在差异,因此100%完全缓解或5/6耐药肿瘤受抑等数据,不能直接外推至患者获益比例。此外,两种大分子抗体在血液与肿瘤中的实际连接比例、复合物尺寸、长期免疫原性、重复给药安全性,以及不同患者EGFR与HER2空间分布差异,均有待深入探究。T-DXd所含DXd载荷可能引发间质性肺病等严重不良反应,点击策略是否会改变此类风险,目前亦缺乏人体证据。

但这项研究重塑了一个值得长期追踪的治疗逻辑:面对肿瘤异质性,我们未必只能孜孜以求一个表达更高、更稳定的新靶点;也可将不同受体视作可组合的“入口”,在体内动态组装药物,使ADC不再完全受制于单一抗原。未来的ADC或许不再只是一种预先制造好的固定制剂,而是一套可根据肿瘤受体图谱灵活重组的模块化系统。到那时,治疗前需要回答的问题也将随之改变——不再仅是“肿瘤有无该靶点”,而是“哪些靶点能共同构成一条更高效的药物进入路径”。

 

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