抗体内吞时还存在内吞效率,是一种针对细胞外浓度的百分比,决定多少剂量最终能够产生效果。不仅是内吞效率,之后的各个步骤都有效率的问题,这些效率共同决定了药物的疗效(参考本章3节毒素部分第一张图)。内吞主要由靶点决定,但抗体也有一些影响。如CD20,一般不太内吞,但抗体选择好了也会较好内吞。
内吞效率评价时需要用ADC药物的IC50体现。大部分靶点有内吞现象,但速率不同,而且内吞一下就回上来(early sorting)、late endosome还是进入lysosome有区别。内吞由靶点与抗体结合的comfort change决定。一般使用ADCC效应的裸抗药要求内吞越少越好,但ADC要求内吞越多越深越好,两者选择抗体及靶点的标准不同。
筛选有足够内吞性质的抗体的方法为使用endosomal trafficking的marker筛进lysosome的,或者使用用high content imagining。后者的问题是通量较低且没有true cell killing的数据。
2、 连接物部分
连接物大致能够分成Linker与Attachment site两部分。Linker的特点为:
- 降解cleavable或者非降解non-cleavable
- 除在特定条件下释放药物外,平时性质稳定
Attachment site(Linker与antibody的连接点)的特点为:
- 一般通过半胱氨酸残基cysteine residue(使用disulfide interchain bridge)或者赖氨酸残基lysine residue(使用epsilon-amino group)连接至抗体上
- 拥有不同的DAR与抗体连接位置(一般希望每个抗体连2-4个毒素)
(1) 连接物(Linker)选择
连接物会极大影响ADC药物的药理动力性(释放模式)、治疗指数(TI,疗效毒性比)与疗效。理想化的连接物应该保持稳定所以不会导致靶外毒性(off-target toxicity),而且能在细胞内快速解体高效释放毒物。
连接物分为可降解cleavable与不可降解non-cleavable两种。可降解连接物有二硫化物disulfides(含二硫键,在还原性胞内环境中被谷胱甘肽glutathione选择性降解,并且其空间位阻steric hindrance作用可限制ADCs在进入细胞之前的不成熟裂解)、腙hydrazone(含R1R2C=NNH,在溶酶体中的低PH值环境中降解)与多肽peptide(在溶酶体蛋白酶中降解)三种形式,不可降解连接物为硫醚thioethers(含R-S-R)。不可降解连接物的ADC中的抗体会在细胞中降解至氨基酸,生成的氨基酸-连接物-毒素会产生作用。可降解连接物ADC中的连接物会被降解,放出毒素,这会产生旁观者杀伤(bystander killing又称旁效应),攻击附近的癌症细胞。因此,使用可降解连接物对ADC在体内循环时的稳定性要求更高,但杀伤效果更好。 旁效应还与毒素有关,中性毒素(如MMAE,介绍在本章第4部分)比带电荷毒素(如MMAF)强。
(2) 连接方式及DAR
另一重点为抗体上连接的毒素的个数(Drug-antibody Ratio, DAR),决定了药品的均一性。个数过高会导致药理动力性不稳定、药物代谢速度增加、半衰期减少和全身毒性的增加。DAR由连接方式决定。目前上市药物使用的连接方式会产生许多含太大DAR的非均匀ADC药物,所以稳定地生产均匀药物较为重要。化学生产控制(CMC)对于ADC非常重要,需要特殊的设备来保证质量、稳定性与每批产品的连贯性。
DAR受许多因素影响,但目前一般生产中会控制产量在3或4最大。这样会使产品中混杂的未连接的纯单抗杂质比例最小、保证了产品的循环时间接近纯单抗的循环时间、保持了ADC中单抗部分对靶点蛋白的吸附能力以及保证了ADC中连接的毒素足够有效。生产后的纯化工艺一般会将DAR<2或>4的药品除去。Seattle Genetics在国内的专利中有关于纯化时挑选DAR的技术。
下图为不同连接方式产生的产品中的纯度。图a连接在了lysine上,抗体上80个lysine中有大约30个可供连接,因此成品不太均匀。图b连接在了cysteine上,只有4个interchain disulfide bridge,可连8个毒素,更加均匀(双硫键要么不断,断了就要两边各连一个毒素)。图c是将抗体上的的cysteine数量修改后的结果,这种抗体称为THIOMAB。其他还有cross-link技术,能够将DAR=2~4的比例升为94%(见本章第(3)节)。