抗體藥物偶聯(lián)物（ADC）是一類用于治療癌癥的新興靶向療法，旨在將小分子化療直接遞送并殺傷腫瘤細胞，同時保留健康細胞。自2000年吉妥珠單抗奧佐米星成功獲批以來，抗體藥物偶聯(lián)物（ADC）已成為癌癥靶向治療的關(guān)鍵類別。ADC主要由三部分構(gòu)成單克隆抗體、連接子和毒素三部分構(gòu)成?？贵w是決定ADC療效的關(guān)鍵；連接子決定著ADC藥物系統(tǒng)毒性及臨床療效；毒素是決定ADC藥物殺傷力大小的關(guān)鍵因素。盡管目前公布的ADC藥物中所用毒素種類超過130余種，但處于臨床試驗或已上市的ADC藥物所用毒素只有6-8個。按作用方式可大致分為三類：微管蛋白抑制劑、DNA合成抑制劑和拓撲異構(gòu)酶抑制劑。其中以微管蛋白抑制劑中的MMAE作為毒素分子的ADC藥物獲批最多。今天我們重點介紹了MMAE的定義及在ADC中的應(yīng)用與作用機理。

1、ADC藥物中毒素的發(fā)展史

2、什么是MMAE？

3、MMAE在ADC中的應(yīng)用及作用機理

4、締碼生物anti-MMAE抗體助力ADC藥物研發(fā)

1、ADC藥物中毒素的發(fā)展史

在開始介紹MMAE之前，我們先來了解下ADC藥物中毒素的發(fā)展史。ADC藥物的概念最早是由德國諾貝爾獎獲得主Paul Ehrlich于1913年提出。但ADC藥物開發(fā)的開始時間是1975年，因為那個時候雜交瘤技術(shù)才開始用于生產(chǎn)單克隆抗體。經(jīng)過近50年的研發(fā)發(fā)展，ADC藥物經(jīng)歷三次迭代更新。在這三代ADC藥物中，所涉及的毒素也各有特點：

第一代ADC藥物主要是以傳統(tǒng)化療藥物作為毒素，比如甲氨蝶呤、長春花堿和阿霉素等。但由于傳統(tǒng)化療藥物對癌細胞的細胞毒性弱、特異性不強，而且不易在靶細胞中蓄積，導(dǎo)致這代ADC的療效甚至比化藥單獨用的效果更差。

第二代ADC藥物中使用的毒素主要是微管蛋白抑制劑，比如MMAE、MMAF等。這是一類新型高細胞毒性化合物，其癌細胞毒性比第一代ADC中使用的傳統(tǒng)化療藥物強100至1000 倍。但值得注意的是，這類毒素作為單一藥物用于殺死腫瘤時，往往會產(chǎn)生難以忍受的副作用，所以，它們并沒有被批準(zhǔn)作為單一藥物用于癌癥治療。不過，這類毒素是ADC藥物開發(fā)中毒素選擇的理想型。因為與正常細胞相比，分裂速度更快的腫瘤細胞對微管蛋白抑制劑更敏感。但這類毒素也有一個弊端，就是它們對分裂中的腫瘤細胞殺傷效果優(yōu)于靜態(tài)癌細胞。

第三代ADC藥物開發(fā)過程中，為了避免這一限制，大多數(shù)藥物選擇了可靶向整個細胞周期的DNA損傷劑作為偶聯(lián)毒素，比如烯二炔、拓撲異構(gòu)酶I抑制劑和吡咯并苯二氮卓類。DNA損傷劑可以通過雙鏈斷裂、烷基化、嵌合和交聯(lián)破壞DNA結(jié)構(gòu)來殺死腫瘤細胞 [1]。

盡管ADC藥物已經(jīng)迭代了三次，但ADC藥物偶聯(lián)毒素仍然存在臨床局限性，比如嚴(yán)重的副作用和耐藥性。在目前獲批的15款A(yù)DC藥物中，以MMAE作為毒素分子的ADC藥物有5款。

2、什么是MMAE？

甲基澳瑞他汀E（Monomethyl auristatin E，MMAE）是一種細胞毒素，它可以殺死癌細胞。MMAE是海兔毒素10（Dolastatin 10）的類似物。微管由a-微管蛋白和b-微管蛋白組成，是細胞骨架的主要組成部分。微管蛋白抑制劑是通過破壞腫瘤細胞的細胞骨架結(jié)構(gòu)并干擾有絲分裂來殺死腫瘤細胞。海兔毒素10是從印度洋海兔（Dolabella auricularia）中分離提取的，是一種微管抑制劑，具有極強的細胞毒性。人工合成的海兔毒素10類似物除了MMAE，還有單甲基奧瑞他汀F（MMAF），二者均被廣泛用于ADC的載荷成分，即ADC毒素。MMAE 包含四種氨基酸：單甲基纈氨酸 (MeVal)、纈氨酸 (Val)、多萊異亮氨酸 (Dil) 和多拉脯氨酸 (Dap)，以及羧基末端胺去甲麻黃堿。在MMAF中，單甲基纈氨酸的C端被苯丙氨酸取代，其細胞活性顯著降低。

MMAE實質(zhì)是去甲基化的奧瑞他汀 E（auristatin E），即N-末端氨基只有一個甲基取代基，而不是像奧瑞他汀 E 本身那樣有兩個甲基取代基 [2]。MMAE是一種合成抗腫瘤藥，其效力比阿霉素強100-1000倍。由于其毒性，MMAE本身不能作為藥物使用。但它與單克隆抗體相連后，由于單克隆抗體可識別癌細胞中的特定標(biāo)記物，可將MMAE引導(dǎo)至特定的癌細胞。

Figure 1. the structure of MMAE (Origin from Wikipedia)

3、MMAE在ADC中的應(yīng)用及作用機理

如前所述，MMAE作為熱門小分子藥物廣泛用于抗體藥物偶聯(lián)物 (ADC) 開發(fā)，用于治療多種不同的癌癥類型，是目前使用最廣泛的有效負載。例如，Adcetris、Polivy、padcev 和 vidicizumab 都使用了MMAE。本文中以Adcetris為例對MMAE的作用機理進行闡述。

Adcetris中文名詞為維布妥昔單抗，是由日本武田制藥和美國西雅圖遺傳學(xué)公司聯(lián)合開發(fā)的一款靶向CD30的抗體偶聯(lián)藥物(ADC)。 Adcetris于2011年獲美國FDA批準(zhǔn)，用于治療系統(tǒng)性間變性大細胞淋巴瘤（sALCL）、經(jīng)典型霍奇金淋巴瘤（cHL）、原發(fā)性皮膚間變性大細胞淋巴瘤（pcALCL）或蕈樣真菌?。∕F）等。Adcetris由抗體、連接子和MMAE三部分組成?？贵w部分是針對人CD30的特異性抗體；抗體通過可被蛋白酶水解的連接子與MMAE相連。每個抗體分子上大約有4個MMAE分子，這樣使得Adcetris具有高效的靶向作用，在靶細胞內(nèi)可釋放出高濃度的MMAE以發(fā)揮藥物效應(yīng)。

Figure 2. the mechanism of action of Adcetris [3]

如圖2所示，當(dāng)Adcetris抗體部分與腫瘤細胞表面的CD30結(jié)合后，CD30-Adcetris復(fù)合物會經(jīng)細胞內(nèi)吞并作用轉(zhuǎn)運至溶酶體。連接MMAE與單克隆抗體的linker在細胞外液中穩(wěn)定，但一旦ADC與靶向癌細胞抗原結(jié)合并進入癌細胞，則被組織蛋白酶切割并釋放出游離的MMAE。游離的MMAE會進一步釋放到細胞內(nèi)部，與細胞內(nèi)的微管蛋白結(jié)合，抑制微管蛋白聚合，并破壞微管網(wǎng)絡(luò)，從而破環(huán)細胞分裂和增殖能力，導(dǎo)致腫瘤細胞停滯在G2/M細胞周期并最終死亡。此外，MMAE還能從CD30陽性淋巴瘤細胞擴散到周圍腫瘤微環(huán)境中，發(fā)揮旁觀者效應(yīng) [4]，進一步增強抗腫瘤作用。這一優(yōu)勢可以有效殺死腫瘤細胞。但它同時也會對健康細胞造成毒性。所以，在以在ADC分子開發(fā)中，對生產(chǎn)的ADC進行深入的分析表征以及體內(nèi)藥理學(xué)研究是確保藥物安全的基礎(chǔ)。為了表征ADC的PK特性，通常測量三種分析物：抗體綴合MMAE (AcMMAE)、總抗體和未綴合的MMAE。

4、締碼生物anti-MMAE抗體助力ADC藥物研發(fā)

由于ADC毒素具有高細胞毒性，ADC有效負載的PK研究對于了解有效負載的行為非常重要 [5]。但由于MMAE 本身具有毒性，不允許在人體中進行此類研究。所以臨床前檢測MMAE水平（比如測定ADC、抗MMAE中偶聯(lián)MMAE的濃度）非常重要。締碼生物開發(fā)了適合ADC ELISA 測定開發(fā)的anti-MMAE抗體，它可用于定量測定測試樣品中anti-MMAE-綴合物的水平， 可用于PK檢測以及DAR值分析，加速ADC藥物的研發(fā)進程。

• Anti-MMAE antibody(8C4); Rabbit mAb (DME101004)

Figure 3. Elisa plates were pre-coated with IgG-MMAE (0.2μg/per well). Serial diluted anti-MMAE monoclonal antibody (DME101004) solutions were added, washed, and incubated with secondary antibody before Elisa reading. From above data, the EC50 for anti-MMAE monoclonal antibody binding with IgG-MMAE is 1.356ng/ml.

• 更多anti-MMAE抗體產(chǎn)品

參考文獻：

[1] Wang Z, Li H, Gou L, Li W, Wang Y. Antibody-drug conjugates: Recent advances in payloads. Acta Pharm Sin B. 2023 Oct;13(10):4025-4059. doi: 10.1016/j.apsb.2023.06.015. Epub 2023 Jun 30.

[2] Dosio, F.; Brusa, P.; Cattel, L. Immunotoxins and Anticancer Drug Conjugate Assemblies: The Role of the Linkage between Components. Toxins 2011, 3, 848-883.

[3] Graham P Collins, David Bruce, Toby A Eyre. New Therapies in T-cell Lymphoma [J]. Lymphoma and Chronic Lymphocytic Leukemias. 2014, 1(4):1-8.

[4] Kovtun YV, Audette CA, Ye Y, Xie H, Ruberti MF, Phinney SJ, Leece BA, Chittenden T, Bl?ttler WA, Goldmacher VS. Antibody-drug conjugates designed to eradicate tumors with homogeneous and heterogeneous expression of the target antigen. Cancer Res. 2006 Mar 15;66(6):3214-21.

[5] O’Connor O.A., Lue J.K., Sawas A., Amengual J.E., Deng C.C., Kalac M., Falchi L., Marchi E., Turenne I., Lichtenstein R., et al. Brentuximab vedotin plus bendamustine in relapsed or refractory Hodgkin’s lymphoma: an international, multicentre, single-arm, phase 1-2 trial. Lancet Oncol. 2018;19:257–266.