Čtyři klíčové prvky a vývojové trendy vývoje léčiv ADC

Technologie ADC (protilátka-léčivo-konjugáty) je propojení monoklonálních protilátek a molekul léčiva pomocí linkeru, použití specifického cílení protilátek k transportu molekul léčiva do cílových tkání, snížení systémových toxických vedlejších účinků léčiv, zlepšení okna léčby léčiv. Rozšíření potenciálu terapie protilátkami [1]. Poté, co se ADC cirkulující v krvi váže na cílový antigen, je internalizován klathrinem zprostředkovanou endocytózou. Internalizovaný komplex poté vstupuje do endosomální-lysozomové dráhy a ve většině případů je nejprve transportován do časných endozomů a poté do lysosomů. Kyslé prostředí a proteolytické enzymy způsobují degradaci lysozomů obsahujících ADC, čímž uvolňují cytotoxická léčiva do cytoplazmy. Uvolněné cytotoxické léčivo potom vytéká do cytoplazmy a indukuje apoptózu prostřednictvím inzerce DNA nebo inhibice syntézy mikrotubulů. Správný cíl, protilátka, linker a cytotoxické užitečné zatížení se proto staly čtyřmi klíčovými faktory, které ovlivňují léky ADC.

1. Základní čtyři prvky léků ADC

1.1 Výběr správného cíle

Úspěšný vývoj ADC závisí na specifické vazbě protilátek na cílový antigen. Ideální cíl ADC je vysoká exprese na povrchu nádorových buněk, nízká exprese nebo žádná exprese v normálních tkáních, nebo alespoň omezená na specifické tkáně, jako je CD138, 5T4, mesothelin, leukémie a CD37. Cíle vyjádřené v normálních tkáních budou přijímat léky ADC, což vede nejen k&"mimo cíl GG"; toxické účinky, ale také snižuje dávku ADC obohacenou v rakovinných tkáních a snižuje okno pro léčbu ADC.

Účinná ADC aktivita souvisí s počtem antigenů na buněčném povrchu. Studie ukázaly, že k dosažení účinné ADC aktivity je na buněčném povrchu zapotřebí alespoň 104 antigenů, aby bylo zajištěno, že do buňky bude dodána smrtící dávka cytotoxických léčiv. Vzhledem k omezenému počtu antigenů na povrchu nádorových buněk (průměrný počet antigenů na buněčný povrch je přibližně 5 000 až 106) a většina léčiv ADC v klinickém stádiu má v průměru 3,5 až 4 DAR, takže léky ADC jsou dodávány do nádorové buňky. Velmi málo. To je také považováno za jeden z hlavních důvodů klinického selhání ADC v kombinaci s konvenčními cytotoxickými léčivy, jako jsou methotrexát, paklitaxel a antracyklinová antibiotika.

Kromě specifičnosti a dostatečné exprese by měl optimální cílový antigen také způsobit účinnou internalizaci ADC. Vazba protilátky na povrchový antigen cílové buňky může spustit internalizační cestu komplexu protilátka-antigen do buňky, čímž se dosáhne intracelulárního dodávání léčiva.

Antigen povrchové diferenciace leukocytů je v současnosti prvním široce používaným cílem ADC. V současné době má 20 ADC léčiv ve stadiu klinického vývoje 10 cílů (CD33, CD30, CD79b, CD22, CD19, CD56, CD138, CD74) na povrchu leukocytového antigenu. Mnoho léků ADC do velké míry zacílí na povrchové antigeny leukocytů, protože tyto antigeny jsou vysoce exprimovány v nádorových tkáních, neexprimovány v normálních hematopoetických tkáních nebo exprimovány v extrémně nízkých hladinách.

Kromě toho se některé klinické molekuly povrchového receptoru pevného nádoru postupně shledaly vhodnými klinickými cíli ADC, jako je PSMA na rakovině prostaty, receptor receptoru epidermálního růstového faktoru EGFR a nektin 4 tkáně ovariální tkáně a další léky ADC vstoupily do klinické fáze II. Kadcyla schválena FDA v roce 2013 s cílem HER2. V roce 2019 je Padcev schválený FDA s cílem NECTIN4 druhým cílem ADC léčiv schváleným pro léčbu solidních nádorů.

1.2 Výběr protilátek

Vysoká specificita molekul protilátky je základním požadavkem k dosažení účinnosti ADC léčiv, aby se koncentrace cytotoxického činidla soustředila v místě nádoru. S odvoláním na vysoce afinitní specifické protilátky, kromě toho, aby se zabránilo toxicitě pro zdravé buňky, mohou být protilátky postrádající nádorovou specificitu eliminovány oběhovým systémem, což způsobuje, že ADC léky&"vyčerpávají GG"; před dosažením nádorových tkání. Z tohoto důvodu jsou cytotoxická léčiva obvykle připojena k Fc části nebo konstantní oblasti mAb, aby se zabránilo detekci a vazbě antigenu.

Protože tyto molekuly protilátky 150 kDa neobsahují pouze více přirozených míst pro konjugaci, ale mohou být také modifikovány pro jiná reakční místa, jsou všechny protilátky ADC v současné době molekuly IgG. Výhodou molekuly IgG je její vysoká afinita k cílovému antigenu a delší poločas v krvi, což vede ke zvýšené akumulaci v místě nádoru. Ve srovnání s jinými molekulami IgG mají IgG1 a IgG3 mnohem silnější cytotoxicitu závislou na protilátce (ADCC) a cytotoxicitu závislou na komplementu (CDC), ale protože IgG3 má kratší poločas, není ideální volbou pro léky ADC. Kromě toho ve srovnání s IgG2 a IgG4 je pant tvořený IgG1 v buňce snadno redukovatelný, takže je obtížné produkovat ADC léky založené na produkci cysteinu. Proto, protože IgG1 má relativně silný ADCC a CDC, dlouhý poločas a snadnou produkci, většina ADC léčiv je v současné době konstruována pomocí IgG1 skafoldů [3].

Imunogenita ADC je jedním z hlavních determinant cirkulujícího poločasu. Časné ADC používaly myší monoklonální protilátky k vyvolání silné, akutní imunitní odpovědi (HAMA) v lidském těle. V současné době většina ADC používá humanizované protilátky nebo plně humanizované protilátky.

Obecně by ideální mAb pro ADC architekturu měla být humanizovaná nebo plně humanizovaná IgGl molekula, která se může selektivně vázat na nádorové buňky, aniž by zkříženě reagovala se zdravými buňkami. Kromě toho může být internalizace ADC důležitým faktorem spíše než absolutním faktorem úspěšné léčby.

1.3 Výběr molekuly toxinu (užitečné zatížení)

Molekuly toxinu jsou klíčovým faktorem úspěchu vývoje léků ADC. Pouze malá část protilátky vstříknuté do těla se hromadí v pevných nádorových tkáních, takže první z nich má subnanomolární toxické molekuly (hodnota IC50 0,01 - 0,1 nM). Vhodné užitečné zatížení. Kromě toho musí mít toxické molekuly vhodné funkční skupiny, které mohou být spojeny, musí mít silnou cytotoxicitu, jsou hydrofobní a za fyziologických podmínek velmi stabilní.

Toxické molekuly, které se v současné době používají pro vývoj léčiv ADC, lze rozdělit do dvou kategorií: inhibitory mikrotubulů a látky poškozující DNA a další malé molekuly, jako je a-amanitin (selektivní inhibitory RNA polymerázy II), jsou také studovány [12]. První z nich je reprezentován MMAE a MMAF (volné léčivo IC50: 10-11-10-9M) z Seattle 's Genetics a DM1 a DM4 (volné léčivo IC50: 10-11-10-9M) vyvinuté ImmunoGen' s. Ten je reprezentován Calichemicinem, duokarmyciny a Spirogenovým PBD (volné léčivo IC50&<10-9m). tyto="" toxiny="" mají="" odpovídající="" adc="" léky,="" které="" mají="" být="" zkoumány="" a="" vyvíjeny="" v="" klinickém="" stádiu.="" mnoho="" společností="" vyvíjí="" také="" vlastní="" užitečná="" zatížení,="" jako="" jsou="" nerviano="" medical="" sciences,="" mersanatherapeutics="" a="" další="">

1.4 Výběr linkeru

Ačkoli je důležité vybrat specifické protilátky a užitečná zatížení podle typu nádorových buněk, z hlediska farmakokinetiky, farmakologie a terapeutických oken, výběr vhodných linkerů pro omezení protilátek a užitečného zatížení je klíčem k úspěšné konstrukci ADC. Ideální linker Musí být splněny následující podmínky: (1) Linker musí být stabilní v krevním oběhu a může rychle uvolňovat aktivní užitečné zatížení, když je umístěn v nádorových buňkách nebo v jejich blízkosti. Nestabilita linkeru povede k předčasnému uvolnění užitečného zatížení, což má za následek normální tkáně. Poškození buněk. Existuje také klinická studie, která ukazuje, že stabilita ADC sametových alkaloidů nepřímo souvisí s nežádoucími účinky. Proto je pro kombinaci protilátky, nádorové tkáně a užitečného zatížení velmi důležité stanovit spojovací článek s nejlepší stabilitou. (2) Jakmile je ADC internalizován do cílové nádorové tkáně, musí mít linker schopnost rychle se štěpit a uvolňovat toxické molekuly. (3) Hydrofobicita je také důležitou vlastností, kterou linker zvažuje. Hydrofobní spojovací skupiny a hydrofobní užitečné zatížení obvykle podporují agregaci malých molekul ADC, což způsobuje imunogenitu.

Linkery jsou v současné době rozděleny do dvou kategorií: jednou jsou štěpitelné linkery (linkery labilní v kyselině, proteázy štěpitelné linkery, disulfidové linkery), hlavní typ ADC léků; druhý je neštěpitelný linker a rozdíl je v tom, zda bude v It je degradován uvnitř buňky.

Štěpitelný linker je navržen tak, aby využíval rozdílů v prostředí krevního systému a nádorových buněk. Například linkery citlivé na kyseliny jsou obvykle velmi stabilní v krvi, ale jsou nestabilní v lysozomech s nízkým pH a rychle se rozkládají a uvolňují volnou aktivní toxickou molekulu (Mylotarg (gemtuzumab ozogamicin)). Podobně jsou proteiny štěpitelné linkery citlivé na proteázy stabilní v krvi, ale v lysozomech bohatých na proteázy (rozpoznávající jejich specifické proteinové sekvence) jsou rychle štěpeny, aby uvolňovaly aktivní toxické molekuly, stejně jako Val-Cit. Vazba je rychle hydrolyzována intracelulárními katepsiny (Adcetris (brentuximab vedotin)). Navržený disulfidový zesíťovaný linker využívá vysokou hladinu exprese intracelulárního redukovaného glutathionu a snížená disulfidová vazba uvolňuje toxické molekuly (IMGN-901 (anti-CD56-maytansin)) v buňce.

Neštěpitelný linker je složen ze stabilních vazeb odolných vůči degradaci proteázami a je velmi stabilní v krvi. Spoléhá na to, že komponenty ADC protilátek jsou zcela degradovány cytoplazmou a lysozomálními proteázami, a konečně uvolňuje užitečnou zátěž spojenou s aminokyselinovými zbytky odvozenými od degradované protilátky k ničení rakovinných buněk (např. Ado-trastuzumab emtansinu, T-DM1 nebo Kadcyla). Současně ADC léky, které nemohou štěpit linker, nemohou být uvolněny extracelulárně a nemohou zabíjet blízké rakovinné buňky pomocí&"vedlejší účinek GG".

Výběr typu linkeru samozřejmě souvisí s výběrem cíle. Mezi léky ADC se štěpitelným linkerem jsou cílové antigeny B buněk (CD19, CD20, CD21, CD22, CD79B, CD180), které se ukázaly jako velmi účinné in vivo. Na rozdíl od toho v ADC léčivech s neštěpitelnými linkery cíle, u kterých bylo potvrzeno, že jsou endocytózovány in vivo a rychle transportovány do lysozomů, zahrnují CD22 a CD79b.

Konečným cílem Linkeru je zajistit specifické uvolňování volných léků v nádorových buňkách a kontrola toxicity léků je také velmi důležitá. Nakonec je nutná analýza případ od případu, aby bylo možné rozhodnout, jak optimálně vybrat vhodný linker, cíl a jedovou molekulu, aby se vyrovnala účinnost a toxicita léků ADC.

2. Historie vývoje ADC léků vidí změny základních čtyř prvků

Vývoj onkologických drog lze sledovat až do poloviny dvacátého století. Bylo zjištěno, že dusíkaté yperity ničí jednotlivé kostní dřeně a lymfoidní tkáně zaměřením na rychle se dělící rakovinné buňky. Mezi tyto léky patří analogy kyseliny listové a purinu (methotrexát a 6-merkaptopurin), inhibitory / promotory polymerace mikrotubulů (vinka alkaloidy a taxany) a ničitelé DNA (antracykliny a dusík) Hořčice) [2]. Vzhledem k tomu, že léčiva pro včasnou léčbu rakoviny neměla pouze zacílené rakovinné buňky, ale měla také ničivý účinek na všechny dělící se buňky v těle, což vedlo k závažným vedlejším účinkům na pacienty, značně to omezilo dávkování léčiva a terapeutický index léčiva (maximální tolerovaná) dávka / minimální účinná dávka) je velmi nízká, léčebné okno je úzké. Léky ADC mohou umožnit selektivní dodání toxických sloučenin do specifických rakovinných buněk.

2.1 Léky ADC první generace

Mezi léky ADC první generace jsou protinádorová léčiva, jako je mitomycin C, idarubicin, antracykliny, N-acetyl-melfalan, doxorubicin, vinka alkaloidy a methotrexát převážně neštěpitelná. Linker (amid nebo sukcinimid) je spojen s myší monoklonál protilátka.

V roce 2000 schválil americký FDA první lék konjugovaný s protilátkou Gemtuzumab Ozogamicin (obchodní název Mylotarg, Wyeth, dceřiná společnost Pfizer). Cíl byl CD33. Gemtuzumab Ozogamicin se skládá ze tří částí: 1) Rekombinantní humanizovaná IgG4 kappa monoklonální protilátka Gemtuzumab; 2) Cytotoxický N-acetyl gama calicheamicin; 3) Typ štěpící kyselinu, který se skládá z 4- (4-acetylfenoxy) -butanové kyseliny (AcBut) a 3-methyl-3-merkaptobutan hydrazidu (dimethylhydrazid) funkční linkerové molekuly. Molekula linkeru kovalentně váže kalicheamicin na monoklonální protilátku a poměr ADR mezi léčivem a protilátkou je v průměru 2 až 3. Po endocytozi cílovými buňkami uvolňuje léčivo kalicheamicin hydrolýzou linkeru, což vyvolává roztržení dvouřetězcové DNA, což vede k zastavení buněčného cyklu a apoptózy. Tento léčivý přípravek se používá k léčbě akutní myeloidní leukémie pozitivní na CD33.

Později bylo zjištěno, že Gemtuzumab Ozogamicin nemá ve srovnání s jinými protirakovinovými léčivy významné klinické výhody a má závažnou jaterní toxicitu. V roce 2010, 10 let po zařazení na seznam Gemtuzumab Ozogamicin, vzala iniciativu stažení z trhu. Potenciální léčebné nedostatky Gemtuzumab Ozogamicinu zahrnují nestabilitu linkeru, uvolňování 50% chemického léčiva za přibližně 48 hodin; kalicheamicin v léčivu je vysoce hydrofobní, rychlost vazby s monoklonální protilátkou je 50%, toxicita je vysoká, CMC špatná. Kromě toho existují studie, které ukazují, že monoklonální protilátka Gemtuzumab může být z buněk vyčištěna pomocí efluxních pump (MDR1 a MRP1) a nemá žádný významný klinický účinek ve srovnání s jinými protirakovinovými léčivy.

2.2 Léky ADC druhé generace

Po téměř 10 letech rychlého vývoje léčiv monoklonálních protilátek byly objeveny účinnější protirakovinné léky s malými molekulami (100 až 1000krát). Druhé generace ADC léků má lepší CMC vlastnosti než první generace ADC léků. Mezi zástupce léků druhé generace patří Brentuximab vedotin, Ado-trastuzumab emtansin, Inotuzumab Ozogamicin.

Léky druhé generace však mají úzké terapeutické okno. Hlavním důvodem je to, že mají nízkou off-target toxicitu a konkurují s nevázanými malými molekulami lékových protilátek o nádorové cíle. Druhá generace má různé poměry lékových protilátek (DAR) 0-8. Obvykle DAR přesahuje 4, bude vykazovat nízkou toleranci, vysokou účinnost plazmatické clearance a nízkou účinnost in vivo [3]. Například Brentuximab vedotin je 4, Ado-trastuzumab emtansin je 3,5 a Inotuzumab Ozogamicin je 6.

1) Adcetris

Brentuximab vedotin (obchodní název Adcetris) byl společně vyvinut společností Seattle Genetics a Millennium (dceřiná společnost Takeda Pharmaceuticals) a byl schválen americkým úřadem FDA v srpnu 2011. Cílem je CD30, který se skládá ze tří částí: 1) CD30 zaměřující chimerismus Typ IgG1 kappa monoklonální protilátky Brentuximab; 2) inhibitor mikrotubulů MMAE (monomethyl auristatin E); 3) vazebná molekula proteázového štěpného typu maleimidocaproyl-valyl-citrullinyl-p-aminobenzyloxykarbonyl (mc-val-cit-PABC). Linker kovalentně spojuje MMAE s monoklonálními protilátkami prostřednictvím cysteinových zbytků a poměr léčivo-protilátka DAR je v průměru 3 až 5. Poté, co je Brentuximab vedotin internalizován cílovou buňkou, může se MMAE štěpená proteázou vázat na tubulin a ničit buněčný&# 39 mikrotubulární síť, což vede k zastavení buněčného cyklu a apoptóze. Indikace jsou Hodgkinův' lymfom, systémový anaplastický velkobuněčný lymfom, lymfom z plášťových buněk a mykózové fungoidy.

2) Kadcyla

Ado-trastuzumab emtansin (obchodní název Kadcyla) byl vyvinut společností Genentech (dceřiná společnost Roche) a byl schválen americkým úřadem FDA v únoru 2013. Cílem je HER2, který se skládá ze tří částí: 1) Trastuzumab zaměřený na HER2 Anti; 2) Stabilní thioetherový linker MCC (4- [N-maleimidomethyl] cyklohexan-1-karboxylát); 3) Inhibitor mikrotubulí DM1 typu derivátu maytansinu. Komplex MCC-DM1 se nazývá emtansin. Průměrný poměr léčivých protilátek DAR je 3,5. Ado-trastuzumab emtansin indukuje zastavení buněčného cyklu a apoptózu inhibicí signální dráhy HER2 a ničením sítě mikrotubulů. Indikací je metastatický karcinom prsu, který je HER2-pozitivní a dostal alespoň trastuzumab a taxan samostatně nebo v kombinaci.

3) Besponsa

Inotuzumab Ozogamicin (obchodní název Besponsa) byl společně vyvinut společností Pfizer a USB. Byl schválen Evropskou agenturou pro léčivé přípravky (EMA) v červnu 2017 a byl schválen americkou FDA v srpnu 2017. Cílem je CD22, který se skládá ze tří částí. Složení: 1) Rekombinantní humanizovaná IgG4 kappa monoklonální protilátka Inotuzumab; 2) N-acetyl-gama-kalicheamicin, který může způsobit intracelulární dvouřetězcové zlomení DNA; 3) Kyselina Nestabilní štěpitelná spojovací molekula, což je kondenzát tvořený kyselinou 4- (4-acetylfenoxy) -butanovou (AcBut) a 3-methyl-3-merkaptobutanhydrazidem (také známý jako dimethylhydrazid). Linkerová molekula spojuje zatížení N-acetyl-y-calicheamicinu s monoklonální protilátkou. Průměrná užitečná hmotnost každé monoklonální protilátky je 6 a distribuční rozmezí je 2 až 8. Když se Inotuzumab Ozogamicin váže na antigen CD22 na B buňkách, je internalizován do buněk a uvolňuje se cytotoxické činidlo, aby se buňky zničily. Indikací je monoterapie pro léčbu akutní lymfoblastické leukémie prekurzoru B lymfocytů s prekurzorem dospělých pacientů s recidivující nebo refrakterní CD22, která je vhodná pro pacienty, u nichž došlo k selhání léčby alespoň jedním inhibitorem tyrosinkinázy (TKI). Dospělí pacienti s relapsem nebo refrakterní B - prekurzor buněk akutní lymfoblastické leukémie (ALL), kteří jsou pozitivní na Philadelphia chromozom (Ph +).

2.3 Léky ADC třetí generace

Klíčem k lékům třetí generace je místně specifická vazba, která může zajistit léky konjugované s protilátkou s jasným DAR. Kromě toho optimalizace protilátek, linkery a léky s malými molekulami mohou významně zlepšit terapeutický účinek léků ADC. Reprezentativní léky jsou Polatuzumab vedotin, Enfortumab vedotin, Fam-trastuzumab deruxtecan. Prostřednictvím specifické vazby léčiv s malou molekulou na monoklonální protilátky vývoj protilátek konjugovaných s protilátkou s hodnotou DAR 2 nebo 4 nezvýšil toxicitu léčiva a nevázané monoklonální protilátky, významně zlepšil stabilitu léčiva a farmakokinetiku Aktivita léčiva a vazebná aktivita k buňkám s nižší hladiny antigenu.

1) Polivy

Polatuzumab vedotin (obchodní název, Polivy) byl schválen americkou FDA v červnu 2019. Původně byl vyvinut společně Genentech (dceřiná společnost Roche) a Seattle Genetics. Později byl společnosti Sinochem Pharmaceuticals (Roche Holdings) udělen výzkum a vývoj léčiv. Cílem je CD79b, který se skládá ze tří částí: 1) rekombinantní humanizovaná IgG1 kapppa monoklonální protilátka Polatuzumab zaměřující se na CD79b; 2) štěpitelný mc-val-cit-PABC (maleimidocaproyl-valyl-citrullinyl-paminobenzyloxykarbonyl) linker; 3) lék MMAE s malou molekulou (monomethyl auristatin E). Protilátka a MMAE byly kovalentně spojeny s cysteinem prostřednictvím linkeru. Průměrná DAR byla 3 až 4. Bylo schváleno pro použití v kombinaci s bendamustinem a rituximabem pro léčbu refrakterní difúze. Dospělý pacient s B-buněčným lymfomem.

2) Padcev

Enfortumab vedotin (obchodní název, Padcev) byl společně vyvinut společností Agensys (dceřiná společnost Astellas) a Seattle Genetics a byl schválen americkým FDA v prosinci 2019 pro zařazení na seznam. Cílem je NECTIN4, Enfortumab vedotin se skládá ze tří částí: 1) Rekombinantní plně lidská IgG1 kappa monoklonální protilátka enfortumab; 2) štěpitelná molekula mc-val-cit-PABC linkeru, jmenovitě maleimidocaproyl-valyl-citrullinyl-p-aminobenzyloxykarbonyl; 3) Léčivo MMAE s malou molekulou, monomethyl auristatin E. MMAE je spojeno s cysteinem monoklonální protilátky přes Linker a průměrný poměr léčiva k monoklonální protilátce DAR je 3,8: 1. Je schválen pro dospělé pacienty, kteří již dříve dostali PD- 1 nebo inhibitory PD-L1 a chemoterapie obsahující platinu pro lokálně pokročilý nebo metastazující uroteliální karcinom.

3) Enhertu

Fam-trastuzumab deruxtecan (obchodní název, Enhertu) byl schválen americkou agenturou FDA v prosinci 2019 a byl vyvinut společností Daiichi Sankyo. Fam-trastuzumab deruxtecan je protilátka-konjugované léčivo zaměřené na HER2 a sestává ze tří částí: 1) rekombinantní humanizovaná IgG1 kappa anti-HER2 monoklonální protilátka trastuzumab; 2) katepsinu B štěpitelného tetrapeptidového GGFG molekuly typu linker; 3) Deriváty kamptothecinu s užitečným zatížením inhibice topoisomerázy I. Užitečné zatížení je spojeno s cysteinem monoklonální protilátky prostřednictvím linkeru, s průměrnou hodnotou DAR 8. Schváleno pro léčbu dospělých pacientů s neresekovatelným nebo metastatickým HER2-pozitivním karcinomem prsu, kteří již dříve podstoupili alespoň dvě anti-HER2 terapie .