Четыре ключевых элемента и тенденции развития лекарств АЦП

Технология ADC (антитело-лекарственное средство) состоит в том, чтобы связывать моноклональные антитела и молекулы лекарственного средства вместе через линкер, использовать специфическое нацеливание антител для переноса молекул лекарственного средства к тканям-мишеням, уменьшать системные токсические побочные эффекты лекарств, улучшать окно лечения лекарственными средствами. терапии антителами [1]. После того, как ADC, циркулирующий в крови, связывается с антигеном-мишенью, он интернализуется клатрин-опосредованным эндоцитозом. Интернализованный комплекс затем входит в эндосому-лизосомный путь и в большинстве случаев сначала транспортируется в ранние эндосомы, а затем в лизосомы. Кислая среда и протеолитические ферменты вызывают деградацию лизосом, содержащих ADC, тем самым высвобождая цитотоксические лекарственные средства в цитоплазму. Высвободившееся цитотоксическое лекарственное средство затем вытекает в цитоплазму и вызывает апоптоз путем введения ДНК или ингибирования синтеза микротрубочек. Следовательно, правильные мишени, антитела, линкеры и цитотоксические полезные нагрузки стали четырьмя ключевыми факторами, влияющими на лекарственные средства ADC.

1. Основные четыре элемента АЦП лекарств

1.1 Выбор правильной цели

Успешная разработка ADC зависит от специфического связывания антител с антигеном-мишенью. Идеальной ADC-мишенью является высокая экспрессия на поверхности опухолевых клеток, низкая экспрессия или отсутствие экспрессии в нормальных тканях или, по крайней мере, ограничение в специфических тканях, таких как CD138, 5T4, мезотелин, лейкоз и CD37. Мишени, экспрессируемые в нормальных тканях, будут проглатывать лекарственные средства ADC, что не только приводит к появлению GG, но не к цели GG; токсические эффекты, но также уменьшает дозу ADC, обогащенную в раковых тканях, и уменьшает окно медикаментозного лечения ADC.

Эффективная активность ADC связана с количеством антигенов на клеточной поверхности. Исследования показали, что для достижения эффективной активности ADC на поверхности клетки требуется, по меньшей мере, 104 антигена, чтобы обеспечить поступление в клетку смертельной дозы цитотоксических препаратов. Из-за ограниченного количества антигенов на поверхности опухолевых клеток (среднее количество антигенов на клеточную поверхность составляет примерно от 5000 до 106), а большинство препаратов ADC клинической стадии имеют в среднем DAR от 3,5 до 4, поэтому препараты ADC доставляются в опухолевые клетки. Очень мало. Это также считается одной из основных причин клинической неудачи ADC в сочетании с обычными цитотоксическими лекарственными средствами, такими как метотрексат, паклитаксел и антрациклиновые антибиотики.

В дополнение к специфичности и достаточной экспрессии, оптимальный антиген-мишень также должен вызывать эффективную интернализацию ADC. Связывание антитела с поверхностным антигеном клетки-мишени может инициировать путь интернализации комплекса антитело-антиген в клетку, тем самым достигая внутриклеточной доставки лекарственного средства.

В настоящее время антиген дифференцировки лейкоцитов является первой широко используемой мишенью ADC. В настоящее время 20 ADC препаратов в стадии клинической разработки имеют 10 мишеней (CD33, CD30, CD79b, CD22, CD19, CD56, CD138, CD74) на поверхности антигена лейкоцитов. Многие препараты ADC нацелены на поверхностные антигены лейкоцитов в значительной степени, потому что эти антигены высоко экспрессируются в опухолевых тканях, не экспрессируются в нормальных кроветворных тканях или экспрессируются на крайне низких уровнях.

Кроме того, постепенно было обнаружено, что некоторые молекулы рецептора на поверхности твердой опухоли являются подходящими клиническими мишенями для ADC, такие как PSMA при раке предстательной железы, рецептор эпидермального фактора роста EGFR и нектин 4 ткани рака яичника, а также другие препараты ADC вступили в клиническую фазу II. Кадсила утверждена FDA в 2013 году с целью HER2. В 2019 году Падцев, одобренный FDA с целью NECTIN4, является вторым препаратом ADC, одобренным для лечения солидных опухолей.

1.2 Подбор антител

Высокая специфичность молекул антител является основным требованием для достижения эффективности лекарств ADC, чтобы сконцентрировать цитотоксический агент в месте опухоли. Опираясь на специфические антитела с высокой аффинностью, в дополнение к предотвращению токсичности для здоровых клеток, системы, не обладающие специфичностью к опухоли, могут быть устранены системой кровообращения, что приводит к тому, что лекарственные средства ADC превращаются в GG; до достижения опухолевых тканей. По этой причине цитотоксические лекарственные средства обычно присоединяют к Fc-части или константной области mAb для предотвращения обнаружения и связывания антигена.

Поскольку эти молекулы антител 150 кДа не только содержат множество природных сайтов для конъюгации, но также могут быть модифицированы для других сайтов реакций, все антитела ADC в настоящее время являются молекулами IgG. Преимущество молекулы IgG заключается в ее высоком сродстве к антигену-мишени и более длительном периоде полураспада в крови, что приводит к увеличению накопления в месте опухоли. По сравнению с другими молекулами IgG, IgG1 и IgG3 обладают значительно более сильной антителозависимой цитотоксичностью (ADCC) и комплементзависимой цитотоксичностью (CDC), но поскольку IgG3 имеет более короткий период полураспада, он не является идеальным выбором для лекарств ADC. Кроме того, по сравнению с IgG2 и IgG4 шарнир, образованный IgG1 в клетке, легко восстанавливается, поэтому трудно производить препараты ADC на основе продукции цистеина. Следовательно, поскольку IgG1 имеет относительно сильный ADCC и CDC, длительный период полураспада и простоту производства, большинство ADC-препаратов в настоящее время конструируются с использованием каркасов IgG1 [3].

Иммуногенность ADC является одной из основных детерминант циркулирующего периода полувыведения. Ранние ADC использовали мышиные моноклональные антитела, чтобы вызвать сильный, острый иммунный ответ (HAMA) в организме человека. В настоящее время большинство ADC используют гуманизированные антитела или полностью гуманизированные антитела.

В общем, идеальный mAb для архитектуры ADC должен представлять собой гуманизированную или полностью гуманизированную молекулу IgG1, которая может избирательно связываться с опухолевыми клетками без перекрестной реакции со здоровыми клетками. Кроме того, интернализация ADC может быть важным фактором, а не абсолютным фактором для успешного лечения.

1.3 Выбор молекулы токсина (полезная нагрузка)

Молекулы токсина являются ключевым фактором успеха разработки лекарств ADC. Только небольшая часть антитела, введенного в организм, накапливается в солидных опухолевых тканях, поэтому, во-первых, должны быть субнаномолярные токсичные молекулы (значение IC50 0,01-0,1 нМ). Соответствующие полезные нагрузки. Кроме того, токсичные молекулы должны иметь подходящие функциональные группы, которые могут быть связаны, иметь сильную цитотоксичность, быть гидрофобными и очень стабильными в физиологических условиях.

Токсичные молекулы, используемые в настоящее время для разработки лекарств ADC, можно разделить на две категории: ингибиторы микротрубочек и агенты, повреждающие ДНК, и другие мелкие молекулы, такие как α-аманитин (селективные ингибиторы РНК-полимеразы II), также изучаются [12]. Первый представлен MMAE и MMAF (бесплатный препарат IC50: 10-11-10-9M) от Seattle's Genetics и DM1 и DM4 (бесплатный препарат IC50: 10-11-10-9M), разработанный ImmunoGen's. Последний представлен калихемицином, дуокармицинами и спирогенным PBD (свободный препарат IC50< 10-9m).="" эти="" токсины="" имеют="" соответствующие="" препараты="" adc="" для="" изучения="" и="" разработки="" на="" клинической="" стадии.="" многие="" компании="" также="" разрабатывают="" свои="" собственные="" полезные="" нагрузки,="" такие="" как="" nerviano="" medical="" sciences,="" mersanatherapeutics="" и="" другие="">

1.4 Выбор линкера

Хотя важно выбрать конкретные антитела и полезные нагрузки в соответствии с типом опухолевых клеток, с точки зрения фармакокинетики, фармакологии и терапевтических окон, выбор соответствующих линкеров для ограничения антител и полезных нагрузок является ключом к успешному построению АЦП. Идеальный линкер Следующие условия должны быть соблюдены: (1) Линкер должен быть стабильным в системе кровообращения и может быстро высвобождать активные полезные нагрузки, когда он находится в опухолевых клетках или рядом с ними. Нестабильность линкера приведет к преждевременному высвобождению полезных нагрузок, в результате чего образуются нормальные ткани. Повреждение клетки. Существует также клиническое исследование, показывающее, что стабильность ADC бархатных алкалоидов обратно связана с побочными реакциями. Следовательно, для комбинации антител, опухолевой ткани и полезных нагрузок очень важно определить линкер с наилучшей стабильностью. (2) Как только ADC интернализуется в опухолевой ткани-мишени, линкер должен обладать способностью быстро расщепляться и выделять токсичные молекулы. (3) Гидрофобность также является важной характеристикой, рассматриваемой линкером. Гидрофобные связывающие группы и гидрофобные полезные нагрузки обычно способствуют агрегации малых молекул ADC, тем самым вызывая иммуногенность.

Линкеры в настоящее время делятся на две категории: одна - расщепляемые линкеры (кислотолабильные линкеры, расщепляемые протеазой линкеры, дисульфидные линкеры), основной тип препаратов ADC; другой - нерасщепляемые линкеры, и разница в том, будет ли он в нем, разлагается внутри клетки.

Расщепляемый линкер предназначен для использования различий в окружающей среде системы крови и опухолевых клеток. Например, чувствительные к кислоте линкеры обычно очень стабильны в крови, но нестабильны в лизосомах с низким pH и быстро разлагаются, высвобождая свободную активную токсическую молекулу (Mylotarg (гемтузумаб озогамицин)). Точно так же расщепляемые протеазой линкеры, чувствительные к протеазам, стабильны в крови, но в лизосомах, богатых протеазами (распознавая их специфические белковые последовательности), они быстро расщепляются, чтобы высвободить активные токсичные молекулы, подобно Val-Cit. Связь быстро гидролизуется внутриклеточным катепсины (Adcetris (брентуксимаб ведотин)). Разработанный дисульфидный сшитый линкер использует высокий уровень экспрессии внутриклеточного восстановленного глутатиона, а восстановленная дисульфидная связь высвобождает токсичные молекулы (IMGN-901 (анти-CD56-майтансин)) в клетке.

Нерасщепляемый линкер состоит из стабильных связей, устойчивых к деградации протеазы, и очень стабилен в крови. Он полагается на то, что компоненты антитела ADC полностью разлагаются цитоплазмой и лизосомальными протеазами, и, наконец, высвобождает полезную нагрузку, связанную с аминокислотными остатками, полученными из деградировавшего антитела, для уничтожения раковых клеток (например, адотрастузумаб-эмтансин, T-DM1 или Kadcyla). В то же время, препараты ADC, которые не могут расщеплять линкер, не могут высвобождаться внеклеточно и не могут убивать близлежащие раковые клетки с помощью GG;

Конечно, выбор типа линкера тесно связан с выбором цели. Среди препаратов ADC с расщепляемым линкером мишенями являются B-клеточные антигены (CD19, CD20, CD21, CD22, CD79B, CD180), которые оказались очень эффективными in vivo. Напротив, в препаратах ADC с нерасщепляемыми линкерами мишени, которые были подтверждены как эндоцитозированные in vivo и быстро транспортируемые в лизосомы, включают CD22 и CD79b.

Конечной целью Линкера является обеспечение специфического высвобождения бесплатных лекарств в опухолевых клетках, и контроль токсичности лекарственного средства также очень важен. В конце концов, необходим индивидуальный анализ, чтобы решить, как оптимально выбрать подходящий линкер, мишень и яд, чтобы сбалансировать эффективность и токсичность лекарств ADC.

2. История разработки лекарств ADC видит изменения основных четырех элементов

Развитие онкологических препаратов можно проследить до середины двадцатого века. Было обнаружено, что азотистая горчица разрушает отдельные костный мозг и лимфоидные ткани, воздействуя на быстро делящиеся раковые клетки. Такие препараты включают аналоги фолиевой кислоты и пурина (метотрексат и 6-меркаптопурин), ингибиторы / промоторы полимеризации микротрубочек (алкалоиды барвинка и таксаны) и разрушители ДНК (антрациклины и азот) горчицы) [2]. Поскольку препараты для лечения рака на ранних стадиях не только воздействуют на раковые клетки, но и оказывают разрушающее действие на все делящиеся клетки в организме, приводя к серьезным побочным эффектам у пациентов, это значительно ограничивает дозировку препарата и терапевтический индекс препарата (максимально переносимый). доза / минимальная эффективная доза) очень низкая, окно лечения узкое. Препараты ADC могут обеспечивать избирательную доставку токсических соединений к специфическим раковым клеткам.

2.1 Препараты ADC первого поколения

Среди препаратов ADC первого поколения противоопухолевые препараты, такие как митомицин С, идарубицин, антрациклины, N-ацетилмелфалан, доксорубицин, алкалоиды барвинка и метотрексат, в основном, проходят через нерасщепляемый линкер (амид или сукцинимид) связан с моноклональным антителом мыши. антитела.

В 2000 году FDA США одобрило первый конъюгированный с антителами препарат Гемтузумаб Озогамицин (торговое наименование Mylotarg, Wyeth, дочернее предприятие Pfizer). Целью был CD33. Гемтузумаб Озогамицин состоит из трех частей: 1) рекомбинантного гуманизированного моноклонального антитела каппа IgG4 Гемтузумаб; 2) цитотоксический N-ацетил-гамма-калихеамицин; 3) Кислотно-расщепляющий тип, состоящий из молекулы функционального линкера 4- (4-ацетилфенокси) -бутановой кислоты (AcBut) и гидразида (диметилгидразида) 3-метил-3-меркаптобутана. Молекула линкера ковалентно связывает калихеамицин с моноклональным антителом, и отношение ADR лекарственного средства составляет в среднем от 2 до 3. После эндоцитоза клетками-мишенями лекарственное средство высвобождает калихеамицин путем гидролиза линкера, вызывая разрыв двухцепочечной ДНК, что приводит к остановке клеточного цикла и апоптоз. Это лекарство используется для лечения CD33-положительного острого миелоидного лейкоза.

Позже было обнаружено, что Гемтузумаб Озогамицин не имеет значительных клинических преимуществ по сравнению с другими противораковыми препаратами и имеет тяжелую токсичность для печени. В 2010 году, через 10 лет после листинга Гемтузумаба Озогамицина, он взял на себя инициативу уйти с рынка. Потенциальные недостатки лечения Гемтузумабом Озогамицином включают нестабильность линкера, высвобождая 50% химического препарата в течение приблизительно 48 часов; Калихеамицин в препарате высоко гидрофобен, степень связывания с моноклональными антителами составляет 50%, токсичность высокая, CMC плохая. Кроме того, существуют исследования, показывающие, что моноклональное антитело Гемтузумаб может быть очищено от клеток с помощью откачивающих насосов (MDR1 и MRP1), и не имеет значительного клинического эффекта по сравнению с другими противораковыми препаратами.

2.2 Препараты ADC второго поколения

После почти 10 лет бурной разработки лекарств на основе моноклональных антител и более эффективных антираковых низкомолекулярных лекарств были открыты (100-1000 раз). Препараты ADC второго поколения обладают лучшими свойствами CMC, чем препараты ADC первого поколения. Представители препаратов второго поколения включают брентуксимаб, ведотин, адотрастумумаб, эмтанзин, инотузумаб, озогамицин.

Однако препараты второго поколения имеют узкое терапевтическое окно. Основная причина заключается в том, что они обладают низкой токсичностью вне мишени и конкурируют с несвязывающими низкомолекулярными лекарственными антителами за опухолевые мишени. Второе поколение имеет разные соотношения антител к лекарственным средствам (DAR) 0-8. Обычно DAR превышает 4, он демонстрирует низкую толерантность, высокую эффективность очистки плазмы и низкую эффективность in vivo [3]. Например, брентуксимаб ведотин - 4, адотрастумумаб эмтанзин - 3,5, а инотузумаб озогамицин - 6.

1) Adcetris

Брентуксимаб ведотин (торговое наименование Adcetris) был совместно разработан Seattle Genetics и Millennium (дочерней компанией Takeda Pharmaceuticals) и был одобрен FDA США в августе 2011 года. Целью является CD30, состоящий из трех частей: 1) CD30, нацеленный на химеризм Моноклональное антитело каппа типа IgG1 брентуксимаб; 2) ингибитор микротрубочек ММАЕ (монометилауристатин Е); 3) линкерная молекула типа расщепления протеазы малеимидокапроил-валил-цитруллинил-п-аминобензилоксикарбонил (mc-val-cit-PABC). Линкер ковалентно связывает MMAE с моноклональными антителами через остатки цистеина, а отношение лекарственное средство-антитело DAR составляет в среднем от 3 до 5. После того, как ведотин брентуксимаба интернализуется клеткой-мишенью, MMAE, расщепленный протеазой, может связываться с тубулином и разрушать клетки.' сеть микротрубочек, приводящая к остановке клеточного цикла и апоптозу. Показаниями являются лимфома Ходжкина Г.Г., системная анапластическая крупноклеточная лимфома, лимфома мантийной клетки и грибовидный микоз.

2) Кадсила

Ado-trastuzumab emtansine (торговое название Kadcyla) был разработан Genentech (дочерней компанией Roche) и был одобрен FDA США в феврале 2013 года. Цель - HER2, которая состоит из трех частей: 1) Трастузумаб, нацеленный на HER2 Anti; 2) Стабильный тиоэфирный линкер МКЦ (4- [N-малеимидометил] циклогексан-1-карбоксилат); 3) Ингибитор микротрубочек DM1 типа производного майтанзина. Комплекс MCC-DM1 называется эмтанзином. Среднее соотношение антител к лекарственным препаратам DAR составляет 3,5. Адотрастумумаб эмтанзин вызывает остановку клеточного цикла и апоптоз путем ингибирования сигнального пути HER2 и разрушения сети микротрубочек. Показанием является метастатический рак молочной железы, который является HER2-положительным и принимал по крайней мере трастузумаб и таксан отдельно или в комбинации.

3) Беспонса

Inotuzumab Ozogamicin (торговое название Besponsa) был совместно разработан Pfizer и USB. Он был одобрен Европейским агентством по лекарственным средствам (EMA) в июне 2017 года и одобрен FDA США в августе 2017 года. Цель - CD22, состоящий из трех частей. Состав: 1) рекомбинантное гуманизированное моноклональное антитело каппа IgG4, инотузумаб; 2) N-ацетил-гамма-калихеамицин, который может вызывать внутриклеточные разрывы двухцепочечной ДНК; 3) Кислота Нестабильная расщепляемая линкерная молекула, представляющая собой конденсат, образованный 4- (4-ацетилфенокси) -бутановой кислотой (AcBut) и 3-метил-3-меркаптобутангидразидом (также известным как диметилгидразид). Молекула линкера связывает нагрузку N-ацетил-γ-калихеамицина с моноклональным антителом. Средняя полезная нагрузка каждого моноклонального антитела составляет 6, а диапазон распределения составляет от 2 до 8. Когда озотамицин инотузумаб связывается с антигеном CD22 на В-клетках, он интернализуется в клетки, и цитотоксический агент высвобождается для разрушения клеток. Показанием является монотерапия для лечения рецидивирующего или рефрактерного CD22-положительного B-клеточного предшественника острого лимфобластного лейкоза (ALL) у взрослых, подходящего для пациентов, которые получили по меньшей мере один неудачный курс лечения ингибитором тирозинкиназы (TKI). Взрослые пациенты с рецидивирующим или рефрактерным B -клеточный предшественник острого лимфобластного лейкоза (ALL), который является филадельфийской хромосомой (Ph +).

2.3 Препараты АЦП третьего поколения

Ключом к лекарствам третьего поколения является сайт-специфическое связывание, которое может обеспечить конъюгированные с антителами препараты с прозрачным DAR. Кроме того, оптимизация антител, линкеров и низкомолекулярных лекарств может значительно улучшить терапевтический эффект препаратов ADC. Типичными препаратами являются полатузумаб, ведотин, энфортумаб, ведотин, фам-трастузумаб, дерукстекан. Благодаря специфическому связыванию низкомолекулярных лекарств с моноклональными антителами разработка конъюгированных с антителами лекарств со значением DAR, равным 2 или 4, не повысила токсичность лекарств и несвязанные моноклональные антитела, значительно улучшила стабильность лекарств и фармакокинетику. Лекарственная активность и активность связывания с клетками с более низкие уровни антигена.

1) Поливы

Полатузумаб ведотин (торговая марка, Polivy) был одобрен FDA США в июне 2019 года. Первоначально он был разработан совместно Genentech (дочерняя компания Roche) и Seattle Genetics. Позже Sinochem Pharmaceuticals (Roche Holdings) получила разрешение на исследования и разработку лекарств. Мишенью является CD79b, который состоит из трех частей: 1) рекомбинантного гуманизированного IgG1-каппа моноклонального антитела Полатузумаб, нацеленного на CD79b; 2) расщепляемый линкер mc-val-cit-PABC (малеимидокапроил-валил-цитруллинил-паминобензилоксикарбонил); 3) Маломолекулярный препарат ММАЕ (монометилауристатин Е). Антитело и MMAE были ковалентно связаны с цистеином через линкер. Среднее значение DAR составляло 3-4. Было одобрено к применению в сочетании с бендамустином и ритуксимабом для лечения рефрактерной диффузии. Взрослый пациент с В-клеточной лимфомой.

2) Падцев

Enfortumab vedotin (торговая марка, Padcev) был совместно разработан Agensys (дочерней компанией Astellas) и Seattle Genetics и был одобрен FDA США в декабре 2019 года для листинга. Мишенью является NECTIN4, ведотин энфортумаба состоит из трех частей: 1) рекомбинантного полностью человеческого IgG1 каппа-моноклонального антитела энфортумаб; 2) расщепляемая молекула линкера mc-val-cit-PABC, а именно малеимидокапроил-валил-цитруллинил-п-аминобензилоксикарбонильный тип; 3) Низкомолекулярное лекарственное средство MMAE, монометилауристатин E. MMAE соединяется с цистеином моноклонального антитела через линкер, и среднее отношение лекарственного средства к моноклональному антителу DAR составляет 3,8: 1. Это одобрено для взрослых пациентов, которые ранее получали PD- 1 или ингибиторы PD-L1 и платиносодержащая химиотерапия при местно-распространенном или метастатическом уротелиальном раке.

3) Энэрту

Fam-trastuzumab deruxtecan (торговая марка, Enhertu) был одобрен FDA США в декабре 2019 года и был разработан Daiichi Sankyo. Фам-трастузумаб дерукстекан представляет собой антитело-конъюгированное лекарственное средство, нацеленное на HER2, и состоит из трех частей: 1) рекомбинантного гуманизированного моноклонального антитела каппа-типа IgG1 против HER2 трастузумаба; 2) расщепляемый катепсином B тетрапептид GGFG, молекула типа линкер; 3) Производные камптотецина с полезной нагрузкой ингибирования топоизомеразы I. Полезная нагрузка связана с цистеином моноклонального антитела через линкер со средним значением DAR 8. Одобрено для лечения взрослых пациентов с неоперабельным или метастатическим HER2-положительным раком молочной железы, которые ранее получали по крайней мере две анти-HER2 терапии ,