Patru elemente cheie și tendințe de dezvoltare a dezvoltării medicamentelor ADC

Tehnologia ADC (anticorp-medicamente conjugate) constă în legarea anticorpilor monoclonali și a moleculelor de medicamente împreună prin linker, utilizează direcționarea specifică a anticorpilor pentru transportul moleculelor de droguri către țesuturi, reduce efectele secundare toxice sistemice ale medicamentelor, îmbunătățește fereastra de tratament a medicamentului Extinde potențialul de terapie cu anticorpi [1]. După ce ADC-ul care circulă în sânge se leagă de antigenul țintă, este interiorizat de endocitoza mediată de clatrin. Complexul interiorizat intră apoi pe calea endosom-lizozom, și, în cele mai multe cazuri, este transportat mai întâi la endosomi timpurii, apoi la lizozomi. Mediul acid și enzimele proteolitice determină degradarea lizozomilor care conțin ADC, eliberând astfel medicamente citotoxice în citoplasmă. Medicamentul citotoxic eliberat se scurge apoi în citoplasmă și induce apoptoza prin introducerea ADN-ului sau prin inhibarea sintezei microtubulelor. Prin urmare, ținta corectă, anticorp, linker și încărcările citotoxice utile au devenit cei patru factori cheie care afectează medicamentele ADC.

1. Principalele patru elemente ale medicamentelor ADC

1.1 Selectarea țintei corecte

Dezvoltarea cu succes a ADC depinde de legarea specifică a anticorpilor la antigenul țintă. Ținta ideală ADC este expresia ridicată pe suprafața celulelor tumorale, expresia scăzută sau nicio expresie în țesuturile normale sau cel puțin limitată la țesuturile specifice, cum ar fi CD138, 5T4, mezotelină, leucemie și CD37. Țintele exprimate în țesuturile normale vor ingera medicamente ADC, ceea ce duce nu numai la GG; efecte toxice, dar reduce și doza de ADC îmbogățită în țesuturile canceroase și reduce fereastra de tratament ADC.

Activitatea eficientă a ADC este legată de numărul de antigeni de pe suprafața celulei. Studiile au arătat că pentru a realiza o activitate eficientă a ADC, sunt necesare cel puțin 104 antigene pe suprafața celulei pentru a se asigura că o doză letală de medicamente citotoxice este livrată în celulă. Datorită numărului limitat de antigeni de pe suprafața celulelor tumorale (numărul mediu de antigene pe suprafața celulelor este de aproximativ 5.000 până la 106), iar majoritatea medicamentelor ADC în stadiu clinic au un DAR mediu de 3,5 până la 4, astfel încât medicamentele ADC sunt livrate la celule tumorale. Foarte putin. Acesta este, de asemenea, considerat a fi unul dintre principalele motive pentru eșecul clinic al ADC combinat cu medicamente citotoxice convenționale, cum ar fi antibiotice metotrexat, paclitaxel și antraciclină.

Pe lângă specificitate și expresie suficientă, antigenul țintă optim ar trebui să provoace și o internalizare eficientă a ADC. Legarea anticorpului la antigenul de suprafață al celulei țintă poate declanșa calea de internalizare a complexului anticorp-antigen în celulă, realizând astfel livrarea intracelulară a medicamentului.

În prezent, antigenul de diferențiere a suprafeței leucocitelor este primul obiectiv ADC utilizat pe scară largă. În prezent, cele 20 de medicamente ADC în stadiul de dezvoltare clinică au 10 ținte (CD33, CD30, CD79b, CD22, CD19, CD56, CD138, CD74) pe suprafața antigenului leucocit. Multe medicamente ADC vizează antigenele de suprafață ale leucocitelor într-o mare măsură, deoarece acești antigeni sunt foarte exprimați în țesuturile tumorale, nu sunt exprimați în țesuturile hematopoietice normale sau sunt exprimați la niveluri extrem de scăzute.

În plus, unele molecule de receptor de suprafață tumoare solide s-au dovedit treptat a fi ținte clinice adecvate ADC, cum ar fi PSMA pentru cancerul de prostată, receptorul factorului de creștere epidermică EGFR și nectina țesutului cancerului ovarian și alte medicamente ADC au intrat în faza II clinică. Kadcyla a fost aprobat de FDA în 2013 cu o țintă de HER2. În 2019, Padcev aprobat de FDA cu o țintă a NECTIN4 este a doua țintă a medicamentului ADC aprobat pentru tratamentul tumorilor solide.

1.2 Selectarea anticorpilor

Specificitatea ridicată a moleculelor de anticorp este cerința de bază pentru a obține eficacitatea medicamentelor ADC, astfel încât să concentreze agentul citotoxic la locul tumorii. Bazându-se pe anticorpi specifici de înaltă afinitate, pe lângă evitarea toxicității pentru celulele sănătoase, anticorpii care nu au specificitate tumorală pot fi eliminați de sistemul circulator, determinând medicamentele ADC la GG; înainte de a ajunge la țesuturile tumorale. Din acest motiv, medicamentele citotoxice sunt de obicei atașate la porțiunea Fc sau la regiunea constantă a mAb pentru a preveni detectarea și legarea antigenului.

Deoarece aceste molecule de anticorp de 150 kDa nu conțin doar mai multe site-uri naturale pentru conjugare, dar pot fi modificate și pentru alte situsuri de reacție, toți anticorpii ADC sunt în prezent molecule de IgG. Avantajul moleculei IgG este afinitatea sa mare pentru antigenul țintă și un timp de înjumătățire mai lung în sânge, ceea ce duce la o acumulare crescută la locul tumorii. În comparație cu alte molecule de IgG, IgG1 și IgG3 au o citotoxicitate mult mai puternică a anticorpului (ADCC) și o citotoxicitate dependentă de complement (CDC), dar, deoarece IgG3 are un timp de înjumătățire mai scurt, nu este o alegere ideală pentru medicamentele ADC. În plus, în comparație cu IgG2 și IgG4, balama formată de IgG1 în celulă este ușor de redus, astfel încât este dificil să se producă medicamente ADC pe baza producției de cisteină. Prin urmare, deoarece IgG1 are ADCC și CDC relativ puternice, timpul de înjumătățire lung și o producție ușoară, majoritatea medicamentelor ADC sunt construite în prezent folosind schele IgG1 [3].

Imunogenitatea ADC este unul dintre principalii determinanți ai timpului de înjumătățire plasmatică. ADC-urile timpurii au folosit anticorpi monoclonali de șoarece pentru a provoca un răspuns imun puternic, acut (HAMA) în corpul uman. În prezent, majoritatea ADC folosesc anticorpi umanizați sau anticorpi complet umanizați.

În general, mAb ideal pentru arhitectura ADC ar trebui să fie o moleculă de IgG1 umanizată sau complet umanizată, care se poate lega selectiv de celulele tumorale fără a reacționa încrucișat cu celulele sănătoase. În plus, interiorizarea ADC poate fi un factor important și nu un factor absolut pentru un tratament de succes.

1.3 Selectarea moleculei de toxină (sarcină utilă)

Moleculele de toxină sunt un factor cheie în succesul dezvoltării medicamentelor ADC. Doar o mică parte din anticorpul injectat în corp se acumulează în țesuturile tumorale solide, astfel încât primul este să aibă molecule toxice sub-nanomolare (valoarea IC50 de 0,01-0,1 nM). Sarcini utile adecvate. În plus, moleculele toxice trebuie să aibă grupuri funcționale adecvate care pot fi cuplate, au citotoxicitate puternică, sunt hidrofobe și sunt foarte stabile în condiții fiziologice.

Moleculele toxice utilizate în prezent pentru dezvoltarea medicamentelor ADC pot fi împărțite în două categorii: inhibitori de microtubuli și agenți nocivi ai ADN-ului, iar alte molecule mici, cum ar fi α-amanitina (inhibitori selectivi ai ARN-polimerazei II) sunt de asemenea studiați [12]. Prima este reprezentată de MMAE și MMAF (medicament gratuit IC50: 10-11-10-9M) din Genetica Seattle și DM1 și DM4 (medicament gratuit IC50: 10-11-10-9M) dezvoltate de ImmunoGen. Acesta din urmă este reprezentat de Calichemicină, duocarmicine și SBPB's PBD (medicament gratuit IC50< 10-9m).="" aceste="" toxine="" au="" medicamente="" adc="" corespunzătoare="" care="" trebuie="" explorate="" și="" dezvoltate="" în="" stadiul="" clinic.="" multe="" companii="" își="" dezvoltă,="" de="" asemenea,="" propriile="" sarcini,="" precum="" științele="" medicale="" nerviano,="" mersanatherapeutics="" și="" alte="">

1.4 Selectarea linkerului

Deși este important să selectați anticorpi și sarcini utile specifice în funcție de tipul de celule tumorale, în ceea ce privește farmacocinetica, farmacologia și ferestrele terapeutice, selecția de legături adecvate pentru constrângerea anticorpilor și a sarcinilor utile este cheia construirii cu succes a ADC. Linker ideal Trebuie îndeplinite următoarele condiții: (1) Linkerul trebuie să fie stabil în sistemul de circulație sanguină și poate elibera rapid sarcini active atunci când este localizat în sau în apropierea celulelor tumorale. Instabilitatea linkerului va duce la eliberarea prematură a sarcinilor utile, ceea ce duce la țesuturile normale. Deteriorarea celulelor Există, de asemenea, un studiu clinic care arată că stabilitatea ADC a alcaloizilor din catifea este invers legată de reacțiile adverse. Prin urmare, pentru combinația de anticorp, țesut tumoral și sarcini utile, este foarte important să se determine linkerul cu cea mai bună stabilitate. (2) Odată ce ADC este interiorizat în țesutul tumoral țintă, linkerul trebuie să aibă capacitatea de a fi clivat rapid și de a elibera molecule toxice. (3) Hidrofobicitatea este, de asemenea, o caracteristică importantă luată în considerare de linker. Grupurile de legătură hidrofobe și sarcinile utile hidrofobe promovează de obicei agregarea moleculelor mici ADC, provocând astfel imunogenitate.

Linkerele sunt împărțite în prezent în două categorii: una este legătura clivabilă (linkere acide-labile, linkere care pot fi protejate, linkeri disulfuri), principalul tip de medicamente ADC; cealaltă este linkeri care nu pot fi clivabili și diferența este dacă va fi în Este degradat în interiorul celulei.

Linkerul clivabil este proiectat pentru a profita de diferențele din mediul sistemului sanguin și celulele tumorale. De exemplu, linkerii sensibili la acid sunt de obicei foarte stabili în sânge, dar sunt instabili în lizozomi cu pH scăzut și se degradează rapid, eliberând molecula toxică activă liberă (Mylotarg (gemtuzumab ozogamicin)). În mod similar, linkerii clivabili protezați sensibili la proteaze sunt stabili în sânge, dar în lizozomii bogați în proteaze (recunoscând secvențele lor de proteine ​​specifice), aceștia sunt clivați rapid pentru a elibera molecule toxice active, la fel ca Val-Cit. Legătura este hidrolizată rapid de către celulele intracelulare. cathepsine (Adcetris (brentuximab vedotin)). Linkul încrucișat disulfura proiectat utilizează expresia la nivel înalt a glutationului intracelular redus, iar legătura disulfură redusă eliberează molecule toxice (IMGN-901 (anti-CD56-maytansine)) în celulă.

Linkerul care nu este clivabil este compus din legături stabile rezistente la degradarea proteazei și este foarte stabil în sânge. Se bazează pe componentele anticorpului ADC pentru a fi degradate complet de citoplasmă și proteaze lizozomale și, în cele din urmă, eliberează o sarcină utilă legată de resturile de aminoacizi derivate din anticorpul degradat pentru a ucide celulele canceroase (de exemplu, ad-trastuzumab emtansine, T-DM1 sau Kadcyla). În același timp, medicamentele ADC care nu pot scinda linkerul nu pot fi eliberate extracelular și nu pot ucide celulele canceroase din apropiere cu GG; efect bystander" ;.

Desigur, alegerea tipului de linker este strâns legată de selecția țintă. Printre medicamentele ADC cu linker clivabil, țintele sunt antigene cu celule B (CD19, CD20, CD21, CD22, CD79B, CD180), care s-au dovedit a fi foarte eficiente in vivo. Spre deosebire, în medicamentele ADC cu linkere necorespunzătoare, țintele care au fost confirmate ca fiind endocitate in vivo și transportate rapid la lizozomi includ CD22 și CD79b.

Scopul final al Linker este de a asigura eliberarea specifică de medicamente gratuite în celulele tumorale, iar controlul toxicității medicamentoase este, de asemenea, foarte important. În final, este necesară o analiză de la caz la caz pentru a decide cum să selectăm în mod optim molecula de legătură, țintă și otravă corespunzătoare pentru a echilibra eficacitatea și toxicitatea medicamentelor ADC.

2. Istoricul dezvoltării medicamentelor ADC observă schimbările principalelor patru elemente

Dezvoltarea medicamentelor oncologice poate fi urmărită până la jumătatea secolului XX. S-a descoperit că mușchii de azot distrug individual măduva osoasă și țesuturile limfoide prin țintirea celulelor canceroase care se divid rapid. Astfel de medicamente includ acid folic și analogi purinici (metotrexat și 6-mercaptopurină), inhibitori / promotori de polimerizare a microtubulelor (alcaloizi vinca și taxani) și distrugători de ADN (antracicline și azot) muștar) [2]. Deoarece medicamentele pentru tratamentul timpuriu al cancerului nu numai că au vizat celulele canceroase, dar au avut un efect ucider asupra tuturor celulelor care divid în corp, ceea ce a dus la reacții adverse grave la pacienți, acest lucru a restricționat considerabil dozarea medicamentului și indicele terapeutic al medicamentului (tolerat maxim. doza / doza efectivă minimă) este foarte mică, fereastra de tratament este îngustă. Medicamentele ADC pot permite livrarea selectivă a compușilor toxici către celulele canceroase specifice.

2.1 Medicamente ADC de primă generație

Printre medicamentele ADC de primă generație, medicamentele antitumorale, cum ar fi mitomicina C, idarubicina, antraciclinele, N-acetil melfhalanul, doxorubicina, alcaloizii vinca și metotrexatul trec în principal prin non-clivabile, linkerul (amida sau succinimida) este cuplat la monoclonal la șoarece. anticorp.

În 2000, FDA din SUA a aprobat primul medicament conjugat cu anticorp Gemtuzumab Ozogamicin (denumirea comercială Mylotarg, Wyeth, o filială a Pfizer). Ținta era CD33. Gemtuzumab Ozogamicina este formată din trei părți: 1) anticorp monoclonal IgG4 kappa umanizat recombinant Gemtuzumab; 2) Calicheamicină N-acetil gamma citotoxică; 3) Tip de clivare a acidului format din 4- (4-acetilfenoxi) -butanoic acid (AcBut) și 3-metil-3-mercaptobutan hidrazida (dimetilhidrazida) moleculă de legătură funcțională. Molecula Linker leagă covalent calicheamicina la anticorpul monoclonal, iar raportul medicament-anticorp ADR este mediu de la 2 la 3. După ce a fost endocitată de celulele țintă, medicamentul eliberează calicheamicina prin hidrolizarea linkerului, inducând ruperea ADN-ului dublu-catenar, ceea ce duce la stoparea ciclului celular și apoptoză. Acest medicament este utilizat pentru tratarea leucemiei mieloide acute CD33-pozitive.

Ulterior, s-a constatat că Gemtuzumab Ozogamicina nu are avantaje clinice semnificative în comparație cu alte medicamente anti-cancer și are o toxicitate hepatică severă. În 2010, la 10 ani de la listarea Gemtuzumab Ozogamicin, a luat inițiativa de a se retrage de pe piață. Potențialele deficiențe de tratament ale Gemtuzumab Ozogamicină includ instabilitatea linkerului, eliberând 50% din medicamentul chimic în aproximativ 48 de ore; calicheamicina din medicament este foarte hidrofobă, rata de legare cu anticorpul monoclonal este de 50%, toxicitatea este ridicată, CMC slabă. În plus, există studii care arată că anticorpul monoclonal Gemtuzumab poate fi eliminat de celule prin pompe de eflux (MDR1 și MRP1) și nu are un efect clinic semnificativ în comparație cu alte medicamente anti-cancer.

2.2 Medicamente ADC de a doua generație

După aproape 10 ani de dezvoltare rapidă a medicamentelor cu anticorpi monoclonali și au fost descoperite mai eficiente medicamente anticanceroase cu molecule mici (de 100-1000 de ori). Medicamentele ADC din a doua generație au proprietăți CMC mai bune decât medicamentele ADC din prima generație. Reprezentanții medicamentelor de a doua generație includ Brentuximab vedotin, Ado-trastuzumab emtansine, Inotuzumab Ozogamicin.

Cu toate acestea, medicamentele din a doua generație au o fereastră terapeutică îngustă. Motivul principal este că au o toxicitate scăzută în afara țintei și concurează cu anticorpii medicamentului care nu leagă cu molecule mici pentru țintele tumorii. A doua generație are diferite raporturi de anticorpi medicamentoși (DAR) 0-8. De obicei DAR depășește 4, va prezenta toleranță scăzută, eficiență ridicată a eliminării plasmatice și eficacitate scăzută in vivo [3]. De exemplu, Brentuximab vedotin este 4, Ado-trastuzumab emtansine 3,5, iar Inotuzumab Ozogamicin 6.

1) Adcetris

Brentuximab vedotin (denumire comercială Adcetris) a fost dezvoltat în comun de Seattle Genetics și Millennium (o filială a Takeda Pharmaceuticals) și a fost aprobat de FDA din SUA în august 2011. Ținta este CD30, care constă din trei părți: 1) CD30 care vizează chimerismul Anticorp monoclonal tip IgG1 kappa Brentuximab; 2) inhibitor de microtubuli MMAE (monometil auristatin E); 3) moleculă de legătură de tip clivaj de protează maleimidocaproil-valil-citrullinil-p-aminobenziloxicarbonil (mc-val-cit-PABC). Linker cuplă covalent MMAE cu anticorpi monoclonali prin reziduuri de cisteină, iar raportul medicament / anticorp DAR este mediu de 3 la 5. După ce vedotina Brentuximab este internalizată de celula țintă, MMAE scindată de protează se poate lega la tubulină și distruge celula' rețea de microtubuli, care duce la stoparea ciclului celular și apoptoză. Indicațiile sunt limfomul Hodgkin&# 39, limfomul cu celule mari anaplastice sistemice, limfom cu celule de manta și fungoide de micoză.

2) Kadcyla

Ado-trastuzumab emtansine (denumirea comercială Kadcyla) a fost dezvoltat de Genentech (o filială a Roche) și a fost aprobat de FDA SUA în februarie 2013. Ținta este HER2, care constă din trei părți: 1) Trastuzumab care vizează HER2 Anti; 2) MCC (4- [N-maleimidometil] ciclohexan-1-carboxilat de tioiere stabilă); 3) Inhibitor de microtubuli DM1 de tip derivat al maytansinei. Complexul MCC-DM1 se numește emtansină. Rata medie de anticorpi DAR este de 3,5. Ado-trastuzumab emtansina induce arestarea ciclului celular și apoptoza prin inhibarea căii de semnalizare HER2 și distrugerea rețelei de microtubuli. Indicația este cancerul de sân metastatic care este HER2 pozitiv și a primit cel puțin trastuzumab și taxan singur sau în combinație.

3) Besponsa

Inotuzumab Ozogamicin (denumirea comercială Besponsa) a fost dezvoltat în comun de Pfizer și USB. A fost aprobat de Agenția Europeană a Medicamentelor (EMA) în iunie 2017 și a fost aprobat de FDA SUA în august 2017. Ținta este CD22, care constă din trei părți Compoziție: 1) anticorp monoclonal IgG4 umanizat recombinant kappa Inotuzumab; 2) N-acetil-gamma-calicheamicină care poate provoca rupturi de ADN cu două catenuri intracelulare; 3) Acid Molecula de legătură clivabilă instabilă, care este un condens format din acid 4- (4-acetilfenoxi) -butanoic (AcBut) și 3-metil-3-mercaptobutanehidrazida (cunoscută și sub numele de dimetilhidrazida). Molecula de legătură cuplă sarcina de N-acetil-y-calicheamicină cu anticorpul monoclonal. Sarcina utilă medie a fiecărui anticorp monoclonal este de 6 și intervalul de distribuție este de 2 până la 8. Când Inotuzumab Ozogamicina se leagă de antigenul CD22 de pe celulele B, acesta este interiorizat în celule și agentul citotoxic este eliberat pentru a distruge celulele. Indicația este monoterapia pentru tratamentul unei leucemii limfoblastice acute precursoare cu recădere sau refractară a CD22-leucemiei limfatice acute (ALL), potrivită pentru pacienții care au primit cel puțin un inhibitor al tratamentului cu inhibitor de tirozin kinază (TKI) la pacienții adulți cu recidivă sau refractară B -cel leucemie limfoblastică acută precursoare (ALL) care sunt pozitive pentru cromozomul Philadelphia (Ph +).

2.3 Medicamente ADC de a treia generație

Cheia medicamentelor de a treia generație este legarea specifică site-ului, care poate asigura medicamentele conjugate cu anticorp cu DAR clar. În plus, optimizarea anticorpilor, linkerii și medicamentele cu molecule mici pot îmbunătăți semnificativ efectul terapeutic al medicamentelor ADC. Medicamentele reprezentative sunt Polatuzumab vedotin, Enfortumab vedotin, Fam-trastuzumab deruxtecan. Prin legarea specifică a medicamentelor cu molecule mici de anticorpi monoclonali, dezvoltarea medicamentelor conjugate cu anticorpi cu valoarea DAR de 2 sau 4 nu a crescut toxicitatea medicamentului și anticorpii monoclonali nelimitați, a îmbunătățit semnificativ stabilitatea medicamentului și farmacocinetica Activitatea medicamentului și activitatea de legare la celule cu niveluri de antigen mai mici.

1) Polivy

Vedotin Polatuzumab (denumire comercială, Polivy) a fost aprobat de FDA SUA în iunie 2019. A fost inițial dezvoltat în comun de Genentech (o filială a Roche) și Seattle Genetics. Ulterior, Sinochem Pharmaceuticals (Roche Holdings) a primit autorizație de cercetare și dezvoltare a medicamentelor. Ținta este CD79b, care constă din trei părți: 1) anticorp monoclonal uman IgG1 recombinant kapppa anticorp monoclonal Polatuzumab care țintește CD79b; 2) mc-val-cit-PABC clivabil (maleimidocaproil-valil-citrullinil-paminobenziloxicarbonil) Linker; 3) Medicament cu molecule mici MMAE (monometil auristatin E). Anticorpul și MMAE au fost cuplate covalent la cisteină prin Linker. DAR mediu a fost de 3 ~ 4. S-a aprobat utilizarea în combinație cu bendamustină și rituximab pentru tratamentul difuzelor refractare. Pacient adult cu limfom cu celule B.

2) Padcev

Enfortumab vedotin (denumire comercială, Padcev) a fost dezvoltat în comun de Agensys (o filială a Astellas) și Seattle Genetics și a fost aprobat de FDA din SUA în decembrie 2019 pentru listare. Obiectivul este NECTIN4, Enfortumab vedotin este alcătuit din trei părți: 1) Recombinant complet IgG1 kappa anticorp monoclonal enfortumab; 2) Molecula de linker mc-val-cit-PABC clivabilă, și anume tip maleimidocaproil-valil-citrullinil-p-aminobenziloxicarbonil; 3) Medicamentul cu molecule mici MMAE, monometil auristatin E. MMAE este cuplat la cisteina anticorpului monoclonal prin Linker, iar raportul mediu dintre medicamentul și anticorpul monoclonal DAR este de 3,8: 1. Este aprobat pentru pacienții adulți care au primit anterior PD 1 sau inhibitori PD-L1 și chimioterapie care conține platină pentru carcinom urotelial avansat sau metastatic local.

3) Enhertu

Fam-trastuzumab deruxtecan (denumire comercială, Enhertu) a fost aprobat de FDA SUA în decembrie 2019 și a fost dezvoltat de Daiichi Sankyo. Fam-trastuzumab deruxtecan este un medicament conjugat cu anticorp care vizează HER2 și este format din trei părți: 1) recombinant uman IgG1 kappa de tip anti-HER2 monoclonal anticorp trastuzumab; 2) Tetrapeptidă cletabilă de moleculă GGFG de cathepsină B; 3) Derivați de camptotecină cu o sarcină utilă a inhibiției topoizomerazei I. Sarcina utilă este cuplată cu cisteina anticorpului monoclonal prin linker, cu o valoare medie DAR de 8. Aprobată pentru tratamentul pacienților adulți cu cancer de sân HER2 pozitiv neresectabil sau metastatic care au primit anterior cel puțin două terapii anti-HER2 .