ADCs（Antibody-Drug Conjugates）可以簡單理解成化療藥、單抗藥的結合，將抗體作為藥物的靶向“定位器”、毒性分子作為藥物的“彈頭”，并用合適的連接子組裝起來。

相對于以往的化療藥或單抗藥，ADC既有單抗藥物的特異性，又有小分子腫瘤藥的高活性和殺傷力，避免毒性分子對其他正常細胞造成損傷，以靶向性，提高抗體的活性的同時，擴大小分子毒素的治療窗。

(資料圖)

ADC藥物由單克隆抗體、細胞毒素、連接子三部分組成，靶標、抗體、linker以及cytotoxic payloads（毒素分子有效荷載）是影響ADC藥物的四個要素，決定著藥物的療效。

目前在研ADC藥物靶點分布主要集中在HER2，EGFR，CD22，CD19，Trop-2等靶點，從適應癥分布來看，實體瘤領域為熱門研究領域。

01、ADC藥物迭代

根據藥物構成和開發技術，通常將ADC藥物分為三代，其中：*代ADC藥物多采用可裂解連接子，如Mylotarg使用的腙鍵，存在提前裂解脫靶的問題，連接不穩定。使用的有效載荷有阿霉素、長春堿、卡奇霉素等，存在毒性高低不適配影響用藥安全的問題。

抗體多采用鼠源單抗，會導致免疫反應。代表藥物是輝瑞和惠氏聯合研制的Mylotarg，用于治療CD33陽性急性髓性白血病（AML）陽性復發，于2000年上市，由于安全性問題，2010年撤回審批，后修改給藥劑量和治療方案，在2017年重新審批上市。

第二代ADC藥物主要由美登素類、奧利司他汀類有效載荷與人源化單抗通過連接子偶聯。第二代ADC藥物采用不可裂解連接子，優化了藥物穩定性問題，但不可裂解連接子無法發揮旁觀者效應。在研究更充分的基礎上，采用美登素類、奧利司他汀類更有效的有效載荷。開始采用人源單抗，減輕藥物免疫反應。

代表藥物有：武田和西雅圖聯合研制的Adcetris和羅氏的Kadcyla，兩種藥物分別在2015和2013年完成審批，適應癥分別為毛細胞白血病和系統型間變性大細胞淋巴瘤以及HER2陽性乳腺癌。采用了傳統化學方式的偶聯，接頭穩定性不佳.

第三代ADC藥物在二代藥物的基礎上，進行了進一步優化，采用更差異化的小分子毒性藥物和人源單抗，利用小分子藥物與單克隆抗體的位點特異性結合，運用定點偶聯技術降低了偶聯脫落速度，研發毒性更低、藥效更穩定的ADC藥物。

在第三代藥物中，連接子又改回可裂解連接子，與*代藥物的酸依賴連接子不同，三代藥物選擇酶依賴連接子，有更好的穩定性。代表藥物有阿斯利康和*三共聯合研制的Enhertu、羅氏的Polivy、GSK的Blenrep等，第三代藥物的批準時間普遍集中在2018年后，適應癥普遍為癌癥。三代藥物的研究優化仍在不斷進行，需要攻克脫靶效應、潛在的耐藥性等問題。

02、15款ADC上市藥物

截至2022年底，全球已累計批準上市了15款ADC藥物，市場規模已超72億美元，同比增長31%。其中6款在國內上市，包括羅氏的Kadcyla（恩美曲妥珠單抗）、Seagen/武田的Adcetris（維布妥昔單抗）、輝瑞的Besponsa（奧加伊妥珠單抗）、榮昌生物的愛地希（維迪西妥單抗）、Immunomedics的Trodelvy（戈沙妥珠單抗）、2023年上市的阿斯利康/*三共的注射用德曲妥珠單抗。

截至2023年一季度，FDA累計批準13款ADC新藥。DS-8201今年一季度銷量已突破5億美金，2023年將突破20億美元成為超級重磅炸彈，超過kadcyla成最暢銷ADC也已懸念不大。此外Polivy、Padcev、Trodelvy同樣處于快速增長階段，今年也將大概率超過10億美元。2023年，全球ADC藥物市場規模將大概率超過100億美元。

在這15款ADC藥物中，有6款毒素選擇MMAE/MMAF，2款為卡奇霉素類，DS-8021有效荷載為Dxd，PBD類1款。linker方面，采用可裂解linker的有12款，不可裂解linker的3款。

ADC有效荷載

ADC藥物大多使用化療藥物作為有效載荷，主要有微管蛋白抑制劑、DNA損傷劑、轉錄抑制劑等類型。微管蛋白抑制劑可以破壞微管蛋白，影響細胞分裂時紡錘體的形成，干擾細胞分裂；DNA損傷劑作用于細胞DNA，通過破壞DNA結構達到殺傷腫瘤細胞的目的；DNA拓撲異構酶?抑制劑是目前*前景的有效荷載，可以裂解單鏈DNA、抑制拓撲異構酶修復機制，使得DNA損傷，細胞凋亡。除上述三類外還有RNA聚合酶抑制類、凋亡誘導劑等類型的有效載荷。

1、MMAE/MMAF

MMAE（金盞花素E）和MMAF（甲基金盞花素F）是ADC研發最常用的兩種奧瑞他汀類化合物具有強效抗腫瘤活性，常用作ADC藥物的有效載荷。

Seagen公司針對上述兩個毒素分子（微管蛋白抑制劑）進行了一系列專利布局，其中MMAE在美國獲得專利保護，期滿至2022年11月24日；但在歐洲和中國并沒有獲得專利保護；MMAF毒素在中國大陸無專利，MMAF+MC在中國2024到期。

MMAE/MMAF的不能用作藥物本身，但作為ADC的一部分，連接MMAE/MMAF與單克隆抗體的linker在細胞外液中穩定，ADC與靶向癌細胞抗原結合并進入癌細胞，則被組織蛋白酶切割，之后ADC釋放有毒的MMAE/MMAF并激活有效的抗有絲分裂機制。

MMAE/MMAF（金盞花素 Auristatins）在已上市ADC藥物中應用最多，其中有5款藥物（Adcetris、Tivdak、愛地希、Padcev、Polivy）的有效荷載是MMAE，一款藥物（Blenrep）的有效荷載是MMAF。

在2022年的ADC藥物銷售情況中，SAdcetris營收為14.69億美元、Padcev營收為7.57億美元、Polivy營收為4.8億元，分別排第二位、第五位、第六位。據智藥局統計，目前在研的藥物以MMAE/MMAF為有效荷載的管線數已超過60個。

2、DM1/DM2/DM4

DM1/DM2/DM4是美登素類微管蛋白抑制劑，可誘導細胞的有絲分裂停止。DM1和DM4常通過使用二硫鍵與連接子偶聯，具有良好的穩定性。

DM1由Immunogen研發，羅氏開發的恩美曲妥珠單抗(T-DM1)使用了該公司技術的特許權使用權，其技術也授權給了安進、禮來、諾華、薩諾菲和武田等企業。2013年羅氏的恩美曲妥珠單抗(T-DM1)在美國上市為標志性事件，意味著ADC藥物真正的技術成熟和取得商業化成功。DM1目前在中國專利均已到期。

在上市的ADC藥物中，Kadcyla的有效荷載為DM1，2022年營收為22.88億美元，排ADC藥物營收榜*位；用于治療鉑耐藥卵巢癌的全球首創ADC藥物ELAHERE?的有效荷載為DM4，于2022年獲得FDA加速批準上市。

3、DXd（DNA拓撲異構酶I抑制劑）

拓撲異構酶位于細胞核內，控制和修復在DNA打開、上游轉錄和復制過程中發生的DNA超螺旋和纏繞。拓撲異構酶I裂解單鏈DNA，特異性地結合到DNA-拓撲異構酶復合體的界面，抑制拓撲異構酶修復機制，導致DNA損傷，細胞凋亡。

DNA拓撲異構酶I抑制劑（DXd）為喜樹堿（CPT）的合成衍生物，最近被用作ADC有效載荷，因為它們具有中等的細胞毒性效力，DXd在血液中的半衰期短，有助于減少毒副作用的產生，具有強大的細胞膜滲透能力，產生旁觀者效應，可殺滅臨近的腫瘤細胞，且半衰期縮短。

在上市藥物中，阿斯利康/*三共的Enhertu即選擇Dxd載荷，2022年營收達13.17億美元，排ADC藥物營收榜第三位。*三共的DXd平臺是近年來較為突出的創新性技術，小分子毒素DXd的專利已經到期，但是MC-GGFG-DXd的組合使用專利（ZL201380053256.2）于2033年到期。

4.SN38（細胞毒素7-ethyl-10-hydroxycamptothecin）

細胞毒素7-ethyl-10-hydroxycamptothecin (SN-38) ，是喜樹堿的合成衍生物，由研究人員于 1966 年從中國喜樹中分離出來。SN-38 的專利由 Kabushiki Kaisha Yakult Honsha 科學家于 1982 年申請（US 4473692）。

2013 年，Immunomedics 提交了一項專利，描述了多種ADC，包括一種針對TROP2的ADC，其具有與 SN-38 相連的新型linker（US 9028833）。其中一個名為“CL2A”的linker后來被用于 Sacituzumab govitecan。由Immunomedics研發的ADC上市藥物Trodelvy®即采用SN38。

5、PBD（吡咯并苯二氮卓）、PE38、IRDye700DX、卡奇霉素

PBD是一類具有抗腫瘤活性的天然產物，屬于DNA烷化劑（calicheamicin）。作用在DNA引起細胞凋亡。PBD的結合對DNA造成很小的形變，不容易引起DNA修復，因此PBD毒性很強。Zynlonta是*款使用PBD類Payload的上市ADC產品，由ADC Therpaeutics公司開發。

PE38部分源自一種細菌分泌的毒素，這種細菌通過阻斷細胞制造蛋白質的能力來殺死細胞，抗體片段具有發現并特異性結合腫瘤細胞的能力，可以選擇性地將毒素遞送至癌細胞。

阿斯利康研發的ADC藥物Lumoxiti選擇PE38作為有效載荷，該毒素可以抑制蛋白質的合成，并最終觸發細胞凋亡。

IRDye700DX（IR700）是光活化化學物質，Rakute Medical的ADC藥物Akalux就采用了IR700作為有效載荷，在藥物和癌細胞結合后，再向患者照射近紅外激光，通過用690 nm的近紅外光激發結合抗體的光活化化學物質IRDye700DX（IR700）來破壞癌細胞，是全球*光免疫療法。

在上市的ADC藥物中，Besponsa、Mylotarg的有效荷載為卡奇霉素。

6.其他有效荷載

微管溶素（Tubulysins）：微管溶素可以抑制微管蛋白聚合，使得分裂進程中細胞的細胞骨架解體、凋亡，是良好的微管蛋白抑制劑。

抗有絲分裂EG5抑制劑：抗有絲分裂EG5抑制劑可以抑制紡錘體驅動蛋白參與細胞周期中心體的分離，阻斷細胞分裂，具有抗腫瘤效力。

艾日布林（Eribulin）：艾日布林是從亞洲海洋海綿中分離的大環軟海綿素b的合成類似物，可以抑制微管的伸長，在ADC藥物MORAb-202中被用作毒素分子，并已進入臨床階段。

紫杉醇（Paclitaxel）：紫杉醇是天然的抗腫瘤藥，可以影響微管蛋白聚合，導致有絲分裂停滯、誘導細胞凋亡，在ADC藥物領域也有所應用。

杜卡霉素：杜卡霉素是一種細胞毒性物質，在ADC藥物的開發中常在酚官能團進行連接子連接，通過其高活性的環丙烷環與DNA的小凹槽結合，并在N3位置烷基化腺嘌呤，達到殺傷腫瘤細胞的目的。

凋亡誘導劑（Bcl-xL抑制劑）：Bcl-xL抑制劑能夠阻斷Bcl-xL上BH3結合域的藥物可以觸發癌細胞凋亡，它的過度表達是癌細胞獲得凋亡抵抗的機制之一。2017年，AbbVie首次以ADC的形式展示了BcL-xL抑制劑的有效載荷，其靶向表達EGFR的特定細胞或組織。氨基烷基延伸的核心修飾用于在需要時建立合適的連接位點。

RNA聚合酶抑制類（鵝膏蕈堿）：amatoxin衍生物具有一個八個L-構型氨基酸組成的大環，通過亞砜部分連接在色氨酸和半胱氨酸殘基之間。amatoxins的三個側鏈是羥基化的，OH基團具有良好的水溶性并與目標分子結合。兩種肽，α-鵝膏糖蛋白和β-鵝膏毒素，占所有毒素的90%。在ADC技術領域，使用類似amatoxins的轉錄抑制劑是一種相對較新的方法。

泰蘭司他丁及其類似物：泰蘭司他丁及其類似物可以與剪接體的SF3b亞單位結合，從而阻止RNA剪接。靶向剪接體是一種參與mRNA加工的大型核糖核蛋白復合物，為靶向癌癥治療提供了一種有希望的治療選擇。有幾種天然產物能夠通過與不同的剪接體亞單位結合來抑制RNA剪接。

煙酰胺磷酸核糖基轉移酶：煙酰胺磷酸核糖基轉移酶（NAMPT）是一種負責將煙酰胺轉化為煙酰胺單核苷酸的酶，其抑制劑在各種臨床前和臨床研究中顯示出有效性，但其臨床應用受到靶向毒性和劑量限制性毒性的限制，如血小板減少和胃腸道不良反應。

卡馬霉素：從庫拉索菌中分離得到兩種新的蛋白酶抑制劑，卡馬霉素A和卡馬霉素B。他們被發現能抑制釀酒酵母20S蛋白酶β5亞單位活性（糜蛋白酶樣活性）。此外，它們對肺癌和結腸癌細胞株具有很強的細胞毒性。

但是由于它們的高效價，選擇性較差，經常表現出毒副作用。因此，劇毒的卡馬霉素衍生物適合作為ADC的彈頭，可以保持所需的效力，并獲得更好的耐受性。

03、連接子

ADC藥物的連接子根據不同的水解方式，分為可切割連接子和不可切割連接子。可切割連接子可以通過細胞中的生理條件釋放細胞毒性物質，如二硫化物等；不可切割的連接子只能通過細胞內的溶酶體降解，如無裂解機制的穩定接頭。不可切割連接子ADC藥物在血液中具有更長的半衰期和更低的脫靶毒性。

*代ADC上市藥物采用可裂解連接子，如Mylotarg 使用了含酸敏感腙鍵和GSH敏感二硫鍵的可裂連接子，該連接子在血液循環中可能發生斷裂，提早釋放產生脫靶毒性，增加了毒副作用。

第二代ADC采用不可裂解連接子，主要加入了馬來酰亞胺（MC）結構，降低了脫靶毒性。如Kadcyla 中所使用的馬來酰亞胺（MC）連接子，Besponsa中所使用的SMCC連接子等。但第二代ADC由于偶聯缺乏特異性，并沒有解決藥物均一性差，存在未結合抗體等問題，且不可裂解連接子無法發揮旁觀者效應，限制了第二代ADC的療效。

第三代ADC藥物的一個里程碑式進展是采用了定點偶聯技術，比如2019年獲批的Enhertu，Padcev。2019年獲批上市的Padcev和Polivy使用了與Adcetris 相同的纈氨酸-瓜氨酸二肽連接子（Val–Cit）。在Enhertu中，基于甘氨酸-甘氨酸-苯丙氨酸-甘氨酸的四肽連接子（MC-GGFG-AM）首次得到應用。研究結果表明，Enhertu具有優異的血液循環穩定性，血液清除率非常低。

04、藥物偶聯方式

ADC的藥物偶聯即是指將ADC各組分連接起來的連接方式，決定藥物抗體偶聯比（Drug Antibody Ratio，DAR）和均一性，影響藥物的活性、耐受性和穩定性。一般分為隨機偶聯和定點偶聯兩類。

隨機偶聯：是指是指將細胞毒素或化療藥物隨機偶聯到抗體分子。不改變抗體，直接利用其表面的賴氨酸殘基烷基化或酰化作用，或通過還原二硫鍵釋放半胱氨酸殘基與連接子相連，偶聯位置和載藥數目不確定，產生具有不同DAR的異質混合物，其動力學性質不一、穩定性差，會導致藥物毒性增強、治療窗變窄。

定點偶聯：是指將細胞毒素或化療藥物偶聯到抗體分子中特定的位置。通過改變抗體實現在抗體特定位點連接載藥，提高了藥物的均一性大為，降低了毒副作用，拓寬了治療窗口，還能運用于核素等其他偶聯藥物的開發，成為 ADC 開發的重要發展方向。

隨機偶聯和定點偶聯的不同效果主要體現在藥物抗體偶聯比（Drug Antibody Ratio，DAR）。DAR可能在0-8之間變化，理想的DAR為2-4。DAR體現偶聯細胞毒素的多少，會影響藥物的有效性和均一性。

賴氨酸酰胺偶聯：賴氨酸酰胺偶聯是一種主要的ADC偶聯方法，利用抗體的賴氨酸殘基，氨基酸親核NH2基團與利克有效載荷上親電的N-羥基琥珀酰亞胺基團發生反應，使用含有活化羧酸酯的連接劑將抗體上的有效載荷和賴氨酸殘基連接起來。

半胱氨酸偶聯：半胱氨酸偶聯是基于半胱氨酸的偶聯方法。通過抗體的半胱氨酸殘基與在負載上的巰基反應官能團之間反應進行連接。

基因工程摻入非天然氨基酸。基因工程摻入非天然氨基酸是基因工程用反應手柄安裝非天然氨基酸殘基進行位點特異性反應，引入羰基與烷氧基胺官能化接頭反應以發生特異性偶聯，用于精確控制ADC藥物的DAR。

糖工程特異性偶聯：糖工程特異性偶聯是指通過將藥物連接子與位于CH2結構域的N297糖鏈偶聯，達成ADC的位點特異性偶聯。根據糖鏈的非還原末端存在的不同單糖，像半乳糖、N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)、N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)等，可以特異性地將ADC連接子連接到這些糖上。