Četiri ključna elementa i razvojni trendovi razvoja ADC droga

ADC tehnologija (antitijelo-lijek-konjugati) tehnologija je povezivanje monoklonskih antitijela i molekula lijeka putem povezivača, korištenje specifičnog ciljanja antitijela za transport molekula lijeka na ciljna tkiva, smanjenje sistemskih toksičnih nuspojava lijekova, poboljšanje prozora liječenja lijekovima Proširite potencijal terapije antitijelima [1]. Nakon što se ADC koji cirkulira u krvi veže na ciljani antigen, internalizira ga kancerinski posredovana endocitoza. Internalizirani kompleks tada ulazi u put endosom-lizosom i u većini slučajeva prvo se transportira do ranih endosoma, a potom u lizosome. Kisela sredina i proteolitički enzimi uzrokuju razgradnju lizosoma koji sadrže ADC te tako oslobađaju citotoksične lijekove u citoplazmu. Oslobođeni citotoksični lek tada izlazi u citoplazmu i indukuje apoptozu ubacivanjem DNK ili inhibicijom sinteze mikrotubula. Stoga su ispravna meta, antitijela, povezivači i citotoksični opterećenja postali četiri ključna faktora koji utječu na ADC lijekove.

1. Ključna četiri elementa ADC lijekova

1.1 Odabir ispravnog cilja

Uspešan razvoj ADC-a zavisi od specifičnog vezanja antitela na ciljni antigen. Idealni cilj ADC-a je velika ekspresija na površini ćelija tumora, slaba ekspresija ili nikakva ekspresija u normalnim tkivima ili barem ograničena na specifična tkiva, poput CD138, 5T4, mezotelina, leukemije i CD37. Ciljevi izraženi u normalnim tkivima gutaće ADC lekove, što ne samo da dovodi do&"van ciljanog GG"; toksični efekti, ali isto tako smanjuje dozu ADC-a obogaćenu u tkivima raka i smanjuje prozor liječenja ADC-om.

Efikasna ADC aktivnost povezana je s brojem antigena na staničnoj površini. Studije su pokazale da su za postizanje efikasne ADC aktivnosti potrebna najmanje 104 antigena na površini ćelije kako bi se osiguralo da se smrtonosna doza citotoksičnih lijekova dovede u ćeliju. Zbog ograničenog broja antigena na površini ćelija tumora (prosječni broj antigena po površini stanice je oko 5.000 do 106), a većina kliničkih stadija ADC ima prosječni DAR od 3,5 do 4, pa se lijekovi ADC dostavljaju ćelije tumora. Veoma malo. Ovo se također smatra jednim od glavnih razloga kliničkog neuspjeha ADC-a u kombinaciji s uobičajenim citotoksičnim lijekovima poput metotreksata, paklitaksela i antraciklinskih antibiotika.

Pored specifičnosti i dovoljne ekspresije, optimalni ciljni antigen takođe bi trebalo da izazove efikasnu internalizaciju ADC-a. Vezivanje antitela sa površinskim antigenom ciljne ćelije može pokrenuti internacionalan put antitela-antigenskog kompleksa u ćeliju i na taj način postići intracelularnu isporuku leka.

Trenutno je antigen površinske diferencijacije leukocita prvi široko korišteni cilj ADC-a. Trenutno 20 lijekova ADC-a u fazi kliničkog razvoja imaju 10 meta (CD33, CD30, CD79b, CD22, CD19, CD56, CD138, CD74) na površini antigena leukocita. Mnogi ADC lijekovi u velikoj mjeri ciljaju površinske antigene leukocita, jer su ti antigeni visoko izraženi u tumorskim tkivima, nisu izraženi u normalnim hematopoetskim tkivima ili su izraženi na ekstremno niskim razinama.

Pored toga, postupno je utvrđeno da su neke solidne molekule površinskih receptora tumora pogodne kliničke ADC mete, poput PSMA na raku prostate, receptora epidermalnog faktora rasta EGFR i tkiva karcinoma jajnika, nektina 4 i drugih ADC lekova, koji su ušli u kliničku fazu II. Kadcyla je FDA odobrio 2013. godine sa ciljem HER2. U 2019. godini Padcev je odobren od FDA sa ciljem NECTIN4 drugi je cilj lijeka ADC odobren za liječenje solidnih tumora.

1.2 Izbor antitela

Visoka specifičnost molekula antitijela je osnovni zahtjev za postizanje efikasnosti ADC lijekova, tako da se koncentrira citotoksično sredstvo na mjestu tumora. Oslanjajući se na antitijela visokog afiniteta, osim što izbjegavaju toksičnost na zdrave stanice, krvožilni sustav može eliminirati antitijela kojima nedostaje specifičnost tumora, što uzrokuje da lijekovi ADC-a&"iscrpe GG"; prije nego što dođe do tumorskog tkiva. Iz tog razloga, citotoksični lekovi su obično vezani za Fc deo ili konstantno područje mAb da spreče otkrivanje i vezivanje antigena.

Budući da ove molekule antitijela od 150kDa sadrže ne samo više prirodnih mjesta za konjugaciju, već se mogu modificirati i za druga mjesta reakcije, sva ADC antitijela trenutno su IgG molekule. Prednost molekule IgG je njegov visoki afinitet prema ciljanom antigenu i duži poluživot u krvi, što dovodi do povećanog nakupljanja na mjestu tumora. U usporedbi s drugim molekulama IgG, IgG1 i IgG3 imaju mnogo jaču citotoksičnost ovisnu o antitijelima (ADCC) i citotoksičnost ovisnu o komplementu (CDC), ali budući da IgG3 ima kraći poluživot, nije idealan izbor za lijekove ADC. Osim toga, u usporedbi s IgG2 i IgG4, zglob koji formira IgG1 u ćeliji lako je smanjiti, tako da je teško proizvesti ADC lijekove na bazi proizvodnje cisteina. Stoga, s obzirom na to da IgG1 ima relativno jak ADCC i CDC, dug poluživot i laku proizvodnju, većina ADC lijekova trenutno je izrađena pomoću IgG1 skela [3].

Imunogenost ADC-a je jedna od glavnih odrednica poluživota u cirkulaciji. Rani ADC-ji koristili su mišja monoklonska antitijela da izazovu snažan, akutni imunološki odgovor (HAMA) u ljudskom tijelu. Trenutno većina ADC-a koristi humanizirana antitijela ili potpuno humanizirana antitijela.

Općenito, idealan mAb za ADC arhitekturu trebao bi biti humanizirani ili potpuno humanizirani molekul IgG1 koji se može selektivno vezati na stanice tumora bez unakrsne reakcije sa zdravim stanicama. Uz to, internalizacija ADC-a može biti važan faktor, a ne apsolutni faktor za uspješno liječenje.

1.3 Izbor molekula toksina (korisni teret)

Molekuli toksina su ključni faktor uspeha razvoja ADC lekova. Samo mali dio antitijela ubrizganih u tijelo akumulira se u čvrstim tumorskim tkivima, tako da prvi ima sub-nanomolarne toksične molekule (IC50 vrijednost 0,01-0,1 nM). Odgovarajuće korisne nosivosti. Osim toga, toksični molekuli moraju imati odgovarajuće funkcionalne skupine koje se mogu povezati, imati jaku citotoksičnost, hidrofobne su i vrlo stabilne u fiziološkim uvjetima.

Toksični molekuli koji se trenutno koriste za razvoj lijekova za ADC mogu se podijeliti u dvije kategorije: inhibitore mikrotubula i sredstva koja oštećuju DNK, a ostali mali molekuli poput α-amanitina (selektivni inhibitori RNA polimeraze II) također su proučavani [12]. Prvi model predstavljaju MMAE i MMAF (besplatni lijek IC50: 10-11-10-9M) iz Seattle's Genetics-a i DM1 i DM4 (besplatni lijek IC50: 10-11-10-9M) koji su razvili ImmunoGen 's. Potonji je predstavljen kalihemicinom, duokarmicinima i Spirogenom PBD (besplatni lijek IC50< 10-9m).="" ovi="" toksini="" imaju="" odgovarajuće="" adc="" lijekove="" koje="" treba="" istražiti="" i="" razviti="" u="" kliničkoj="" fazi.="" mnoge="" kompanije="" također="" razvijaju="" vlastite="" korisne="" opterećenja,="" poput="" nerviano="" medical="" sciences,="" mersanatherapeutics="" i="" drugih="">

1.4 Odabir povezivača

Iako je važno odabrati specifična antitijela i korisne nosivosti prema vrsti tumorskih stanica, u smislu farmakokinetike, farmakologije i terapijskih prozora, odabir odgovarajućih povezivača za ograničavanje protutijela i korisnog opterećenja je ključ za uspješnu izgradnju ADC-a. Idealni veznik Moraju biti ispunjeni sljedeći uvjeti: (1) Linker mora biti stabilan u sustavu cirkulacije krvi i može brzo otpustiti aktivna korisna opterećenja kad se nalazi u ili blizu ćelija tumora. Nestabilnost veznika dovest će do prevremenog oslobađanja korisnog opterećenja, što će rezultirati normalnim tkivima. Oštećenja ćelija. Postoji i klinička studija koja pokazuje da je ADC stabilnost baršunastih alkaloida obrnuto povezana sa nuspojavama. Zbog toga je za kombinaciju antitijela, tumorskog tkiva i korisnog opterećenja jako važno odrediti veznik s najboljom stabilnošću. (2) Jednom kada se ADC internalizira u ciljno tkivo tumora, veznik mora imati mogućnost brzog cijepanja i oslobađanja toksičnih molekula. (3) Hidrofobnost je takođe važna karakteristika koju smatra povezivač. Hidrofobne skupine povezivanja i hidrofobne korisne nosivosti obično pospješuju agregaciju malih molekula ADC-a, uzrokujući tako imunogenost.

Veziva se trenutno dijele u dvije kategorije: jedan je veznik koji se može cijepiti (kiseline labilne kiseline, vezujuće cijepljive proteaze, disulfidne veze), glavna vrsta ADC lijekova; drugi su veznici koji se ne mogu cijepiti, a razlika je u tome što će biti u To je degradirano unutar ćelije.

Veziva koja se mogu cijepati dizajnirana su tako da iskoriste razlike u okruženju krvnog sistema i tumorskih stanica. Na primjer, veznici osjetljivi na kiselinu obično su vrlo stabilni u krvi, ali su nestabilni u lizosomima s niskim pH i brzo se razgrađuju, oslobađajući slobodan aktivni toksični molekul (Mylotarg (gemtuzumab ozogamicin)). Slično tome, veznici koji se mogu odcepiti proteazama osjetljivi su na proteaze u krvi su stabilni, ali se u lizosomima bogatim proteazama (prepoznajući njihove specifične proteinske sekvence) brzo cepaju kako bi se oslobodile aktivne toksične molekule, baš kao i Val-Cit. Veza se brzo hidrolizira intracelularnim katepsini (Adcetris (brentuximab vedotin)). Dizajnirani disulfidni umreženi veznik koristi ekspresiju intracelularnog reduciranog glutationa, a reducirana disulfidna veza oslobađa toksične molekule (IMGN-901 (anti-CD56-majtansin)) u ćeliji.

Linker koji se ne cepi, sastavljen je od stabilnih veza otpornih na razgradnju proteaze i vrlo je stabilan u krvi. Oslanja se na komponente ADC antitijela koje će se potpuno razgraditi citoplazmom i lizosomalnim proteazama i konačno oslobađa korisnog opterećenja povezanog s aminokiselinskim ostacima dobivenim iz degradiranog antitijela za ubijanje ćelija raka (npr. Ado-trastuzumab emtansin, T-DM1 ili Kadcyla). U isto vrijeme, ADC lijekovi koji ne mogu cijepiti linker ne mogu se oslobađati izvanćelijski i ne mogu ubiti stanice raka u blizini&"efektom promatrača GG".

Naravno, izbor vrste povezivača usko je povezan s odabirom cilja. Među ADC lijekovima s cepivom koji se može odvajati, mete su B ćelijski antigeni (CD19, CD20, CD21, CD22, CD79B, CD180), koji su se pokazali vrlo efikasni in vivo. Suprotno tome, u lijekovima ADC s vezama koje se ne može otkloniti, ciljevi za koje je dokazano da su endocitozirani in vivo i brzo se transportiraju u lizosome uključuju CD22 i CD79b.

Krajnji je cilj Linker-a osigurati specifično oslobađanje slobodnih lijekova u tumorskim ćelijama, a vrlo je važna i kontrola toksičnosti lijekova. Na kraju, potrebna je analiza svakog slučaja da se odluči kako optimalno odabrati odgovarajući molekul veze, cilja i otrova kako bi se izbalansirala učinkovitost i toksičnost ADC lijekova.

2. Istorija razvoja ADC droga vidi promjene četiri temeljna elementa

Razvoj onkoloških lijekova seže do sredine dvadesetog vijeka. Otkriveno je da dušične gorčice uništavaju pojedinačna koštana srž i limfoidna tkiva ciljajući brzo dijeljenje stanica raka. Takvi lijekovi uključuju folnu kiselinu i analoge purina (metotreksat i 6-merkaptopurin), inhibitore / promotore polimerizacije mikrotubula (vinka alkaloidi i taksani) i uništavače DNK (antraciklini i dušik) senf) [2]. Budući da lijekovi za rano liječenje raka nisu samo ciljali stanice karcinoma, već su imali i ubijajući učinak na sve stanice koje dijele u tijelu, što je dovelo do ozbiljnih nuspojava kod pacijenata, ovo je uvelike ograničilo doziranje lijeka i terapijski indeks lijeka (maksimalno tolerirano doza / minimalna efikasna doza) je vrlo mala, prozor liječenja je uzak. ADC lijekovi mogu omogućiti selektivnu dostavu toksičnih spojeva u određene stanice raka.

2.1 Lijekovi ADC prve generacije

Među ADC lijekovima prve generacije, antitumorski lijekovi kao što su mitomicin C, idarubicin, antraciklini, N-acetil melfalan, doksorubicin, alkaloidi vinca i metotreksat uglavnom prolaze kroz nerazlijepivi veznik (amid ili sukcinimid) povezan je s mišjim monoklonskim antitelo.

2000. godine, američka FDA odobrila je prvi lijek konjugiran na antitijela Gemtuzumab Ozogamicin (trgovački naziv Mylotarg, Wyeth, podružnica Pfizera). Cilj je bio CD33. Gemtuzumab Ozogamicin sastoji se od tri dela: 1) rekombinantni humanizovani IgG4 kappa monoklonalni antitelo Gemtuzumab; 2) Citotoksični N-acetil gama kaliheamicin; 3) Tip kiselinskog odvajanja koji se sastoji od 4- (4-acetilfenoksi) -butanojeve kiseline (AcBut) i 3-metil-3-merkaptobutan hidrazida (dimetilhidrazida) funkcionalnog molekula molekula. Molekul Linker kovalentno povezuje kaliheamicin s monoklonskim antitijelom, a omjer lijek-antitijelo ADR u prosjeku iznosi 2 do 3. Nakon što ga ciljne ćelije endocitoziraju, lijek oslobađa kaliheamicin hidroliziranjem veznika, inducirajući dvolančani prekid DNK, što rezultira zaustavljanjem ćelijskog ciklusa i apoptoza. Ovaj lek se koristi za lečenje akutne mijeloidne leukemije pozitivne na CD33.

Kasnije je ustanovljeno da Gemtuzumab Ozogamicin nema značajne kliničke prednosti u poređenju s drugim lijekovima protiv raka, te ima jaku toksičnost na jetru. U 2010. godini, 10 godina od uvrštavanja Gemtuzumaba Ozogamicina, preuzela je inicijativu za povlačenje s tržišta. Potencijalni nedostaci liječenja Gemtuzumab Ozogamicinom uključuju nestabilnost veznika, oslobađanje 50% kemijskog lijeka u oko 48 sati; kaliheamicin u lijeku je izrazito hidrofoban, stopa vezivanja monoklonskim antitijelom je 50%, toksičnost je velika, CMC slabo. Uz to, postoje studije koje pokazuju da se monoklonsko antitijelo Gemtuzumab može očistiti iz stanica pomoću pumpi za ispuštanje (MDR1 i MRP1) i nema značajan klinički učinak u usporedbi s drugim lijekovima protiv raka.

2.2 Lekovi ADC druge generacije

Nakon gotovo 10 godina brzog razvoja monoklonskih antitijela, i otkriveni su efikasniji lijekovi protiv malih karcinoma (100-1000 puta). Lijekovi ADC druge generacije imaju bolja CMC svojstva od ADC lijekova prve generacije. Predstavnici lijekova druge generacije uključuju Brentuximab vedotin, Ado-trastuzumab emtansin, Inotuzumab Ozogamicin.

Međutim, lijekovi druge generacije imaju uski terapeutski prozor. Glavni razlog je taj što imaju malu off-target toksičnost i natječu se sa nevezujućim antitijelima droga malih molekula za tumorske mete. Druga generacija ima različite omjere antitijela na lijekove (DAR) 0-8. Obično DAR prelazi 4, pokazat će nisku toleranciju, visoku efikasnost klirensa u plazmi i nisku učinkovitost in vivo [3]. Na primjer, Brentuximab vedotin je 4, Ado-trastuzumab emtansin 3,5, a Inotuzumab Ozogamicin 6.

1) Adcetris

Brentuximab vedotin (trgovački naziv Adcetris) zajednički su razvili Seattle Genetics i Millennium (podružnica kompanije Takeda Pharmaceuticals), a odobrila ga je američka FDA u kolovozu 2011. Cilj je CD30, koji se sastoji od tri dijela: 1) CD30 ciljanog himerizma Tip IgG1 kappa monoklonalna antitela Brentuximab; 2) inhibitor mikrotubule MMAE (monometil auristatin E); 3) molekularni veznik molekule tipa razgradnje proteaze maleimidokaproil-valil-citrullinil-p-aminobenziloksikarbonil (mc-val-cit-PABC). Linker kovalentno spaja MMAE na monoklonska antitijela kroz cisteinske ostatke, a omjer lijek-antitijelo DAR u prosjeku iznosi 3 do 5. Nakon što Brentuximab vedotin internalizira ciljna ćelija, MMAE cijepljen proteazom može se vezati za tubulin i uništiti stanicu&# 39 Mreža mikrotubula, što dovodi do zaustavljanja i apoptoze ćelijskog ciklusa. Indikacije su limfom Hodgkin&# 39, sistemski anaplastični velikocelijski limfom, limfom plaštne plaštete i mikoza.

2) Kadcila

Ado-trastuzumab emtansine (trgovački naziv Kadcyla) razvio je Genentech (podružnica kompanije Roche), a odobrila ga je američka FDA u veljači 2013. Cilj je HER2, koji se sastoji od tri dijela: 1) Trastuzumab koji cilja HER2 Anti; 2) Stabilni tioetrski veznik MCC (4- [N-maleimidometil] cikloheksan-1-karboksilat); 3) inhibitor mikrotubule DM1 tipa majtansin derivata. Kompleks MCC-DM1 se naziva emtansin. Prosječni omjer protutijela na lijek je 3,5. Ado-trastuzumab emtansin inducira zaustavljanje i apoptozu ćelijskog ciklusa inhibirajući signalni put HER2 i uništavajući mrežu mikrotubula. Indikacija je metastatski karcinom dojke koji je pozitivan na HER2 i primio je najmanje trastuzumab i taksane sami ili u kombinaciji.

3) Besponsa

Inotuzumab Ozogamicin (trgovački naziv Besponsa) zajednički su razvili Pfizer i USB. Odobreno je u Europskoj agenciji za lijekove (EMA) u lipnju 2017., a američka FDA je odobrila u kolovozu 2017. Cilj je CD22, koji se sastoji od tri dijela Sastav: 1) rekombinantno humanizirano IgG4 kappa monoklonsko antitijelo Inotuzumab; 2) N-acetil-gama-kaliheamicin koji može uzrokovati intracelularne dvolančane provale DNK; 3) Kiselina Nestabilan molekul vezira koji se može da se odvoji, a koji je kondenzat formiran 4- (4-acetilfenoksi) -butanoičnom kiselinom (AcBut) i 3-metil-3-merkaptobutanehidrazidom (poznatim i kao dimetilhidrazid). Molekul povezivača spaja opterećenje N-acetil-γ-kaliheamicina sa monoklonskim antitelom. Prosječno korisno opterećenje svakog monoklonskog antitijela je 6, a raspon distribucije 2 do 8. Kada se Inotuzumab Ozogamicin veže na CD22 antigen na B stanicama, on se internalizira u stanice, a citotoksično sredstvo se oslobađa da uništi stanice. Indikacija je monoterapija za liječenje odraslih s relapsiranom ili refrakternom CD22-pozitivnom B-staničnom prekursoru akutne limfoblastične leukemije (ALL), pogodno za pacijente koji su primili barem jedan neuspjeh u liječenju inhibitora tirozin kinaze (TKI) Odrasli bolesnici s relapsom ili refrakternom B -akutna prethodnica akutne limfoblastične leukemije (SVE) koji su pozitivni na Filadelfijski hromosom (Ph +).

2.3 Lijekovi ADC treće generacije

Ključ treće generacije lijekova je vezivanje specifično za mjesto, koje može osigurati lijekove konjugirane na antitijela s jasnim DAR-om. Uz to, optimizacija antitijela, povezivači i lijekovi malih molekula mogu značajno poboljšati terapeutski učinak ADC lijekova. Reprezentativni lijekovi su Polatuzumab vedotin, Enfortumab vedotin, Fam-trastuzumab deruxtecan. Kroz specifično vezanje lijekova malih molekula na monoklonska antitijela, razvoj lijekova konjugiranih antitijelima s DAR vrijednošću 2 ili 4 nije povećao toksičnost lijeka i nevezana monoklonska antitijela, značajno poboljšao stabilnost lijeka i farmakokinetičku aktivnost lijekova i aktivnost vezanja na stanice s niži nivo antigena.

1) Polivy

Polatuzumab vedotin (trgovački naziv, Polivy) odobrio je američki FDA u lipnju 2019. Prvobitno su ga zajednički razvili Genentech (podružnica Roche-a) i Seattle Genetics. Kasnije je Sinochem Pharmaceuticals (Roche Holdings) dobio dozvolu za istraživanje i razvoj lijekova. Cilj je CD79b koji se sastoji od tri dijela: 1) rekombinantno humanizirano IgG1 kapppa monoklonsko antitijelo Polatuzumab ciljano na CD79b; 2) mc-val-cit-PABC koji se može odcepiti (maleimidokaproil-valil-citrullinil-paminobenziloksikarbonil) Linker; 3) Lijek s malim molekulama MMAE (monometil auristatin E). Antitijelo i MMAE su kovalentno povezani preko cisteina preko Linkera. Prosječni DAR bio je 3 ~ 4. Odobreno je za uporabu u kombinaciji s bendamustinom i rituksimabom za liječenje vatrostalne difuzije. Odrasli pacijent sa B-ćelijskim limfomom.

2) Padcev

Enfortumab vedotin (trgovački naziv, Padcev) zajednički su razvili Agensys (podružnica Astellasa) i Seattle Genetics, a odobrila ga je američka FDA u prosincu 2019. za popis. Cilj je NECTIN4, Enfortumab vedotin sastoji se od tri dela: 1) rekombinantni, potpuno humani IgG1 kappa monoklonalni antitijelo Executumab; 2) Molekul koji se može odcijepiti mc-val-cit-PABC Linker, naime maleimidokaproil-valil-citrulinil-p-aminobenziloksikarbonilni tip; 3) Lijek s malim molekulama MMAE, monometil auristatin E. MMAE je povezan s cisteinom monoklonalnih antitijela putem Linker-a, a prosječni omjer lijeka prema monoklonalnom antitijelu DAR iznosi 3,8: 1. Odobreno je za odrasle pacijente koji su prethodno primili PD- 1 ili PD-L1 inhibitori i hemoterapija koja sadrži platinu za lokalno uznapredovali ili metastatski urotelijski karcinom.

3) Enhertu

Fam-trastuzumab deruxtecan (trgovačko ime, Enhertu) odobren je od strane američke FDA u decembru 2019. godine, a razvio ga je Daiichi Sankyo. Fam-trastuzumab deruktekan je lek konjugiran antitijelom koji cilja HER2 i sastoji se od tri dijela: 1) rekombinantni humanizovani IgG1 kappa tip anti-HER2 monoklonalna antitela trastuzumab; 2) tetrapeptidni GGFG molekul tipa koji se odvaja za katepsin B, tip Linker; 3) derivati ​​kamptotecina s korisnom inhibicijom topoizomeraze I. Korisni teret povezan je s cisteinom monoklonalnog antitijela putem veziva, s prosječnom DAR vrijednošću od 8. Odobreno za liječenje odraslih pacijenata s neresektabilnim ili metastatskim HER2-pozitivnim karcinomom dojke koji su prethodno primili najmanje dvije anti-HER2 terapije .