JMC：隐藏药物连接子可以显著改善抗体药物偶联物治疗指数

抗体药物偶联物（Antibody-Drug Conjugates, ADCs）可实现对肿瘤的靶向杀伤，是抗肿瘤领域的研究热点，目前已获批上市15种ADCs药物。大部分上市及临床在研ADCs药物通过随机偶联方式将细胞毒素连接到抗体中丰度较高的赖氨酸或半胱氨酸上，这些ADCs结构具有较差的均质性，偶联位点和偶联数目不均一，生产工艺难度大，同时表现出较差的治疗指数和体内药代动力学行为。

基于此，研究人员发展了多种定点偶联策略，通过将细胞毒素定点定量偶联至抗体特定位点，来改善ADCs化合物的治疗指数。几乎所有天然IgG抗体N297位都含有高度保守的糖基化位点，且该位点远离抗原结合位点，因此，在该糖基化位点引入毒素受到了研究人员的广泛关注。目前，主要的修饰手段包括体内糖工程技术、糖基转移酶技术和糖苷内切酶技术。此前，中国科学院上海药物研究所黄蔚（点击查看介绍）课题组发展了多种基于糖苷内切酶的糖链定点技术，包括：1）利用Endo-S和Endo-S D233Q制备官能团化抗体，进一步利用生物正交手段制备糖链定点ADCs化合物（glycosite-specific ADCs, gsADCs）；2）利用Endo-S2对IgG抗体糖基化位点不均一糖型的水解活性和对LacNAc衍生物的转移活性，一步高效制备官能团化抗体或gsADCs化合物。这两种技术手段已经被证明可获得具有较好抗肿瘤活性的ADCs化合物。

为系统研究糖基化位点糖型、连接方式、连接子结构及亲水片段等对糖链定点ADCs化合物的成药性影响，该课题组设计：1）引入双天线N-糖SCT、CT及截短糖型LacNAc，以及考察核心岩藻糖的影响；2）引入不同连接方式，包括成肟、C-C连接、C-N连接、CuAAC、SPAAC、还原胺化等；3）引入Val-Cit、Val-Ala等可裂解连接子及不可裂解连接子；4）连接子主链或侧链中引入不同长度PEG结构及糖结构等。基于上述设计，作者合成得到一系列糖结构和药物-连接子结构，并利用上述发展的两种糖链定点策略，合成得到一系列gsADCs化合物。

这些gsADCs化合物大多具有较好的均一性、热稳定性、聚集稳定性和体外活性，糖型、连接方式等对不同Fc受体的结合力具有不同程度的影响。综合考虑制备工艺和体外稳定性，作者选取部分gsADCs化合物开展体内评价。NCI-N87裸鼠移植瘤模型结果显示：1）含双天线N-糖结构的gsADCs化合物在引入亲水性片段PEG₂₄后可极大地提升体内抗肿瘤活性；2）而含截短二糖LacNAc的gsADCs化合物则在引入亲水性片段PEG₂₄后体内抗肿瘤活性变弱；3）含截短二糖LacNAc的gsADCs化合物虽然仅偶联两个MMAE毒素，但相比偶联四个MMAE毒素的含双天线N-糖链的gsADCs，在高剂量和低剂量下，仍具有较好的抗肿瘤活性。

图1. 体内肿瘤抑制活性评价

药代结果表明，糖型、连接方式及亲水片段影响gsADCs化合物的体内药代行为，核心岩藻糖对基于LacNAc的gsADCs的体内药代具有重要的影响。此外，剂量耐受结果表明，在高达200 mg/kg剂量下，糖链定点ADCs化合物相比Cys随机偶联ADCs化合物，具有更低的毒性，未观察到明显的体重下降和小鼠死亡。正常剂量下的血常规和组织病理学分析也未观察到明显的毒性，而点击化学片段或PEG₂₄的引入则会引起部分血常规的不同，还有待进一步深入研究。基于上述结果，作者推测：LacNAc结构较短，疏水性的药物-连接子可隐藏于抗体Fc空腔中，有助于提升稳定性和体内活性，而在引入亲水性片段PEG₂₄后，空腔拥挤，药物-连接子将部分暴露于空腔外，从而降低体内活性；而双天线N-糖链结构较长，疏水性的药物-连接子暴露于空腔外，需要引入额外的亲水性片段PEG₂₄来中和药物-连接子的疏水性，而提升抗肿瘤活性。作者通过ELISA分析及gsADCs结构模拟验证了他们这一推测。

图2. LacNAc连接子可以将疏水性的药物连接子埋藏在Fc空腔内

这一成果近期发表在Journal of Medicinal Chemistry 上，文章的第一作者是中科院上海药物研究所博士后施伟、硕士研究生章剑歆、刘丽雅和李婉贞，通讯作者为中科院上海药物研究所黄蔚研究员和唐峰副研究员。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Hiding Payload Inside the IgG Fc Cavity Significantly Enhances the Therapeutic Index of Antibody–Drug Conjugates

Wei Shi, Jianxin Zhang, Liya Liu, Wanzhen Li, Zhi Liu, Anni Ren, Jie Wang, Caihong Tang, Yang Yang, Dandan Xu, Qianqian Huang, Yongqin Wang, Caili Luo, Wei Huang, Feng Tang

J. Med. Chem., 2023, 66, 1011–1026, DOI: 10.1021/acs.jmedchem.2c01812

导师介绍

黄蔚

https://www.x-mol.com/university/faculty/36597