【皓元·行研】最强揭秘ADC临床管线-Linker连接头的选择
抗体偶联药物（Antibody-drug conjugate, ADC）是单克隆抗体与细胞毒性有效载荷（payload）通过连接子（linker）偶联形成的药物，既有抗体的高靶向性，又有payload的强杀伤性。连接子作为连接抗体和payload的桥梁，需要具有如下两个特性：1.在体循环中的高度稳定性；2.在到达靶标组织中特异性释放payload。[1]用通俗的话说就是“当稳则稳，当断则断”。
从linker的结构设计角度看，可分为3个部分：与抗体的连接头、与有效载荷的连接头与连接子的主体部分（Fig.1）。与抗体的连接头部分是由在抗体上的偶联位点决定，这个连接头部分也可间接影响ADC的载药量、稳定性和脱靶毒性。本文将从linker与抗体部分的连接头入手，解密目前临床上主要使用的与抗体部分的连接头都有哪些。
Fig.1 ADC中linker的主要构成[1]
临床上与抗体部分连接头的使用情况
在ADC领域，N-羟基琥珀酰亚胺酯（NHS ester）接头应用较为早期，它可以与抗体上裸露的赖氨酸进行随机偶联，一个抗体上通常包含着80-90个赖氨酸残基，然而这也会产生一些问题：一是生成的抗体偶联物不均一，二是与赖氨酸的随机偶联若是发生在抗体与抗原的识别位点附近，可能会影响到ADC与靶标抗原的结合（Fig.2）。[3]
马来酰亚胺（MC）接头是目前已上市ADC中应用最为广泛的，该接头可通过迈克尔加成反应与抗体上的半胱氨酸残基进行偶联，但抗体本身其实是没有游离的半胱氨酸残基的，这主要是通过抗体上的四个链间二硫键进行还原，可以释放出8个巯基反应位点。MC与硫醇的反应迅速且特异性强，由于该反应在pH值5-8之间均可反应，所以使其在多种抗体溶剂环境下都可使用。[4]然而，硫醇-马来酰亚胺偶联易受逆迈克尔反应的影响，导致循环系统中ADC的不稳定，最终导致疗效降低（Fig.2）。
随着Click反应的不断发展和应用，临床上也出现了很多在抗体上修饰引入叠氮反应基团，与常见的连接子接头二苯并环辛炔（DBCO）、双环[6,1,0]壬炔（BCN）等进行偶联。
Fig.2 临床上常见的连接头
公司的新型连接子技术平台
迈威生物-iDDC™ (Interchain-Disulfide Drug Conjugate)平台
前文提到硫醇-马来酰亚胺偶联易受逆迈克尔反应的影响而使linker裂解导致全身毒性，2017年有小组发现包含N-苯基马来酰亚胺的连接头与巯基偶联后会导致硫代马来酰亚胺的水解从而使得该连接子十分稳定。[5]
Fig.3 优化后的MC接头的机理和结构[1]
而迈威生物自主开发的新一代定点偶联技术平台IDDCTM，其中包括IDconnectTM的定点连接子接头技术，通过引入芳香环设计自水解结构，能够有效抑制药物代谢过程中的巯醚交换作用，从而增强连接子的血浆稳定性。
Fig.4 迈威iDDC技术平台[6]
上海新理念生物- BiM & TetraM technology
BiM technology是上海新理念开发的新型三齿型连接子技术平台，其中包含两个马来酰胺连接子接头和与payload的连接接头，两个马来酰胺接头可与还原后的抗体链内两个巯基相连。这种新型的三齿状的连接子可通过简单的化学方法与抗体偶联，与传统的偶联方式相比，应用该方法得到的偶联物DAR值分布非常窄，产品均一性得到很大程度的提高。[7]相同的，TetraM technology是个新型四马来酰亚胺连接子，该连接子与抗体偶联后产品平均DAR值为2，并且主要组分为DAR~2的组分可达90%以上。[8]
Fig.5 新理念BiM&TetraM 技术平台[7-8]
其他技术平台
除了以上两种法，很多公司会采用抗体改构技术，在抗体的合适位点引入带有可偶联基团的非天然氨基酸，从而实现抗体的定点修饰，例如Ambrx的EuCODE技术，是在抗体的特定位点引入一个非天然氨基酸对乙酰基苯丙氨酸，该基团可与含有氧胺官能团(-ONH2)的毒素发生缩合反应生成肟，从而完成ADC的定点偶联。
Fig.6 其他技术平台中的连接子
小结
连接子对于ADC药物的安全性、稳定性等都有着至关重要的作用，一个理想的连接子需要在体循环中保持高度稳定，也需要在靶标组织中可以特异性释放有效载荷。本文从linker的结构设计角度，总结了目前临床上ADC与抗体部分linker连接头的使用情况，也总结了目前各公司新型的技术平台中连接头的使用供大家参考，希望有所帮助。
参考文献：
[1] Acta Pharmaceutica Sinica B 2021, 11, 3889-3907
[2] Beacon Intelligence Database
[3] Signal Transduction and Targeted Therapy 2022, 7, 93
[4] Bioconjugate Chemistry 2023, 34
[5] Antibodies 2017, 6, 20
[6] CN110088086 2019
[7] CN103933575 2013
[8] CN107652219 2018