当蛋白降解遇上抗体偶联 能碰撞出什么样的火花？

抗体偶联降解剂（Degrader-antibody conjugates, DACs）是将靶向蛋白降解剂与单克隆抗体通过某种化学连接子偶联起来的新分子模式。虽然这一领域仍然处于启蒙阶段，多款不同类型的DACs已经在临床前研究中表现出有意义的体外和体内生物活性。

近日，基因泰克发现化学部的科学家在Chemical Society Reviews上发表综述，总结了这一领域的最新进展，并且介绍了有效构建DACs的多种策略。

抗体偶联降解剂的优势

以PROTAC分子为代表的靶向蛋白降解剂是新药开发领域的一个热点。以PROTAC分子为例，这些双功能分子的一端可以与靶标蛋白结合，另一端与E3连接酶结合，将靶标蛋白引导到细胞的蛋白酶体中进行降解。然而，由于它们嵌合体的特性，这些双功能分子通常的物理化学特性导致它们的药物代谢和药代动力学（DMPK）特征不佳，比如口服利用度低和/或在体内迅速被清除。

而改善嵌合降解剂体内递送的一个策略是将它们与单克隆抗体偶联在一起。抗体偶联技术在递送细胞毒性载荷方面已经获得了临床验证。抗体偶联降解剂与未偶联的嵌合降解剂分子相比，可能具有以下优势：（1）利用单克隆抗体识别特定抗原的能力，将降解剂分子递送到特定肿瘤或组织中；（2）增强物理化学或DMPK特征不良的嵌合降解剂的体内递送；（3）避免为提高未偶联嵌合降解剂达到有意义的体内利用度而进行的复杂和非标准配方。

抗体偶联药物的基本作用机制

传统的ADC由三部分组成，靶向特定抗原的单克隆抗体，具有细胞毒性的载荷（payload），以及将两者连接起来的化学连接子（linker）。当ADC的抗体与肿瘤细胞或靶向组织表面的抗原相结合后，ADC被细胞吞噬并且运送到溶酶体中，在那里载荷可以通过多种机制被释放，然后载荷脱离溶酶体，发挥其生物作用。

目前抗体偶联技术已经经过多重迭代，让研究人员不但能够精确控制药物抗体比例（DAR），而且通过在抗体中引入非天然氨基酸，可以精准定位载荷偶联在抗体上的位点。

设计抗体偶联降解剂需要考虑的因素

虽然制造传统ADC的有些策略可以用于制造和递送抗体偶联降解剂，但是抗体偶联降解剂的设计通常需要克服更多的挑战。

比如，传统ADC的毒性载荷对很多细胞都具有广泛的毒性，而靶向蛋白降解剂（DAC）通常针对与特定癌症或组织类型相关的靶点。这意味着在选择DAC针对的靶点时，需要选择对降解剂载荷敏感的组织或细胞上高度表达的抗原。

与细胞毒性药物相比，嵌合降解剂通常在体外检测中表现出的效力会低一些，这意味着在每个单克隆抗体上可能需要偶联更多降解剂（DAR超过4）才能达到预期的效力。

而且，嵌合降解剂的分子特性可能导致最终的DAC比传统ADC更大，并且具有更强的亲脂性。这些区别可能增强分子聚集，并且影响药代动力学。它们可能需要新型的偶联策略或连接子设计。

抗体偶联降解剂的设计策略

首批发表在同行评议科学杂志上的DAC之一，是使用包含二硫键的可切割连接子，将降解BRD4的靶向降解剂与靶向CLL1的单克隆抗体连接构成的强效DAC（GNE-987）。通过将半胱氨酸添加到抗体的特定位置，它在1个单克隆抗体上偶联了6个降解剂分子（DAR=6）。

▲GNE-987图解（图片来源：参考资料[1]）

这款DAC在急性髓系白血病（AML）的异种移植模型中表现出强力的剂量依赖性体内活性，而靶向CLL1的抗体或者未偶联的蛋白降解剂均未表现出体内活性。这些结果为DAC有效完成靶向递送，并且克服降解剂的不良药代动力学特征提供的首个概念验证。

在有些情况下，蛋白降解剂分子中并没有适合与单克隆抗体偶联的基团，这时可能需要在降解剂分子中添加可以生成共价键的基团。比如，下图描述了在蛋白降解剂分子中引入胺或苯胺化学基团（图片中蓝色的圆圈），提供共价连接子连接的位点。在这个例子里，胺或苯胺基团被引入到降解剂分子化学结构的不同位置。这些位置不会导致降解剂分子本身活性下降。在这个例子中，生成的蛋白降解剂通过一款可被酶切割的多肽连接子偶联在靶向STEAP1的抗体上。

▲通过改造蛋白降解剂分子生成DAC（图片来源：参考资料[1]）

基于这一策略优化的靶向STEAP1的DAC在体外实验中表现出比未偶联蛋白降解剂更低的毒性，显示利用抗体偶联技术，可能提高嵌合蛋白降解剂的治疗指数。

除了靶向降解BRD4，抗体偶联降解剂还被用于降解雌激素受体α（ERα），TGFβR2，BRM等靶点。目前发布的研究显示，基于不同E3连接酶的PROTAC分子可以被偶联在抗体上，研究人员也已经开发出多种连接子，将它们偶联在靶向不同抗原的单克隆抗体上。与大部分传统的ADC（DAR=2~4）相比，这些DAC的药物抗体比例通常更高（DAR=6）。

▲综述列举的抗体偶联降解剂（图片来源：参考资料[1]，点击可见大图）

结语和展望

目前，数家生物技术公司已经在优化这一技术，力求开发创新疗法。比如，Orum Therapeutics去年完成8400万美元的B轮融资，开发抗体偶联降解剂。在今年的AACR年会上，Orum公布了其抗体偶联降解剂ORM-5029的临床前结果，这款抗体偶联降解剂将靶向降解GSPT1的降解剂与靶向HER2的单克隆抗体偶联起来，在HER2低表达模型中，显示出与Enhertu类似的活性。

▲ORM-5029在HER2低表达模型中表现出体内活性（图片来源：Orum Therapeutics公司官网）

综述作者表示，抗体偶联降解剂领域仍然处于起步阶段，不过多款抗体偶联降解剂已经表现出体外和体内活性，显示出这一治疗模式能够将蛋白降解载荷靶向递送到特定肿瘤或细胞中。基于这些可喜的初步结果，抗体偶联降解剂有望得到进一步的发展和应用。不过，在确定哪些蛋白降解分子适合进行偶联，以及偶联技术如何最好地保存，甚至增强降解剂的生物活性方面仍然存在挑战。期待这一技术在更多与疾病关联更为紧密的研究中获得进一步概念验证。