前言
抗體偶聯(lián)藥物(Antibody-Drug Conjugate,ADC)是一種通過連接子(Linker)將抗體(Antibody)與具有生物活性的小分子細(xì)胞毒 性載荷(Payload)連接起來的新型高效生物藥。
ADC藥物旨在通過更有選擇性地將細(xì)胞毒 性藥物傳遞到腫瘤細(xì)胞中,從而提高化療藥物的治療指數(shù)(TI),并降低在正常細(xì)胞中的暴露。盡管使用大量針對(duì)抗原和/或只在癌細(xì)胞(即靶細(xì)胞)上表達(dá)的抗體,但即使在次優(yōu)治療劑量下,正常細(xì)胞/組織中的劑量限制毒 性(DLT)也經(jīng)常被報(bào)道。ADC在正常細(xì)胞/組織中的毒 性機(jī)制尚不清楚,但大多數(shù)DLT被認(rèn)為是與靶標(biāo)無關(guān)的。
除了ADC的不穩(wěn)定性導(dǎo)致循環(huán)中細(xì)胞毒 性藥物(有效載荷)的過早釋放外,通過依賴的受體(FcγRs、FcRn和C型凝集素受體)和非特異性內(nèi)吞機(jī)制對(duì)完整ADC的攝取/運(yùn)輸可能導(dǎo)致對(duì)正常細(xì)胞的脫靶毒 性。
在這篇文章中,總結(jié)了正常細(xì)胞中非靶向性的ADC攝取和潛在的毒 性機(jī)制,并討論了ADC的哪些部分影響這些機(jī)制的發(fā)生。這一信息將有助于更深入地了解ADC脫靶毒 性的潛在機(jī)制,并助力改善下一代ADC的整體治療指數(shù)(TI)。
簡(jiǎn)介
到目前為止,全球共批準(zhǔn)16款A(yù)DC藥物,還有一款(Trastuzumab duocarmazine)處于申請(qǐng)上市階段。近年來,隨著向FDA提交的IND申請(qǐng)的顯著增加,ADC領(lǐng)域仍在擴(kuò)大。目前,超過900種不同的ADC正處于不同的研發(fā)階段,主要的適應(yīng)癥為血液系統(tǒng)惡性腫瘤和實(shí)體瘤。
在ADC藥物的研發(fā)中,盡管使用了針對(duì)腫瘤特異性和/或腫瘤過表達(dá)抗原的抗體,但次優(yōu)治療劑量的劑量限制毒 性(DLT)仍然是ADC臨床應(yīng)用的主要挑戰(zhàn)。DLT導(dǎo)致相對(duì)狹窄的治療指數(shù)(TIs),也是限制ADC劑量增加以達(dá)到最大療效的主要原因。
FDA批準(zhǔn)上市的部分(4種)ADC的臨床前毒 性和臨床DLT見表1。根據(jù)表1中描述的數(shù)據(jù)和其他已發(fā)表的文獻(xiàn),所報(bào)道的正常細(xì)胞/組織中的ADC毒 性主要是由有效載荷驅(qū)動(dòng)的。表2總結(jié)了ADC中使用的不同類型的有效載荷和臨床研究中報(bào)道的主要毒 性。
表1 FDA批準(zhǔn)上市的4種ADC的臨床前毒 性和臨床DLT或SAEs匯總
1:抗CD33抗體通過可裂解肼連接劑偶聯(lián)(2000年獲批,輝瑞/ Wyeth-Ayerst實(shí)驗(yàn)室)
2:抗cd30抗體與一個(gè)蛋白酶可裂解的纈氨酸-瓜氨酸連接子偶聯(lián)到MMAE上(2011年獲批,Seattle Genetics)
3:抗her2抗體通過一個(gè)不可切割的SMCC連接子偶聯(lián)到DM1上(2013年獲批,Genentech)
4. 抗cd22抗體通過一種酸不穩(wěn)定的丁酸連接物偶聯(lián)到鈣霉素上(2017年獲批,輝瑞)
表2 ADC有效載荷相關(guān)的臨床毒 性或不良事件
盡管ADC毒 性被認(rèn)為主要來自于有效載荷,但在非靶向的正常細(xì)胞中攝取ADC,傳遞細(xì)胞毒 性有效載荷的機(jī)制尚不清楚。只有少量的ADC積累發(fā)生在人類的靶(腫瘤)部位(~為每克腫瘤給藥劑量的0.1%)。大部分ADC仍在體循環(huán)中或分布在正常組織被吸收和分解代謝,導(dǎo)致對(duì)正常細(xì)胞的毒 性。
ADC靶向的抗原在正常組織中的表達(dá)(雖然表達(dá)量較低)可能導(dǎo)致ADC靶點(diǎn)依賴性攝取和繼發(fā)毒 性。例如,BMS-182248-01的劑量限制胃腸道毒 性(出血性胃炎)與正常胃粘膜細(xì)胞上Lewis-Y靶抗原的表達(dá)有關(guān)。
同樣需要注意的是,在正常細(xì)胞中靶抗原的表達(dá)通常不能預(yù)測(cè)ADC的毒 性。例如,Trastuzumab emtansine(TDM1,KADCyla?,靶向HER2的ADC)的臨床毒 性,盡管心臟和腎 臟等重要器官表達(dá)HER2水平較高,沒有證據(jù)表明T-DM1與這些器官毒 性相關(guān)的報(bào)道。血小板嚴(yán)重減少是T-DM1常見的DLT。由于在體循環(huán)中的血小板或產(chǎn)生血小板的巨核細(xì)胞上沒有HER2的表達(dá),這種毒 性在很大程度上被認(rèn)為是一種與靶標(biāo)無關(guān)的效應(yīng)。
除了靶抗原表達(dá)外,靶抗原的內(nèi)化率、循環(huán)/轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)力學(xué)、對(duì)有效載荷的內(nèi)在敏感性以及ADC對(duì)正常細(xì)胞/組織的體內(nèi)分布等因素可能決定ADC毒 性。一般來說,高灌注和血管滲漏的組織(基底膜不完整和/或缺失),如肝、骨髓和脾,與其他正常組織相比,預(yù)計(jì)具有更高的IgG/ADC分布和暴露。
一些ADC具有相同的有效載荷和連接子,但針對(duì)不同的抗原,具有相似的最大耐受劑量(MTDs),并且在正常細(xì)胞/組織中也表現(xiàn)出相似的毒 性。最常見的ADC毒 性,與靶抗原表達(dá)無關(guān)。例如,中性粒細(xì)胞減少癥通常被認(rèn)為是具有大多數(shù)基于MMAE的DLT(具有可分裂的連接子)。同樣,眼部(角膜)毒 性為多個(gè)含DM4的ADC的DLT。
此外,在多個(gè)基于MMAF的ADC中觀察到不同的靶點(diǎn)的眼部毒 性。由此得出,ADC毒 性在很大程度上是脫靶效應(yīng),也進(jìn)一步表明了藥物連接子組合(ADC平臺(tái))對(duì)特異性脫靶毒 性的潛在效應(yīng)。因此,有充分的理由認(rèn)為:ADC的三種組成部分(即單抗、有效載荷和連接子)都會(huì)導(dǎo)致正常細(xì)胞/組織的毒 性。
正常細(xì)胞中ADC或游離有效載荷攝取的潛在機(jī)制,如圖1所示。不同的受體依賴和非受體依賴(非特異性內(nèi)吞作用)機(jī)制可能有助于正常細(xì)胞攝取完整的ADC和/或釋放自由有效載荷。此外,循環(huán)中由于連接子-有效載荷的不穩(wěn)定,導(dǎo)致有效載荷的過早釋放,也可能導(dǎo)致與靶點(diǎn)無關(guān)的毒 性。了解靶點(diǎn)非依賴性ADC攝取和對(duì)健康正常細(xì)胞的毒 性機(jī)制對(duì)于改進(jìn)ADC技術(shù)至關(guān)重要。
圖1 正常細(xì)胞中ADC或游離有效載荷攝取的潛在機(jī)制
靶標(biāo)抗原可能在正常細(xì)胞上表達(dá),這有助于ADC的靶標(biāo)依賴性攝取。此外,其他結(jié)合IgG抗體保守Fc區(qū)域的受體,如FcγRs、新生兒Fc受體(FcRn)和C型凝集素受體(CLRs)也可能有助于正常細(xì)胞中ADC的靶標(biāo)內(nèi)化。非特異性的內(nèi)吞機(jī)制,如大胞吞作用或微胞吞作用,也可能有助于完整的ADC或游離有效載荷的內(nèi)化(由于連接子-有效載荷不穩(wěn)定或細(xì)胞外蛋白酶活性而在細(xì)胞外釋放)。
自由有效載荷也可以通過其他機(jī)制進(jìn)入正常細(xì)胞,如被動(dòng)擴(kuò)散(如果是膜通透性的)、非特異性內(nèi)吞作用或特異性轉(zhuǎn)運(yùn)體(如果是膜轉(zhuǎn)運(yùn)體的底物)介導(dǎo)的攝取。此外,抗原陽性靶細(xì)胞也能夠通過釋放有效載荷到局部環(huán)境來介導(dǎo)毒 性,這些有效載荷隨后被抗原陰性的正常細(xì)胞通過被動(dòng)擴(kuò)散、旁體介導(dǎo)的吸收或其他非特異性內(nèi)吞機(jī)制吸收(旁觀者效應(yīng))。
非靶向依賴性ADC
的攝取和潛在毒 性機(jī)制
1連接子——有效載荷連接不穩(wěn)定
連接子-有效載荷不穩(wěn)定可導(dǎo)致有效載荷過早釋放到血液中,并導(dǎo)致ADC的脫靶毒 性。連接子的選擇是ADC穩(wěn)定性背后的主要驅(qū)動(dòng)因素之一。第一代ADC具有酸裂解鍵(例如肼),在血漿中性pH中穩(wěn)定,ADC內(nèi)化后在較低pH的溶酶體中釋放。這些早期的ADC經(jīng)常受到血漿穩(wěn)定性差的困擾,在體循環(huán)中可監(jiān)測(cè)到自由有效載荷(圖1)。
不可裂解連接子的引入在某些情況下緩解了連接子的裂解問題,提高了臨床前的安全性。不可裂解連接子類型的毒 性降低認(rèn)為是由于游離細(xì)胞毒 性有效載荷的釋放減少。
然而,并不是所有的靶點(diǎn)都適合用不可裂解的ADC,因?yàn)樾枰耆膯慰狗纸獯x來釋放連接子-有效載荷。具有可裂解連接子的ADC也可能通過旁觀者效應(yīng)提高療效,是拷貝數(shù)低、異質(zhì)腫瘤表達(dá)或內(nèi)化率低抗原的首選。同樣需要注意的是,除了連接物的可裂解性外,釋放的有效載荷的膜通透性也可能影響正常細(xì)胞中潛在的脫靶細(xì)胞毒 性,從而可以用來影響TI。
偶聯(lián)位點(diǎn)可能影響ADC的穩(wěn)定性和藥代動(dòng)力學(xué)特征。傳統(tǒng)的非特異性偶聯(lián)方法使用表面暴露的氨基酸,如賴氨酸或半胱氨酸,產(chǎn)生高度異質(zhì)的ADC(藥物與抗體比[DAR],0到8),聚集增加,血漿穩(wěn)定性降低。因此,非特異性偶聯(lián)的ADC也可能有助于在正常細(xì)胞中增加靶點(diǎn)非依賴性攝取和毒 性。
中性粒細(xì)胞減少是ADC一個(gè)重要的與靶標(biāo)無關(guān)的DLT,由于血漿中可分裂連接子的不穩(wěn)定,這與膜通透性游離有效載荷的全身釋放有關(guān)。中性粒細(xì)胞減少癥是許多腺激酶的常見毒 性,通過蛋白酶可切割的纈氨酸-瓜氨酸連接子,如Brentuximab vedotin (ADCetris, Seattle Genetics), ASG-5ME (Agensys), Glembatumumab vedotin (Celldex Therapeutics), Indusatumab vedotin (Millennium Pharmaceuticals), Polatuzumab vedotin (Genentech) 和 PSMA ADC (Progenics Pharmaceuticals)。
根據(jù)連接子的化學(xué)性質(zhì),纈氨酸-瓜氨酸連接子會(huì)在溶酶體中經(jīng)細(xì)胞內(nèi)半胱氨酸蛋白酶介導(dǎo)的裂解。骨髓微環(huán)境中局部中性粒細(xì)胞分化分泌的絲氨酸蛋白酶有助于細(xì)胞外VC連接子的分裂,并釋放膜透性MMAE,導(dǎo)致骨髓中中性粒細(xì)胞分化的細(xì)胞毒 性。
同樣,周圍神經(jīng)病變(PN)是另一種重要的與靶點(diǎn)無關(guān)的毒 性,與微管抑制劑ADC(無論靶抗原如何)相關(guān)。PN被認(rèn)為是由連接子-有效載荷不穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)的,在體循環(huán)中,與膜透性游離有效載荷(微管抑制劑)的過早釋放有關(guān)。微管抑制劑破壞間期微管功能,間期微管功能對(duì)關(guān)鍵必需蛋白從神經(jīng)元細(xì)胞體到遠(yuǎn)端突觸的主動(dòng)運(yùn)輸至關(guān)重要,最終導(dǎo)致周圍神經(jīng)病變。PN對(duì)于幾乎所有膜透性膜(DM-1和DM-4)與可裂解連接物結(jié)合的ADC都是常見的不良事件。
值得注意的是,在臨床中觀察到的PN并不總是在臨床前動(dòng)物模型中被預(yù)測(cè)到。例如,對(duì)基于VC-MMAE的ADC進(jìn)行的臨床前毒理學(xué)研究并沒有監(jiān)測(cè)到PN。對(duì)于其他含有微管抑制劑的非MMAE ADC,如DM1或DM4,PN在臨床前物種中被觀察到,具有良好的臨床預(yù)測(cè)性。
旁觀者效應(yīng):除了靶抗原陽性細(xì)胞攝取ADC后的直接細(xì)胞毒 性外,ADC的游離有效載荷也可能通過一種被稱為旁觀者效應(yīng)的現(xiàn)象對(duì)鄰近的靶抗原陰性細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒 性。在抗原表達(dá)的靶細(xì)胞中,溶酶體中ADC的攝取和分解代謝釋放出細(xì)胞質(zhì)中的游離有效載荷。然后,自由有效載荷可以被動(dòng)地進(jìn)入細(xì)胞外空間(膜透性、高親脂性有效載荷),也可以由于膜完整性的喪失(靶細(xì)胞死亡后)而被釋放。釋放的游離有效載荷可能通過被動(dòng)擴(kuò)散、轉(zhuǎn)運(yùn)體介導(dǎo)的攝取或其他非特異性內(nèi)吞機(jī)制進(jìn)入靶抗原陰性細(xì)胞,從而引起細(xì)胞毒 性(圖1)。
ADC中的旁觀者效應(yīng)通常與增加的腫瘤殺傷有關(guān),特別是對(duì)于具有異質(zhì)性抗原表達(dá)的腫瘤。通過體外菌落球狀體分析和共培養(yǎng)系統(tǒng)以及體內(nèi)異種移植模型,已經(jīng)證明了其對(duì)具有膜透性有效載荷的ADC的效力和有效性的影響。然而,實(shí)現(xiàn)旁觀者效應(yīng)所需的細(xì)胞通透性增加也可能導(dǎo)致脫靶毒 性。
與不可切割、滲透性較差的有效載荷相比,釋放的有效載荷可以滲透到正常組織中,并導(dǎo)致毒 性增加。ADC技術(shù)的最新進(jìn)展使細(xì)胞毒 性有效載荷能夠在腫瘤細(xì)胞中代謝為膜不透性代謝物(例如,Dolaflexin)。這種方法可以控制旁觀者效應(yīng),保留有益的化學(xué)特性來殺死腫瘤細(xì)胞,同時(shí)也可以顯著減少對(duì)正常細(xì)胞的全身毒 性。
2非特異性內(nèi)吞作用
內(nèi)吞作用是細(xì)胞攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、調(diào)節(jié)跨膜動(dòng)力學(xué)、突觸囊泡再循環(huán)等方面的重要過程。內(nèi)吞作用也可以在正常細(xì)胞中包括IgG/ADC在內(nèi)的大分子的攝取和分布中發(fā)揮重要作用。內(nèi)吞作用大致分為吞噬作用(顆粒內(nèi)化)和胞飲作用(可溶性分子內(nèi)化,也稱為液相內(nèi)吞作用)。此外,根據(jù)內(nèi)吞囊泡形成的大小,內(nèi)吞作用被分為宏觀的和微觀的內(nèi)吞過程。表3列出了可能導(dǎo)致IgG/ADC非特異性攝取的主要內(nèi)吞機(jī)制的關(guān)鍵特征。
表3 主要內(nèi)吞機(jī)制的關(guān)鍵特征
“大尺度”的內(nèi)吞作用包括吞噬和大胞吞作用,它們分別涉及大顆粒和大體積粒子的內(nèi)化。吞噬作用包括吸收體積較大的顆粒,從而引起細(xì)胞膜的變形(局部的肌動(dòng)蛋白的重新排列)。含有ADC或ADC聚集物的免疫復(fù)合物也有可能被這一過程吸收。
與吞噬作用類似,巨胞吞作用也是一個(gè)肌動(dòng)蛋白依賴的過程,它涉及在相對(duì)大量的細(xì)胞外液(而不是顆粒)區(qū)域周圍形成質(zhì)膜的褶皺延伸,以介導(dǎo)內(nèi)吞作用。微尺度內(nèi)吞過程包括小于200 nm的小粒體吞噬。
這些過程通常需要特殊的外殼蛋白,如網(wǎng)格蛋白或小泡蛋白(圖2)。配體與特定的膜受體的結(jié)合啟動(dòng)了一系列的信號(hào)事件,導(dǎo)致特定的適配器蛋白的募集,以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格蛋白包被的囊泡的形成。這些新形成的囊泡被動(dòng)力蛋白(GTPase酶)切斷,并被釋放用于進(jìn)一步的細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸。
小泡蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用涉及由膜涂層蛋白小泡蛋白形成的瓶狀結(jié)構(gòu)(小泡),它也依賴于動(dòng)力蛋白來切斷囊泡。小泡蛋白介導(dǎo)的攝取在許多類型的細(xì)胞中起著主要的運(yùn)輸作用,尤其在內(nèi)皮細(xì)胞中占主導(dǎo)地位。
圖2 宏觀尺度和微觀尺度內(nèi)吞過程的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)特征示意圖
總的來說,上述宏觀和微觀的內(nèi)吞過程可能有助于ADC進(jìn)入正常細(xì)胞。關(guān)于ADC對(duì)正常細(xì)胞的毒 性,非特異性內(nèi)吞機(jī)制如小泡依賴性內(nèi)吞、巨胞吞和吞噬作用是潛在的重要機(jī)制。也很明顯,內(nèi)吞機(jī)制和總的內(nèi)吞率在正常組織和細(xì)胞類型中是不同的。
許多特化的免疫細(xì)胞(包括巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞)具有更高的內(nèi)吞率。例如,Kupffer細(xì)胞(肝 臟中的常駐巨噬細(xì)胞)在包括ADC在內(nèi)的免疫偶聯(lián)物的非特異性攝取和清除中發(fā)揮主要作用。由于內(nèi)皮細(xì)胞位于血管和間質(zhì)腔室之間的界面,因此它們也具有較高的大分子內(nèi)吞率。了解不同正常細(xì)胞/組織的內(nèi)吞速率對(duì)于理解非特異性內(nèi)吞作用作為ADC攝取和毒 性的潛在機(jī)制的作用是有價(jià)值的。
影響IgG/ADC非特異性內(nèi)吞作用的因素:大分子的理化性質(zhì)可能會(huì)影響在正常細(xì)胞/組織中內(nèi)吞。IgG/ADC表面的分子電荷是共同影響抗體組織分布和PK的眾多參數(shù)中的一個(gè)重要參數(shù)。帶正電荷的分子被吸引到哺乳動(dòng)物細(xì)胞膜以及細(xì)胞外基質(zhì)(硫酸肝素蛋白聚糖)中帶負(fù)電荷的基團(tuán)上。增加了ADC局部濃度,導(dǎo)致正常組織/細(xì)胞中更多的非特異性內(nèi)吞攝取。
總的來說,IgG抗體凈正電荷的增加導(dǎo)致組織分布的增加,血漿清除率的增加,而凈正電荷的減少則導(dǎo)致組織分布的減少。重要的是,至少一個(gè)或多個(gè)單位的等電點(diǎn)(pI)的變化足以產(chǎn)生組織分布和PK的可測(cè)量的變化。這些結(jié)論也可能適用于ADC,支持了ADC電荷可能影響正常細(xì)胞的非特異性內(nèi)吞作用的假說。因此,電荷修飾:通過減少正電荷或平衡整體表面電荷分布,是設(shè)計(jì)ADC時(shí)考慮的一種方法。
但值得注意的是,與正常組織類似,電荷修飾也可能影響腫瘤細(xì)胞療效所需的靶抗原依賴的ADC攝取。優(yōu)化ADC表面電荷,減少正常細(xì)胞攝取,同時(shí)在腫瘤細(xì)胞中保留靶介導(dǎo)的攝取,可以有利于改善TI。
ADC的疏水性也可能在正常細(xì)胞對(duì)其非特異性攝取中發(fā)揮作用。許多用于ADC的藥物連接子組合都是疏水的;使抗體具有顯著的疏水性,特別是對(duì)于高DAR的ADC。高DAR的疏水性增加可促進(jìn)ADC的聚集并加速非特異性清除。與肝細(xì)胞類似,具有高DAR的ADC可能被其他具有高非特異性內(nèi)吞能力的正常細(xì)胞迅速清除,從而導(dǎo)致脫靶毒 性。
非特異性內(nèi)吞作用(特別是巨胞吞作用)被認(rèn)為是正常角膜上皮細(xì)胞和巨核細(xì)胞攝取ADC的途徑,分別導(dǎo)致眼部毒 性和血小板減少。同樣,大胞飲作用介導(dǎo)的內(nèi)化可以降低ADC(AGS-16C3F)對(duì)巨核細(xì)胞的毒 性(血小板減少癥)。
3受體介導(dǎo)的攝取機(jī)制
ADC的靶點(diǎn)依賴性攝取和毒 性也可以由不同的受體介導(dǎo),這些受體識(shí)別ADC中IgG部分的Fc(片段結(jié)晶)區(qū)域(圖3)。IgG恒定結(jié)構(gòu)域在結(jié)構(gòu)上高度保守,允許通過Fc受體與免疫系統(tǒng)的其他組分相互作用,從而啟動(dòng)效應(yīng)免疫功能。雖然Fc介導(dǎo)的效應(yīng)功能通常不需要實(shí)現(xiàn)ADC的療效,但Fc受體與ADC抗體(IgG)成分的識(shí)別和結(jié)合可以介導(dǎo)正常細(xì)胞的非靶點(diǎn)內(nèi)化。
圖3 ADC IgG部分結(jié)構(gòu)示意圖
Fcγ受體(FcγRs):FcγRs通過抗體介導(dǎo)的效應(yīng)功能(如抗體依賴性細(xì)胞毒 性(ADCC)、補(bǔ)體依賴性細(xì)胞毒 性(CDC)、吞噬細(xì)胞因子(IFN-γ和TNF-α)和其他IgG免疫復(fù)合物和釋放細(xì)胞因子),在連接細(xì)胞和體液免疫反應(yīng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。這些效應(yīng)功能在調(diào)節(jié)幾種治療性IgG抗體的療效中發(fā)揮著重要作用。FcγR介導(dǎo)的效應(yīng)功能對(duì)靶相關(guān)療效至關(guān)重要,但可能有助于正常細(xì)胞中脫靶的攝取和毒 性。
因此,了解FcγR生物學(xué)、正常細(xì)胞/組織中的表達(dá)方式以及有助于FcγR結(jié)合的ADC的理化因子,對(duì)于理解潛在脫靶毒 性機(jī)制具有重要意義。根據(jù)受體交聯(lián)后啟動(dòng)的信號(hào)通路類型,F(xiàn)cγRs主要分為激活型(FcγRI、FcγRIIa、FcγRIIc、FcγRIIIa和FcγIIIb)和抑制型(FcγRIIb1/b2)受體。
激活型FcγRs與免疫受體酪氨酸激活基序(ITAM)的相互作用正向調(diào)節(jié)效應(yīng)功能,而抑制型受體與免疫受體酪氨酸基抑制基序(ITIM)的相互作用,負(fù)調(diào)控IgG介導(dǎo)的效應(yīng)功能,包括內(nèi)吞/吞噬作用。除了免疫細(xì)胞,不同F(xiàn)cγRs的表達(dá)顯示在多個(gè)其他正常細(xì)胞類型包括表皮角質(zhì)形成細(xì)胞,感覺神經(jīng)元、系膜細(xì)胞、破骨細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、唾液腺上皮細(xì)胞、各種細(xì)胞類型在腎 臟和眼睛,巨核細(xì)胞、血小板,以及分化骨髓來源的未成熟細(xì)胞,包括造血干細(xì)胞/祖細(xì)胞。
FcγR介導(dǎo)的IgG/ADC內(nèi)化:FcγRs不僅是介導(dǎo)IgG抗體效應(yīng)功能的重要分子,而且是最 具特征的內(nèi)吞細(xì)胞表面受體之一,在體循環(huán)中內(nèi)化/清除IgG調(diào)理抗原中發(fā)揮作用。FcγRs與Fc區(qū)域的結(jié)合誘導(dǎo)了細(xì)胞上IgGs的聚集/交聯(lián),并啟動(dòng)下游信號(hào)事件,導(dǎo)致PI3K、p70S6K和Akt等激酶的磷酸化和激活。這些直接參與了肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的重組和假足和吞噬體形成的膜重塑。類似的機(jī)制也可能適用于FcγR介導(dǎo)的ADC內(nèi)化,有助于正常細(xì)胞的非靶點(diǎn)依賴性毒 性。
正常細(xì)胞中ADC毒 性與FcγRs介導(dǎo)的ADC攝取相關(guān)。盡管FcγRs在正常健康細(xì)胞/組織中的表達(dá)模式與幾種報(bào)道的ADC靶無關(guān)毒 性相對(duì)應(yīng),F(xiàn)cγRs在介導(dǎo)ADC脫靶毒 性中的作用主要被認(rèn)為是血液毒 性(血細(xì)胞毒 性)的潛在機(jī)制。血液毒 性是含有奧司?。∕AME,MMAF)、鈣霉素和類玉米霉素(DM-1)的ADC最常見的脫靶毒 性。在臨床研究中,T-DM1誘導(dǎo)的血小板減少癥為一種DLT。
新生兒Fc受體(FcRn):FcRn是MHCI類糖蛋白的成員,專門綁定到Fc域和發(fā)揮關(guān)鍵作用,其特點(diǎn)是半衰期(~21天)較長(zhǎng)。與其他Fc受體不同,F(xiàn)cRn依賴pH的方式與配體相互作用,在微酸性pH(~6.5)下具有高親和力結(jié)合。這種pH依賴性被認(rèn)為是FcRn延長(zhǎng)IgG/ADC半衰期機(jī)制的關(guān)鍵。FcRn廣泛表達(dá)于許多正常的成人組織/細(xì)胞類型中(表4)。
特別是血管內(nèi)皮細(xì)胞和髓系來源的造血細(xì)胞(抗原提呈遞細(xì)胞)在FcRn介導(dǎo)的免疫反應(yīng)中發(fā)揮主導(dǎo)作用,由此也影響IgG/ADC的分解代謝和PK。在極化的上皮細(xì)胞(如腸上皮細(xì)胞、腎近端腎小管上皮細(xì)胞)中表達(dá)的FcRn也有助于IgG或免疫復(fù)合物的雙向胞吞作用。
FcRn的表達(dá)模式在不同物種中可能不同,導(dǎo)致人類和其他臨床前物種之間的IgG結(jié)合親和力存在差異。雖然人類FcRn只與人類IgG結(jié)合,但小鼠FcRn高度混雜,并與來自多個(gè)物種(包括人類)的IgG結(jié)合,具有比小鼠IgG更高的親和力(~10倍)。人IgG與食蟹猴FcRn的結(jié)合親和力也比與人FcRn的值高2倍。
表4 FcRn在不同正常細(xì)胞/組織中的表達(dá)
FcRn結(jié)合及其在ADC毒 性中的潛在作用:ADC主要通過非特異性流體相內(nèi)吞作用,在酸性早期核內(nèi)體結(jié)合FcRn,然后,在中性pH細(xì)胞外空間或體循環(huán),F(xiàn)cRn-ADC復(fù)合物分為循環(huán)核內(nèi)體轉(zhuǎn)移遠(yuǎn)離溶酶體降解和回收回細(xì)胞表面釋放ADC。在每個(gè)內(nèi)吞作用周期中,只有未與FcRn結(jié)合的ADC被轉(zhuǎn)運(yùn)到溶酶體中進(jìn)行分解代謝和釋放有效載荷(圖4)。
從安全性的角度來看,F(xiàn)cRn結(jié)合對(duì)于減少正常細(xì)胞中ADC的積累和分解代謝以釋放細(xì)胞毒 性有效載荷也很重要。因此,在FcRn顯著表達(dá)的正常細(xì)胞中,對(duì)FcRn結(jié)合的修飾可能是克服不良毒 性/不良事件的有用方法。
圖4 FcRn在ADC循環(huán)中的作用
C型凝集素受體(CLRs):CLR是一個(gè)龐大、高度保守且特征良好的內(nèi)吞受體家族。I型CLR是鈣依賴的,有多個(gè)(6到8)碳水化合物識(shí)別域(CRDs),也包含富含半胱氨酸和纖維連接蛋白結(jié)構(gòu)域。其成員包括巨噬細(xì)胞甘露糖受體(MR、MRC1、CD206)、Endo180(CD280、MRC2、uPAR相關(guān)蛋白、uPARAP)、DEC-205、PLA2R和DCL-1。II型CLRs包含一個(gè)CRD,可以鈣依賴Dectin 2、Mincle、CLECSF8、DCIR、DCAR、BDCA-2、DC-SIGN、MGL,鈣不依賴Dectin 1、CLEC5A、DNGR-1(CLEC9A)。
CLR既可以是膜結(jié)合的(主要),也可以是可溶性/分泌的,主要存在于髓系細(xì)胞上。越來越多的證據(jù)也表明,CLR在多種正常上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中具有功能性表達(dá),包括真皮微血管內(nèi)皮細(xì)胞(DMECs)、肝竇內(nèi)皮細(xì)胞(LSECs)、血管周圍小膠質(zhì)細(xì)胞、腎小球系膜細(xì)胞和角膜上皮細(xì)胞。
值得注意的是,盡管CLR在各種正常組織中表達(dá),但某些病理生理事件,如炎癥和感染(真菌、微生物)已被證明可以顯著調(diào)節(jié)這些受體的表達(dá)。CLR在一些正常組織中重要的內(nèi)吞功能和結(jié)構(gòu)性表達(dá),包括常見的ADC靶器官(肝 臟、皮膚和角膜),表明這些受體可能在這些組織中介導(dǎo)非靶向的ADC內(nèi)化和毒 性中發(fā)揮作用。
ADC毒 性與CLRs結(jié)合相關(guān)。盡管沒有明確的證據(jù)證明CLR在ADC的脫靶毒 性中起直接作用,但甘露糖受體(MR)介導(dǎo)的攝取認(rèn)為是ADC肝毒 性的潛在機(jī)制。LSECs是一種高度特化的內(nèi)皮細(xì)胞。與其他肝細(xì)胞相比,LSECs中的溶酶體酶活性水平顯著升高,也可能進(jìn)一步導(dǎo)致其內(nèi)吞配體(包括ADC)的高度降解,并將降解的物質(zhì)/細(xì)胞毒 性有效載荷釋放到周圍的腔室。
LSECs依賴于MR介導(dǎo)的對(duì)溶酶體酶(糖蛋白)的攝取來維持其高降解能力。在早期核內(nèi)體中釋放配體后,MR-配體復(fù)合物的快速內(nèi)化和MRs的快速循環(huán)回到細(xì)胞表面可能進(jìn)一步有助于MR表達(dá)細(xì)胞的高連續(xù)內(nèi)吞能力。MR介導(dǎo)的攝取也是清除LSECs中內(nèi)源性和治療性糖蛋白和免疫球蛋白的重要機(jī)制。
此外,由于存在被微管(肌動(dòng)蛋白)絲包圍的大孔(~50-150nm),沒有膈膜和基底膜,LSECs是體內(nèi)通透性最 好的內(nèi)皮細(xì)胞類型。因此,大分子(包括ADC)通過膜孔進(jìn)入LSECs的清除劑受體擴(kuò)散也可能導(dǎo)致肝毒 性。
值得注意的是,Kupffer細(xì)胞也表達(dá)MR,并在ADC的非特異性攝取和加工中發(fā)揮重要作用。因此,不能排除MR介導(dǎo)的Kupffer細(xì)胞中ADC的攝取和細(xì)胞毒 性有效載荷釋放到周圍細(xì)胞中,從而導(dǎo)致肝毒 性。
總結(jié)
ADC毒 性主要為骨髓/血液學(xué)、肝 臟、眼睛、周圍神經(jīng)、腎 臟和漿膜積液(血管滲漏綜合征)。受體依賴和不依賴的機(jī)制可能有助于了解ADC脫靶毒 性。這些機(jī)制可能因不同的細(xì)胞/組織類型而不同,這取決于關(guān)鍵候選受體的表達(dá)和功能。常見的DLT包括血小板減少癥(FcγRIIa介導(dǎo)或大胞吞介導(dǎo))、眼毒 性(大胞吞介導(dǎo))、中性粒細(xì)胞減少(細(xì)胞外蛋白酶介導(dǎo))、肝損傷(甘露糖受體介導(dǎo))和周圍神經(jīng)病變(循環(huán))與ADC/有效載荷攝取的潛在機(jī)制有關(guān)。
總而言之,選擇性地用ADC靶向表達(dá)的腫瘤細(xì)胞比最初預(yù)期的要復(fù)雜得多。簡(jiǎn)單地選擇在正常組織中很少/不表達(dá)、腫瘤中高表達(dá)的抗體靶點(diǎn),不足以在體內(nèi)將ADC有效載荷傳遞給腫瘤細(xì)胞,同時(shí)最大限度地減少對(duì)正常細(xì)胞的毒 性。非特異性ADC進(jìn)入正常細(xì)胞的途徑,可能因細(xì)胞類型而異,且取決于ADC本身特征。迄今為止,并不是所有影響非特異性ADC吸收的參數(shù)都得到了確定,我們了解的越多,復(fù)雜性似乎就會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大。
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