Чотири ключові елементи та тенденції розвитку препарату АЦП

Технологія АЦП (антитіло-наркокон'югати) полягає в тому, щоб зв’язати моноклональні антитіла та молекули ліків разом через лінкер, використовувати специфічне націлення антитіл для транспортування молекул ліків до тканин-мішеней, зменшити системні токсичні побічні ефекти ліків, покращити вікно лікування наркотиками. Розширити потенціал терапії антитілами [1]. Після того, як АЦП, що циркулює в крові, зв’язується з цільовим антигеном, він інтерналізується за допомогою клатрину-опосередкованого ендоцитозу. Потім інтерналізований комплекс переходить в шлях ендосоми-лізосоми і в більшості випадків спочатку транспортується до ранніх ендосом, а потім до лізосом. Кисле середовище і протеолітичні ферменти викликають деградацію лізосом, що містять АЦП, тим самим вивільняючи цитотоксичні препарати в цитоплазму. Потім вивільнений цитотоксичний препарат витікає в цитоплазму і індукує апоптоз через введення ДНК або інгібування синтезу мікротрубочок. Тому правильні цільові, антитіла, лінкерні та цитотоксичні корисні навантаження стали чотирма ключовими факторами, які впливають на АЦП.

1. Основні чотири елементи препаратів АЦП

1.1 Вибір правильної цілі

Успішна розробка АЦП залежить від специфічного зв'язування антитіл з цільовим антигеном. Ідеальною мішенню АЦП є висока експресія на поверхні пухлинних клітин, низька експресія або відсутність експресії в нормальних тканинах або, принаймні, обмежена певними тканинами, такими як CD138, 5T4, мезотелін, лейкемія та CD37. Мішені, виражені в нормальних тканинах, прийматимуть препарати АЦП, що призводить не тільки до "GG"&поза ціллю; токсичні ефекти, але також зменшує збагачену дозу АЦП у тканинах раку та зменшує вікно лікування АЦП.

Ефективна активність АЦП пов'язана з кількістю антигенів на клітинній поверхні. Дослідження показали, що для досягнення ефективної активності АЦП потрібно, щонайменше, 104 антигени на клітинній поверхні, щоб забезпечити надходження летальної дози цитотоксичних препаратів у клітину. Через обмежену кількість антигенів на поверхні пухлинних клітин (середня кількість антигенів на клітинній поверхні становить приблизно від 5000 до 106), а більшість препаратів АЦП на клінічній стадії мають середній показник DAR від 3,5 до 4, тому препарати АЦП доставляються до пухлинні клітини. Дуже мало. Це також вважається однією з основних причин клінічної недостатності АЦП у поєднанні із звичайними цитотоксичними препаратами, такими як метотрексат, паклітаксел та антрациклінові антибіотики.

Крім специфічності та достатньої експресії, оптимальний цільовий антиген також повинен викликати ефективну інтерналізацію АЦП. Зв'язування антитіла з поверхневим антигеном клітини-мішені може викликати шлях інтерналізації комплексу антитіло-антиген в клітку, тим самим досягаючи внутрішньоклітинної доставки лікарського засобу.

В даний час антиген диференціювання поверхні лейкоцитів є першим широко використовуваним мішенем АЦП. В даний час 20 препаратів АЦП на стадії клінічного розвитку мають 10 мішеней (CD33, CD30, CD79b, CD22, CD19, CD56, CD138, CD74) на поверхні лейкоцитарного антигену. Багато препаратів АЦП значною мірою орієнтуються на поверхневі антигени лейкоцитів, оскільки ці антигени сильно експресуються в пухлинних тканинах, не експресуються в нормальних кровотворних тканинах або експресуються в надзвичайно низьких рівнях.

Крім того, деякі молекули рецепторів твердої поверхні пухлини поступово були визнані придатними клінічними цілями АЦП, такі як PSMA на рак передміхурової залози, рецептор епідермального фактора росту EGFR та тканини раку яєчника нектин 4 та інші препарати АЦП вступили у клінічну фазу II. Кадцила затверджений FDA у 2013 році з цільовим показником HER2. У 2019 році Падчев, схвалений FDA з ціллю NECTIN4, є другою ціллю препарату АЦП, затвердженою для лікування солідних пухлин.

1.2 Виділення антитіл

Висока специфічність молекул антитіл є основною вимогою для досягнення ефективності препаратів АЦП, щоб сконцентрувати цитотоксичний агент у ділянці пухлини. Спираючись на високоафінні специфічні антитіла, крім уникнення токсичності для здорових клітин, кровоносна система може бути усунена антитілами, що не мають пухлинної специфічності, викликаючи препарати АЦП до ГГ "виснаження GG"; до досягнення пухлинних тканин. З цієї причини цитотоксичні препарати зазвичай приєднуються до частини Fc або постійної області mAb для запобігання виявленню та зв'язуванню антигену.

Оскільки ці молекули антитіл до 150 кДа не тільки містять безліч природних ділянок для кон'югації, але також можуть бути модифіковані для інших сайтів реакції, усі антитіла до АЦП в даний час є молекулами IgG. Перевага молекули IgG полягає в її високій спорідненості до антигену-мішені та більш тривалому періоду напіввиведення в крові, що призводить до посиленого накопичення в ділянці пухлини. У порівнянні з іншими молекулами IgG, IgG1 та IgG3 мають значно більшу антитотіло-залежну цитотоксичність (ADCC) та цитотоксичність, залежну від комплементу (CDC), але оскільки IgG3 має коротший період напіввиведення, він не є ідеальним вибором для препаратів ADC. Крім того, порівняно з IgG2 та IgG4, шарнір, що утворюється IgG1 у клітині, легко зменшити, тому важко виробляти препарати АЦП на основі виробництва цистеїну. Тому, оскільки IgG1 має відносно сильну ADCC та CDC, тривалий період напіввиведення та просте виробництво, більшість препаратів ADC наразі будуються з використанням лісів IgG1 [3].

Імуногенність АЦП є однією з основних детермінант періоду напіввиведення. Ранні АЦП використовували мишачі моноклональні антитіла, щоб викликати сильну, гостру імунну відповідь (HAMA) в організмі людини. В даний час більшість АЦП використовують гуманізовані антитіла або повністю гуманізовані антитіла.

Загалом, ідеальним mAb для архітектури АЦП повинна бути гуманізована або повністю гуманізована молекула IgG1, яка може вибірково зв'язуватися з пухлинними клітинами без перехресної реакції зі здоровими клітинами. Крім того, інтерналізація АЦП може бути важливим фактором, а не абсолютним фактором для успішного лікування.

1.3 Виділення молекули токсину (корисне навантаження)

Молекули токсину є ключовим фактором успіху розробки препаратів АЦП. Лише невелика частина введеного в організм антитіла накопичується в твердих пухлинних тканинах, тому перша має мати субнаномолярні токсичні молекули (значення IC50 0,01-0,1 нМ). Відповідні корисні навантаження. Крім того, токсичні молекули повинні мати відповідні функціональні групи, які можуть бути зв'язані, мати сильну цитотоксичність, гідрофобні та дуже стійкі у фізіологічних умовах.

Токсичні молекули, які в даний час використовуються для розробки препаратів АЦП, можна розділити на дві категорії: інгібітори мікротрубочок та пошкоджуючі ДНК агенти та інші невеликі молекули, такі як α-аманітин (селективні інгібітори РНК-полімерази II), також вивчаються [12]. Перший представлений MMAE та MMAF (безкоштовний препарат IC50: 10-11-10-9M) Seattle 's Genetics, а також DM1 та DM4 (безкоштовний препарат IC50: 10-11-10-9M), розроблений ImmunoGen' s. Останнє представлено Каліхеміцином, дуокарміцинами та СПБ Спірогену (вільний препарат IC50< 10-9m).="" ці="" токсини="" мають="" відповідні="" препарати="" ацп,="" які="" слід="" досліджувати="" та="" розробляти="" на="" клінічній="" стадії.="" багато="" компаній="" також="" розробляють="" власні="" корисні="" навантаження,="" такі="" як="" nerviano="" medical="" sciences,="" mersanatherapeutics="" та="" інші="">

1.4 Вибір лінкера

Хоча важливо підбирати специфічні антитіла та корисні навантаження відповідно до типу пухлинних клітин, з точки зору фармакокінетики, фармакології та терапевтичного вікна, вибір відповідних лінкерів для обмеження антитіл та корисних навантажень є запорукою успішної побудови АЦП. Ідеальний лінкер Необхідно виконувати наступні умови: (1) Лінкер повинен бути стабільним в системі кровообігу, і він може швидко звільняти активні корисні навантаження, коли він знаходиться в пухлинних клітинах або поблизу них. Нестабільність лінкера призведе до передчасного вивільнення корисних навантажень, в результаті чого нормальні тканини. Пошкодження клітин. Також є клінічне дослідження, яке показує, що стійкість АЦП до оксамитових алкалоїдів обернено пов'язана з побічними реакціями. Тому для поєднання антитіла, пухлинної тканини та корисних навантажень дуже важливо визначити лінкер з найкращою стабільністю. (2) Після того, як АЦП інтерналізується в тканину цільової пухлини, лінкер повинен мати можливість швидко розщеплюватися і вивільняти токсичні молекули. (3) Гідрофобність також є важливою ознакою, яку розглядає лінкер. Гідрофобні зв'язуючі групи та гідрофобні корисні навантаження зазвичай сприяють агрегації невеликих молекул ADC, викликаючи тим самим імуногенність.

В даний час лінкери поділяються на дві категорії: один - це розщеплювані лінкери (кислотно-лабільні лінкери, ліани, що розщеплюються протеазами, дисульфідні лінкери), основний тип препаратів АЦП; інший - це нерозчинні лінкери, і різниця полягає в тому, чи буде він у ньому деградований всередині комірки.

Розщеплюється лінкер призначений для того, щоб скористатися відмінностями в середовищі системи крові та пухлинних клітин. Наприклад, чутливі до кислоти лінкери зазвичай дуже стійкі в крові, але нестабільні в лізосомах з низьким рівнем рН і швидко руйнуються, вивільняючи вільну активну токсичну молекулу (Mylotarg (gemtuzumab ozogamicin)). Аналогічно, розщеплювані протеази лінкери, чутливі до протеаз, стабільні в крові, але в лізосомах, багатих протеазами (визнаючи їх специфічні білкові послідовності), вони швидко розщеплюються, щоб вивільнити активні токсичні молекули, подібно до того, як Val-Cit. Зв'язок швидко гідролізується внутрішньоклітинним катепсини (Adcetris (brentuximab vedotin)). Створений дисульфідний зшитий лінкер використовує високоекспресію внутрішньоклітинного зниженого глутатіону, а відновлена ​​дисульфідна зв'язок вивільняє токсичні молекули (IMGN-901 (анти-CD56-майтанзин)) у клітині.

Нерозщеплюваний лінкер складається з стійких зв'язків, стійких до деградації протеази і дуже стійкий у крові. Він покладається на те, що компоненти антитіла ADC повністю деградують цитоплазмою та лізосомальними протеазами, і, нарешті, вивільняє корисне навантаження, пов'язане з амінокислотними залишками, отриманими від деградованого антитіла, щоб знищити ракові клітини (напр., Аде-трастузумаб емтазин, T-DM1 або Kadcyla). У той же час препарати АЦП, які не можуть відщепити лінкер, не можуть вивільнятися позаклітинно і не можуть вбивати розташовані поруч ракові клітини за допомогою&"GG".

Звичайно, вибір типу лінкера тісно пов'язаний з вибором цілі. Серед препаратів АЦП з розщеплюваним лінкером мішенню є антигени В-клітин (CD19, CD20, CD21, CD22, CD79B, CD180), які виявилися дуже ефективними in vivo. На противагу цьому, в препаратах АЦП з нерозбірливими лінкерами цілі, для яких було підтверджено, що ендоцитозують in vivo та швидко транспортуються до лізосом, включають CD22 та CD79b.

Кінцевою метою Лінкера є забезпечення специфічного вивільнення вільних ліків у пухлинних клітинах, а також дуже важливим є контроль токсичності ліків. Зрештою, потрібен аналіз для кожного конкретного випадку, щоб вирішити, як оптимально вибрати відповідну молекулу лінкера, цілі та отрути, щоб збалансувати ефективність та токсичність препаратів АЦП.

2. Історія розвитку наркотиків ADC бачить зміни основних чотирьох елементів

Розробка онкологічних препаратів простежується до середини ХХ століття. Було виявлено, що азотні гірчиці руйнують окремі тканини кісткового мозку та лімфоїди, націлюючись на швидке ділення ракових клітин. Такі препарати включають аналоги фолієвої кислоти та пурину (метотрексат та 6-меркаптопурин), інгібітори / промотори політрубізації мікротрубочок (алкалоїди і таксани вінки) та руйнівники ДНК (антрацикліни та азот) гірчиці) [2]. Оскільки препарати раннього лікування раку не тільки націлювали ракові клітини, але й мали вбивчу дію на всі діляться в організмі клітини, що призводило до серйозних побічних ефектів у пацієнтів, це значно обмежило дозування препарату та терапевтичний індекс препарату (максимально переноситься доза / мінімальна ефективна доза) дуже низька, вікно лікування вузьке. Препарати ADC можуть забезпечувати селективну доставку токсичних сполук до конкретних ракових клітин.

2.1 Препарати АЦП першого покоління

Серед препаратів АЦП першого покоління протипухлинні препарати, такі як мітоміцин С, ідарубіцин, антрацикліни, N-ацетилмелфалан, доксорубіцин, алкалоїди вінка та метотрексат, переважно, проходять через нерозщеплюваний лінкер (амід або сукцинімід), пов'язаний з моноклональним мишею. антитіла.

У 2000 р. Американський FDA схвалив перший препарат, кон'югований антитілами Gemtuzumab Ozogamicin (торгова назва Mylotarg, Wyeth, дочірня компанія Pfizer). Цілью був CD33. Гемтузумаб озогаміцин складається з трьох частин: 1) рекомбінантний гуманізований IgG4 каппа моноклональне антитіло Гемтузумаб; 2) Цитотоксичний N-ацетил-гама-каліхеаміцин; 3) Кислотно-відщеплювальний тип, що складається з 4- (4-ацетилфенокси) -бутанової кислоти (AcBut) та 3-метил-3-меркаптобутану гідразиду (диметилгідразиду) функціональної молекули лінкера. Молекула Лінкера ковалентно пов'язує каліхеаміцин з моноклональним антитілом, а співвідношення АДР-препарат до антитіл становить в середньому 2-3. і апоптоз. Цей препарат використовується для лікування гострого мієлолейкозу, сприятливого до CD33.

Пізніше було встановлено, що Гемтузумаб Озогаміцин не має значних клінічних переваг порівняно з іншими протираковими препаратами та має виражену токсичність печінки. У 2010 році, через 10 років після лістингу Gemtuzumab Ozogamicin, вона взяла на себе ініціативу вийти з ринку. Потенційні недоліки лікування Gemtuzumab Ozogamicin включають нестабільність лінкера, вивільняючи 50% хімічного препарату приблизно за 48 годин; каліхеаміцин у препараті сильно гідрофобний, швидкість зв'язування з моноклональним антитілом становить 50%, токсичність висока, КМЦ поганий. Крім того, існують дослідження, що показують, що моноклональне антитіло Gemtuzumab може бути виведене з клітин за допомогою насосів для відтоку (MDR1 та MRP1) і не має значного клінічного ефекту порівняно з іншими протираковими препаратами.

2.2 Препарати АЦП другого покоління

Після майже 10 років бурхливого розвитку моноклональних антитіл та більш ефективних протиракових малих молекулярних препаратів було виявлено (у 100-1000 разів). Препарати АЦП другого покоління мають кращі властивості СМС, ніж препарати АЦП першого покоління. До представників препаратів другого покоління відносяться ведотин Брентуксимаб, Едотансин Адо-трастузумаб, Інотузумаб Озогаміцин.

Однак препарати другого покоління мають вузьке терапевтичне вікно. Основна причина полягає в тому, що вони володіють низькою токсичністю та не конкурують з антитілами до невеликих молекулярних препаратів для пухлинних мішеней. Друге покоління має різні співвідношення антитіл до наркотиків (DAR) 0-8. Зазвичай DAR перевищує 4, він демонструє низьку толерантність, високу ефективність кліренсу в плазмі та низьку ефективність in vivo [3]. Наприклад, Brentuximab vedotin - 4, Ado-trastuzumab emtansine - 3,5, а Inotuzumab Ozogamicin - 6.

1) Адцетрис

Ведотин Brentuximab (торгова назва Adcetris) був спільно розроблений Seattle Genetics і Millennium (дочірньою компанією Takeda Pharmaceuticals), а у серпні 2011 року був затверджений FDA США. Ціль - CD30, що складається з трьох частин: 1) CD30, орієнтований на химеризм Тип моноклонального антитіла IgG1 kapту Brentuximab; 2) інгібітор мікротрубочки MMAE (монометил аурістатин Е); 3) молекула лінкера розщеплення протеазного типу малеїмідокапроїл-валіл-цитруллініл-р-амінобензилоксикарбоніл (mc-val-cit-PABC). Лінкер ковалентно з’єднує MMAE з моноклональними антитілами через залишки цистеїну, а співвідношення DAR до антитіла DAR становить у середньому від 3 до 5. Після того, як Brentuximab ведотин інтерналізується цільовою клітиною, відщеплений протеазою MMAE може зв’язатися з тубуліном і знищити клітину&# 39 мережа мікротрубочок, що призводить до зупинки клітинного циклу та апоптозу. Показаннями є лімфома Ходжкіна Г.Г. № 39, системна анапластична великоклітинна лімфома, клітинна лімфома мантії та фунгоїди мікозу.

2) Кадцила

Емтансін Ado-trastuzumab (торгова назва Kadcyla) був розроблений Genentech (дочірня компанія Roche) і був затверджений FDA США в лютому 2013 року. Ціль - HER2, що складається з трьох частин: 1) Trastuzumab, націлений на HER2 Anti; 2) стабільний тиоефірний лінкер MCC (4- [N-малеїмідометил] циклогексан-1-карбоксилат); 3) Інгібітор мікротрубочки DM1 типу похідного майтанзину. Комплекс MCC-DM1 називається емансином. Середнє співвідношення антитіл до наркотиків становить 3,5. Емтансин Адо-трастузумаб викликає зупинку клітинного циклу та апоптоз, пригнічуючи сигнальний шлях HER2 та руйнуючи мережу мікротрубочок. Показанням є метастатичний рак молочної залози, який є позитивним до HER2 і отримував принаймні трастузумаб та таксан окремо або в комбінації.

3) Беспонса

Inotuzumab Ozogamicin (торгова назва Besponsa) був спільно розроблений Pfizer та USB. Він був затверджений Європейським агентством з лікарських засобів (EMA) у червні 2017 року, а у серпні 2017 року затверджено FDA США. Ціль - CD22, що складається з трьох частин. Склад: 1) рекомбінантний гуманізований моноклональний антитіло IgG4 kappa Inotuzumab; 2) N-ацетил-гамма-каліхеаміцин, який може викликати внутрішньоклітинні дволанцюгові розриви ДНК; 3) Кислота Нестабільна молекула лінкеру, що розщеплюється, що являє собою конденсат, утворений 4- (4-ацетилфенокси) -бутановою кислотою (AcBut) та 3-метил-3-меркаптобутангідразидом (також відомим як диметилгідразид). Молекула лінкера з'єднує навантаження N-ацетил-γ-каліхеаміцину з моноклональним антитілом. Середнє корисне навантаження кожного моноклонального антитіла становить 6, а діапазон розподілу - 2 до 8. Коли Inotuzumab Ozogamicin зв'язується з антигеном CD22 на В-клітинах, він інтерналізується в клітини, а цитотоксичний агент вивільняється для руйнування клітин. Показанням є монотерапія для лікування дорослого рецидивного або рефрактерного CD22-позитивного В-клітинного попередника В-гострого лімфобластного лейкемії (ВСІ), підходящого для пацієнтів, які отримали принаймні один недолік лікування інгібітором тирозинкінази (TKI). Дорослі пацієнти з рецидивом або рефрактерним - гострий лімфобластний лейкоз-попередник клітини (ВСІ), які мають позитивну хромосому Філадельфії (Ph +).

2.3 Препарати АЦП третього покоління

Ключовим моментом до препаратів третього покоління є специфічне для сайтів зв'язування, яке може забезпечити препарати, кон'юговані з антитілами, з чітким DAR. Крім того, оптимізація антитіл, лінкери та маломолекулярні препарати можуть значно покращити терапевтичний ефект препаратів АЦП. Представницькими препаратами є Полатузумаб ведотин, Енфортумаб ведотин, Фам-трастузумаб дертуктекан. Завдяки специфічному зв'язуванню малих молекулярних препаратів з моноклональними антитілами, розвиток антитіл, кон'югованих антитілами зі значенням DAR 2 або 4, не підвищив токсичність лікарських засобів та не зв'язаних моноклональних антитіл, значно покращив стабільність лікарського засобу та фармакокінетику активності лікарського засобу та активність зв'язування з клітинами з зниження рівня антигену.

1) Полівий

Велатин Polatuzumab (торгове найменування, Polivy) був затверджений FDA в США у червні 2019 року. Спочатку він був спільно розроблений Genentech (дочірня компанія Roche) та Seattle Genetics. Пізніше Sinochem Pharmaceuticals (Roche Holdings) отримав дозвіл на дослідження та розробку лікарських засобів. Цільовим є CD79b, який складається з трьох частин: 1) рекомбінантний гуманізований IgG1 kapppa моноклональне антитіло Polatuzumab, орієнтований на CD79b; 2) розщеплюється mc-val-cit-PABC (малеїмідокапроїл-валіл-цитруллініл-памінобензилоксикарбонил) лінкер; 3) Маломолекулярний препарат ММАЕ (монометил аурістатин Е). Антитіло та MMAE були ковалентно пов'язані з цистеїном через Linker. Середній показник DAR становив 3 ~ 4. Було дозволено використовувати в поєднанні з бендамустином та ритуксимабом для лікування рефрактерного дифузного. Дорослий пацієнт з В-клітинною лімфомою.

2) Падцев

Енфортумаб ведотин (торгове найменування, Падцев) був спільно розроблений Agensys (дочірня компанія Astellas) та Сіетл Генетікс, і був затверджений FDA США в грудні 2019 року для включення до лістингу. Ціль - NECTIN4. Ведотин Енфортумаб складається з трьох частин: 1) рекомбінантний повністю людський IgG1 каппа моноклональне антитіло, інспетумаб; 2) Молекула лінкеру, що розщеплюється, mc-val-cit-PABC, а саме малеїмідокапроїл-валіл-цитруллініл-п-амінобензилоксикарбонільний тип; 3) Маломолекулярний препарат ММАЕ, монометил-аурістатин Е. ММАЕ з'єднується з цистеїном моноклональних антитіл через Лінкер, а середнє співвідношення препарату до моноклонального антитіла DAR становить 3,8: 1. Це схвалено для дорослих пацієнтів, які раніше отримували PD- 1 або інгібітори PD-L1 та хіміотерапія, що містить платину, для місцево розвиненої або метастатичної уротеліальної карциноми.

3) Енхерту

Fam-trastuzumab deruxtecan (торгова назва, Enhertu) був затверджений FDA США у грудні 2019 року та був розроблений Daiichi Sankyo. Fam-trastuzumab deruxtecan є антигеном, спрямованим на антитіла, орієнтований на HER2 і складається з трьох частин: 1) рекомбінантний гуманізований IgG1 каппа типу анти-HER2 моноклональне антитіло трастузумаб; 2) тетрапептид молекули GGFG, що розщеплюється катепсином В, тип лінкера; 3) Похідні камптотецину з корисним навантаженням інгібування топоізомерази I. Корисне навантаження з'єднується з цистеїном моноклонального антитіла через лінкер, середнє значення DAR становить 8. Дозволено для лікування дорослих пацієнтів з нерезектабельним або метастатичним HER2-позитивним раком молочної залози, які раніше отримували щонайменше дві терапії проти HER2 .