1、 药学学报 Acta Pharmaceutica Sinica 2015, 50 (10): 1203 1209 1203 抗体偶联药物的药代动力学研究进展 郭建军 1, 2 , 高 然 1, 2 , 权腾飞 1, 2 , 朱凌宇 1, 2 , 史 犇 1, 2 , 赵永跃 1, 2 , 朱 晶 1, 2 , 李梦莎 1, 2 , 卜海之 1, 2*(1. 苏州圣苏新药开发有限公司 , 江苏 苏州 215104; 2. 苏州市药代动力学与药效学工程技术研究中心 , 江苏 苏州 215104) 摘要 : 抗体偶联药物 (antibody-drug conjugate, ADC) 是一类由单克隆抗
2、体和小分子细胞毒素通过化学偶联 子连接起来的新型药物。 ADC 分子进入体内后 , 可通过单克隆抗体的导向作用与靶细胞表面的抗原结合 , 并进 一步转入靶细胞内。进入细胞内 (主要在溶酶体内 ) 的 ADC分子 , 可通过化学和 /或酶促作用释放小分子毒素和 /或毒素类似物 (即效应分子 ) 以“杀灭”靶细胞。 ADC药物在结合了单克隆抗体的高 度 靶向 性 和小分子毒素的 强 细胞毒 性等优点时 , 也给其 药代动力学研究 带 来了 诸多挑战 , 主要体 现 在药代动力学 特征、 内在 机制、 药动 药效 关系、 分 析 物 质、 分 析方法 和 数据解 释的 复杂性 和 多样性 。 本文对
3、 ADC药物的药代动力学 特征 和内在 机制、 研究 策略及数据解 释 等方 面的进 展 进 行 了 综 合 归纳 和 阐述 。 关键词 : 药代动力学 ; 抗体偶联药物 ; 单克隆抗体 ; 细胞毒素 ; 偶联子 中图分类号 : R969 文献标识码 : A 文章编号 : 0513-4870 (2015) 10-1203-07 Progress on pharmacokinetic study of antibody-drug conjugates GUO Jian-jun 1, 2 , GAO Ran 1, 2 , QUAN Teng-fei 1, 2 , ZHU Ling-yu 1, 2
4、, SHI Ben 1, 2 , ZHAO Yong-yue 1, 2 , ZHU Jing 1, 2 , LI Meng-sha 1, 2 , BU Hai-zhi 1, 2*(1. 3D Bio Optima Co., Ltd., Suzhou 215104, China; 2. Suzhou Engineering Research Center of Pharmacokinetics and Pharmacodynamics, Suzhou 215104, China )Abstract: Antibody-drug conjugate (ADC) is a new class of
5、therapeutics composed of a monoclonal antibody and small cytotoxin moieties conjugated through a chemical linker. ADC molecules bind to the target antigens expressed on the tumor cell surfaces guided by the monoclonal antibody component. The binding ADC molecules can be internalized and subsequently
6、 the toxin moieties can be released within the tumor cells via chemical and/or enzymatic reactions to kill the target cells. The conjugation combines the merits of both components, i.e., the high target specificity of the monoclonal antibody and the highly potent cell killing activity of the cytotox
7、in moieties. However, such complexities make the pharmacokinetic and metabolic studies of ADCs highly challenging. The major challenges should include characterization of absorption, distribution, metabolism and excretion, investigation of underlying mechanisms, assessment of pharmacokinetic- pharma
8、codynamic relationship, and analytical method development of ADC drugs. This review will discuss common pharmacokinetic issues and considerations, as well as tools and strategies that can be utilized to characterize the pharmacokinetic and metabolic properties of ADCs. Key words: pharmacokinetics; a
9、ntibody-drug conjugate; monoclonal antibody; cytotoxin; linker 收稿日期 : 2015-01-19; 修回日期 : 2015-03-25. 基金项目 : 苏州 科 学技术 局姑 苏 创 新 创业领军人才基金资助项目 (XG0826). *通 讯 作 者 Tel: 86-512-67683273, Fax: 86-512-67683279, E-mail: 专题报道 1204 药学学报 Acta Pharmaceutica Sinica 2015, 50 (10): 1203 1209 目前 , 抗体偶联药物 (antibody-d
10、rug conjugate, ADC) 已 在药物 科 学 界 和 商业界受到极大关注 。 ADC 是一类通过化学偶联子 将 单克隆抗体和小分子细胞 毒素 (效应分子 ) 偶联起来的药物。 ADC分子进入体 内后 , 可通过单克隆抗体的导向作用与靶细胞表面 的抗原结合 , 并进一步转入靶细胞内 (internaliza- tion)。进入细胞内 (主要在溶酶体内 ) 的 ADC分子 可以通过化学和 /或酶促作用释放 出 效应分子以“杀 灭”靶细胞 1 。 这 一类药物结合了单克隆抗体的高 度 靶向 性 和小分子毒素的 强 细胞毒 性 , 被誉为 “ 精确 制 导 炸弹 ”。 在新药研发过程中
11、, 药代动力学研究 具 有 极其 重 要的 意义 。单 从传统 的单克隆抗体药物和小分子药 物来 说 , 它们 的药代动力学 特征、 内在 机制 和研究 方 法 是 显著不同 的。 而 作 为将 两 者 结合起来的 ADC药 物 , 其 药代动力学研究 无疑 具 有 独 特 的 挑战性 。 本文 对 ADC药物的药代动力学 特征 和内在 机制、 研究 策 略及数据解 释 等 进 行 了 综 合 归纳 和 阐述 。 1 ADC药代动力学特征及其内在机制 从 分子 量 大 小和 空间 体 积 来 讲 , 抗体 构成 了 ADC结 构上 的主体。抗体 本 身 的主要药动学 特征及 作用 机制 如 受
12、 体 介 导的酶 降 解、 非 特 异 性 蛋白 酶 降 解 及 新 生儿 Fc受 体 循环 等 2 4 在 ADC的抗体 部 分 同 样 存 在 , 因而 对 ADC的药动学 行为 会 有 直 接的 影响 。 作 为 整 体 , ADC 表 现出诸多 与抗体 本 身 类似的药动 学 特征 , 如较低 的 清除率 、 较长 的 半衰 期、 较低 的表 观 分 布容积 、极 差 的 口服生 物 利 用 度、 免疫 原 性、 以 及 非线 性 分 布 和 消除 等特征 4 。 但 ADC药物的药代 动力学 又 表 现出 某些 与 裸 抗体药物 明显不同 的 特征 。 首先 , ADC药物是 多 种
13、 分子 组成 的 混 合物 , 这 些 分子 可 能需 要 被 同 时 测定 ; 其 次 , ADC分子 上 的 两个构成 部 分 (即抗体与效应分子 ) 在体内分 解 后 , 每个部 分 的 存 在和分 布需 要 被 同 时 研究。 1.1 ADC分子的多样性 ADC分子的 多样性 是 影响 其 药代动力学 特征 的 重 要 因 素 之 一。 ADC药物中 存 在 多 种不同 的 ADC分子 , 这 些 分子的 不同之处 在 于 抗体 上所 结合效应分子的 个 数 即药物 抗体 比 (drug antibody ratio, DAR) 和 /或 两 者 结合的 位 点 5, 6 。抗体 上
14、的 半胱氨酸 和 赖氨酸残 基 较易 发 生 化学 反 应 而 被 修 饰 , 因此常 作 为 与效应分子结合的 位 点 5 。一 般 抗 体 上 具 有 8个 可用的 半胱氨酸残 基 和 约 80个赖氨酸 残 基 6,7 , 在 制 备 过程中 多 少不 一的效应分子与 不同 位 点 的 氨 基 酸残 基 进 行 结合 而 形 成 多样性 的 ADC分 子。 另外 , ADC药物进入体内后 , 效应分子可通过酶 解 或化学 反 应 从 ADC上 逐渐 解 离下 来 , 进一步 增加 了 其 在体内的 多样性 。 这 种不 断变 化的 多样性为 ADC的药代动力学研究 带 来了 极大 的 困难
15、 , 科 学 家 们 也 一 直 在 为 减 少 ADC的 多样性 而 努 力 8 11 。 1.2 ADC分布 与 裸 抗体 相 似 , ADC的表 观 分 布容 积 通 常 都 比较低 ( 0.3 L kg 1 ), 主要是由 于 ADC与 裸 抗体 均难 以 穿 过 血管 上 皮 细胞 到 达 组 织 间 隙液 。 如 T- 3 HDM1和 3 HSGN-75在 所 有 组 织 中的放 射 性 信 号都 比 血液 低 , 证实 ADC的 组 织 分 布 程 度 低 12,13 。 T- 3 HDM1和 3 HSGN-75在 血流 量 大 的 组 织 如 肝 、肾 、 肺 、 脾 和心 脏
16、 中的分 布 程 度 更 高 12,13 , 间 接 证 明 ADC 在 血液 中的分 布 程 度 非常 高。 另外 一 个 与 裸 抗体的 相 似 之处 在 于 ADC的分 布 也 同 样 会 受到目 标 抗原分 布 的 影响 14 。一 些 实 体 肿瘤 细胞或 正 常组 织 细胞可 能 会 流 入 循环 系统 中。 如 果 ADC的 目 标 抗原在 这 些 细 胞 上存 在 , ADC 就 会 与 这 些 细胞进 行 结合 而影响 其 自 身 的分 布 15,16 。 而 且 , ADC和 这 些 抗原 形 成 的 复 合 物可 被 肝脏摄取 并 清除 , 过程中效应分子可在 肝脏 部位
17、 被 释放 出 来 造 成 肝脏 毒 性 16,17 。 与 裸 抗体 不同 的是 , 与效应分子的结合可 能会 影响 到 ADC分子的分 布 。 如 Boswell等 14 发 现 一 种 STEAP1 抗体连接 上 MMAE 之 后在 大 鼠肝脏 的 摄 取增加 , 而 Scott和 Herbertson等 18,19 也 发 现将 抗体 hu3S193连接 上 卡奇霉 素后在 肝脏 的分 布 增加 , 且 在 正 常组 织 和 肿瘤 组 织 的分 布 减 少 。 Alley等 13 将 ADC 上 的抗体和效应分子 均 进 行 标记 , 将这 两部 分的 组 织 分 布 进 行 比较 研
18、究后发 现 , 在 除 了 肝脏 之 外 的 其 他 组 织 中抗体和效应分子的分 布 相 似 , 而 在 肝脏 中 效应分子的 浓 度 则 明显 大 于 抗体的 浓 度 。研究 者 认 为 肝脏 中的 浓 度 差异 是由 于 肝脏 的代 谢 而 释放 更 多 效 应分子的结 果 所 致 13 。 1.3 ADC代谢 ADC的代 谢形式 较 为复杂 , 既 有 大 分子的酶 降 解 , 也 有小分子的化学 性修 饰 。抗体的主 要代 谢形式包括 受 体 介 导的酶 降 解 和 非 特 异 性 蛋白 酶 降 解 两种 4 , 形 成不 具 备 活 性 的 多 肽 和 氨 基 酸 。 ADC的抗体
19、 部 分 也 会 经 由 这 两种 途径加 工 , 但 ADC 由 此生成 的代 谢产 物 除 了 无 活 性 的 多 肽 和 氨 基 酸 外 , 还包括 一 些 效应分子的结 构 类似物 (即 带 有 氨 基 酸 残 基 和 /或偶联子的效应分子 ), 而 后一类代 谢 物可 能 仍 具 有 相当 高的 活 性 。 另外 , 可 裂 解 型偶联子 也 可以 通过 受 体 介 导的化学和 /或酶 裂 解方 式 而 使 ADC直 接释放 出 效应分子。 归纳 起来 , ADC生成 活 性 物 质 的 方 式 主要有 两种 (图 1): 偶联子的 裂 解 , 这 种 方 式下 抗体 部 分 不 受
20、 郭建 军等 : 抗体偶联药物的药代动力学研究进 展 1205 影响 , 产 生 游离 的效应分子 ; 抗体的 降 解 , 这 种 方 式下 抗体 解 体 , 产 生 带 有 氨 基 酸残 基 和 /或偶联子的 效应分子。 这 两种 方 式 在体内 同 时 进 行 , 若 为 裂 解 型 偶联子 , 可 能 就 以 第 一 种 方 式 为 主 ; 若 为 非 裂 解 型偶 联子 , 可 能 就 以 第二 种 方 式 为 主。 例 如 , 采 用 裂 解 型 偶联子的 huC242-SPDB-DM4和 huC242-SPP-DM1主 要是通过偶联子的 裂 解 释放 出 游离 的效应分子 20,2
21、1 , 而 采 用 非 裂 解 型偶联子的 T-DM1和 huC242-SMCC- DM1则 主要 形 成 带 有 氨 基 酸残 基 和 /或偶联子的效应 分子 12,20 23 。由 ADC生成 的 游离 效应分子 及其 结 构 类似物在体内可 能 继续经 受 药物代 谢 酶 (如 CYP酶 等 ) 介 导的 生 物转化 (图 1)。 图 1 ADC代 谢 方 式示 意 图 1.4 ADC排泄 以 肾 小 球滤 过 膜允许 通过的物 质 分 子 质 量 (一 般不 超 过 60 80 kD) 来 看 , 完 整 的 ADC 或 裸 抗体分子 不 可 能 通过 肾 小 球滤 过 排泄 , 但
22、是 ADC 的代 谢产 物 包括 抗体 部 分的 降 解 产 物 、 游离 的效应分 子以 及 保留 效应分子结 构 的 多 肽 和 氨 基 酸 则 有可 能 。 另外 , 这 些 代 谢产 物 也 有可 能 通过转 运 体的 介 导 而 被 排泄至粪便 中。 目前 , 较少 文 献 对 ADC的 排泄做 出 研究 , 但 对 那 些 具 有 活 性 /毒 性 的 ADC代 谢产 物 (游 离 的效应分子 及其 结 构 类似物 ) 进 行 排泄 的研究 仍 然 是有 必 要的。 1.5 ADC 的免疫原性 如 其 他 大 分子药物一 样 , ADC也 可 能会 诱 发 免疫反 应 从 而 使
23、机 体 产 生 针 对 药 物 本 身 的抗体 (anti-therapeutic antibody, ATA)。 理论 上 , 效应分子与抗体的结合物 相 比于裸 抗体 会 进一 步 增 大 ADC诱 发 免疫反 应的 风险 。 免疫反 应发 生 后 , 体内 产 生 的 ATA 会 对 ADC形 成 中和作用 , 被 视 为 ADC的一 种清除 途径 , 也 增 大 了 机 体 对 ADC本 身 和 裸 抗体的 清除率 3, 22 。 2 ADC药代动力学研究 ADC 药物的药代动力学 (PK) 研究中 需 要 监 测 多 种 分 析 物 , 主要 包括 : 结合型抗体 (即 ADC)、
24、总 抗 体 、 结合型效应分子 、 游离 效应分子 及其 结 构 类似物。 不同 分 析 物的 PK行为及其 差异 性具 有 不同 的 意义 , 它们 从 整 体 上构成 了 ADC药物在体内的 PK全貌 。 2.1 结合型抗体 结合型抗体即 ADC, 作 为 “原 药” , 是 ADC的 PK研究中 最 重 要的分 析 物 , 其 浓 度 变 化 取 决 于两个 过程 : 抗体 部 分通过酶 降 解等方 式 解 体 ; 效应分子 从 抗体 上 完全 解 离 (即 DAR变 为 0)。 这 两个 过程在体内可以 同 时 进 行 , 但需 注意 第 2个 过程 仅 发 生 在 具 有 裂 解 型
25、偶联子的 情况 下 ; 同 时 也 需 注意 ADC分子的药 理 活 性 不 仅 与 其本 身 浓 度 相 关 , 也 与 其 DAR相 关 。 2.2 总抗体 总 抗体 浓 度 就 是结合型抗体和 裸 抗体 浓 度 的 总 和 , 其 动力学 行为 反 映 了 ADC分子 上 抗体 组 分 相 关 的动力学 特征 。 效应分子与抗体的连接可以 影响 抗体 本 身 的 清 除 速 率 , 其机制 尚未完全 明 了 , 猜想 ADC免疫 原 性 的 增 强 是可 能 原 因之 一 6,14,18,19 。 将 ADC和 对 应的 裸 抗体分 别 给 药后 测 得 的 总 抗体 PK进 行 比较
26、, 就 可 以 衡 量 效应分子连接 到 抗体后 对 抗体 清除 速 率 的 影 响 (图 2)。 图 2 裸 抗体和 ADC给 药后的 总 抗体药动学 示 意 图 如 前 所 述 , ADC 的 浓 度 变 化 取 决 于两个同 时 进 行 的过程 , 而 总 抗体的 浓 度 变 化 则 只 取 决 于 其 中的 一 个 过程。 将 ADC给 药后 总 抗体与结合型抗体的 PK 进 行 比较 , 观 察 到 的 差异反 映 了效应分子 从 ADC上 完全 解 离 的 速 率 (图 3)。 2.3 结合型效应分子 作 为 未 从 抗体 上 释放 出 来的 效应分子 , 与结合型抗体类似 , 结
27、合型效应分子的 浓 度 变 化 亦 取 决 于两个同 时 进 行 的过程 : 抗体 部 分 通过酶 降 解等方 式 解 体 ; 效应分子 从 抗体 上 逐渐 解 离 (即 DAR逐渐变 为 0)。 需 注意 , 在 第 一 个 过程 中 , 抗体 解 体后 其 上 的效应分子可 能 仍 然 连接在抗 体的 碎片 上 , 但 这时已 不能 算 作结合型效应分子 (即 仅指 结合在 完 整 抗体分子 上 的效应分子 )。 由 上 可 知 , 结合型效应分子与 总 抗体在 PK上 的 差异反 映 了结合型效应分子 从 抗体 上 逐渐 解 离下 来 的 速 率 (图 3)。在 相 同 的 时 间 点
28、上测 得 的结合型效应 1206 药学学报 Acta Pharmaceutica Sinica 2015, 50 (10): 1203 1209 分子与 总 抗体的 浓 度 的 比 值 为 平 均 DAR。 ADC给 药 后 , 平 均 DAR将 逐渐 降低 至零 , DAR的 变 化 速 率 可 以 反 映 效应分子 从 抗体 上 逐渐 解 离下 来的 速 率 。 图 3 ADC给 药后 各 分 析 物药动学 示 意 图 2.4 游离效应分子及其结构类似物 ADC分子在体 内 生成 游离 的效应分子和 /或 保留 效应分子结 构 的 活 性 代 谢产 物。 这 些 物 质 的 活 性 表 现
29、 在 它们 的细胞毒 性 上 , 因此它们 的 浓 度 和 /或 暴露 量 是 ADC毒 性 评价 的物 质基 础 。一 般 情况 下 , 具 有可 裂 解 型偶联子的 ADC可以通过偶联子的 裂 解 高效 地 生成 游离 效应分 子 , 而 具 有 稳 定 型偶联子的 ADC则 通过酶 降 解 的 方 式 生成 一 些 活 性 代 谢产 物 (如 T-DM1生成 Lys-MCC- DM1)。 需 要 注意 的是 , 有 些 主要代 谢 物是 没 有 活 性 的 , 只 有 选择 具 有 活 性 的代 谢 物进 行 检 测 才 有 意义 。 2.5 其他可能的分析物 裸 抗体 浓 度 可以通过
30、 测 得 的 总 抗体和结合型抗体 浓 度 的 差 值 来 计算 ; 而 总 效 应分子 浓 度 理论 上 可以通过结合型效应分子和 游离 效应分子 及其 相 关 代 谢 物的 总 和来 估算 。 目前 认 为 两 者 在药动学 、 药效学和 安全 性 评价 中 都 不 具 有 特 殊 的 意义 , 一 般不 作 考察 。 ATA 的 生成 标 志着 免疫 原 性 的 产 生 , 它 意 味着 ADC的 清除 速 率会因此而 加 快 。 但 ATA一 般 并 不直 接作 为大 分子药物的 PK研究 对 象 。 3 ADC药代动力学研究中生物分析的策略及考虑 ADC 药代动力学研究中 涉 及到多
31、 种 分 析 物 , 这 需 要 生 物分 析 工作 者 运 用 多 种 手段 来 完 成它们 的 定 量 分 析 。 对 于 总 抗体和结合型抗体 多 采 用 配 体结合 法 (LBA, 如 ELISA), 而 对 于 结合型效应分子 、 游离 效 应分子 及其 相 关 代 谢 物 则 多 采 用 基 于 液 质 联用 (LC-MS/MS) 的 方法 , 需 考察 定量 性 能 参 数 如 精确 性、 准 确性、 专属 性 和 定量 范围 等 。 而 ADC的 特 殊 性 使 其 在 方法 学 上 多 了一 些 特 殊 的要 求 , 如 ADC药 代动力学研究中的分 析 物 不 仅 具 有
32、多样性 , 而 且 这 种 多样性也具 有动 态 变 化 性 (如 DAR在 不同 时 间 点 的 样 品 中 不 一 样 ); 另外 , ADC 生 物分 析 中 所 用的 标 准品 的 组成 具 有 不 均 一 性 , 与 真 实 样 品 中的 组成 也 不同 。 因此 , 在 方法 学 上 就 需 要 对 真 实 样 品 和 标 准品 中 成 分的 不 一 致 性 和 变 化 性 所 带 来的 定量 可 靠 性 问 题 进 行 考察 。 3.1 结合型抗体 对 于 结合型抗体 , 通 常 以 针 对 效 应分子的抗体开发 出 的 LBA方法 进 行 分 析 (图 4)。 理想状况 下 ,
33、 采 用的 LBA方法对 DAR的 变 化应 不 具 有 敏感 性 , 但 实 际情况 并 非如此 24 。可以 认 为 , 与 ADC标 准品 的 DAR相 差 程 度 越 大 的 样 品 , 其 测 得值 的 准 确性 越 差 。 因此 , 在 测量 真 实 样 品 之 前 , 需 要 考 察 DAR的 变 化 对 定量 的 影响 。 这 一 考察最 好 是 采 用 一 系 列 具 有 均 一 性 DAR的 ADC (即 每个 ADC分子 都 具 有 同 样 的 DAR) 来 完 成 。 但 从 生 产 工 艺 的 角 度 来 讲 , 目前 还 无 法制 备 出 均 一 性 DAR的 AD
34、C。 AAPS 和 Genentech的 科 学 家 们 建 议 可以 采 用一 系 列 具 有 不 同 平 均 DAR的 ADC产 品 来 制 备 质 量 控 制样 品 以 完 成 考察 , 接 受 标 准 就 是 测 得 的 浓 度 值 (一 般 以 给 药 的 ADC药物作 为 标 准品 ) 与 其 默 认 值 的 差 别 不 超 过 20% 24, 25 。 图 4 结合型抗体 (ADC) 及 总 抗体 ELISA方法 原 理 示 意 图 3.2 总抗体 对 于 总 抗体 , 通 常 以 针 对 原抗体开发 出 来的 LBA方法 进 行 分 析 (图 4)。 该 类 LBA方法 通 常
35、 情况 下 也对 DAR的 变 化 具 有一 定 的 敏感 性 。 AAPS 建 议 的 考察 方法 就 是 采 用 裸 抗体和一 系 列 具 有 不同 平 均 DAR的 ADC产 品 制 备成 质 量 控 制样 品 , 要 求 测 得 的 浓 度 值 与 其 默 认 值 的 差 别 不 超 过 20% 25 。一 般 情况 下 以 给 药的 ADC药物作 为 标 准品 , 但 在 经 过 考 察 认 为 合 适 后 , 也 可以 直 接 采 用 裸 抗体作 为 标 准品 进 行 定量 24, 25 。 3.3 结合型效应分子 典 型的结合型效应分子的 检 测 方法 通 常 包 含 3步 ,
36、首先 将 ADC以 某种 方 式 (如 固 相 化 金 葡菌 蛋白 A) 捕获 并与 游离 的效应分子分 离 ; 其 次 以 某种 方法 (化学 反 应或酶 裂 解 ) 将 效应 分子 从 抗体 上 解 离下 来 ; 最 后 利 用 LC-MS/MS方 法对解 离下 来的小分子进 行 定量 。 此 方法将 ADC药 物 采取 同 样 的 样 品 处 理 步 骤获 取游离 效应分子用 于 LC-MS/MS检 测 和 标 准 曲 线 的 建 立 。 采 用 如 金 葡菌 蛋 白 A等对 抗体 亲 和力 极强 的物 质 作 为 捕获剂 的 优点 郭建 军等 : 抗体偶联药物的药代动力学研究进 展 1
37、207 是可以 极大 地 降低 实 验 体 系对 DAR变 化的 敏感 性 。 尽 管 如此 , AAPS仍 然 建 议 在一 定 程 度 上 考察 DAR对 定量 的 影响 , 考察 的 方法 与结合型抗体 考察 方法 类 似 25 。 3.4 游离效应分子及其相关代谢物 对 于 游离 的效 应分子 及其 相 关 代 谢 物 , 可以 利 用 LC-MS/MS 或 LBA方法 进 行 定量 。通 常 认 为 LC-MS/MS更 合 适 , 因 其方法 开发 更 简 单 , 对这 些 结 构 类似的 待 测 物 特 异 性 更 强 。 值得 注意 的是 , 如 采 用 LC-MS/MS方法 ,
38、 须 利 用 待 测 物 本 身而不 是 ADC药物作 为 标 准品 。 因此 , 研究 者 们需 要 预 先 鉴 定 出 活 性 代 谢产 物并 制 备 出其 标 准品 用 于定量 分 析 12 。 另外 , 在 方法 学 上 还 需 要 特 别 注意 ADC所 具 有的一 些 特 殊问题 : 储 存 过程中 , ADC在 目 标 基质 中 仍 然 可 能 由 于 化学和 /或酶 介 导的 不 稳 定 性 而 继续 释放 出 效应分子 25 ; 一 些常 规 的 小分子 样 品 处 理 方法 可 能 导 致 效应分子的 极 快 释放 , 如酸 性 沉淀剂 的 加 入可 使 酸 裂 解 型偶联
39、子 迅 速 断裂 ; 一 些 效应分子 含 有 反 应 性基 团 而 引 起 其本 身 的 不 稳 定 性 (如 DM1上 巯 基 的 存 在可导 致 其 自 身 二 聚 化 或 其 与 血 浆 蛋白 的 共 价 结合 ), 需 采取 一 些 特 殊 的 处 理 步 骤 26 。 3.5 ATA 对 于 ATA 的 检 测 , 多 采 用 LBA方法 如 ELISA和 电 化学发 光 免疫 法 (ECLA) 等 27 。 鉴 于 ATA 一 般不直 接作 为 PK研究 对 象 , 本文也 不 对其 分 析方 法 作进一步 阐述 。 4 人体 ADC药代动力学预测 临床 前 药代动力学研究的 目
40、 的是进 行人 体药代 动力学的 预 测 以 支持临床剂 量 和 给 药 方 式 的 设 计 以 及 临床 安全 性 的 评估 。 ADC的 人 体药代动力学 预 测 鲜 有报 道 , 反 映 了 目前 学 界 在 这 一 领 域 的 经 验 相当 缺乏 。 一 般 情况 下 , 灵 长 类动物 如 猴 与 人 类的靶 标 抗 原 具 有高 度 的 同 源 性 , 对 同 样 的单克隆抗体或 ADC 具 有 相 似的 亲 和力 , 因此 猴 比较 适 合用来 模拟 受 体 介 导的 清除 途径 28 。 而 在 其 他 的 非 受 体 介 导的 清除 途径 (如非 特 异 性 酶 降 解 )
41、及 相 关机制 (如 保 护 性 的 新 生儿 Fc受 体 循环 ) 方 面 , 猴 也 与 人 类 相 仿 28 。 综 合来 看 , 猴 似 乎 是用 于 预 测 ADC人 体药代动力学的 最 合 适 的 种 属 。 Kedan 建 议 可以 直 接 采 用单克隆抗 体 人 体 清除率 预 测 的 常 用 方法 来进 行 ADC抗体 部 分 (总 抗体和结合型抗体 ) 人 体 清除率 的 预 测 , 如异率 指 数为 0.85的 种 属 间异率 放 大 模 型 法 29,30 。 需 要 注 意 , Kedan的 建 议 并 没 有 考 虑 到 效应分子结合 到 抗体 上 对 抗体 本 身
42、清除率 的 影响 。 与 ADC抗体 部 分的 人 体药动学 预 测 相 比 , 效应 分子的药动学 预 测 难 度 则更 大 。 ADC在体内 生成 活 性 小分子的 机制、 途径 和 速 率 以 及 生成 物的 种 类在 不 同 的物 种间如 果 具 有 较 大 的 差异 , 就 不 可 能 在 不同 的物 种间 进 行 有 意义 的 比较 和 预 测 。 如 研究 者 们利 用 食蟹猴 对 Adcetris的效应分子 MMAE在 人 体内 暴露 水 平 的 预 测 就 远 低于 实 际 水 平 31 。 5 临床前 ADC药代动力学研究内容建议 临床 前 ADC药物的药代动力学研究 服
43、务 于 以 下 目 的 : ADC的 优 化 , 包括 效应分子连接 方 式 (即 结合 位 点 和偶联子 ) 的 选择 和 最 优 DAR的 确 定 ; 安全 性及 药效 评价 动物 模 型的 选择 ; 临床剂 量 和 给 药 方 式 的 设 计 以 及 临床 安全 性 的 评估 。 从这 些 目 的 出 发 , 并结合 现 有的 文 献 报 道 , 本文 作 者 总 结了 如 下 需 要进 行 的一 系 列临床 前 药代动力学 实 验 内 容 。 5.1 体外偶联子稳定性研究 ADC分子 必 须 在 血液 循环 系统 中 具 有 足够 的 稳 定 性 , 否 则 效应分子的过 早 释放 会
44、 带 来 安全 性 问题 。 因此 , 科 学 家 们需 在 不同 种 属 的 血 浆 /血 清 中进 行 偶联子的 稳 定 性 研究 32 34 。 这 一研究一 般 在 ADC的 筛 选 和 优 化 阶 段 进 行 , 用以 支持 效应分子连接 方 式 的 选择 , 也 可用 于 支持临床 前 安全 性 评价 。 5.2 效应分子释放速率及途径研究 ADC分子 必 须 在 目 标 细胞内高效 地 释放 出 效应分子以“杀灭”细 胞 , 目前 用 于 研究效应分子释放 速 率 的体 外 模 型有 肿瘤 细胞 、 溶酶体 提 取 物和 提纯 酶。 若 辅 以内 吞 通 路 抑 制 剂 、 溶酶
45、体 抑 制 剂 和 半胱氨酸蛋白 酶 抑 制 剂 等 , 则 可以进 行 效应分子释放 途径 的研究 32,34 。 这 些 研 究可以用 于 支持临床 前 安全 性 评价 。 5.3 体外代谢产物研究 如 前 所 述 , 代 谢产 物 具 有 安全 性 评价 方 面的 重 要 意义 。 利 用 肿瘤 细胞 、 溶酶体 提 取 物和 /或 提纯 酶进 行 体 外 代 谢产 物 鉴 定 及 代 谢产 物的体 外活 性 研究 , 有 助 于 发 现 并 鉴 定 具 有 活 性 /毒 性 的体内代 谢产 物 32,35 。 而 将 包括 人 在内的 各 种 属 的 活 性 代 谢产 物 谱 进 行
46、种 属 间 的 比较 , 可以用 于 评 价各 种 属 作 为 安全 性 评价 模 型的 适 用 性 。 5.4 体内代谢产物研究 对 动物的体内代 谢产 物 如 循环 系统、 排泄 物和 重 要 组 织 如 肝脏 中的代 谢产 物进 行 鉴 定 和 检 测 , 有 助 于 进一步进 行 ADC的 安全 性 评 价 12, 23, 35 。 将 各 动物 种 属 的体内代 谢产 物和体 外 代 谢 产 物进 行 体内 体 外相 关性 研究 , 可以 为 临床 前 安全 性 动物 种 属 的 选择 提供 进一步的 依 据 。 5.5 体内 PK 研究 ADC 临床 前 药代动力学研究 的一 项重
47、 要内 容 就 是 采 用 安全 性 评价 和药效动物 种 1208 药学学报 Acta Pharmaceutica Sinica 2015, 50 (10): 1203 1209 属 进 行 体内 PK研究 , 了 解给 药后 各 分 析 物的 PK特 征 33, 35, 36 ; 另外 需 要单 独 进 行 裸 抗体 给 药后的 总 抗 体 PK研究。 这 些 研究可以 解 释 ADC所 具 有的 各 种 动力学 特征及其意义 , 如 ADC本 身 的 PK参 数、 效 应分子 从 抗体 上 的 解 离 速 率 、 效应分子与抗体的结合 对 ADC清除 速 率 的 影响 、 效应分子在体内
48、 引 起的 安 全 性 问题 等 。 5.6 组织分布研究 ADC分子 及其 释放 出 来的 游离 效应分子在体内的 组 织 分 布 特征 无疑 也具 有 安全 性 方 面的 重 要 意义 12, 23, 32, 36 。 该 研究可以 采 用 安全 性 评 价 和药效动物 种 属 来进 行 , 并 且 尤 其 需 要 注意特 定 组 织 如 肝脏 和 肿瘤 等 部位 的 游离 效应分子 浓 度 。 5.7 效应分子体外药物相互作用研究 作 为 小分子 物 质 , 效应分子可 能会 在体内 引 起 CYP和 /或转 运 体 介 导的药物 相 互 作用 , 从 而 引 起 安全 性 隐患 。 利
49、 用体 外 模 型 如 人 肝 微粒 体和 肿瘤 细胞 模 型 等 进 行 CYP抑 制、 CYP 代 谢 酶 鉴 定 及 转 运 特性等 的研究可以 为 毒 素分子的 选择 和 安全 性 评价 提供 指 导 32, 37 40 。 6 结语 ADC 药物的药代动力学研究面 临 着 诸多挑战 , 主要体 现 在 生 物分 析及数据解 释 两 方 面。 ADC分子 本 身 具 有 不 均 一 性 , 其 在体内 又 可以进一步 生成 其 他 具 有 活 性 和 /或毒 性 的分子。 这 些 分子 不 仅 种 类 繁 多 , 在 性质 上 的 差 别 也 非常 大 , 单一的分 析 手段 不 可 能 完 成所 有的 检 测 任务 , 而 开发 出 定量 性 能 可 靠 的 各 式 分 析方法 并 非易 事 。在 这 种 情况 下 , 分 析 手段 的 进步 显 得
