06. 笔记分享_毒素载荷之美登素类.doc

偶联药物之毒素载荷（3）

前言小序

前期的笔记分享小文分享了偶联药物毒素载荷中喜树碱类和海兔毒素，接下来分享应用数量仅次于这两类的美登素类。在已经上市的抗体偶联药物汇总，有2种产品采用了美登素类毒素作为载荷，分别是首个批准用于治疗实体瘤的Kadcyla（T-DM1）和最近（2023.3.22）刚刚获得FDA完全批准的Elahere。当然提到这一类毒素，也绕不过靶向CD44v6的Bivatuzumabmertansine，其因严重的皮肤剥脱而失败，甚至导致这个靶点至今都很少被涉及。此外据不完全统计，这一类毒素大约有48%的临床失败率，今天就让我们走进这类神秘的毁誉参半的美登素吧。。

正文部分

发现历程

评价一个人首先需要了解他的经历，那了解和评估美登素之前，也需要先看下他的发现过程。美登素首先是在1972年从埃塞俄比亚的美登木中分离得到，随后在细菌、苔藓和高等植物中也分离出了多种美登素的衍生物。美登素及其衍生物是一类极强的微管组装抑制剂，以下图谱罗列了微管抑制剂相关药物的发现时间点和典型结构。美登素衍生物的人工合成含硫甲基或其取代物的化学物称为美坦辛：含1个甲基称为DM1、2个甲基称为DM2，3个甲基称为DM3以及4个甲基的DM4。

在上图中，可以得出其活性顺序为：长春碱长春新碱紫杉醇美登素。美登素在亚纳摩尔浓度水平就具有抗有丝分裂效应，抗肿瘤有效剂量（EC50）大约在0.0001-0.00001μg/mL左右，这也使其满足早期抗体偶联药物高毒性载荷的要求。

作用机制

美登素及其衍生物属于微管蛋白抑制剂，其结合位点和作用机制和海兔毒素类似，已经在上一节小文中详细描述，这里就不做过多的赘述了。不过值得说明一点的是:在低浓度水平，微管的动态不稳定性和细胞迁移过程受到抑制；而在高浓度水平，微管组装和细胞分裂受到抑制。细胞分裂受到抑制一般认为是由于产生的微管碎片破坏微管负端与中心体和纺锤体两级的连接稳定性而引起的，进而造成有丝分裂期细胞的抗增殖活性，因此一般选用高浓度用于治疗癌症。这一特点，也标志着这类毒素需要满足“高浓度高活性的毒素配合有丝分裂旺盛的细胞”，这就类似内服砒霜止咳平喘，极其关注其剂量。

偶联结构的探索

由于该类毒素要求“高浓度高活性的毒素配合有丝分裂旺盛的细胞”，这就让美登素的探路者极其谨慎，经过多想临床试验尝试，科学家一致认为美登素虽然具有较高的效力，但是治疗指数较低。这就导致其不能直接用于治疗疾病，需要借助靶向部分后，才能发挥最佳效力。但对于美登素由于没有反应性官能团，很难进行共轭。于是就有了对美登素用于偶联的结构进行了一系列的尝试：前期测试中均含有甲基二硫代丙酰基团（例如下图左侧SPP-DM1和SPDB-DM4），具有相对早期抗体偶联药物具有相对稳定的血液循环前药和胞内还原环境的有效裂解，经硫醇类物质还原成可透膜的DM1和DM4，且可产生旁观者效应。其裂解是基于细胞质与血浆(～5μmol/L）相比含有较高水平的谷胱甘肽（1–10mmol/L），但血浆中毕竟含有谷胱甘肽的还原，因此又发现了更加稳定的和非裂解的硫醚键连接子（MCC），第一个上市的T-DM1就是采用这种方式，而Elahere（IMGN853）则是通过二硫键偶联。

此外，也有借鉴二级羟基偶联方式进行改造（如上图右侧），还有通过硫单抗中的工程化半胱氨酸直接连接抗体（下图），抗体的空间保护将提高循环稳定性。

相关专利信息

1992年，ImmunoGen的科研人员将亚甲基硫醇(-CH2-SH)引入到细胞毒素中，作为后续Linker的键合位点(US5208020和US5416064)，这种合成的细胞毒素被命名为Mertansine/DM1。在这之前(1977年)，MitsuiToatsu化学公司的科研人员开发了一种对羧基环己基甲基马来酰亚胺Linker(J，用于将酶与兔抗体连接。基于MC和二硫键偶联的T-DM1和Elahere分别于2011年和2015年由Genentech和mmunoGen提交了相关专利（US133275和U，最终批准上市用于治疗乳腺癌和卵巢癌。

展望

美登素类毒素载荷的缺点除了上文描述的需要满足“高浓度高活性的毒素配合有丝分裂旺盛的细胞”外，还有一个需要克服的缺点是基于美登素的ADC的连接子基本都具有疏水性连接子。这不仅会导致分子聚集或降低亲和力，还会由于药物转运蛋白外排疏水化合物导致耐药。因此，后期开发高亲水性连接子可能会是后续研发方向。

简短后跋

本小文简单的汇总了毒素载荷之美登素素类，接下来将分享对苯二氮?类和苯并氮?类的介绍，包括吡咯并[2,1-c][1,4]苯二氮杂卓（PBD）和吲哚氯苯偶氮卓二聚体（IBD）等。