ADC在癌症治疗中的分子与免疫学驱动机制

抗体偶联药物（ADC）通过将抗体的靶向精准性与细胞毒性药物的强效杀伤相结合，已成为癌症治疗的重要方向。近期，Nature Reviews Cancer杂志发布综述，系统阐述了ADC的作用机制，为深入理解其作用原理与优化临床策略提供了关键见解。【ONCO前沿】特此编译，以飨读者。

ADC的经典结构由单克隆抗体（主要为IgG型）通过连接子与小分子药物（通常为细胞毒性有效载荷）相连而成。这些组分并非独立发挥作用，而是通过与全身各组织细胞（包括肿瘤细胞）的复杂相互作用，共同决定ADC的疗效与毒性特征。

鉴于ADC设计的复杂性，该综述将分为三部分进行阐述。第一部分聚焦ADC在体内的分布及其与疗效的关系。从血液中的系统浓度开始，依次介绍其在肿瘤中的摄取、在肿瘤微环境（TME）中的分布，以及导致有效载荷释放的细胞和亚细胞处理过程。细胞毒性有效载荷的递送是驱动这类药物疗效的主要（但非唯一）作用机制。第二部分重点探讨ADC的毒性。由于全身递送的固有局限性，多数ADC并未定位于肿瘤。其在非肿瘤组织中的代谢与有效载荷释放，以及这些组织对有效载荷的敏感性，很大程度上构成了ADC的特异性毒性谱。该部分还将分析影响分布的关键因素，如连接子稳定性和抗体设计，这些因素对减少脱靶毒性至关重要。第三部分将讨论ADC与免疫系统的相互作用。此类作用形式多样，包括有效载荷杀伤癌细胞的间接效应（即免疫原性细胞死亡[ICD]）、有效载荷对免疫细胞的直接效应、专为激活免疫而设计的有效载荷，以及抗体与免疫细胞的相互作用。上述机制共同构成了ADC作用的基本框架，深入理解这些过程，将有助于推动ADC及其联合疗法的合理设计，从而实现更有效的癌症治疗。

1.在靶毒性 vs 脱靶毒性

据估计，绝大多数ADC（可能超过总剂量的99%）是在健康细胞内被分解代谢的。尽管如此，与小分子化疗相比，ADC在递送和维持肿瘤内有效载荷浓度方面依然更为高效。这种摄取与代谢过程可能是构成ADC相关毒性的关键驱动因素，或由两种机制介导：一是ADC与靶点受体结合所引发的在靶毒性；二是通过非特异性受体介导的内吞等机制导致的脱靶毒性。此外，有效载荷的旁观者效应在增强疗效的同时，也可能增加毒性风险。

在靶毒性的性质和严重程度，很大程度上取决于靶点受体在健康细胞上的表达水平和内吞动力学。为最大限度降低在靶毒性风险，ADC的研发工作通常侧重于那些在易受化疗毒性影响的健康细胞（如造血干细胞等快速分裂的细胞）上很少或没有表达的细胞表面蛋白。然而，一些ADC毒性仍可能由在靶机制驱动。例如，心脏毒性是接受曲妥珠单抗及基于曲妥珠单抗ADC治疗患者中罕见但严重的副作用，这表明抗体或ADC靶点与HER2阳性心肌细胞的相互作用是此种毒性的主要驱动因素。另一例证是味觉障碍，在维恩妥尤单抗的临床试验中，约40%的患者报告了此副作用。该副作用可能与其靶点（nectin-4）在唾液腺中的表达有关。同样，严重皮疹是Glembatumumab Vedotin的剂量限制性毒性（DLT），可能与该ADC靶点（一种I型跨膜糖蛋白GPNMB，也称为骨激活素）在皮肤中的表达有关。这些特定毒性在携带相同有效载荷但靶向不同抗原的ADC中并不常见，进一步支持了在靶机制。连接子更稳定、有效载荷效力更高的ADC可能会加剧在靶毒性，这凸显了在ADC设计和开发过程中，审慎评估健康组织中靶点表达水平的重要性。

一种克服在靶、非肿瘤毒性的策略是开发双特异性ADC。其设计通常采用“与”门逻辑：对每个靶点的亲和力较低，可减少在单一靶点健康组织上的结合；但当两个靶点在肿瘤细胞上共表达时，可产生亲和力叠加，从而驱动强效摄取并提高对肿瘤的选择性。这不同于对任一靶点均具有高亲和力的“或”门策略。后者旨在提高肿瘤的总靶点密度，扩大ADC潜在受益人群，降低单一靶点下调导致耐药性的风险。随着双特异性蛋白设计的日益复杂，深入理解作用机制对优化药物至关重要。

尽管存在上述案例，但迄今开发的ADC药物中，由靶点介导的健康细胞摄取所引发的DLT仍属罕见。对70项已发表ADC临床研究数据的回顾表明，递送同类有效载荷的ADC均表现出高度相似的毒性谱、DLT和最大耐受剂量，而与其靶向的抗原无关。例如，递送MMAE的ADC均呈现高度相似的DLT，包括败血症、运动神经病变和骨髓毒性；DM1 ADC通常表现出3/4级血小板减少症和肝毒性；而MMAF和DM4 ADC则始终与严重的眼部毒性相关；PBD ADC也呈现高度相似的毒性谱，包括肝酶升高、骨髓抑制及血管渗漏综合征。表明ADC毒性主要由脱靶的有效载荷递送驱动。这种脱靶毒性最终决定了ADC的耐受性和患者用药剂量。

2.ADC有效载荷的脱靶递送：内吞途径

ADC的脱靶毒性既可能源于游离有效载荷的扩散，也可能来自完整ADC被非靶细胞摄取。后者可能通过液相内吞或受体介导的内吞作用发生。单克隆抗体和ADC的非特异性内吞受理化性质影响，高疏水性和正电荷会增加内吞作用。鉴于大多数ADC有效载荷是非极性的，其整体的疏水性随载药量增加而增加。导致高DAR值的ADC通常表现出高系统清除率、低耐受性和窄安全边际。同时，带正电荷的分子易与带负电的细胞膜相互吸引，促进电荷介导的内吞作用。因此，调节ADC的净表面电荷可影响其在正常组织中的非特异性摄取，进而影响毒性。

ADC的Fc段与FcγR结合，引发FcγR介导的内吞及后续毒性。巨噬细胞因高表达FcγR，尤其易通过此途径发生脱靶毒性。例如，间质性肺病（ILD）是多种抗HER2 ADC共有的严重不良事件。虽然具体机制尚未完全明确，但研究显示，T-DXd在灵长类肺泡巨噬细胞中显著富集，而该细胞群所在区域正是ILD病变发生处。鉴于肺泡巨噬细胞高表达FcγR，且呼吸性肺泡上皮HER2表达很低，因此FcγR介导的摄取很可能是诱发ILD的原因。这一推测与多种靶向不同抗原的ADC均可引发ILD的观察结果相符。类似地，巨核细胞通过FcγR介导的内吞作用（特别是FcγRIIa介导），被认为是恩美曲妥珠单抗导致血小板减少症的潜在机制。研究表明，阻断FcγRIIa结合可抑制巨核细胞对恩美曲妥珠单抗的摄取，但也存在相互矛盾的报道。

为深入理解FcγR在ADC毒性中的作用，目前正在临床中评估经改造而降低或消除FcγR结合能力的ADC。若此类药物能有效降低严重副作用（如ILD和血小板减少症）的发生率，则可通过Fc段改造、改变糖基化、可裂解阻断基团及pH敏感性结合位点等多种策略缓解该问题。

此外，甘露糖受体（MR）介导的内吞也被认为是导致ADC脱靶肝毒性的潜在机制。已知MR介导的摄取参与多种治疗性蛋白的清除过程，且随着抗体甘露糖基化水平升高，全身清除率往往同步加快。具体而言，肝窦内皮细胞通过MR摄取ADC，可能是导致ADC非靶点依赖性肝毒性的关键因素。

3.ADC有效载荷的脱靶递送：连接子稳定性与旁观者效应

ADC连接子主要分为可裂解型与不可裂解型。目前超过80%已获批的ADC采用可裂解连接子结合亲脂性有效载荷，通过强效旁观者效应治疗具有异质性抗原表达或抗原内吞速率缓慢的癌症。可裂解连接子的稳定性与ADC毒性之间的关系较为复杂。从药代动力学基本原理看，血浆中释放的有效载荷的累积暴露量取决于其剂量与清除率，理论上与释放速率无关。因此，若毒性直接由释放的有效载荷暴露量决定，那么连接子稳定性差预计并不会显著改变剂量与毒性之间的关系。这或许解释了为何将抗体与有效载荷偶联不会显著改变有效载荷本身的耐受性。然而，连接子稳定性差，预计会降低有效载荷在靶点部位的暴露量（相对于血浆中的暴露量），从而降低靶点部位与非靶点部位细胞毒性的比例，从而缩小ADC的治疗窗口。鉴于系统性有效载荷暴露量可能在ADC毒性中发挥的作用，人们越来越关注使用能结合有效载荷的抗体片段作为ADC的佐剂，以中和血浆中释放的有效载荷，从而减少脱靶毒性并增强ADC的治疗选择性。不过，这类策略仍需临床验证。

与此同时，位点特异性ADC技术在过去几年发展迅速，它通过更精准地调控理化特性，制备出分布更均匀的产品，避免DAR分布不均的问题，旨在通过提升稳定性与优化理化特性来扩大治疗窗口。最新临床证据显示，在若干案例中，位点特异性偶联与非位点特异性偶联的毒性特征存在差异。但需注意，该技术也可能因稳定性增加、暴露延长而加剧某些毒性（如眼部毒性），甚至导致一些在研ADC终止开发。因此，位点特异性偶联技术虽提供了更精细的调控手段，但要实现更优的治疗窗口，仍需深入理解其多维度的毒性特征。

另一种降低毒性的思路是开发耐受性更好的有效载荷（例如蛋白质降解剂、抗凋亡蛋白BCL-xL抑制剂、酪氨酸激酶抑制剂等）。但主要挑战在于，这些载荷需具有足够效力以介导药效学效应。由于ADC的特异性摄取受限于受体表达和内吞过程，其最大递送能力有限。但扩展合适的有效载荷对ADC领域仍至关重要。除降低毒性外，对避免序贯使用同类载荷产生交叉耐药也具有重要意义。

总体而言，绝大多数给药的ADC并未到达肿瘤，而是被健康组织通过多种途径摄取。释放的有效载荷在局部组织的浓度以及特定组织对有效载荷的敏感性，很大程度上决定了ADC的毒性特征和最大耐受剂量。鉴于有效载荷是毒性的主要决定因素，且通常与抗体无关，因此在实现治疗效果与维持临床可耐受的总有效载荷剂量之间取得平衡至关重要。

尽管ADC主要通过有效载荷诱导癌细胞死亡，但其独特设计还能引发强烈的免疫应答，从而将免疫肿瘤学与ADC研发紧密联系起来。因此，了解ADC治疗如何影响抗肿瘤免疫应答，对优化其治疗潜力至关重要。

免疫系统通过持续监测并清除恶性细胞来防止癌症发生。其中，细胞毒性CD8⁺ T细胞能特异性识别肿瘤抗原，并建立持久的免疫记忆，这是适应性免疫系统的标志性优势。然而，强效且持久的抗肿瘤免疫力同样依赖于先天免疫系统，包含中性粒细胞、自然杀伤（NK）细胞以及APC，如巨噬细胞和DC。

先天免疫细胞可被胚系编码的模式识别受体（PRR）激活，这些受体能识别垂死肿瘤细胞释放的损伤相关分子模式（DAMP）。DAMP能促进APC的聚集与成熟，使其能够吞噬肿瘤相关抗原并呈递给初始T细胞，从而启动适应性抗肿瘤T细胞应答。此外，DAMP还能促使DC和巨噬细胞等先天免疫细胞释放促炎性细胞因子（尤其是I型干扰素），进而增强TME内的抗原呈递、免疫细胞聚集，以及NK细胞和CD8⁺ T细胞的活化。

DC以其卓越的抗原呈递和T细胞激活能力，在抗肿瘤免疫的启动与调控中处于核心地位。然而，在TME中，DC的成熟过程常常受到抑制，导致其活性减弱，进而引发T细胞应答不足。因此，克服这些抑制机制，成为增强抗肿瘤T细胞免疫的重要方向。

1. 细胞毒性有效载荷与ICD

携带细胞毒性有效载荷的ADC展现出显著的免疫调节潜力。在免疫功能不全的临床前模型中，其疗效往往下降，提示免疫调节很可能也是其主要的作用机制之一。虽然免疫调节对ADC疗效的具体贡献仍在探索中，但持续的研究正不断揭示ADC与免疫通路相互作用的新机制。

ICD在免疫监视中发挥关键作用。与其他能逃避免疫检测的细胞死亡形式不同，ICD能促使垂死的癌细胞有序释放DAMP，如钙网蛋白（CRT）、ATP和高迁移率族蛋白B1（HMGB1），从而启动抗肿瘤免疫应答。在ICD早期，CRT会转运至细胞膜并作为“吞噬我”信号，促进DC及其他APC的吞噬作用。随着细胞死亡进程推进，ATP作为趋化因子，引导APC等免疫细胞向死亡部位聚集，并促进促炎性细胞因子的释放。最终，HMGB1进一步增强免疫细胞的聚集，并持续刺激促炎反应。这种由DAMP驱动的过程可激活肿瘤特异性T细胞，从而在抗原特异性抗肿瘤免疫中发挥核心作用。

在临床前模型中，多种携带细胞毒性有效载荷的ADC，均可诱导ICD，包括CRT、ATP和HMGB1的释放。这些研究揭示了ICD诱导的DAMP释放与广泛免疫激活及肿瘤控制之间的关联。例如，蒽环类ADC T-PNU在HER2阳性乳腺癌小鼠模型的TME中诱导了显著的免疫基因组学改变，并增强了CD8⁺ T细胞的活化。重要的是，这类药物触发的免疫应答能在后续的肿瘤再攻击中抑制肿瘤生长，表明ICD可促进长期的免疫监视。因此，能诱导ICD的ADC具备启动肿瘤特异性T细胞应答的能力，为其与ICI的联合应用提供了理论依据。事实上，临床前研究已证实，能诱导ICD的ADC与ICI可产生协同效应，印证了二者在机制上的互补性。

2. 细胞毒性有效载荷对DC的直接激活

部分细胞毒性有效载荷可以不依赖ICD，直接激活DC。尽管DC通常不会内吞完整的ADC，但能对TME中游离的有效载荷做出反应。研究表明，靶向微管的药物能以不同效力广泛诱导DC成熟与活化，从而增强其在肿瘤部位的抗原摄取能力，并促进其向肿瘤引流淋巴结迁移。虽然微管解聚剂和微管稳定剂在临床相关剂量下，主要通过相似机制抑制微管动力学、诱导有丝分裂停滞，但在临床前模型中，免疫刺激效应主要见于微管解聚剂。机理研究发现，微管失稳所引发的DC成熟依赖于GEF-H1，该蛋白RHO通路的关键激活因子。这些发现为进一步研究抗肿瘤免疫中微管网络与信号传导通路之间复杂的相互作用奠定了基础。

直接激活DC的能力并不限于微管解聚剂类有效载荷。在同源小鼠模型中，含拓扑异构酶I抑制剂的ADC同样能诱导DC成熟，增强抗肿瘤免疫，并对肿瘤的再次攻击产生保护作用。与能诱导ICD的ADC类似，大量研究证实，能激活DC的ADC与ICI联合使用时可发挥协同效应。

尽管在体外试验中，微管解聚剂相较于拓扑异构酶抑制剂，展现出更强的DC激活能力，但在ADC治疗背景下，这些差异与临床的相关性尚不明确。

3. Fc段的免疫调节作用

IgG抗体的Fc段能启动多种效应功能，包括ADCC、ADCP、抗原呈递，以及趋化因子和细胞因子的分泌。在设计Fc效应功能时，选择位于肿瘤细胞膜附近的靶抗原表位至关重要，这种空间上的邻近性有利于受体聚集，并通过物理性排斥CD45等大型磷酸酶，促进更有效的免疫突触形成，从而优化FcγR介导的免疫细胞活化——这与传统ADC设计中优先考虑的高效内吞特性有所不同。诸如利妥昔单抗、曲妥珠单抗和西妥昔单抗等多种治疗性抗体均可诱导ADCC。在介导ADCC的过程中，自然杀伤（NK）细胞因其固有的细胞毒性和高表达活化型FcγR而尤为关键。临床前模型表明，ADC仍能保留这些抗体介导的效应功能。例如，曲妥珠单抗与DM1或DXd偶联后，其在乳腺癌细胞中诱导ADCC的能力并未减弱。此外，通过改造Fc段可增强或削弱其与FcγR的结合能力，进而调控其免疫调节潜力。

ADC的Fc段功能不仅限于激活经典的免疫效应应答。研究意外地发现，通常被认为促癌的肿瘤相关巨噬细胞（TAM）也可能通过FcγR介导的途径，以非靶点依赖的方式摄取ADC，进而对周围肿瘤细胞产生“旁观者杀伤”效应，并贡献于ADC的整体疗效。这一机制为在抗原异质性或低表达肿瘤中增强疗效提供了可能。然而，非靶点依赖性的摄取与代谢过程也可能导致对非恶性细胞的杀伤，从而引发脱靶毒性。尽管目前尚不明确肿瘤特异性T细胞是否直接受影响，但其潜在的免疫抑制作用凸显了持续研究的必要性，以在优化ADC疗效的同时减轻毒性。

4.免疫刺激抗体偶联物（ISAC）

与传统ADC不同，ISAC携带的是PRR激动剂，能特异性激活TME中的先天免疫应答，从而建立强劲持久的T细胞免疫。相较于可能引发严重脱靶毒性的全身性PRR激动剂，ISAC有望提供一种更精准的方案。

Toll样受体（TLR）是重要的PRR家族，可识别DAMP启动炎症和防御机制。激活位于APC内体的TLR能促进细胞成熟并诱导促炎细胞因子产生，从而增强抗肿瘤免疫。临床前数据显示，靶向APC内TLR7、TLR8和TLR9的ISAC，能有效激发抗肿瘤免疫应答。尽管部分此类ISAC因毒性等问题在临床开发中受阻，但通过优化靶点与激动剂组合，该策略仍在持续探索中。

cGAS-干扰素基因刺激因子（STING）通路是先天免疫激活的核心组成部分，可响应来自病原体或垂死肿瘤细胞的胞质双链DNA。无论在先天免疫细胞还是肿瘤细胞中，激活胞质内的STING均会诱导I型干扰素和其他促炎细胞因子的产生，从而发挥抗肿瘤效应。然而，尽管具有抗肿瘤潜力，游离的STING激动剂仍面临化合物稳定性差与毒性大等多重局限。利用ISAC实现STING激动剂的靶向递送，有望克服这些障碍。

临床前研究表明，靶向EGFR的STING激动剂ISAC，能在显著低于游离药物的剂量下，于肿瘤细胞和髓系细胞中同时激活STING，显著抑制肿瘤生长。值得注意的是，在肿瘤细胞内特异性激活STING可诱导III型干扰素产生，进而促进I型干扰素及其他促炎细胞因子的分泌，显著增强抗肿瘤免疫应答。这些发现揭示了肿瘤自身STING激活与III型干扰素在STING介导的抗肿瘤应答中，可能存在被低估的作用机制。尽管此类ISAC在临床前模型中与其他疗法联用展现出协同效应及完全肿瘤消退的潜力，但早期临床试验中也出现了严重毒性事件，凸显了精确调控给药以平衡疗效与安全性的至关重要性。

5.ADC联合疗法的合理设计

过去十年间，ADC与ICI的获批数量均快速增长。临床前和临床证据表明，合理联合其他抗癌药物，可进一步增强ICI的疗效，实现抗肿瘤活性的叠加或协同效应。化疗是目前较成熟的联合策略，其不仅可诱导免疫原性细胞死亡，还能调节免疫微环境，增强抗肿瘤免疫。相较传统化疗，ADC凭借其靶向递送特性，有望成为ICI更具特异性且更有效的联合伙伴。

然而，ADC的免疫刺激作用在临床中尚未完全明确。不同研究对其能否增强T细胞活化、提高免疫细胞浸润等问题的结论并不一致，部分联合疗法的临床试验结果亦存在矛盾。这提示我们，需进一步探索ADC在真实临床环境中的免疫调节潜力。

目前仅少数ADC-ICI联合方案获批或进入临床后期阶段。尽管早期数据显示部分联合策略具有抗肿瘤