第二节　单克隆抗体药物

一、单克隆抗体药物研发概述

单克隆抗体药物的研究和开发是一个快速发展的领域，从第一代鼠源到第四代全人源单抗，单克隆抗体药物在多种疾病治疗中的疗效和安全性不断提高。单克隆抗体药物是生物技术药物快速增长的驱动力，具有巨大的经济价值和社会价值，特别是近年来随着肿瘤免疫治疗的革命性进展，备受关注。单克隆抗体药物目前广泛用于肿瘤、自身免疫性疾病、心血管疾病以及感染性疾病等的治疗，解决了很多传统疗法难以攻克的疾病难题，极大地提高了患者的生存质量。

（一）治疗性单克隆抗体药物

抗体是一种由B细胞识别抗原后活化、增殖分化为浆细胞，并由浆细胞合成与分泌的、具有特殊氨基酸序列的，能够与相应的抗原发生特异性结合的免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）分子。免疫球蛋白分为IgG、IgA、IgM、IgE、IgD五类。抗体能够协助免疫系统鉴别、中和抗原或其他外来物质。抗体由对称的2条重链及2条轻链组成，其中重链类型决定抗体亚型，抗原结合结构域（Fab）是重链和轻链的可变区组合形成的抗原结合位点。抗体的研究技术进展带动了靶向肿瘤和免疫分子单克隆抗体的研发。

治疗性单克隆抗体药物则是一类以IgG为结构基础的大分子糖蛋白类药物，具有复杂的质量属性。自1986年，第一个CD3特异性单抗muromonab商业化以来，这种快速发展的治疗性生物制剂在心血管疾病、肿瘤等多种疾病的治疗中发挥了重要作用。

（二）单克隆抗体药物的发展历程

1960年诺贝尔奖得主Burnet提出的克隆选择学说指出，每个B细胞表面的抗原受体只识别一种抗原表位，并产生针对该抗原决定簇的抗体。克隆选择学说预示着单克隆抗体的诞生。但是在体外很难培养B细胞，很难大量获得单克隆抗体。1975年英国科学家Milstein和Kohler发明杂交瘤细胞技术，奠定了单克隆抗体药物发展的基础，并因此获得1984年的诺贝尔生理学或医学奖。他们将能够产生抗体的B细胞和肿瘤细胞融合，成功建立了杂交瘤单克隆抗体技术。杂交瘤技术的成熟为单克隆抗体的体外短时间大规模培养提供了可能。但由于这种鼠源抗体会引起严重的人抗鼠抗体反应，限制其在治疗中的进一步应用，所以抗体药物在上市的首个十年间临床应用并不广泛。

随着重组DNA技术的发展带动了单抗的发展，逐渐进入嵌合性单克隆抗体、人源化单克隆抗体和全人源单克隆抗体的发展阶段，克服了鼠源单抗的弊端，增加了单抗新的生物学功能，其应用领域也得到了拓宽。嵌合抗体是将鼠单抗的轻链、重链可变区基因插入含有人抗体恒定区域的表达载体中，并转入合适的宿主表达的抗体。人源化程度可达60%～70%。1986年全球第一个单抗治疗肾移植排斥反应的鼠源化抗体OTK3宣告上市，虽然治疗效果并不乐观，且容易触发人抗鼠免疫反应，但该药获得批准用于临床标志着单克隆抗体药物时代的开始。1997年第一个治疗肿瘤的嵌合抗体利妥昔单抗，被用于非霍奇金淋巴瘤的治疗，获得了临床上的一致认可。单克隆抗体药物的发展由此得到了极大的改善。1998年全球第一个人源化单抗palivizumab用于防治呼吸道合胞病毒（RSV）引起的下呼吸道疾病。同时美国FDA批准了用于肿瘤治疗的多个单抗，如人源化曲妥珠单抗上市，用于人表皮生长因子受体-2（human epidermal growth factor receptor-2，HER2）阳性的乳腺癌治疗，自此单抗产业进入高速发展期。虽然人源化抗体能够大大降低抗体药物的免疫原性，但仍会出现人抗人源抗体的反应。2002年全球第一个全人源单抗，即用于治疗类风湿性关节炎的阿达木单抗，是目前全球最畅销的药物之一。2013年恩美曲妥珠单抗被用于治疗HER2阳性的乳腺癌，并获准上市。它是由曲妥珠单抗与一种化疗药物emtansine偶联在一起制备的首个抗体偶联药物。自此单克隆抗体药物随之向着更低的免疫原性以及更高的特异性方向发展。

（三）单克隆抗体的技术进展

自然界中有机体通过多克隆免疫应答对抗抗原。抗原由多个抗原决定簇组成，这些抗原决定簇刺激机体产生多样混合的单克隆抗体即为多克隆抗体。单克隆抗体药物分子是由两条轻链和两条重链通过非共价键和二硫键链接而成的分子质量约150kDa的复杂蛋白质。

迄今为止，单克隆抗体药物已经发展到了第四代：第一代为鼠源单抗（-momab），第二代为人鼠嵌合型单抗（-ximab），第三代为人源化单抗（-zumab），第四代为全人源单抗（-mumab）。

第一代鼠源单抗由Kohler和Milstein于1975年开发出的杂交瘤技术产生：在细胞融合技术的基础上，将能够分泌特异性抗体的小鼠致敏B细胞和具有无限繁殖能力的小鼠骨髓瘤细胞融合为B细胞杂交瘤，制备得到的针对一种抗原表位的特异性抗体。这一技术为治疗性单克隆抗体的发展奠定基础。

20世纪80年代末期，鼠源单克隆抗体开始进入临床。然而，在应用的过程中发现鼠源抗体存在明显不足，包括过敏反应、诱导形成抗抗体、半衰期短及与人Fc受体弱结合。更为重要的是，鼠源抗体的直接作用、抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（antibody-dependent cellmediated cytotoxicity，ADCC）和补体依赖的细胞毒性（complement dependent cytotoxicity，CDC）相对较弱，限制临床尤其是肿瘤治疗的应用。

随着基因工程技术、转基因技术和噬菌体展示技术的发展，嵌合单抗、人源化单抗、全人源单抗相继出现，极大地克服了鼠源单抗的各种缺点。

为克服固有的免疫原性，同时增强单克隆抗体效用，基因工程技术发展出新的嵌合鼠-人单克隆抗体。通过基因工程手段可将鼠源单抗的恒定区被人源单抗的恒定区所取代，保留鼠源单抗的可变区序列，未经改造的可变区的鼠源序列依然可以诱导人体产生人抗鼠抗体反应。此手段可使鼠单克隆抗体分子达到约65%的人源化。

为了更大限度地提高单克隆抗体效用，通过移植鼠源抗体的高变区到人源抗体框架构建的人源化单克隆抗体同源性可达95%，可以克服鼠源抗体和嵌合抗体的免疫原性。人源化单抗是在人鼠嵌合抗体的基础上对鼠源单抗可变区的进一步进行人源化改造，而全人源单抗的可变区和恒定区都是人源的，可在人源化单抗的基础上进一步去除免疫原性和不良反应。人源化单克隆抗体药物和全人源单克隆抗体药物具有显著降低的免疫原性潜能，全人源抗体是用于临床治疗的理想抗体药物，已经成为了治疗性抗体药物发展的必然趋势。但是人源化单克隆抗体主要局限是其改造过程复杂耗时。体外噬菌体展示技术和携带人可变区的转基因动物出现使得全人源单克隆抗体成为可能。人源化抗体和全人源抗体不仅免疫原性明显降低，同时表现出与人源IgG类似性质。噬菌体展示技术在先导化合物优化过程中能够分离控制单克隆抗体的特异性和亲和力，结合计算模拟等抗体亲和力成熟技术，噬菌体展示技术在单克隆抗体的研发过程中发挥着越来越重要的作用。

（四）单克隆抗体药物的作用机制

临床上应用的抗肿瘤抗体药物，其抗肿瘤作用机制主要是通过抗体的两种功能：一是亲和性，即与肿瘤表面靶抗原特异性结合，而后发挥其效应功能，杀伤肿瘤细胞。抗体分子通过与靶抗原结合，能够阻断肿瘤生长因子信号通路，诱导细胞凋亡或是抑制肿瘤微环境中新生血管的形成。二是对肿瘤细胞的杀伤作用，也可依靠免疫系统来介导细胞死亡，如抗体恒定区介导的ADCC、CDC以及抗体依赖的细胞介导的吞噬作用（ADCP）等机制实现对肿瘤细胞的杀伤作用。抗体偶联药物的作用机制一般是通过偶联抗体与靶向抗原的特异性亲和，将高效的小分子化疗药物或放射性分子携带至靶点，从而抑制或者杀死肿瘤细胞。

针对同一个靶点的不同单克隆抗体药物，其作用机制并不一定完全相同，临床的疗效与不良反应也有所差异。曲妥珠单抗和帕妥珠单抗均可以靶向表皮生长因子受体家族中的HER2，但是两者的抗原识别表位不同，前者可抑制HER2的同源二聚化和异源二聚化，而后者只抑制HER2与EGFR或者HER2的异源二聚化，因而两者在临床上的联合用药也能表现出一定的“协同效应”。西妥昔单抗、帕尼单抗和尼妥珠单抗都是靶向EGFR的单克隆抗体，它们所识别的抗原结合表位虽然相同，但是由于亲和力和IgG亚型的差异，在临床上引起的皮肤毒性也有所差异。

（五）单克隆抗体药物的发展现状

目前研制与应用的单克隆抗体药物基本上是以细胞工程技术和基因工程技术为主体的抗体工程技术制备的药物。临床研究表明，单独应用在肿瘤治疗中是有效的，且在多数情况下，单克隆抗体药物与常规的放射疗法、化疗药物和免疫调节药物等联合应用时也能表现出协同作用，这使得单克隆抗体药物的研发一直处于热潮中。自1997年以来，抗体药物在肿瘤治疗领域取得了突破性进展。近年来，由于DNA重组技术的飞速发展，其被应用于抗体的结构改造中，各种形式的重组抗体相继出现。如人源化抗体、单价小分子抗体、多价小分子抗体以及抗体融合蛋白等大批抗体药物涌入市场。基于抗体的疗法其关键在于寻找合适的靶向抗原。一个理想的单抗，其靶点应该是在肿瘤细胞表面特异性表达或高表达，而在正常组织中不表达或低表达的抗原。近些年来，肿瘤靶点的研究也取得了突破性的进展，随着分子生物学的发展和许多肿瘤新靶点的出现，为抗体药物的研发提供了新的方向。目前上市的单克隆抗体药物的靶点涵盖了血液分化抗原（CD20、CD30、CD33和CD52等），细胞生长因子（CEA、EGFR、HER2、HER3、MET和IGFR1等），肿瘤坏死因子配基（TRAIL-R1、TRAIL-R2和TANKL等）和血管内皮生长因子（VEGF）等。

免疫疗法是一种帮助免疫系统对抗癌症的治疗方法。经过几十年的研究与发展，现在已有很多种免疫疗法可用于对抗癌症。免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitor，ICI），可以阻断免疫检查点，如程序性死亡受体1（programmed death-1，PD-1），使人体的免疫细胞对癌症产生更强烈的应答。单克隆抗体，也是一种靶向治疗手段，靶向免疫系统从而对抗癌症，例如利妥昔单抗，可以结合B细胞上的CD20治疗非霍奇金淋巴瘤和慢性淋巴细胞白血病。免疫治疗的另一种新形式是双特异性抗体，因其双靶点的特性帮助T细胞靠近癌细胞，从而帮助免疫细胞杀死癌细胞。近些年，随着嵌合抗原受体T细胞免疫疗法（CAR-T）药物的上市，T细胞移植疗法也逐渐进入人们的视线。T细胞移植疗法，又称改良型细胞治疗、改良型免疫治疗或免疫细胞疗法，通过提高T细胞的天然抗癌能力治疗肿瘤。

1.免疫检查点抑制剂

尽管宿主免疫力为识别和消除早期肿瘤发展做出了巨大努力，但肿瘤可利用免疫学检查点，包括PD-1和抗程序性死亡受体配体1（programmed death ligand 1，PD-L1），逃避免疫检测并降低抗肿瘤治疗的有效性。因此，该机制已被临床前和临床研究广泛地开发，以使用免疫疗法作为提高癌症治疗效果的方法。免疫检查点抑制剂单克隆抗体是出色的例子，已证明可显著改善多种癌症类型的治疗效果。

伊匹木单抗、纳武利尤单抗和帕博利珠单抗是免疫检查点抑制剂的代表药物。伊匹木单抗是一种细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4（CTLA-4）抑制剂，是第一个在免疫检查点抑制上获得批准的免疫调节性癌症治疗方法。伊匹木单抗首次被批准用于晚期黑色素瘤，是肿瘤免疫治疗的一个革命性里程碑，它通过解除T细胞抑制、促进效应细胞活化和增殖来发挥抗肿瘤治疗作用。靶向程序性死亡受体1（PD-1）信号通路的纳武利尤单抗和帕博利珠单抗在伊匹木单抗后很快得到开发，并在证明其相对于标准治疗的显著疗效和安全性优势后迅速获得了多种适应证的认可。这些免疫检查点抑制剂已成为多种实体瘤的治疗标准，并且在世界范围的临床试验中探索更多的适应证。

尽管抗CTLA-4和抗PD-1/PD-L1治疗取得了空前的成功，但低应答率和免疫相关的不良反应仍然是免疫检查点抑制剂取得更大成功的障碍，并增加了对可靠的预测性生物标志物和/或更先进的治疗方法的需求。抗CTLA-4和抗PD-1/PD-L1的治疗效果与复杂而动态的肿瘤微环境密切相关。肿瘤微环境的发展是由异常的肿瘤生长所驱动，可逆地阻止肿瘤根除过程中的宿主效应免疫反应，并且取决于特定的癌症类型和发展阶段。在某些情况下由于缺乏足够的T细胞无法引发或激活免疫反应，而形成所谓的“免疫沙漠”；另一种情况是T细胞由于趋化因子、血管介质和基于基质的抑制作用（例如免疫）的干扰而无法浸润。除了改变肿瘤微环境中的免疫环境外，癌细胞周围异常组织发育的物理和生理障碍还可能导致实体瘤内mAb渗透性差和分布不均，从而成为有效治疗癌症的障碍。因此，复杂而动态的肿瘤微环境限制了免疫检查点抑制剂诱导的免疫激活作用，导致不同患者人群的治疗结果不同。

除了上述问题外，免疫检查点抑制剂疗法还面临与免疫相关的不良反应的挑战。虽然免疫检查点抑制作用可以阻止肿瘤细胞逃避宿主的免疫反应，但通过降低免疫检查点的调节作用也可以中断常规的免疫调节，从而增加了感染和自身免疫的风险。过度激活的免疫系统可能会影响肝脏、心脏和胰腺等局部重要器官。

2.双特异性抗体

双特异性抗体（bispecific antibody，BsAb）的产生主要是考虑到在肿瘤的发病过程中，有多个媒介通过特异或重叠的机制参与其中，因此可以合理推断，若同时阻断多个靶点将产生比抑制单个靶点更好的治疗效果。开发用于肿瘤治疗的双特异性抗体药物主要有四个方面：抑制两个细胞表面受体；阻断两个配体；串联两个受体；衔接不携带Fc受体（因而不会被抗体激活）的T细胞。

双特异性抗体还可以根据其与典型的免疫球蛋白分子结构的相似程度分为两大类，“IgG样”分子，例如，含有Fc区的三功能特异性抗体（TrABs或TrioMabs），保留了Fc介导的效应功能（例如ADCC、CDC和ADCP）；缺乏Fc区的“非IgG样”分子，例如双特异性T细胞衔接剂（BiTEs），相对分子质量更小，组织穿透性增强，但半衰期较短。双特异性抗体的相对分子质量大小通常从几千到百万不等，常用的给药方式是肠外给药。

与单一疗法或传统的联合疗法相比，双特异性抗体的双重靶标特性在提高抗肿瘤疗效方面有关键优势：①同时阻断在疾病发病中起主要作用的两个不同靶点或介质；②诱导细胞信号通路（例如增殖或炎症通路）；③重新靶向以调节ADCC；④避免耐药进展和提高抗增殖效应，将患者自身的细胞毒性T细胞与靶向癌细胞临时结合，从而激活细胞毒性T细胞以引起肿瘤裂解。

双特异性抗体是一种具有重要治疗价值的新兴药物实体，未来的发展前景也十分广阔，如在免疫细胞和肿瘤细胞中发现新的抗原靶点，开发允许超过2或3个靶点的新的抗体制备技术，更便宜更快捷的生产方法，与其他药物（如免疫检查点抑制剂）的联合治疗等。虽然双特异性抗体的研究还在摸索中前进，但毫无疑问，已积累的研发和临床应用经验将指导未来新一代双特异性抗体的进步。

（六）单克隆抗体药物的优势

治疗性单克隆抗体是通过分子生物学手段得到的针对单一抗原表位的高度均一且具有药理学作用的一类抗体药物。与化学药物相比，单克隆抗体药物在治疗疾病方面具备以下优势。

1.特异性强

针对特定的单一抗原表位，单克隆抗体药物具有高度的特异性，能够与肿瘤细胞表面的靶抗原进行特异性亲和，通过阻断、直接杀伤或激活免疫反应来充分发挥保护作用，从而使得到达肿瘤部位的抗体药物多而进入正常组织细胞的抗体药物少，其他药物尤其是肿瘤化疗治疗药物很难实现，因此单克隆抗体药物被称作“消灭肿瘤的精确导弹”。这是单克隆抗体药物可以用于靶向治疗的基础。

2.高效性

由于其高度特异性和强大的抗原结合能力，单克隆抗体药物在治疗中显示出高效性。它们能够有效中和病原体、阻断异常信号通路、激活免疫系统等，以实现治疗效果。单克隆抗体药物还可以通过促进ADCC或CDC等机制，增强免疫系统对肿瘤的攻击力。

3.副作用小

单抗为蛋白质，其代谢方式和体内的蛋白质代谢方式一样，不会额外对肝、肾造成负担，副作用相对较小。

二、抗体偶联药物的开发展望

传统的肿瘤化疗药物是一些细胞毒分子如铂类药物、烷化剂等，对肿瘤细胞具有强大的杀伤力但不能靶向于肿瘤细胞，经常误杀正常细胞，导致全身毒副反应。而近年来发展势头迅猛的单克隆抗体对肿瘤细胞有良好的靶向性，但对实体瘤的杀伤力较弱。因此，研究者将抗体和细胞毒性药物相结合制备了一种新型抗肿瘤药物——抗体偶联药物（ADC），其兼具抗体的高选择性、细胞毒性药物的高杀伤性。ADC的概念最早由德国医师和科学家Paul Ehrlich提出，距今已有近100年的历史。他将抗体描述为“魔术子弹”，可以在不损害生物体的情况下自行识别目标。Ehrlich还期望将毒素附着在抗体上，以提升治疗的特异性。45年后，根据Ehrlich的设想，研究者将甲氨蝶呤（methotrexate，MTX）连接至针对白血病细胞的抗体。在1980年，研究者进行了基于小鼠免疫球蛋白G（IgG）分子的ADC的临床试验。1990年首次证实了基于嵌合mAb的ADC。ADC允许向肿瘤细胞选择性递送高效药物，同时保留健康细胞，从而减轻了传统化学疗法的副作用，成为肿瘤治疗领域的研究热点和难点。

（一）作用机制

ADC包括三部分：mAb、小分子细胞毒药物（payload/warhead）、连接体（linker）。mAb主要提供靶向性，小分子细胞毒药物作为“弹头”，主要对肿瘤细胞进行杀伤，连接体是将两者连接起来。ADC以静脉注射的方式进入血液循环，能避免被胃酸和蛋白水解酶破坏。抗体部分与肿瘤细胞表面的靶向抗原结合后。大多肿瘤细胞会将ADC内吞，形成核内体。随后核内体与溶酶体发生融合，一部分ADC将被排出细胞外，而未被排出细胞外的ADC在溶酶体的分解作用下，释放细胞毒药物到细胞质中，破坏细胞DNA和微管蛋白等物质，影响其复制或有丝分裂，最终导致细胞凋亡。

（二）ADC设计

基于ADC的作用机制，一个合格的ADC需要同时符合理想的靶点、特异性抗体、理想的连接体以及杀伤力强大的“弹头”这4个条件。

1.理想的靶点

靶点的选择至关重要，理想的靶点至少要具备以下条件：第一，靶抗原需要在肿瘤中高表达而在健康细胞中不表达或低表达。例如，与正常细胞相比，HER2在肿瘤细胞中的表达水平几乎高100倍。第二，靶抗原应表达在肿瘤细胞的表面，容易被抗体识别。第三，靶点应该是内化抗原，因为它促进ADC转运到细胞中，进而增强细胞毒的作用。从生物学的角度来看，有效ADC的设计取决于肿瘤抗原表达水平，抗原内在化速率和抗体形式，从而选择合适的靶抗原。基于以上条件，最常用的肿瘤表面靶抗原是ERBB2、CD19、CD33、CD22等。

2.特异性抗体

抗体是ADC的重要组成部分。它应该具有以下特征：第一是目标特异性，即抗体应将细胞毒性药物递送至肿瘤细胞。第二是靶标结合亲和力，即抗体应具有对肿瘤细胞表面抗原的高结合亲和力。此外，抗体还应具有低免疫原性和低交叉反应性。第一代ADC中使用了针对靶抗原的鼠抗体。这种鼠抗体的缺点是强大免疫反应，遭到了体内免疫系统的“围剿”，导致了治疗效果降低。但是，随着基因工程技术的发展，这一问题迎刃而解。在第二代ADC中，鼠抗体被转化为小鼠/人源化嵌合抗体。使用的嵌合抗体的一个例子是Rong Wang等人最新研发的ADC。该ADC由嵌合抗CD30的mAb组成，该抗体通过非蛋白酶肽连接体与利达霉素（一种有效的细胞毒剂）相连。这种新产生的ADC具有特异性亲和力，以及对CD30过表达的肿瘤细胞强大的毒性。但是，在某些情况下，由于嵌合抗体表现出对抗体鼠源可变区发生免疫应答，因此观察到嵌合抗体疗效下降。为了解决这个问题，人们开始设计人源化单克隆抗体。Melissa Gallery等人成功制备了完全基于人抗体的ADC——由完全人源抗GCC mAb组成的ADC。该抗体通过蛋白酶可裂解的连接体与高细胞毒性药物偶联，在体外和体内试验中均显示出良好的抗肿瘤活性和较低的免疫原性。

3.理想的连接体

将抗体与细胞毒性药物共价连接的连接体的同一性和稳定性至关重要。连接体要足够稳定以使药物在到达肿瘤靶部位之前在血液中循环较长的时间内不会过早释放游离药物导致靶细胞外的毒性。同时，一旦ADC在肿瘤内被内化，连接体应尽快裂解以有效释放活性游离药物。连接体稳定性也能影响ADC的毒性、药代动力学参数和治疗指数。连接体根据在肿瘤是否裂解可分为可裂解和不可裂解两类。

（1）不可裂解的连接体：

不可裂解的连接体由稳定的键组成，这些键可以抵抗酸碱水解和蛋白质降解作用。进入肿瘤细胞后，ADC在溶酶体中发生mAb降解，释放出带有连接体的细胞毒性药物。因此，对正常细胞伤害较小，不可裂解比可裂解具有更高的稳定性和安全性。此外，不可裂解的连接体可以修饰小分子的化学性质，调节转运蛋白的亲和力以提高释药效率。Gail D等人证明，与通过二硫键连接体与其他安丝菌素生物碱偶联曲妥珠单抗的ADC相比，通过不可还原的硫醚键将细胞毒性药物与曲妥珠单抗偶联成的ADC，具有更高的活性。这是使用不可裂解的连接体的ADC的成功实例之一。

（2）可裂解的连接体

1）对酸敏感型：

这类是对酸性环境敏感但在碱性环境（例如系统循环）中稳定的连接体。内化进入目标肿瘤细胞后，对酸不稳定的连接体中的酸敏感性基团在溶酶体（pH 4.8）和酸性肿瘤微环境（pH 5～6）中被水解。使用酸敏感接头的ADC设计的一个成功示例是米拉组单抗（milatuzumab）结合多柔比星（doxorubicin，DOX）的ADC（IMMU-110）。该ADC由通过酸不稳定的与DOX偶联的人源化抗CD74 mAb组成。

2）溶酶体蛋白酶敏感型：

这类连接体是ADC设计中最常用的种类。与正常细胞相比，由于肿瘤细胞中溶酶体蛋白酶高表达，如组织蛋白酶B。因此，组织蛋白酶B敏感型连接体通过受体介导的内吞作用可选择性地结合并进行裂解。此外，此类连接体在不适合的pH条件和不同的血清蛋白酶抑制剂下保持稳定，仅在靶细胞中裂解。另一个对蛋白酶敏感的是β-葡萄糖醛酸连接体，它被β-葡萄糖醛酸苷酶识别并水解以释放药物。溶酶体和肿瘤坏死区富含β-葡萄糖醛酸苷酶，从而能够选择性释放细胞毒性药物。

3）谷胱甘肽敏感的二硫键：

肿瘤生长和细胞应激状况（如缺氧）使谷胱甘肽大量释放。因此，肿瘤细胞中的谷胱甘肽浓度高于正常细胞。此外，肿瘤细胞还含有来自蛋白质硫化物异构酶家族的酶，可能有助于减少细胞区室中的二硫键。谷胱甘肽敏感型连接体在血流中是稳定的，在肿瘤细胞中被高浓度谷胱甘肽所还原而裂解，在肿瘤部位从无毒前药中释放出活性药物。

4.杀伤力强大的“弹头”

细胞毒性药物在从ADC释放到肿瘤细胞后被激活。ADC中使用的细胞毒性药物在全身循环和溶酶体中应具有高度稳定性，并能够在低浓度下就可能杀伤肿瘤细胞。理想细胞毒性药物应在抗体的环境中具有足够的溶解度、免疫原性低、分子量小和半衰期长。此外，其化学性质还应允许与连接体偶联，同时保持mAb的内在化特性并增强其抗肿瘤作用。现阶段临床使用16种已知药物，其中11种是基于小分子的，另外5种是从蛋白质中衍生的，主要分为以下两个类型。

（1）微管破坏剂

1）奥瑞他汀（auristatin）：

是一种合成抗肿瘤药，衍生自天然产物尾海兔素10（dolastatin 10）。尾海兔素10是一种非特异性毒性剂，因此，它不能单独作为杀伤“弹头”。但是，这类药物的合成类似物，例如单甲基奥瑞他汀E（MMAE）和单甲基奥瑞他汀F（MMAF）是目前ADC中最常用的细胞毒性药物。MMAE是一种抗有丝分裂剂，它通过阻断微管蛋白的聚合过程发挥作用，从而导致细胞周期停滞和凋亡。MMAF的主要功能与MMAE相同，但是由于存在带电的C末端，与MMAE相比，其活性降低。

2）安丝菌素生物碱：

是从珍贵橙色束丝放线菌中分离出来的第二类主要的微管破坏剂。安丝菌素生物碱的功能与长春花生物碱的功能相同。但是，安丝菌素生物碱的细胞毒性几乎是长春花生物碱的100倍。由于缺乏肿瘤特异性和严重的全身毒性，安丝菌素生物碱在临床试验中作为抗癌药物失败。珍贵橙色束丝放线菌的衍生物DM1和DM4已被用于ADC设计。它由与弹头DM1缀合的抗体曲妥珠单抗组成，使用针对HER2受体的不可裂解硫醚连接体。该ADC用于对其他治疗方案失败的HER2阳性转移性乳腺癌患者。

（2）DNA破坏剂

1）卡奇霉素（calicheamicin）：

是一类从细菌单孢衍生的烯二炔抗肿瘤抗生素。卡奇霉素识别DNA的TCCTAGGA序列并停止DNA复制。N-乙酰基卡奇霉素是其衍生物，将其与人源化IgG4 mAb组成针对表面抗原CD33的ADC，用于治疗急性髓系白血病患者。

2）多卡霉素（duocarmycin）：

是从链霉菌菌株中提取的自然产物衍生物。这类药物引起不可修复的DNA烷基化，从而破坏核酸的结构和结构完整性。Lin Yu描述了一种针对CD56的新型ADC，称为promiximab-DUBA。该ADC由抗CD56 hIgG1抗体组成，该抗体通过减少的链间二硫键连接到多卡霉素。这种新的ADC在体外和体内均表现出对癌细胞有效的细胞毒活性。

3）DOX：

通过插入抑制DNA的合成而发挥作用。IMMU-110它已经针对CD74阳性的复发性多发性骨髓瘤进行了Ⅰ/Ⅱ期临床试验。

（三）ADC药物未来前景

目前国内外已有恩美曲妥珠单抗、奥加伊妥珠单抗、维布妥昔单抗、维泊妥珠单抗等ADC药物上市。对理想的靶点、特异性抗体、理想的连接体以及杀伤力强大的“弹头”的不断探索是研发下一代ADC的基础条件，因此必须针对ADC设计的每个组成部分进行系统评估。此外，对ADC抗药性相关机制的进一步了解将加深ADC的合理设计理念。目前，有多个ADC正在临床试验中，这些临床数据将为下一代ADC产生提供重要基础理论支撑，并有机会更好地了解ADC结构变化对疗效的影响。下一代ADC将继续往降低耐药性、提高药物疗效、降低肿瘤转移等方向发展。同时，研究结果表明，与其他药物联合使用时，ADC可以提升疗效、降低不良反应。

在黑色素瘤中BRAF信号通路是一个重要信号通路，针对这一靶点而开发的BRAF/MEK抑制剂具有良好的疗效，但对部分黑色素瘤效果不佳。研究发现，对BRAF/MEK抑制剂产生抗性的肿瘤细胞都会在细胞表面高度表达一种称为AXL的受体酪氨酸激酶。因此，将AXL抗体与破坏微管的MMAE结合制备而成AXL-107-MMAE和BRAF/MEK抑制剂能够互补地在黑色素瘤中消灭不同类型的肿瘤细胞，从而达到协同抑制肿瘤生长的效果。因此，相较于单独使用，将BRAF/MEK抑制剂或AXL-107-MMAE两者联合治疗的疗效有显著的提升。

进一步的临床研究表明，ADC还可以与免疫检查点抑制剂组合使用，增强抗肿瘤免疫反应。例如恩美曲妥珠单抗与PD-1抑制剂帕博利珠单抗的组合以及维布妥昔单抗与PD-L1或PD-1抑制剂的组合，在转移性乳腺癌患者和复发性霍奇金淋巴瘤患者的治疗中，联合组的效果明显优于单药组。

综上所述，ADC联合治疗可以提升治疗疗效、减免不良反应、降低耐药性，这将为下一代ADC设计打开新的发展方向，推动联合治疗更好发展，使患者更多地获益。

三、生物类似药的挑战

（一）生物类似药的定义、特征

在了解生物类似药的定义之前，我们应首先熟知生物药的定义，从广义上来讲生物药是指采用传统或现代生物技术，利用生物体（包括微生物、植物和动物等）或其组成部分（包括器官、组织、细胞、酶等）来制备用于预防、诊断和治疗的药品。而现在所指的生物药，更多的是指利用DNA重组技术开发的蛋白质或核酸类药物，其具有分子量大、结构复杂等特点，主要包括：①蛋白多肽类药物，如细胞因子、干扰素等；②寡核苷酸及基因类药物；③疫苗，如失活疫苗、DNA疫苗等；④细胞治疗，如干细胞治疗等。生物药在肿瘤、自身免疫性疾病等特定治疗领域中显示出其他药物无法比拟的临床疗效。但是由于研发难度大，研发周期过长、生产工艺极其复杂，导致生物药的价格高昂，普通患者难以长期承受。因此，基于以上背景，生物类似药的出现也是水到渠成。

生物类似药是一种在质量、安全性和有效性等方面与已获准注册的原研生物药具有相似性的治疗用生物制品。生物类似药的氨基酸序列原则上应与原研生物药相同，且在临床使用上无差异。生物药和生物类似药均属于生物制剂，拥有许多独特的性质，如相对于化学小分子药物而言，来源于活体细胞的生物药和生物类似药具有分子量大、结构复杂，非均一性等特点，对理化环境极为敏感；难以通过单纯的理化分析表征其全部质量属性；细胞培养条件（温度、营养）、产品的加工、纯化、储存和包装中微小的差别均会对产品的质量、纯度、生物特性和临床效果产生影响。基于以上特性，生物药很难被完全精确地仿制，只能生产出与原研生物药在结构、疗效以及安全性上相似的药物。其与化学仿制药最大的不同之处在于：化学仿制药可以是与原研药结构完全相同的均一活性物质，而生物类似药即便与原研药的表达载体、技术和生产流程一样，也只能做到接近生物原研药，无法完全保证产品的类似性。

（二）生物类似药的审批

生物类似药的特性决定了其审批上市的管理工作的特殊性，很难将传统意义上的化学仿制药的法规和指导原则套用于现阶段的生物类似药的研发和审批上。因此，建立一套专门针对生物类似药临床研究评价体系将对后续生物类似药的上市起到积极的推动作用。欧盟是全球首个提出“生物类似药”概念并随之建立指导生物类似药研发和审批政策的地区。2004年，欧洲药品管理局（EMA）颁布了《生物类似药指南（草案）》。2009年世界卫生组织（World Health Organization，WHO）参照EMA的标准制定了生物类似药指导原则，并细化了生产工艺、稳定性等质量管理研究的技术参数，为全球生物类似药相关法规的制定提供了重要的参考。2010年美国也通过立法明确了生物类似药的审批程序，加速了生物类似药进入市场的步伐。

随着众多原研生物药专利陆续到期，生物类似药实现“跃进式”发展的窗口期已经到来。为在生物类似药发展的浪潮中抢占先机，推动我国生物类似药研究的健康发展，我国于2015年发布《生物类似药研发与评价技术指导原则（试行）》，该指导原则详细阐述了生物类似药研发和评价的四大基本原则，即比对原则、逐步递进原则、一致性原则和相似性评价原则。指导原则指出生物类似药需要进行全面的药学比对研究（参照原研药）、非临床研究和评价、临床研究和评价以及药物警戒等系列研究和评价。

（三）安全性、有效性

仿制药临床数据需要药代动力学生物等效性，而生物类似药除此之外还要进行安全性和有效性研究，尤其是更复杂的生物类似药。生物制品的内在结构、理化性质和生产程序对其安全性和有效性均有潜在的影响。此外，生物类似药的免疫原性亦关乎药品安全性，全球生物制药企业和药品监管机构均非常关注产品的免疫原性。所有的生物制剂，包括生物药和生物类似药，均可诱发机体的免疫反应，进而形成抗药物抗体（anti-drug antibody，ADA）和/或中和抗体（neutralizing antibody，NA），影响药物的疗效和安全性。因此，评价生物类似药与其参照药的免疫原性，对于生物类似药的临床评价至关重要。

现阶段的生物类似药均与其参照药表现出一致性较好的免疫原性。在某些情况下，这些由生物类似药引起的免疫反应产生的抗体可能不会引起体内内源性蛋白的交叉反应，但会降低药物的有效性，同时可能致人体产生炎症反应、过敏、免疫反应。生物制剂相关免疫原性最著名的例子之一是单纯红细胞再生障碍性贫血的发展，由内源性促红细胞生成素的交叉反应中和抗体维持，与慢性肾病患者皮下注射人促红素有关。单纯红细胞再生障碍性贫血是由多种因素共同作用的结果，这些因素与人促红素参照药的一种特定配方的生产、处理和给药途径有关，其中用聚山梨酸酯80和甘氨酸取代稳定剂白蛋白。聚山梨酸酯80从生物制剂预充注射器的塞子中滤出的有机化合物可能在该产品的免疫原性中发挥了作用。因此，生物类似药的上市后风险管理和药物警戒计划与原研药完全一致，必须严格按照国家规定开展上市后评价，Ⅳ期临床试验和安全性追踪与数据收集。

对比分析候选生物类似药和参照药的临床疗效相似性，是临床研究和评价中的重要内容。现有研究文献表明，已上市的生物类似药临床疗效比较研究中，需要合理选择比值或差值作为主要终点指标的效应量。等效性界值一般基于原研产品疗效的置信区间进行估算，并结合临床意义进行确定。原研产品的疗效通常依据于原研产品与标准治疗（或安慰剂）随机对照优效性研究的Meta分析结果。纳入Meta分析文献的选择、分析结果的利用等需要综合考虑目标适应证国内外临床实践、种族差异、样本量可行性等因素。

（四）面临的挑战

生物药的复杂结构、大分子和非均一性等特点，使得生物类似药与原研药在物质结构和功能等方面不可能达到完全的精确复制，选择不同的对照药以及上市后原研药与生物类似药各自的工艺优化，都可能导致优化前后的原研药之间或生物类似药之间尤其目前在国内多家企业集中开发和申报同一种生物类似药的现状下，研发机构和监管部门可能面临对不同情况下技术评估的困难。同时，当偏移超出一定范围时，可能在临床应用上会带来一定风险和不利影响，包括药物警戒以及生物类似药与原研药的互换和适应证外推等应用方面。

随着靶向治疗生物药在临床应用的扩大，其优势正在不断显现，但单一靶点抗体药物对于某些疾病，包括某些实体瘤的治疗，整体疗效尚不理想，故应进一步优化抗体结构，包括Fc构建、糖基化修饰等，这将有助于增强抗体药物的抗体依赖细胞介导的细胞毒性作用，并同时改善药物代谢动力学，延长半衰期，增加抗体的稳定性，增强药物的疗效和安全性，降低免疫原性。双特异抗体和抗体偶联药物的开发，可以提升治疗效果、减少不良反应、降低耐药性，也将进一步有助于扩大抗体药物在临床上的应用，增强药物的疗效。此外，在生物药研发过程中，加快攻克限制生物药发展的瓶颈技术，如靶点筛选和工艺技术平台，以及临床上用于患者选择的生物标志物的筛选和开发，可加快研发进程，降低生产成本，提升药物研发成功率。

与此同时，攻克生物类似药技术瓶颈的同时也应该重视和加强管理与制度的建设，不能使其成为阻碍生物类似药进步的制约性因素。我国可以参考欧美等国家的先进的管理经验，实施药品风险动态化管理，建立风险信息实时管理系统，让研究者在第一时间共享现有数据。同时，对于一些国外已上市的生物类似药品种，可优先试点，之后再分阶段、分步骤地完善该品种的上市后风险管理。不断地推陈出新，形成良好的市场竞争氛围，进一步推动国内生物类似药产业的蓬勃发展。

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