跨越百年的“魔法炸弹”抗体偶联药物

　　医学史上，总有眼光超越时代的伟人，他们的那些神奇脑电波，可能足以指导几十年，甚至上百年后的治疗突破、药物开发。

　　比如1908年的诺奖得主保罗·埃尔利希（Paul Ehrlich），他能从不同细胞被染料着色的差异，想到用化学物质杀伤病原体，这是癌症化疗最早的理论基础。第一种化疗药出现，是四十多年后的事情了，他这是超前了几个时代？

埃尔利希绝对是大神，24K纯度的

（图片来源：Wikipedia）

　　因此，埃尔利希被后人称为“化疗之父”，但他的超前理念，可不止这一个。

　　著名的“魔法子弹”（Magic Bullet）理论，同样是埃尔利希提出的，他认为可以针对病原体特殊的结构特点，寻找和研制只杀伤病原体，不影响正常组织和细胞的药物[1]。这理论，说的不就是今天百花齐放的抗癌靶向药嘛。

　　说到靶向药，懂行的人自然就会想到单克隆抗体，而“抗体”这个词，也是在埃尔利希1891年发表的论文当中首次出现的，意不意外？大神的脑洞就是厉害。

　　埃尔利希认为，假如把化疗药物连接到抗体上，就能提高治疗的选择性和效果。等一下，这怎么听着好耳熟？抗体、化疗、连接——原来抗体偶联药物（Antibody-Drug Conjugate，ADC），也是您老人家最早畅想出的东西啊！

大道若简，抗体偶联药物的组成也不那么玄乎

（图片来源：iGEM.org）

　　然而埃尔利希提出理论依据的整整一百年后，第一种抗体偶联药物才姗姗来迟，可真是让人好等啊。这位千呼万唤才始出来的ADC，身上有怎样的魔力呢？

　　“1+1+1”，癌细胞的精准催命符

　　智慧简单，又不简单。至少抗体偶联药物的组成，并不那么复杂：把细胞毒性药物通过化学链接，偶联到靶向癌细胞表面特定位点的单克隆抗体上，选择性强的魔法子弹，就被制成了。

　　很显然，抗体偶联药物的给药不仅比普通化疗更精准，而且抗体结合靶点，能使药物被癌细胞直接通过胞吞作用，“吃进”细胞里。化疗药搞内部爆破，肯定杀伤力更强啊，对癌细胞来说简直就是东风快递上门了。

　　被吞进癌细胞里的化疗药，就像是特洛伊木马杀出的伏兵，在杀伤癌细胞之后，还可能有余力冲出去，继续对周围的癌细胞造成杀伤。这种旁杀伤效应（Bystander Killing），同样是抗体偶联药物的起效机制之一。

　　而抗体在这个过程中，也并不是搭载完药物，就开始吃爆米花看戏了。如果被选用的单克隆抗体本身就有不错的抗癌效果，比如曲妥珠单抗这样的成功案例，那细胞毒性药物和单抗，就能对癌细胞一起进行杀伤了[2]。

其实细化说，抗体偶联药物一共有上面这四种杀伤机制

（图片来源：Current Opinion in Immunology）

　　只看理论的话，抗体偶联药物能够实现“比化疗更精准，比靶向更强力”，在疗效上实现进步的同时，还降低了副作用。但在理论转化到现实的过程中，抗体偶联药物的设计和制备，却要面对不少的技术难关。

　　比如说，怎么才能保证抗体上搭载的药物，在进入人体的血液循环后保持稳定，直到遇见癌细胞才被释放？要是药物不稳定，提前脱落了，可就是走一路害一路了。这就对连接药物和抗体的偶联技术，提出了很高的要求。

　　而选择单抗和细胞毒性药物背后，也有不少的学问。单抗要有选择性，而化疗药的杀伤力要强、稳定性要高，还能在结构上具备化学偶联的基础，得好好挑一挑才能找到合适的搭档。随便拉郎配，可是绝对嫁不对郎的。

把理论效果真正实现，需要药物设计上的高水平

（图片来源：Journal of National Cancer Institute）

　　高标准严要求之下设计出的ADC，才能真正体现价值。2000年获批的第一种抗体偶联药物吉姆单抗/奥佐米星（Gemtuzumab Ozogamicin），就因为技术问题，疗效不够副作用也高，遭遇了退市的尴尬。

　　吉姆单抗/奥佐米星的挫折，其实算是抗体偶联药物百年发展史的缩影吧。

　　我来，我见，我征服

　　现实里的科学家，可没有魔杖一挥，凭空变出东西的本事。就算是哈利波特，上魔药课也得老老实实准备原料啊。抗体偶联药物想要现身江湖，就得等抗体和药物齐备了才行。

　　所以保罗·埃尔利希提出的“药物连接抗体”设想，在半个世纪里都无人问津，直到1957年，法国免疫学家Georges Mathé才第一次进行了实验性的尝试，他把甲氨蝶呤连接到免疫球蛋白上，用来治疗白血病[3]。

　　但初步探索的成果，却难以从实验室转化到临床。实验室里用的免疫球蛋白是动物来源，总不能把这个直接用到人身上吧？再说还有提纯和制备的难题。因此Georges Mathé的探索并没有持续多久，其它科学家的后续研究也相继卡壳了。

一直觉得各种抗体和免疫球蛋白特有美感

（图片来源：维基百科）

　　好在这种停滞并不算久。1975年，单克隆抗体技术横空出世，再加上十年后抗体人源化技术的诞生，一举解决了抗体制备和提纯问题。HER2这样的靶向治疗位点被发现，让“寻找病原体特殊结构”也成了现实。

　　而在抗体技术进步的同时，偶联也在不断进化，尤其是细胞生物学上对胞吞作用和溶酶体的理解，让偶联的效率和稳定性，超越了Georges Mathé时代简单化学反应的效果，也让癌细胞胞吞进化疗药，“自取灭亡”成为了可能。

　　这一系列的条件成熟，让抗体偶联药物的研发在20世纪90年代开始起飞。虽然被FDA加速审批上市，用于急性髓细胞白血病治疗的吉姆单抗/奥佐米星遭遇退市，但这一盆冷水，没有彻底浇灭抗体偶联药物的火苗。

　　2011年，本妥昔单抗（Brentuximab vedotin）获批上市，标志着以偶联技术进步为特点的第二代抗体偶联药物成熟，而2013年恩美曲妥珠单抗（Trastuzumab emtansine/T-DM1）的获批，则是抗体偶联药物向实体癌症发起挑战的开始。

这张图，算是T-DM1的真容吧

（配图来源：Roche）

　　那么走到今天，抗体偶联药物又取得了哪些新突破呢？

　　既要行好事，也要问前程

　　算上2017年重装上阵的吉姆单抗/奥佐米星，FDA目前正式批准的抗体偶联药物已经有5种，聚齐了老中青三代，一般认为在本妥昔单抗和T-DM1之后的新型药物，可以被划入第三代抗体偶联药物的范畴。

　　不过这5种药物，有4种针对的是血液系统癌症，只有T-DM1可以用于实体肿瘤的治疗。看药品名就能看出，T-DM1是在传奇的曲妥珠单抗基础上改造而来，因此最早探索的也是HER2乳腺癌的治疗。

　　在取得了转移性患者二线治疗的成功后，T-DM1就转向了辅助治疗的战场，帮助老大哥曲妥珠单抗解决一个棘手的临床难题：靶向HER2的新辅助治疗后，仍存在残余肿瘤的患者。这些患者在手术后5年内，癌症复发的风险可是相当高。

　　KATHERINE试验的结果显示，T-DM1的使用，使这些患者3年内的无浸润性疾病生存率达到88%，比曲妥珠单抗单独治疗的复发风险，相对下降了50%。这突破性的提升幅度，当年曲妥珠单抗在辅助治疗时对比化疗，也不过如此吧[4-5]。

　　而且，随着抗体偶联药物的使用经验增多，意外之喜也层出不穷。就拿T-DM1来说，它能在杀伤癌细胞的同时，有效激活T细胞介导的抗肿瘤免疫应答，从而为它和免疫治疗的联合使用提供了证据[6]，相关的早期临床试验已经启动了。

在HER2乳腺癌上，免疫治疗联合靶向药前景确实值得期待

（图片来源：哈佛大学）

　　话说回来，PD-1/L1抑制剂们不都是单克隆抗体吗？在它们的基础上加挂细胞毒性药物弹头，会不会让疗效进一步升级[7]？免疫与化疗的联合，成功经验可不少。据说英国科学家已经设计出新的PD-1抗体，专门用来开发抗体偶联药物了。

　　癌症之外，抗体偶联药物还有许多的可能，比如风湿病和自身免疫病的治疗，在不断涌现的单抗新药基础上，改造出新型药物也很有可行性。第一种专门用于类风湿关节炎治疗的抗体偶联药物，已经在2019年初进入了临床试验阶段。

　　再说了，抗体偶联药物的研发，目前本来就是未知远远大于已知的领域。现有药物的成功，并不意味着疗效和设计达到了最优化，比如偶联技术和抗体选择的升级，几乎是以日新月异的速度在前进，可以说，每个药物都有特殊之处。

　　不过尝试全新的领域，也需要成熟智慧的结晶，技术壁垒不是说着玩的。这种时候就得看看玩单抗的大行家，比如已经有两种获批ADC的基因泰克，竟然能搞出单克隆抗体+抗生素的ADC创意。虽然还是早期研发，但这个脑洞真够厉害。

　　方兴未艾的抗体偶联药物，未来还能绽放出怎样的精彩？最近站在曲妥珠单抗巨人肩膀上，成果登上顶级期刊的几个新星[8-9]，真是吊足了奇点糕的胃口。未来是你们的，大胆去闯吧。