编者按：本文源于普华资本，作者竺宝琳，动脉网获权转载
除了比较成熟的ADC、FDC、RDC外，随着偶联技术和对分子类型认知的提升，有望实现突破性发展的领域有蛋白降解偶联药物和抗体-核苷偶联药物等。当然除了科学性考量外还需要考虑市场情况和竞争优势，但下一代“ADC”仍然有很大的机会出现。
2023年3月，辉瑞以430亿美元并购Seagen；4月初，映恩生物成为继荣昌生物、科伦药业之后又一个获得超亿美元首付款的国内ADC创新药企。回顾过去几年，ADC在全球市场交易持续火热，该领域何以吸引巨头重金下场，除了ADC自身各组分迭代优化外，下一个“ADC”在何方？
ADC的交易数量和交易方式：
自2018年以来，ADC相关资产的交易量增长了三倍多，授权模式和共同开发模式占比最高。
ADC不同临床阶段的交易数量：
ADC交易经常在产品开发生命周期的早期达成。可见人们对早期的技术/资产有明显的兴趣，特别是在发现阶段，涉及单抗选择、优化链接子和毒素选取等方面。
ADC与其他不同分子形式平均交易首付款和里程碑付款对比：
虽然ADC的交易频率低于某些分子形式，但ADC获得的交易价值最高。平均而言，所有阶段的首付款为8.51亿美元 ，其中5项交易的首付款为10亿美元。在评估总交易金额中位值时，ADC的总体价值为8.48亿美元，比多/双特异性抗体的中位值5.12亿美元高出3亿美元。
ADC不同临床阶段的交易规模：
ADC的交易版图中最引人注目的是各个开发阶段的整体交易价值。虽然从临床前到3期临床的整体交易价值也在持续增加，但首付款显著增加，这表明了通过临床数据实现的成药性风险消除价值。
ADC 药物自开发至今已有接近 100 多年历史，其首次真正尝试源于 1958 年，Mathe 将抗鼠白细胞免疫球蛋白与甲氨蝶呤偶联用于白血病的治疗。但这次尝试以失败告终，直到 2000 年第一款 ADC 药物 -吉妥珠单抗才正式上市；2011 年第二款 ADC 药物维布妥昔单抗上市，自此之后的 11 年接连上市了 10多款药物。总体来说，ADC 药物从 2011 年开始才真正意义上进入了发展的快车道。不同于大多数前沿疗法叫好不叫座，近5年来ADC凭借颠覆性的临床疗效及广覆盖的适应应用，正在释放巨大商业价值。DS-8201在2019年底以末线疗法上市以来，不断往前线和Her2低表达攻克，商业上气势如虹，2022年全球销售额12.6亿美元，《Nature》预计其 2026年销售额将达到62亿美元。
在与抗体偶联后不易引起ADC药物发生聚集以保证在体内拥有较长的循环时间；2)本身以及构成ADC药物后较低的免疫原性；3)在水溶液、血液中足够稳定且具有合适的反应位点；4）通过连接子与抗体偶联，偶联后仍然能够保证其生物活性；5）可以通过相对经济的过程合成。
1.3连接子的选择：
尽管根据肿瘤细胞的类型选择特异性抗体和 payloads 很重要，但就药代动力学，药理学和治疗窗口来说，连接子能够对最终获得ADC药物的毒性、稳定性、特异性等性质产生巨大影响，通过选择合适的 linker 来约束抗体和 payloads 是成功构建 ADC 的关键。理想的 linker 必须满足以下条件：1）linker 需要在血液循环系统中稳定存在，当定位到肿瘤细胞内或附近时能快速释放活性 payloads，linker 的不稳定性会导致 payloads 的过早释放，造成对正常组织细胞的损伤；2）ADC 一旦被内化到靶肿瘤组织中，linker 需要具有被快速裂解并释放毒性分子的能力；3）亲疏水性也是 linker 考虑的一个重要特性，疏水性连接基团和疏水性 payloads 通常会导致 ADC 小分子的聚集，从而引起免疫原性。
连接子大体上可以分为第一代ADC药物采用的不可裂解型和第二、三代ADC药物采用较多的可裂解型。
不可裂解型：
不可裂解型连接子主要包括马来酰型以及含硫醇己酰胺型连接子，通过形成酰胺键以及硫醚键将小分子药物与抗体偶联。
不可裂解型连接子能够保证ADC药物在体内循环中保持较高的稳定性，经抗体-抗原介导进入细胞后通过内体运输进入溶酶体，然后抗体在溶酶体中各种生物酶的作用下裂解释放小分子药物进而产生细胞毒性。但通常采用不可裂解型连接子的ADC药物一般针对性靶向具有高抗原表达肿瘤细胞而很少影响周边低抗原表达的肿瘤细胞，这是由于ADC药物在溶酶体中酶解后的小分子药物通常带有具有电荷的氨基酸残留物，这些带电氨基酸-小分子复合物不能够进出细胞膜进而通过旁观者效应杀伤周围肿瘤细胞。
可裂解型：
可裂解型连接子利用其在血液系统和肿瘤细胞的环境差异，主要分为pH敏感型、酶敏感型以及可还原型，分别利用进入肿瘤组织酸性内体或溶酶体中较低的pH值、肿瘤细胞内蛋白酶、肿瘤细胞内较高的还原性来裂解连接子。采用这一类型连接子的ADC药物在通过抗体靶向定位肿瘤细胞，在肿瘤区域富集并利用肿瘤细胞特殊的微环境的刺激使连接子断裂释放小分子药物，从而产生抑制细胞增殖和杀伤细胞的效果。与不可裂解型连接子相比对肿瘤细胞内吞的依赖性较低，有利于ADC的旁杀伤效应。
可见，选择何种类型的 linker 与靶标选择密切相关。在具有可切割 linker 的 ADC 药物中，靶标为 B 细胞抗原 的，被证实在体内非常有效。相反，带有不可切割 linker 的 ADC 药物中，被证实在体内内吞并快速转运到溶酶体的靶标如CD22，CD79b有效。
1.4偶联技术
偶联方法可分为化学偶联和酶偶联，也可分为定点偶联和非定点偶联。
化学偶联包括：赖氨酸酰胺偶联、半胱氨酸偶联、引入非天然氨基酸偶联。
赖氨酸酰胺偶联：
赖氨酸残基上的氨基可以与含有活性羧酸酯的连接子以酰胺键连接，进一步实现与药物偶联。由于抗体表面赖氨酸残基数量众多，该方法得到的ADC中将包含不同DAR和多种偶联部位的偶联物，优化后得到的最佳均值DAR为3.5-4，实际分布为0-7，均一性差。同时，一些赖氨酸残基在抗原抗体相互作用中很重要，该方法会降低抗体的亲和性。
半胱氨酸偶联包括：
1）传统半胱氨酸偶联：一般情况下，抗体中半胱氨酸残基链间和链内都有巯基，以二硫键形式存在，链间的二硫键对抗体性质基本没有影响，可以采用温和的还原方法使其断裂，得到游离巯基。在IgG1中，有4个链间二硫键和12个链内二硫键，可以将链间二硫键选择还原为2、4、6或8个二硫键，进一步进行偶联。由于可偶联部位少，该方法优于赖氨酸酰胺偶联，但均一性仍有待提升；
2）工程化突变半胱氨酸偶联：通过定点诱变，在单抗中人工引入半胱氨酸残基用于偶联。这样得到的ADC的DAR均值为1.9，抗体均一性大于90%，体内外都有活性；
3）半胱氨酸二硫键重架桥偶联：利用二溴马来酰亚胺等试剂，可以在还原后的链间巯基之间形成重架桥，实现定点偶联，得到的DAR主要为4；
4）芳基钯高选择性偶联：利用芳基钯进行高选择性偶联，得到的DAR主要为4.4。该方法不需要连接子，产物对酸、碱、氧化稳定，但是用到钯催化剂，需要考虑毒性、价格、钯残留等问题。
第一种方法为非定点偶联，后三种方法为定点偶联。
插入非天然氨基酸偶联：
引入非天然氨基酸，利用其上的特征官能团进行偶联，方法包括：
1）通过一种特殊的密码子-tRNA合成酶可以在蛋白质中引入含有羰基的p-乙酰基苯丙胺残基，利用该羰基与烷氧胺生成肟，进一步与药物偶联；
2）引入含有叠氮基团的非天然氨基酸残基，如p-叠氮甲基苯丙胺等可以与炔基通过叠氮-炔环化反应连接，通过改变炔的结构，该反应在铜催化条件存在与否的情况下都可以进行。
插入非天然氨基酸偶联属于定点偶联技术，得到的ADC具有较好的均一性，但该方法需要特殊的技术，且这些非天然氨基酸的免疫原性未知，需要考虑安全性。
酶偶联包括：
转肽酶催化转肽反应偶联、细菌谷氨酰胺转氨酶催化转氨反应偶联、N-聚糖工程偶联、甲酰甘氨酸生成酶催化反应偶联等。
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跨国药企纷纷重金押注ADC赛道，势头不亚于早些年的PD-1，过去几年全球科学家也在寻找下一个PD-1，但是肿瘤免疫治疗领域的TIGIT、TGFβ、偏向性IL-2纷纷折戟。那有下一个“ADC”么？
对比肿瘤免疫治疗赛道和ADC，从生物学确定性和技术创新看有很大的不同。IO赛道的创新药研发可能更侧重基础生物学的突破，新靶点、新机理、新通路，但是ADC领域目前看到主要突破在分子设计和偶联技术，其构成有确定机理的靶点以及确定起效的载荷，相比IO在科学性上的风险更小，对技术可实现性要求更高。
从ADC的结构出发探索可成药的分子结构，就配体、连接子和载荷方向做了可能的延伸：
除了 抗体+linker+小分子毒素 的ADC设计外，通过排列组合，我们还可以看到：抗体片段偶联药物、多肽偶联药物、小分子偶联药物、核素偶联药物、抗体免疫刺激偶联药物、抗体降解偶联药物、抗体细胞偶联药物、病毒样药物偶联物、抗体寡核苷酸偶联物、抗体生物聚合物偶联物等。
从配体类型分类：
抗体片段偶联药物和ADC的主要差别在于将全长的抗体换成抗体片段，主要依托于新的抗体工程技术发展，更小的抗体结构在肿瘤渗透上可能也有更好的疗效，同时由于结构缩小连接位点的选择也可能更为受限，药物代谢上可能与全长抗体也有区别。
多肽偶联药物主要是将靶头从ADC的抗体换成归巢肽，相比于目前ADC 药物，PDC 药物具有分子量小、肿瘤穿透性强、免疫原性低、利用固相合成法可大规模合成、生产成本较低、相对较好的药代动力学等特点。但目前多肽药物主要为内源性多肽的衍生物，如奥曲肽、GLP-1、胰岛素等，如何开发高亲和力的靶向多肽可能比ADC中的抗体要做更多的研究。
小分子偶联药物采取小分子定向，小分子之间的定点偶联技术可以实现相对准确的药物抗体比。SMDC由纯小分子构成容易控制成本；理论上不会具有免疫原性，安全性控制更容易实现；分子量相较于ADC要低很多，从而在实体瘤中能够具有更好的细胞通透性以及更好的体外和体内稳定性。同时，也要考虑到SMDC的小分子配体选择并没有ADC抗体那样直接，筛选合适配体的难度较大。此外分子量小有优势也需要考虑半衰期和口服给药可实现性。
从广义上看蛋白降解靶向联合体也属于SMDC，通过小分子实现靶向将E3连接酶带到靶标实现目标分子的降解。但是PROTAC要求linker是不可断裂的，SMDC的linker是可裂解的。从可裂解的角度看，小分子前药设计也可以归入SMDC，但前药可能不一定要求有可靶向性的配体。
同理核酸适配体偶联物、DNA嵌合体偶联物、病毒样颗粒偶联物等主要将抗体变换为全新的配体成分。从筛选难度上看，也许抗体是最容易获得和做靶点差异化选择的配体。
从载荷类型分类：
核素偶联药物是利用抗体或小分子介导的靶向定位作用将细胞毒/成像因子精准定位至靶位置，避免全身暴露的潜在危害。不同之处是，RDC载荷是放射性核素，既可用于诊断也能实现治疗功能；组成上与ADC也略有差异，需要添加螯合毒素的特定官能团结构。代表药物有诺华的镥177氧奥曲肽、177Lu-PSMA-617等。
抗体-免疫刺激偶联物和抗体-免疫调节偶联物主要是将免疫激动剂或免疫抑制剂连接到抗体上，实现起效成分的靶向释放。这两类有效成分由于其下游效应细胞在体内分布广，如果不能实现有效靶向的话一方面会限制其使用剂量影响疗效，另外一方面会因为全身分布导致靶毒性，故通过抗体实现靶向是比较理想的方式。涉及此类机制的药物主要包括Toll样受体激动剂类ISAC药物BDC-1001；STING激动剂ISAC药物XMT-2056，Treg细胞调节IMAC药物ADCT-301等。
抗体-降解剂偶联物，它的技术原理是将蛋白降解剂如分子胶或Protac作为payload，兼具抗体的肿瘤特异性和PROTAC分子在催化剂量下对低表达的适用性。代表药物是有Orum Therapeutics开发的ORM-5029。与降解剂相反的药物设计有蛋白稳定剂，DUBTACs也是类似Protac的双功能性分子，它们的一端是与致病蛋白相结合的化合物，通过连接子与能够募集去泛素化酶的化合物连接在一起。去泛素化酶能够去除即将被降解的蛋白表面的泛素链，从而防止它们的降解并稳定蛋白水平。2022年这个领域Stablix 、Vicinitas等多家靶蛋白稳定的公司完成早期融资，但尚未看到抗体-稳定剂偶联物相关公司。
抗体-寡核苷酸偶联物和 抗体-siRNA偶联物的设计是将寡核苷酸或siRNA连接到抗体上。目前RNA类药物面临着肝外靶向性不足的问题，通过抗体实现组织靶向也许是核酸递送的突破方向。相比于ADC携带的毒素，核酸片段的分子量要大很多，其电负性对药物设计也有非常不同的要求。目前代表药物是由Avidity 开发的AOC-1001。Avidity是研发AOC的先驱，该设计结合了单克隆抗体的组织选择性和基于寡核苷酸治疗方法的精确性，从而克服了阻碍寡核苷酸传递的障碍并实现疾病的遗传驱动因素靶向，用于治疗罕见的肌肉疾病和其他严重疾病。率先进入临床的AOC-1001由3部分组成：靶向转铁蛋白受体1的全长单抗、linker、靶向DMPK mRNA的siRNA，适应症为强直性肌营养不良症1型。
抗体-生物聚合物偶联物由抗体与生物多聚物通过连接子偶联得到。代表药物是由Kodiak 开发的KSI-301。公司采用800kDa分支状磷酸胆碱多聚物为生物多聚物，该多聚物可以与水结合，与抗体通过不可裂解连接子定点偶联，在抗体外形成一层水屏障，避免其受到非特异性相互作用干扰直达靶点。该平台被设计用于VEGF靶点，提高药物在眼组织内的持续时间，以此提高疗效、减少注射次数，目前正被开发用于治疗视网膜血管疾病和预防糖尿性眼病患者的视力丧失。2022年2月，Kodiak Sciences公布湿性年龄相关黄斑变性KSI-301首个注册临床试验DAZZLE 数据，显示视力矫正较阿柏西普未显示非劣，未达到临床终点；公司分析认为，此次失败的一个重要原因是方案用药间隔过长。
抗体-细胞偶联物与CAR-T的作用类似，更偏向于细胞治疗，抗体起到为细胞疗法提供靶向的作用，如CAR-NK，CAR-血小板等。但抗体细胞偶联药物通过化学反应偶联，不需要基因改造，免疫细胞仍保留天然的激活信号系统，抗体仅起到靶向作用。代表药物有Acepodia公司开发的ACE1702。
将上述排列组合所得创新平台，根据以下几点考虑，以生物学确定性和技术成熟度为横纵坐标作图：
1.抗体偶联药物和抗体片段偶联药物相比其他偶联平台相似度最高，随着抗体工程的演进都有比较好的技术成熟度；
2.多肽偶联药物、小分子偶联药物和核酸适配体偶联药物由于理想配体筛选难度较抗体更大，故参与企业数量比ADC少，技术成熟度相对较低，同靶点比ADC作出优效的科学性确定性也许要弱一些，但如果找到合适的靶点也有差异化的发展机会；
3.抗体偶联免疫激活剂从技术层面看与ADC有比较相似的设计方法，但目前激活剂单药成药难点比较大，载荷的生物学机理还有很多尚未研究清楚；
4.核素偶联药物目前基于多肽和小分子的靶向基础已经有一些药物上市，相对技术成熟度和科学确定性比较高。由于核素管控要求更高，开发企业需要克服的相应技术难点，较ADC的技术普及性稍低；
5.蛋白降解体系的偶联药物有单纯的Protac、以及抗体介导的ADeC和DNA嵌合体介导的DNEtac，这些都依托体内的泛素降解体系，生物学机理已经有相对比较多的研究，但在药物分子结构设计和起效过程中体内三元复合物形成上还有很多技术问题待克服。目前Pretac已有相关分子进入临床研究阶段，其他尚处于临床前；
6.蛋白稳定剂与蛋白降解剂的作用机理相反，抑制泛素降解体系，与体内天然的泛素化系统运作相反，相比降解剂在基础生物学和分子设计上还都有更多要研究的，目前一些企业尚处于临床前阶段；
7.抗体偶联核酸解决了目前核酸药物靶向性的核心难题，与ADC相比在连接上会有一些区别和待探索技术。生物学确定性上由于载荷涉及核酸全新序列设计，但这些序列的设计可参考基因组学，类似其他高开发成功率的RNA药物，在生物学成熟度上会有一些挑战但相对可控。
8. 病毒样药物偶联物和抗体生物聚合物偶联物在药物分子更大，结构更复杂，整体生物学确定性和目前的技术发展都还更早期些。
注：1.在坐标中将ADC定位生物学确定性、技术成熟度最高，将新靶点的成熟分子形式定位生物学确定性最低、技术成熟度最高。2.不同色块对应有较大不同的技术平台，相同色块指相应平台在技术路径或实际应用上有比较好的可替换性。
上图中我们可以看到除了比较成熟的ADC、FDC、RDC外，随着偶联技术和对分子类型认知的提升，有望实现突破性发展的领域有蛋白降解偶联药物和抗体-核苷偶联药物等。当然除了科学性考量外还需要考虑市场情况和竞争优势，但下一代“ADC”仍然有很大的机会出现。
参考文献：
1.A Payday For Payloads: The Transactional Landscape Of ADCs.
2.Site-selective modification strategies in antibody–drug conjugates.
3.Cleavable linkers in antibody–drug conjugates.
4.Strategies and challenges for the next generation of antibody-drug conjugates.
5. Antibody–Drug Conjugates for Cancer Therapy.
6.Antibody-drug conjugates: recent advances in conjugation and linker chemistries.
7.Characterization of antibody-drug conjugates by mass spectrometry: advances and future trends.
8.Antibody–drug conjugates in solid tumors: a look into novel targets.
9.荣昌生物制药招股书。
10. HER2-ADC的迭代进阶。
11.Antibody–Drug Conjugates: A Comprehensive Review.
12.Antibody–Drug Conjugates for Personalized Treatment of Solid Tumors: A Review.
13.Collaboration on trastuzumab deruxtecan Investor conference call presentation.
14.Avidity、Stablix、Vicinitas、Kodiak、Acepodia等官网.
