馬春芳綜述,李芳秋審校

0 引 言

HL是最常見的惡性腫瘤之一,其病因和發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚。目前臨床上主要采取以化療為主,化療、放療結(jié)合的綜合療法,但該方法在殺死腫瘤細(xì)胞的同時,也會損傷機(jī)體的正常組織,引起不良反應(yīng),如破壞口腔和腸道黏膜、毛囊和骨髓等。近來免疫療法應(yīng)用于治療 HL,活體成像技術(shù)應(yīng)用于腫瘤研究[1],抗腫瘤的分子靶向治療受到關(guān)注?？贵w-藥物偶聯(lián)物(antibody-drug-conjugate,ADC)可選擇性地轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞毒性藥物至腫瘤細(xì)胞,達(dá)到靶向性治療的目的,并可提高治療效果,減輕不良反應(yīng)[2-3]。SGN-35(cAC10-vc-MMAE)是一種可用于靶向治療HL的 ADC。其中的抗體 cAC10可與 HL表面的CD30抗原特異性結(jié)合[4]。嵌合型 cAC10抗體具有抗腫瘤和抗毒素活性,與抗腫瘤藥物 MMAE偶聯(lián)形成的 ADC具有更強(qiáng)的抗腫瘤活性,并減少了“彈頭”藥物的毒性[5-6]。文中介紹 SGN-35的各個組成成分,SGN-35的內(nèi)化與作用機(jī)制及應(yīng)用前景。

1 SGN-35的結(jié)構(gòu)

SGN-35是將具有微管蛋白抑制作用的抗腫瘤藥物 MMAE(monomethy auristatin-E)通過二肽接頭連接到抗 CD30抗體 SGN30(cAC10)所形成的。SGN-35中的各個組成部分還可影響抗體-藥物偶聯(lián)物的靶向性、穩(wěn)定性和活性。

1.1 MMAE SGN-35中所包含的藥物是來自海洋生物的環(huán)肽衍生物 auristatin的類似物 MMAE。auristatin是一種高效的抗有絲分裂藥物,其結(jié)構(gòu)與細(xì)胞生長抑制劑多拉司他汀(dolastatin)10相似,并可抑制分裂細(xì)胞中微管蛋白的聚合作用。MMAE完全是化學(xué)合成的[7-8],通過對藥物整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾達(dá)到有效改變藥物性質(zhì)目的。與其他化療藥物如多柔比星、氨甲喋呤、絲裂霉素、5-氟尿嘧啶、長春花堿類[9]相比,MMAE具有以下特點[10]:IC50值在 0.01～0.1 nmol/L范圍內(nèi),可在體外與腫瘤細(xì)胞高效價結(jié)合,具有適于連接抗體的官能團(tuán),在水溶液中有適當(dāng)?shù)娜芙舛?能與抗體發(fā)生反應(yīng)并長時間保持抗體的穩(wěn)定性。其抗腫瘤作用機(jī)制與長春花堿類似,可抑制微管蛋白的聚合作用,使分裂的細(xì)胞不能形成紡錘體而使分裂停止于中期。

1.2 抗 CD30抗體(cAC10) 靶向腫瘤抗原的腫瘤免疫治療方式多種多樣。通常是利用在正常組織中基本不表達(dá),而在惡性腫瘤中高表達(dá)的細(xì)胞表面抗原,使其成為惡性腫瘤特異性免疫治療疫苗的首選抗原[11]。CD30是腫瘤壞死因子受體家族成員。最初認(rèn)為 CD30是 HL中霍奇金細(xì)胞和 RS細(xì)胞(Reed-Sternberg cell)表面的標(biāo)志物,在 HL和間變性大細(xì)胞淋巴瘤中均有高表達(dá)。近期研究發(fā)現(xiàn)CD30主要限制性表達(dá)于受病毒感染的淋巴細(xì)胞、淋巴瘤細(xì)胞和能產(chǎn)生Th2型細(xì)胞因子的活化 T細(xì)胞亞群,而在正常組織的主質(zhì)細(xì)胞(parenchymal cell)和靜息狀態(tài)的單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞中并未檢測到 CD30的表達(dá),該特點使 CD30成為免疫治療的潛在靶點[12]。

BerH 2是針對 CD30的單克隆抗體,雖然可與腫瘤細(xì)胞表面的 CD30結(jié)合,但并不能用于治療 HL。Wahl等[13]通過基因工程手段將鼠源的抗原互補(bǔ)決定區(qū)嵌入人抗體 IgGγ1鏈和 κ鏈的恒定區(qū)中,制備出能與 CD30靶向結(jié)合的嵌合型單克隆抗體 cAC10。在體外,cAC10可誘導(dǎo)CD30陽性細(xì)胞凋亡,而在荷瘤小鼠體內(nèi) cAC10通過抗體依賴的和補(bǔ)體依賴的細(xì)胞毒作用,使CD30+的 HL的移植瘤縮小,甚至消失[4,14]。將細(xì)胞毒性藥物 MMAE與 cAC10偶聯(lián)形成的抗體-藥物偶聯(lián)物(cAC10-vc-MMAE)具有更高的抗腫瘤活性。通過還原 cAC10抗體的鏈間二硫鍵,可將 MMAE連接到由此產(chǎn)生的半胱氨酸殘基上,形成最初的 cAC10-vc-ADC(SGN-35)[8,15]。這種ADC中每個抗體分子攜帶 8個藥物分子。因其含 4個可還原的二硫鍵,在結(jié)構(gòu)上高度穩(wěn)定。但隨后的研究顯示,雖然這種 ADC中的抗體結(jié)合性質(zhì)并未改變,但抗體的藥物代謝動力學(xué)性質(zhì)卻發(fā)生了明顯變化,攜帶 8分子藥物的 ADC與未經(jīng)修飾的抗體相比,在循環(huán)中清除速度更快[16]。McDonagh等[17]通過蛋白質(zhì)工程用絲氨酸取代半胱氨酸,使抗體中僅殘留 2個或 4個分子的半胱氨酸殘基,使每個抗體分子僅允許偶聯(lián) 2個或 4個藥物分子,由此產(chǎn)生的 ADC與未修飾的抗CD30藥物偶聯(lián)物同樣可在細(xì)胞培養(yǎng)和體內(nèi)均能發(fā)揮抗腫瘤作用。

1.3 纈氨酸-瓜氨酸(val-cit)二肽接頭 對 SGN-35進(jìn)行了藥物代謝動力學(xué)的研究,發(fā)現(xiàn)攜帶 8分子藥物的 ADC清除速率大約是相應(yīng)的攜帶 4分子藥物 ADC的 2倍,因此腫瘤細(xì)胞可較長時間接觸含有攜帶低水平藥物的 ADC。機(jī)體對 ADC的最大耐受劑量取決于藥物的攜帶量,攜帶 4分子藥物 ADC的最大耐受劑量是攜帶 8分子藥物ADC的 2倍,因此平均攜帶 4分子藥物/抗體的cAC10-vc-MMAE近來得到迅速發(fā)展。

抗體與藥物之間需要有接頭進(jìn)行連接。接頭的作用是保持 ADC在血液循環(huán)中穩(wěn)定,通過改變 pH、還原反應(yīng)或水解反應(yīng)使攜帶的藥物在靶細(xì)胞中快速釋放。用于 ADC的接頭主要有 3種:腙接頭、二硫接頭和肽接頭。與其他接頭相比,肽接頭在水解或還原的穩(wěn)定性方面顯示出更為明顯的優(yōu)勢?？梢赃x擇一些在腫瘤細(xì)胞或?qū)嶓w細(xì)胞群中高表達(dá)的酶來催化水解反應(yīng)。將 auristatin誘導(dǎo)劑 MMAE與二肽接頭連接,由此產(chǎn)生的藥物誘導(dǎo)劑被連接到可溶性的抗體分子巰基上[7-8],形成具有一定結(jié)構(gòu)的偶聯(lián)物SGN-35。AEVB是將 5腙-苯甲?；S洛林酸通過腙接頭與auristatin E連接所形成的酯。體外研究顯示,肽接頭連接的 ADC的免疫細(xì)胞依賴性殺傷作用比 AEVB高 10-100倍。在小鼠和獼猴體內(nèi),肽接頭的 ADC藥物釋放半衰期分別為 6 d和 10 d[18],而AEVB的藥物釋放半衰期為 1～2 d。而且肽接頭的ADC更穩(wěn)定,毒性更小[8]。SGN-35中的二肽接頭由纈氨酸-瓜氨酸(val-cit)組成,在血漿中穩(wěn)定,在人和小鼠的血漿中 37℃條件下保存 10 d后僅有2%～5%的偶聯(lián)藥物釋放,但在溶酶體酶中高表達(dá)的組織蛋白酶 B存在時不穩(wěn)定[8]。因此 SGN-35可通過蛋白水解使接頭斷裂,從而使藥物釋放,見圖1。

圖1 從SGN-35中釋放藥物的模式Figure 1 Mode of drug release from SGN-35

2 SGN-35的內(nèi)化及作用機(jī)制

無論 ADC中的藥物或游離的藥物都必須進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)才能發(fā)揮抗腫瘤作用。由于抗體分子質(zhì)量較大,不能穿透細(xì)胞膜,故 ADC需通過內(nèi)化途徑進(jìn)入哺乳動物細(xì)胞。常見的內(nèi)化途徑有 3種:網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞吞噬現(xiàn)象、囊泡介導(dǎo)的攝取、胞飲。前兩種類型的抗體攝取是由抗原介導(dǎo)的,而胞飲作用是與抗原無關(guān)的。SGN-35的內(nèi)化過程主要是通過網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞途徑[19]。當(dāng) cAC10與內(nèi)陷小窩相關(guān)的 CD30抗原特異性結(jié)合后,SGN-35可隨時被內(nèi)吞,隨后經(jīng)過轉(zhuǎn)運(yùn)和內(nèi)體小泡等階段,最后結(jié)束于溶酶體。如圖1所示,val-cit二肽接頭被溶酶體組織蛋白酶 B裂解,釋放具有細(xì)胞毒性作用的MMAE,游離的 MMAE進(jìn)入細(xì)胞質(zhì),誘導(dǎo)細(xì)胞在G2/M期停止生長,并通過誘導(dǎo)凋亡殺死細(xì)胞。

3 SGN-35對體腫瘤的療效

已發(fā)現(xiàn)有 3種 CD30陽性的細(xì)胞系對 SGN-35敏感,其 IC50值低于 10ng/m l(0.5～9.9 ng/ml),而CD30陰性的細(xì)胞系對 SGN-35不敏感,其 IC50值 ＞3000ng/m l。用于研究的所有細(xì)胞系均對游離的MMAE敏感,其 IC50值低于 0.3nmol/L。以上結(jié)果說明 ADC具有高度選擇性。Francisco等[15]對SGN-35的抗腫瘤活性進(jìn)行了臨床前研究,將表達(dá)CD30的 2個細(xì)胞系 karpas299和 L540 cy移植到小鼠皮下,待腫瘤達(dá)到一定的體積并快速生長時啟動實驗性治療。結(jié)果顯示,SGN-35對這 2個腫瘤細(xì)胞系均有治療效果,當(dāng)使用劑量為最大耐受劑量的1/200時即可使腫瘤完全消退[8,15],顯示出良好的抗腫瘤活性。為了進(jìn)一步研究 SGN-35的臨床前效果,分別使用濃度為 1 mg/kg的 SGN-35和 0.36 mg/kg相當(dāng)于 1 mg/kg SGN-35等價劑量的 10倍的游離 MMAE治療移植 HL的嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷(severe combined immunodeficiency,SCID)小鼠,研究顯示 SGN-35治療 20d時腫瘤就開始消退,而用游離 MMAE治療的小鼠腫瘤很快復(fù)發(fā)。使用 1mg/kg的 SGN-35即有療效,當(dāng)劑量增加至 30mg/kg時仍未出現(xiàn)明顯的不良反應(yīng)。這說明 SGN-35是一種可用于治療 HD的高效、高選擇性、安全的治療藥物。目前用于臨床試驗階段的 SGN-35是在嵌合的抗CD30單抗 cAC10上通過二肽接頭連接約 4分子的MMAE,對患者每隔 3周使用漸增劑量的 SGN-35進(jìn)行治療,所用初始劑量為 0.1mg/kg,最高劑量為3.6 mg/kg。在 22名治療劑量在 1.2mg/kg以上的患者中,5例(23%)完全消退,11例(45%)達(dá)到客觀緩解(完全或部分消退);19例(86%)通過單試劑治療后好轉(zhuǎn)。SGN-35免疫原性極低,大多數(shù)患者已接受了至少 6個月以上的治療。

4 問題與展望

雖然 SGN-35已進(jìn)入Ⅰ期臨床試驗階段且具有較高的活性水平,但 ADC技術(shù)尚存在許多未解決的問題,如抗體親和力、內(nèi)化速率、抗體的同種型、ADC進(jìn)入腫瘤細(xì)胞后藥物在特定部位的釋放,減少對非腫瘤組織的損傷及為適應(yīng)臨床需要調(diào)整偶聯(lián)物的濃度等[20]。

經(jīng)過 20余年的研究,ADC已成為臨床腫瘤靶向治療的新的前體藥物,與一般的抗腫瘤藥物相比,ADC具有更大的優(yōu)勢[21]。目前,多種 ADC正處于臨床試驗階段或臨床前試驗階段。最近又發(fā)現(xiàn)將SGN-35與其他化療藥物如多柔比星、博來霉素、長春堿、達(dá)卡巴嗪等聯(lián)合使用可用于治療復(fù)發(fā)性或難治性 HL[22],患者經(jīng)治療后的 2年存活率在 90%以上[23]。ADC有可能成為提高 HL治療效果的主要方法。

[1]張士新,陳明心,李芳秋.活體熒光成像技術(shù)在腫瘤研究中的應(yīng)用[J].醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報,2009,22(2):195-197.

[2]Jaracz S,Chen J,Kuznetsova LV,et al.Recent advances in tumor-targeting anticancer drug conjugates[J].Bioorg Med Chem,2005,13(17):5043-5054.

[3]Maeda N,Muta H,Of lazoglu E,et al.Susceptibility of human T-cell leukemia virus typeⅠ-infected cells to humanized anti-CD 30 monoc lonal antibodies in vitro and in vivo[J].Cancer Sci,2010,101(1):224-230.

[4]Younes A.Novel treatment stragtegies for patients with relapsed classical Hodgkin lymphoma[J].Hematology Am Soc Hematol Educ Program,2009,(1):507-519.

[5]Foyil KV,Bartlell NL.anti-CD30 antibodies for Hodgkin lymphoma[J].Curr Hematol Malig Rep,2010,5(3):140-147.

[6]Burke PJ,Toki BE,Meyer DW,et al.Novel immuno conjugates comprised of streptonigrin and 17-amino-geldanamycin attached via a dipeptide-p-am inobenzyl-amine linker system[J].Bioorg Med Chem Lett,2009,19(10):2650-2653.

[7]Doronina SO,Mendelsohn BA,Bovee TD,et al.Enhanced activity of monomerthy lauris tatin F through monoclonal antibody delivery:effects of linker technology on e fficacy and toxicity[J].Bioconjug Chem,2006,17(1):114-124.

[8]Doronina SO,Toki BE,Torgov MY,et al.Development of potent monoclonal antibody auristatin conjugates for cancer therapy[J].Nat Biotechnol,2003,21(7):778-784.

[9]Pietersz GA,Rowland A,Smyth MJ,etal.Chemo immuno conjugates for the treatment of cancer[J].Adv Immunol,1994,56:301-387.

[10]Chari RV.Targeted cancer therapy:conferringspecificity to cytotoxic drugs[J].Acc Chem Res,2008,41(1):98-107.

[11]耿 建,陳龍邦.靶向人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶 T細(xì)胞表位肽的治療性癌癥疫苗研究進(jìn)展[J].醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報,2009,22(11):1201-1205.

[12]Younes A,Kadin ME.Emerging applications of the tumor necrosis factor family of ligands and receptors in cancer therapy[J].J Clin Oncol,2003,21(18):3526-3534.

[13]Wahl AF,Klussman K,Thompson JD,et al.The anti-CD30monoclonal antibody SGN-30promotes growth arrest and DNA fragmentation in vitro and affects antitumor activity in models of Hodgkin′s disease[J].Cancer Res,2002,62(13),3736-3742.

[14]Oflazoglu E,Stone IJ,Gordon KA,et al.Macrophages contribute to the antitumor activity of the anti-CD 30antibody SGN-30[J].Blood,2007,110(13):4370-4372.

[15]Francisco JA,Cerveny CG,Meyer DL,et al.cAC 10-vcMMAE,an anti-CD30-monomethylauristatin E conjugate with potent and selective antitumor activity[J].Blood,2003,102(4):1458-1465.

[16]Hamblett KJ,Senter PD,Chance DF,et al.Effects of drug loading on the antitumor activity of a monoclonal antibody drug conjugate[J].Clin Cancer Res,2004,10(20):7063-7070.

[17]Mc Donagh CF,Turcott E,Westendorf L,et al.Engineered antibody-drug conjugates with defined sites and stoichiometries of drug attachment[J].Protein Eng Des Sel,2006,19(7):299-307.

[18]Sanderson RJ,Hering MA,James SF,et al.In vivo drug-linker stability of an anti-CD30 dipeptide-linked auristatin immunoconjugate[J].Clin Cancer Res,2005,11(2Pt1):843-852.

[19]Schrama D,Reisfeld RA,Becker JC.Antibody targeted drugsas cancer therapeutics[J].Nat Rev Drug Discov,2006,5(2):147-159.

[20]Senter PD.Potent antibody drug conjugates for cancer therapy[J].Curr Opin Chem Biol,2009,13(3):235-244.

[21]孫 玉,于 菲,孫柏旺.靶向癌癥治療試劑——抗體-藥物偶聯(lián)物[J].藥學(xué)學(xué)報,2009,44(9):943-952.

[22]Oflazoglu E,Kissler KM,Sievers EL,et al.Combination of theanti-CD30-auristatin-E antibody-drug conjugate(SGN-35)with chemotherapy improves antitumour activity in Hodgkin lymphoma[J].Br J Haematol,2008,142(1):69-73.

[23]Klimm B,Schnell R,Diehl V,et al.Current treatment and immunotherapy of Hodgkin′s lymphoma[J].Haematologica,2005,90(12):1680-1692.