Quatro elementos-chave e tendências de desenvolvimento do desenvolvimento de medicamentos da ADC

A tecnologia ADCs (anticorpo-conjugado de drogas) consiste em ligar anticorpos monoclonais e moléculas de drogas por meio de linker, usar o direcionamento específico de anticorpos para transportar moléculas de drogas para tecidos-alvo, reduzir os efeitos colaterais tóxicos sistêmicos de drogas, melhorar a janela de tratamento de drogas Expandir o potencial de terapia com anticorpos [1]. Depois que o ADC circulante no sangue se liga ao antígeno alvo, é internalizado pela endocitose mediada por clatrina. O complexo internalizado entra na via do endossoma-lisossomo e, na maioria dos casos, é transportado primeiro para os endossomos iniciais e depois para os lisossomos. O ambiente ácido e as enzimas proteolíticas causam a degradação de lisossomos contendo ADCs, liberando assim drogas citotóxicas no citoplasma. O fármaco citotóxico liberado flui para o citoplasma e induz apoptose através da inserção de DNA ou inibição da síntese de microtúbulos. Portanto, o alvo correto, o anticorpo, o ligante e as cargas citotóxicas se tornaram os quatro fatores principais que afetam os medicamentos de ADCs.

1. Os quatro elementos principais dos medicamentos ADC

1.1 Seleção do alvo correto

O desenvolvimento bem sucedido de ADC depende da ligação específica de anticorpos ao antígeno alvo. O alvo ideal da ADC é a alta expressão na superfície das células tumorais, baixa expressão ou nenhuma expressão em tecidos normais ou pelo menos limitada a tecidos específicos, como CD138, 5T4, mesotelina, leucemia e CD37. Os alvos expressos em tecidos normais ingerirão medicamentos ADC, o que não apenas leva a&"GG fora do alvo"; efeitos tóxicos, mas também reduz a dose de ADC enriquecida em tecidos cancerígenos e reduz a janela de tratamento medicamentoso da ADC.

A atividade efetiva da ADC está relacionada ao número de antígenos na superfície celular. Estudos demonstraram que, para atingir uma atividade efetiva da ADC, são necessários pelo menos 104 antígenos na superfície celular para garantir que uma dose letal de drogas citotóxicas seja entregue na célula. Devido ao número limitado de antígenos na superfície das células tumorais (o número médio de antígenos por superfície celular é de cerca de 5.000 a 106), e a maioria dos medicamentos para ADC em estágio clínico tem um DAR médio de 3,5 a 4, então os medicamentos para ADC são entregues a células tumorais. Muito pouco. Essa também é considerada uma das principais razões para a falha clínica da ADC combinada com drogas citotóxicas convencionais, como antibióticos metotrexato, paclitaxel e antraciclina.

Além da especificidade e da expressão suficiente, o antígeno alvo ideal também deve causar internalização eficaz da ADC. A ligação do anticorpo ao antígeno de superfície da célula alvo pode desencadear o caminho de internalização do complexo anticorpo-antígeno na célula, alcançando, assim, a entrega intracelular do fármaco.

Atualmente, o antígeno de diferenciação da superfície de leucócitos é o primeiro alvo de ADC amplamente utilizado. Atualmente, os 20 medicamentos para ADC em estágio de desenvolvimento clínico têm 10 alvos (CD33, CD30, CD79b, CD22, CD19, CD56, CD138, CD74) na superfície do antígeno leucocitário. Muitos medicamentos para a ADC têm como alvo antígenos de superfície de leucócitos, em grande parte porque esses antígenos são altamente expressos nos tecidos tumorais, não expressos nos tecidos hematopoiéticos normais ou expressos em níveis extremamente baixos.

Além disso, algumas moléculas receptoras sólidas da superfície do tumor foram gradualmente consideradas alvos clínicos adequados de ADC, como PSMA no câncer de próstata, receptor de fator de crescimento epidérmico EGFR e tecido de câncer de ovário nectina 4 e outros medicamentos de ADC entraram na Fase II clínica. Kadcyla aprovado pelo FDA em 2013 com um objetivo de HER2. Em 2019, o Padcev aprovado pelo FDA com um objetivo de NECTIN4 é o segundo alvo de medicamentos da ADC aprovado para o tratamento de tumores sólidos.

1.2 Seleção de anticorpos

A alta especificidade das moléculas de anticorpo é o requisito básico para alcançar a eficácia dos medicamentos ADC, de modo a concentrar o agente citotóxico no local do tumor. Contando com anticorpos específicos de alta afinidade, além de evitar a toxicidade para células saudáveis, os anticorpos sem especificidade do tumor podem ser eliminados pelo sistema circulatório, fazendo com que os fármacos ADC para&esgotem o GG; antes de atingir os tecidos tumorais. Por esse motivo, drogas citotóxicas são geralmente ligadas à porção Fc ou região constante do mAb para impedir a detecção e ligação do antígeno.

Como essas moléculas de anticorpo de 150kDa não contêm apenas vários sítios naturais para conjugação, mas também podem ser modificadas para outros locais de reação, todos os anticorpos ADC são atualmente moléculas de IgG. A vantagem da molécula de IgG é sua alta afinidade pelo antígeno alvo e uma meia-vida mais longa no sangue, o que leva a um aumento da acumulação no local do tumor. Comparado com outras moléculas de IgG, IgG1 e IgG3 têm citotoxicidade dependente de anticorpo (ADCC) muito mais forte e citotoxicidade dependente de complemento (CDC), mas como o IgG3 tem uma meia-vida mais curta, não é uma escolha ideal para medicamentos ADC. Além disso, em comparação com IgG2 e IgG4, a dobradiça formada por IgG1 na célula é fácil de reduzir, por isso é difícil produzir medicamentos ADC com base na produção de cisteína. Portanto, como a IgG1 possui ADCC e CDC relativamente fortes, meia-vida longa e produção fácil, a maioria dos medicamentos ADC atualmente são construídos usando estruturas de IgG1 [3].

A imunogenicidade do ADC é um dos principais determinantes da meia-vida circulante. Os ADCs iniciais usavam anticorpos monoclonais de camundongos para causar uma forte resposta imune aguda (HAMA) no corpo humano. Atualmente, a maioria das ADCs usa anticorpos humanizados ou anticorpos totalmente humanizados.

Em geral, o mAb ideal para a arquitetura ADC deve ser uma molécula de IgG1 humanizada ou totalmente humanizada que possa se ligar seletivamente às células tumorais sem reagir com células saudáveis. Além disso, a internalização da ADC pode ser um fator importante e não um fator absoluto para o sucesso do tratamento.

1.3 Seleção da molécula de toxina (Carga útil)

Moléculas de toxinas são um fator chave no sucesso do desenvolvimento de drogas ADC. Apenas uma pequena parte do anticorpo injetado no corpo se acumula nos tecidos sólidos do tumor; portanto, o primeiro é ter moléculas tóxicas sub-nanomolares (valor de IC50 de 0,01-0,1nM). Cargas úteis apropriadas. Além disso, as moléculas tóxicas devem ter grupos funcionais adequados que possam ser acoplados, apresentar citotoxicidade forte, serem hidrofóbicos e muito estáveis ​​em condições fisiológicas.

As moléculas tóxicas atualmente usadas para o desenvolvimento de drogas ADC podem ser divididas em duas categorias: inibidores de microtúbulos e agentes danosos ao DNA, e outras pequenas moléculas como a-amanitina (inibidores seletivos da polimerase II da RNA) também estão sendo estudadas [12]. O primeiro é representado pelo MMAE e MMAF (medicamento livre IC50: 10-11-10-9M) da Genética de Seattle e DM1 e DM4 (medicamento livre IC50: 10-11-10-9M) desenvolvido pela ImmunoGen 's. Este último é representado por Calichemicina, duocarmicinas e PBD da Spirogen (droga livre IC50< 10-9m).="" essas="" toxinas="" têm="" drogas="" adc="" correspondentes="" a="" serem="" exploradas="" e="" desenvolvidas="" na="" fase="" clínica.="" muitas="" empresas="" também="" estão="" desenvolvendo="" suas="" próprias="" cargas="" úteis,="" como="" as="" ciências="" médicas="" da="" nerviano,="" mersana="" therapeutics="" e="" outras="">

1.4 Seleção do vinculador

Embora seja importante selecionar anticorpos e cargas úteis específicos de acordo com o tipo de células tumorais, em termos de farmacocinética, farmacologia e janelas terapêuticas, a seleção de ligantes apropriados para restringir anticorpos e cargas úteis é a chave para a construção bem-sucedida de ADC. O ligante ideal As seguintes condições devem ser atendidas: (1) O ligante precisa ser estável no sistema de circulação sanguínea e pode liberar rapidamente cargas úteis ativas quando está localizado nas células tumorais ou próximo a elas. A instabilidade do vinculador levará à liberação prematura de cargas úteis, resultando em tecidos normais. Dano celular. Existe também um estudo clínico que mostra que a estabilidade da ADC dos alcalóides de veludo está inversamente relacionada a reações adversas. Portanto, para a combinação de anticorpo, tecido tumoral e cargas úteis, é muito importante determinar o ligante com a melhor estabilidade. (2) Depois que o ADC é internalizado no tecido tumoral alvo, o ligante precisa ter a capacidade de ser rapidamente clivado e liberar moléculas tóxicas. (3) A hidrofobicidade também é uma característica importante considerada pelo ligante. Grupos de ligação hidrofóbicos e cargas úteis hidrofóbicas geralmente promovem a agregação de pequenas moléculas de ADC, causando imunogenicidade.

Os ligantes estão atualmente divididos em duas categorias: um são ligantes cliváveis ​​(ligantes lábeis a ácidos, ligantes cliváveis ​​por protease, ligantes dissulfeto), o principal tipo de medicamentos para ADC; o outro são ligantes não cliváveis ​​e a diferença é se ele estará degradado dentro da célula.

O ligante clivável é projetado para aproveitar as diferenças no ambiente do sistema sanguíneo e das células tumorais. Por exemplo, ligantes sensíveis ao ácido são geralmente muito estáveis ​​no sangue, mas são instáveis ​​em lisossomos com pH baixo e degradam-se rapidamente, liberando a molécula tóxica ativa livre (Mylotarg (gemtuzumabe ozogamicina)). Da mesma forma, ligantes cliváveis ​​de protease sensíveis a proteases são estáveis ​​no sangue, mas em lisossomos ricos em proteases (reconhecendo suas seqüências específicas de proteínas), eles são rapidamente clivados para liberar moléculas tóxicas ativas, assim como Val-Cit. A ligação é rapidamente hidrolisada por intracelular catepsinas (Adcetris (brentuximabe vedotina)). O ligante reticulado dissulfeto projetado utiliza expressão de alto nível de glutationa reduzida intracelular, e a ligação dissulfeto reduzida libera moléculas tóxicas (IMGN-901 (anti-CD56-maitansina)) na célula.

O ligante não clivável é composto por ligações estáveis ​​resistentes à degradação da protease e é muito estável no sangue. Ele se baseia nos componentes do anticorpo ADC para ser completamente degradado pelo citoplasma e pelas proteases lisossômicas e finalmente libera uma carga útil ligada aos resíduos de aminoácidos derivados do anticorpo degradado para matar as células cancerígenas (por exemplo, ado-trastuzumabe emtansina, T-DM1 ou Kadcyla). Ao mesmo tempo, fármacos ADC que não podem clivar o ligante não podem ser liberados extracelularmente e não podem matar células cancerígenas próximas por&"efeito espectador GG".

Obviamente, a escolha do tipo de vinculador está intimamente relacionada à seleção de destino. Entre os medicamentos ADC com ligante clivável, os alvos são os antígenos de células B (CD19, CD20, CD21, CD22, CD79B, CD180), que se mostraram muito eficazes in vivo. Em contraste, em drogas ADC com ligantes não cliváveis, os alvos que foram confirmados como endocitados in vivo e transportados rapidamente para os lisossomos incluem CD22 e CD79b.

O objetivo final do Linker é garantir a liberação específica de medicamentos livres nas células tumorais, e o controle da toxicidade dos medicamentos também é muito importante. No final, é necessária uma análise caso a caso para decidir como selecionar da melhor maneira a molécula ligante, alvo e venenosa apropriada para equilibrar a eficácia e a toxicidade dos medicamentos ADC.

2. A história do desenvolvimento de medicamentos da ADC vê as mudanças dos quatro elementos principais

O desenvolvimento de medicamentos oncológicos pode ser rastreado até meados do século XX. Foi descoberto que as mostardas de nitrogênio destroem tecidos individuais da medula óssea e linfóides, visando a divisão rápida das células cancerígenas. Esses medicamentos incluem ácido fólico e análogos da purina (metotrexato e 6-mercaptopurina), inibidores / promotores da polimerização de microtúbulos (alcaloides da vinca e taxanos) e destruidores de DNA (antraciclinas e nitrogênio) Mostarda) [2]. Como os medicamentos para tratamento precoce do câncer não apenas visavam as células cancerígenas, mas também tinham um efeito fatal em todas as células que se dividem no corpo, levando a efeitos colaterais graves nos pacientes, isso restringia bastante a dosagem do medicamento e o índice terapêutico do medicamento (tolerância máxima). dose / dose eficaz mínima) é muito baixa, a janela de tratamento é estreita. Os medicamentos ADC podem permitir a entrega seletiva de compostos tóxicos para células cancerígenas específicas.

2.1 Medicamentos ADC de primeira geração

Entre os medicamentos ADC de primeira geração, antitumorais como mitomicina C, idarubicina, antraciclinas, N-acetil melfalano, doxorrubicina, alcaloides da vinca e metotrexato passam principalmente por substâncias não cliváveis. O ligante (amida ou succinimida) é acoplado ao monoclonal do mouse anticorpo.

Em 2000, o FDA dos EUA aprovou o primeiro medicamento conjugado com anticorpo Gemtuzumab Ozogamicin (nome comercial Mylotarg, Wyeth, uma subsidiária da Pfizer). O alvo era CD33. O gemtuzumabe Ozogamicina consiste em três partes: 1) Anticorpo monoclonal recombinante humanizado IgG4 kappa; Gemtuzumabe; 2) N-acetil gama-caliqueamicina citotóxica; 3) Tipo de clivagem de ácido que consiste na molécula Linker Funcional do ácido 4- (4-acetilfenoxi) -butanóico (AcBut) e da molécula de Linker Funcional 3-metil-3-mercaptobutano-hidrazida (dimetil-hidrazida). A molécula Linker liga covalentemente a caliqueamicina ao anticorpo monoclonal, e a proporção ADR de drogas e anticorpos é em média de 2 a 3. Após ser endocitada pelas células-alvo, a droga libera caliqueamicina pela hidrólise do ligante, induzindo a quebra do DNA em cadeia dupla, resultando na interrupção do ciclo celular e apoptose. Este medicamento é usado no tratamento da leucemia mielóide aguda CD33 positiva.

Mais tarde, verificou-se que o gemtuzumabe Ozogamicina não apresenta vantagens clínicas significativas em comparação com outros medicamentos anticâncer e apresenta toxicidade hepática grave. Em 2010, 10 anos após a listagem do Gemtuzumab Ozogamicin, tomou a iniciativa de se retirar do mercado. As possíveis deficiências de tratamento do Gemtuzumabe Ozogamicina incluem instabilidade do ligante, liberando 50% do medicamento químico em cerca de 48 horas; caliqueamicina na droga é altamente hidrofóbica, a taxa de ligação com anticorpo monoclonal é de 50%, a toxicidade é alta, CMC Fraco. Além disso, existem estudos mostrando que o anticorpo monoclonal Gemtuzumab pode ser eliminado das células por bombas de efluxo (MDR1 e MRP1), e não tem efeito clínico significativo em comparação com outros medicamentos anticâncer.

2.2 Medicamentos ADC de segunda geração

Após quase 10 anos de rápido desenvolvimento de drogas de anticorpos monoclonais, e drogas anti-câncer de pequenas moléculas mais eficazes foram descobertas (100-1000 vezes). Os medicamentos ADC de segunda geração têm melhores propriedades de CMC do que os medicamentos ADC de primeira geração. Os representantes dos medicamentos de segunda geração incluem Brentuximabe vedotina, Ado-trastuzumabe emtansina, Inotuzumabe Ozogamicina.

No entanto, os medicamentos de segunda geração têm uma janela terapêutica estreita. A principal razão é que eles têm baixa toxicidade fora do alvo e competem com anticorpos não farmacológicos de moléculas pequenas para alvos tumorais. A segunda geração possui diferentes proporções de anticorpos de drogas (DAR) 0-8. Normalmente, o DAR excede 4, mostra baixa tolerância, alta eficiência de depuração plasmática e baixa eficácia in vivo [3]. Por exemplo, Brentuximabe vedotina é 4, Ado-trastuzumabe emtansina é 3,5 e Inotuzumabe Ozogamicina é 6.

1) Adcetris

O Brentuximab vedotin (nome comercial Adcetris) foi desenvolvido em conjunto pela Seattle Genetics and Millennium (uma subsidiária da Takeda Pharmaceuticals) e foi aprovado pelo FDA dos EUA em agosto de 2011. O objetivo é CD30, que consiste em três partes: 1) CD30 visando quimioterapia Anticorpo monoclonal kappa IgG1 tipo Brentuximab; 2) inibidor de microtúbulos MMAE (monometil auristatina E); 3) molécula de ligação do tipo clivagem de protease maleimidocaproyl-valil-citrullinil-p-aminobenziloxicarbonil (mc-val-cit-PABC). O ligante liga covalentemente o MMAE a anticorpos monoclonais através de resíduos de cisteína, e a razão DAR de droga para anticorpo é em média de 3 a 5. Depois que o Brentuximabe vedotina é internalizado pela célula-alvo, o MMAE clivado pela protease pode se ligar à tubulina e destruir a célula' rede de microtúbulos, levando à parada do ciclo celular e apoptose. As indicações são linfoma de Hodgkin&# 39, linfoma anaplásico sistêmico de células grandes, linfoma de células do manto e micose fungóide.

2) Kadcyla

O Ado-trastuzumabe emtansina (nome comercial Kadcyla) foi desenvolvido pela Genentech (uma subsidiária da Roche) e foi aprovado pelo FDA dos EUA em fevereiro de 2013. O objetivo é o HER2, que consiste em três partes: 1) Trastuzumabe visando o HER2 Anti; 2) MCC de ligante tioéter estável (4- [N-maleimidometil] ciclo-hexano-1-carboxilato); 3) Inibidor de microtúbulos DM1 do tipo derivado de maitansina. O complexo MCC-DM1 é chamado emtansina. A proporção média de anticorpos antidrogas DAR é 3,5. O ado-trastuzumabe emtansina induz a parada do ciclo celular e apoptose, inibindo a via de sinalização HER2 e destruindo a rede de microtúbulos. A indicação é câncer de mama metastático positivo para HER2 e recebeu pelo menos trastuzumab e taxano isoladamente ou em combinação.

3) Besponsa

Inotuzumab Ozogamicin (nome comercial Besponsa) foi desenvolvido em conjunto pela Pfizer e USB. Foi aprovado pela Agência Europeia de Medicamentos (EMA) em junho de 2017 e aprovado pelo FDA dos EUA em agosto de 2017. O alvo é CD22, que consiste em três partes. Composição: 1) Anticorpo monoclonal IgG4 kappa humanizado recombinante Inotuzumab; 2) N-acetil-gama-caliqueamicina que pode causar quebras intracelulares de DNA de fita dupla; 3) Molécula ligante clivável ácido instável, que é um condensado formado pelo ácido 4- (4-acetilfenoxi) -butanóico (AcBut) e 3-metil-3-mercaptobutano-hidrazida (também conhecida como dimetil-hidrazida). A molécula ligante acopla a carga de N-acetil-γ-caliqueamicina ao anticorpo monoclonal. A carga útil média de cada anticorpo monoclonal é 6 e o ​​intervalo de distribuição é de 2 a 8. Quando o inotuzumabe Ozogamicina se liga ao antígeno CD22 nas células B, ele é internalizado nas células e o agente citotóxico é liberado para destruir as células. A indicação é monoterapia para o tratamento de leucemia linfoblástica aguda (LLA) precursora de células B positiva para CD22, recidivante ou refratária, adequada para pacientes que receberam pelo menos uma falha no tratamento com inibidor de tirosina quinase (TKI) Pacientes adultos com B recidivada ou refratária leucemia linfoblástica aguda (LLA) precursora de células que são positivas para o cromossomo Filadélfia (Ph +).

2.3 Medicamentos ADC de terceira geração

A chave para os medicamentos de terceira geração é a ligação específica ao local, que pode garantir medicamentos conjugados com anticorpos com DAR claro. Além disso, a otimização de anticorpos, ligantes e medicamentos para pequenas moléculas podem melhorar significativamente o efeito terapêutico dos medicamentos ADC. Os medicamentos representativos são Polatuzumab vedotin, Enfortumab vedotin, Fam-trastuzumab deruxtecan. Através da ligação específica de drogas de moléculas pequenas a anticorpos monoclonais, o desenvolvimento de drogas conjugadas com anticorpos com valor DAR de 2 ou 4 não aumentou a toxicidade do medicamento e anticorpos monoclonais não ligados, melhorou significativamente a estabilidade e farmacocinética da droga Atividade farmacológica e atividade de ligação a células com níveis mais baixos de antígeno.

1) Polivy

O polatuzumabe vedotin (nome comercial, Polivy) foi aprovado pelo FDA dos EUA em junho de 2019. Foi originalmente desenvolvido em conjunto pela Genentech (uma subsidiária da Roche) e pela Seattle Genetics. Mais tarde, a Sinochem Pharmaceuticals (Roche Holdings) recebeu autorização de pesquisa e desenvolvimento de medicamentos. O alvo é CD79b, que consiste em três partes: 1) anticorpo monoclonal IgG1 kapppa humanizado recombinante Polatuzumab visando CD79b; 2) ligante mc-val-cit-PABC clivável (maleimidocaproyl-valil-citrulinil-paminobenziloxicarbonil); 3) Droga de moléculas pequenas MMAE (monometil auristatina E). O anticorpo e o MMAE foram acoplados covalentemente à cisteína via Linker. O DAR médio foi de 3 a 4. Foi aprovado para uso em combinação com bendamustina e rituximabe no tratamento de difusão refratária. Paciente adulto com linfoma de células B.

2) Padcev

O enfortumab vedotin (nome comercial, Padcev) foi desenvolvido em conjunto pela Agensys (uma subsidiária da Astellas) e pela Seattle Genetics e foi aprovado pelo FDA dos EUA em dezembro de 2019 para listagem. O alvo é NECTIN4; o enfortumabe vedotina é composto de três partes: 1) anticorpo monoclonal IgG1 kappa recombinante totalmente humano; 2) A molécula clivável mc-val-cit-PABC Linker, nomeadamente tipo maleimidocaproyl-valil-titulinil-p-aminobenziloxicarbonilo; 3) O medicamento MMAE de pequenas moléculas, monometil auristatina E. O MMAE é acoplado à cisteína do anticorpo monoclonal através do Linker, e a proporção média do medicamento ao anticorpo monoclonal DAR é de 3,8: 1. É aprovado para pacientes adultos que receberam PD- Inibidores 1 ou PD-L1 e quimioterapia contendo platina para carcinoma urotelial metastático localmente avançado ou metastático.

3) Enhertu

O fam-trastuzumabe deruxtecan (nome comercial, Enhertu) foi aprovado pelo FDA dos EUA em dezembro de 2019 e foi desenvolvido pela Daiichi Sankyo. O fam-trastuzumab deruxtecan é um fármaco conjugado com anticorpo que tem como alvo o HER2 e consiste em três partes: 1) anticorpo monoclonal anti-HER2 humanizado recombinante IgG1 kappa tipo trastuzumabe; 2) Molécula do tipo GGFG de tetrapeptídeo clivável em catepsina B; 3) Derivados de camptotecina com uma carga útil de inibição da topoisomerase I. A carga útil é acoplada à cisteína do anticorpo monoclonal através do ligante, com um valor médio de DAR de 8. Aprovado para o tratamento de pacientes adultos com câncer de mama HER2 positivo irressecável ou metastático que já haviam recebido pelo menos duas terapias anti-HER2 .