ADC抗体偶联药物简介及关键质量属性研究（一）
发布时间：2023-03-07 17:28 浏览次数：364抗体偶联药物（ADC）因其定点偶联、靶向杀灭病原体且不影响正常健康的细胞与组织的优势，而为医学界所重视，国内布局该类药物的企业众多，其药物质量也因此成为业界关注的重点。
如何满足其相对较充分的关键质量属性研究？#微谱药研院x微谱蛋白药物表征分析平台 开辟「大咖说」专栏，锚定ADC的4个特有且具代表性的关键质量属性，共同探究QbD视角下的ADC药物质量分析与控制，在生产过程中建立质量风险管理，验证药品的质量。
保罗·埃尔利希（Paul Ehrlich）凭借着非凡的想象力，在1903年提出了“魔法子弹”（Magic Bullet）的概念[1]：药物可以特异性地到达预定的细胞结构靶点上，并且药物上的靶向分子（子弹）可以有效地杀灭病原体，但不影响正常健康的细胞与组织。这一概念可谓是为后续的ADC发展奠定了理论基础。
保罗·埃尔利希[1]
表1 ADC的技术变革历程[3]
表2 截至2021年12月全球已上市ADC[3]
一、ADC的作用机制
抗体偶联药物（Antibody-Drug Conjugate, ADC）主要由三部分构成：抗体、连接子及细胞毒性分子，如图1所示，是一种由靶向特异性抗原的抗体通过化学连接子与具有强效的细胞毒性分子连接起来的新型癌症治疗药物。
图1 ADC基本构成[4]
ADC代表性作用机制如图2 所示[4]：
图2 ADC代表性作用机制[4]
A、ADC进入血液循环之后，特异性地识别肿瘤细胞表面上的特定抗原形成ADC-抗原复合物；
B、ADC-抗原复合物内化，通过受体介导的内吞作用形成早期的内体；
C、早期的内体内部，一部分ADC结合FcRn，通过胞转作用重新运输到细胞外，另一部分没有结合FcRn的ADC逐渐发展为成熟晚期内体，对于可裂解的连接子在低pH下释放毒素分子；
D、晚期内体与溶酶体融合后，通过溶酶体中的酶或者相对更酸的环境导致可裂解与不可裂解连接子释放出毒素分子；
E、毒素分子通过靶向DNA或者微管蛋白导致细胞凋亡，另一途径可通过“旁观者效应”杀死附近的癌细胞。
二、关键质量属性（CQA）研究
1. 基于QbD理念的关键质量属性
产品的质量是基于设计产生的，即质量源于设计（Quality by Design, QbD）。
制药行业的质量控制理念也在不断演进，产品的关键质量属性（Critical Quality Attribute，CQA）研究作为QbD中的重要一环，应控制在适当的范围或者分布之内，以确保预期的产品质量[5]，而质量分析与控制是实现CQA研究必不可少的一步。
抗体药物中，组成抗体的20种氨基酸里，由于半胱氨酸巯基（-SH）基团和赖氨酸氨基（-NH2）基团的亲核性与溶剂可及性等特点，这两种基团成为ADC的主要/常见偶联方式[6]。全球已上市的14款ADC产品中，有4款ADC是通过赖氨酸残基偶联[4, 7]，如Kadcyla™（图3）；其余10款ADC产品均是半胱氨酸残基偶联方式[4, 6]，如Enhertu™（图4）；当然，随着技术的发展与迭代，偶联的方式呈现多样化，如非天然氨基酸定点偶联、酶促偶联及聚糖偶联等方式[3]。
图3 Kadcyla™结构(抗体: 曲妥珠单抗) [6]
图4 Enhertu™ 结构（抗体：曲妥珠单抗）[6]
如上文所述，ADC结构复杂，异质性高，存在多种产品相关的杂质，表3 总结了mAb与ADC关键质量属性（CQA）的研究内容，可以看出ADC的理化性质分析与结构表征不仅包括单抗部分，还包括小分子药物相关的质量属性，可见ADC的质量属性研究较抗体更为复杂。
表3 mAb与ADC药物的关键质量属性研究内容比较
2. CQA四大护法合力实现ADC质量控制
表4 总结了ADC不同偶联方式的关键质量属性（CQA）及分析方法，对于相同或不同的关键质量属性，可以有一种或多种的分析方法进行研究，分析方法可以互为补充，以满足较充分的关键质量属性研究。
表4 ADC不同偶联方式的关键质量属性研究[2]
可见，以下4个要素为ADC药物质量分析与控制的特有且具代表性的关键质量属性：
✓药物抗体比（Drug-to-antibody ratio, DAR）
✓药物载荷分布（Drug-load distribution, DLD）
✓偶联位点（Site of conjugation）
✓游离小分子药物残留（Free drug）
小结
本文为「大咖说」专栏的首篇推送，详细分析ADC的作用机制，并与mAb对比，可见其理化性质分析与结构表征的内容更为复杂，并锚定4个ADC特有且具代表性的关键质量属性。下篇，我们将聚焦这4个关键属性要素，展开详细探讨，敬请期待。
V·PDAC
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蛋白多肽类药物结构表征
质量肽图、糖谱分析、高级结构、理化分析、产品变异性、生物学活性、产品相关杂质、工艺相关杂质
mRNA药物结构及关键质量属性
加帽率、Poly A 长度、金属残留、溶剂残留、蛋白酶残留、mRNA鉴别/含量/纯度/杂质、脂质鉴别/含量/纯度/杂质
ADC药物结构及关键质量属性
一级结构、高级结构、电荷异质性、分子大小异质性、糖基化、免疫学特性、生物学活性、小分子药物
【参考文献】
1. Strebhardt, K. and A. Ullrich, Paul Ehrlich’s magic bullet concept 100 years of progress. Nature Reviews.Cancer, 2008. 8(6): p. 473-480.
2. Dean, A.Q., et al., Targeting cancer with antibody-drug conjugates: Promises and challenges. MAbs, 2021. 13(1): p. 1951427.
3. Fu, Z., et al., Antibody drug conjugate: the "biological missile" for targeted cancer therapy. Signal Transduct Target Ther, 2022. 7(1): p. 93.
4. Tong, J.T.W., et al., An Insight into FDA Approved Antibody-Drug Conjugates for Cancer Therapy. Molecules, 2021. 26(19).
5. ICH-Q8(R2). Pharmaceutical Development, 2009.
6. Kang, M.S., et al., Recent developments in chemical conjugation strategies targeting native amino acids in proteins and their applications in antibody-drug conjugates. Chem Sci, 2021. 12(41): p. 13613-13647.
7. Drug Approvals International. Available from: http://drugapprovalsint.com/cetuximab-sarotalocan-sodium/.
