ADC医薬品開発の4つの重要な要素と開発動向

ADC（抗体薬物複合体）テクノロジーは、リンカーを介してモノクローナル抗体と薬物分子を結合し、抗体の特定のターゲティングを使用して薬物分子を標的組織に輸送し、薬物の全身毒性副作用を軽減し、薬物治療ウィンドウを改善します抗体療法の[1]。血液中を循環しているADCが標的抗原に結合した後、クラスリンを介したエンドサイトーシスによって内在化されます。次に、内在化した複合体はエンドソーム-リソソーム経路に入り、ほとんどの場合、最初に初期エンドソームに輸送され、次にリソソームに輸送されます。酸性環境とタンパク質分解酵素は、ADCを含むリソソームの分解を引き起こし、細胞毒性薬を細胞質に放出します。次に、放出された細胞毒性薬は細胞質に流出し、DNA挿入または微小管合成の阻害を介してアポトーシスを誘導します。したがって、正しいターゲット、抗体、リンカー、および細胞毒性ペイロードは、ADCs薬に影響を与える4つの重要な要素になっています。

1. ADC薬の中核となる4つの要素

1.1正しいターゲットの選択

ADCの開発の成功は、標的抗原に対する抗体の特異的結合に依存しています。理想的なADCターゲットは、腫瘍細胞の表面での高発現、正常組織での低発現または無発現、または少なくとも特定の組織（CD138、5T4、メソセリン、白血病、CD37など）に限定されます。正常組織で発現した標的はADC薬を摂取しますが、これはGG見積りにつながるだけでなく、オフターゲットGG見積りにもつながります。毒性作用だけでなく、癌組織に濃縮されたADCの投与量を減らし、ADCの薬物治療ウィンドウを減らします。

効果的なADC活性は、細胞表面の抗原の数に関連しています。研究によると、効果的なADC活性を達成するには、細胞表面に少なくとも104個の抗原が必要であり、致死量の細胞毒性薬が細胞に確実に送達されます。腫瘍細胞の表面上の抗原の数は限られているため（細胞表面あたりの抗原の平均数は約5,000〜106）、ほとんどの臨床病期のADC薬の平均DARは3.5〜4であるため、ADC薬は腫瘍細胞。ほんの少し。これは、メトトレキサート、パクリタキセル、アントラサイクリン抗生物質などの従来の細胞毒性薬と組み合わせたADCの臨床的失敗の主な理由の1つであるとも考えられています。

特異性と十分な発現に加えて、最適な標的抗原は、効果的なADCインターナリゼーションも引き起こすはずです。標的細胞の表面抗原への抗体の結合は、細胞への抗体-抗原複合体の内部移行経路を誘発することができ、それにより薬物の細胞内送達を達成する。

現在、白血球表面分化抗原は、最初に広く使用されているADCターゲットです。現在、臨床開発段階にある20のADC薬は、白血球抗原の表面に10のターゲット（CD33、CD30、CD79b、CD22、CD19、CD56、CD138、CD74）を持っています。多くのADC薬は白血球表面抗原を標的にします。これらの抗原は腫瘍組織で高度に発現されるか、正常な造血組織では発現されないか、または非常に低いレベルで発現されるためです。

さらに、いくつかの固形腫瘍表面受容体分子は、前立腺癌のPSMA、上皮成長因子受容体EGFR、卵巣癌組織ネクチン4などの適切な臨床ADC標的であることが徐々に明らかになり、他のADC薬が臨床第II相に移行しました。 Kadcylaは、HER2を目標として2013年にFDAによって承認されました。 2019年、NECTIN4をターゲットとするFDAによって承認されたPadcevは、固形腫瘍の治療のために承認された2番目のADC医薬品ターゲットです。

1.2抗体の選択

抗体分子の高い特異性は、腫瘍部位に細胞毒性薬を集中させるために、ADC薬の有効性を達成するための基本的な要件です。高親和性特異抗体に依存して、健康な細胞への毒性を回避することに加えて、腫瘍特異性を欠く抗体が循環系によって排除され、ADC薬がGG quot;"を枯渇させる可能性があります。腫瘍組織に到達する前。このため、細胞毒性薬は通常、mAbのFc部分または定常領域に付着して、抗原の検出と結合を防ぎます。

これらの150 kDaの抗体分子は、結合のための複数の天然部位を含むだけでなく、他の反応部位のために修飾することもできるため、すべてのADC抗体は現在IgG分子です。 IgG分子の利点は、標的抗原に対する親和性が高く、血中半減期が長くなるため、腫瘍部位への蓄積が増加することです。他のIgG分子と比較して、IgG1とIgG3は、抗体依存性細胞毒性（ADCC）と補体依存性細胞毒性（CDC）がはるかに強いですが、IgG3は半減期が短いため、ADC薬には理想的ではありません。また、IgG2やIgG4と比較して、細胞内でIgG1が形成するヒンジは還元されやすいため、システイン生産に基づくADC医薬品の生産は難しい。したがって、IgG1はADCCとCDCが比較的強く、半減期が長く、製造が容易であるため、現在ほとんどのADC薬はIgG1足場を使用して構築されています[3]。

ADCの免疫原性は、循環半減期の主要な決定要因の1つです。初期のADCはマウスのモノクローナル抗体を使用して、人体に強力な急性免疫応答（HAMA）を引き起こしていました。現在、ほとんどのADCはヒト化抗体または完全ヒト化抗体を使用しています。

一般的に、ADCアーキテクチャの理想的なmAbは、健康な細胞と交差反応することなく腫瘍細胞に選択的に結合できるヒト化または完全ヒト化IgG1分子である必要があります。さらに、ADCの内在化は、治療を成功させるための絶対的な要因ではなく、重要な要因である可能性があります。

1.3毒素分子の選択（ペイロード）

毒素分子はADC医薬品開発の成功における重要な要素です。体内に注入された抗体のごく一部のみが固形腫瘍組織に蓄積するため、1つ目はナノモル以下の毒性分子（IC50値0.01〜0.1nM）を持つことです。適切なペイロード。さらに、毒性分子は、結合でき、強い細胞毒性があり、疎水性であり、生理学的条件下で非常に安定している適切な官能基を備えている必要があります。

ADCの薬物開発に現在使用されている毒性分子は、微小管阻害剤とDNA損傷剤の2つのカテゴリーに分類できます。α-アマニチン（選択的RNAポリメラーゼII阻害剤）などの他の小分子も研究中です[12]。前者は、シアトルのジェネティクスのMMAEとMMAF（フリードラッグIC50：10-11-10-9M）、およびImmunoGenが開発したDM1とDM4（フリードラッグIC50：10-11-10-9M）で表されます。後者は、カリケミシン、デュオカルマイシン、およびスピロゲンのPBD（遊離薬物IC50< 10-9m）に代表されます。これらの毒素には、臨床段階で探索および開発される対応するadc薬があります。="" nerviano="" medical="">

1.4リンカーの選択

腫瘍細胞の種類に応じて特定の抗体とペイロードを選択することは重要ですが、薬物動態、薬理学、治療ウィンドウの観点から、抗体とペイロードを抑制する適切なリンカーを選択することが、ADC構築を成功させる鍵となります。理想的なリンカー次の条件を満たす必要があります。（1）リンカーは血液循環系で安定している必要があり、腫瘍細胞内または腫瘍細胞の近くにある場合、アクティブなペイロードをすばやく解放できます。リンカーが不安定になると、ペイロードが早期に放出され、正常な組織になります。細胞の損傷。ベルベットアルカロイドのADC安定性が副作用と反比例することを示す臨床研究もあります。したがって、抗体、腫瘍組織、ペイロードの組み合わせでは、最高の安定性を持つリンカーを決定することが非常に重要です。 （2）ADCが標的腫瘍組織に内在化すると、リンカーは迅速に切断されて毒性分子を放出する能力を持つ必要があります。 （3）疎水性も、リンカーが検討する重要な機能です。疎水性連結基と疎水性ペイロードは通常、ADC小分子の凝集を促進し、免疫原性を引き起こします。

リンカーは現在2つのカテゴリに分類されます。1つは、ADC薬物の主なタイプである切断可能なリンカー（酸に不安定なリンカー、プロテアーゼで切断可能なリンカー、ジスルフィドリンカー）です。もう1つは切断不可能なリンカーであり、違いはそれが細胞内で分解されるかどうかです。

切断可能なリンカーは、血液系と腫瘍細胞の環境の違いを利用するように設計されています。たとえば、酸感受性リンカーは通常、血中では非常に安定していますが、低pHのリソソームでは不安定であり、急速に分解して遊離の活性毒性分子（Mylotarg（gemtuzumab ozogamicin））を放出します。同様に、プロテアーゼに敏感なプロテアーゼ切断可能リンカーは血中で安定ですが、プロテアーゼが豊富なリソソーム（特定のタンパク質配列を認識する）では、それらは急速に切断されて、Val-Citのように活性な毒性分子を放出します。結合は細胞内で急速に加水分解されます。カテプシン（Adcetris（brentuximab vedotin））。設計されたジスルフィド架橋リンカーは、細胞内還元型グルタチオンの高レベルの発現を利用し、還元型ジスルフィド結合は、細胞内で毒性分子（IMGN-901（抗CD56-メイタンシン））を放出します。

切断不可能なリンカーは、プロテアーゼ分解に耐性のある安定した結合で構成され、血液中で非常に安定しています。細胞質およびリソソームプロテアーゼによって完全に分解されるADC抗体コンポーネントに依存し、最終的に、分解された抗体に由来するアミノ酸残基にリンクされたペイロードを解放して、がん細胞を殺します（ado-trastuzumab emtansine、T-DM1、またはKadcylaなど）。同時に、リンカーを切断できないADC薬物は細胞外に放出されず、GG quot;バイスタンダー効果GG quot;によって近くの癌細胞を殺すことができません。

もちろん、リンカーの種類の選択は、ターゲットの選択と密接に関連しています。切断可能なリンカーを持つADC薬の中で、標的はB細胞抗原（CD19、CD20、CD21、CD22、CD79B、CD180）であり、in vivoで非常に効果的であることが証明されています。対照的に、リンカーを切断できないADC薬物では、in vivoでエンドサイトーシスされ、リソソームに急速に輸送されることが確認されているターゲットには、CD22とCD79bがあります。

腫瘍細胞における遊離薬物の特定の放出を確実にすることがリンカーの究極の目標であり、薬物毒性の制御も非常に重要です。最終的に、ADC薬の有効性と毒性のバランスをとるために適切なリンカー、ターゲット、および毒分子を最適に選択する方法を決定するためのケースバイケースの分析が必要です。

2. ADC医薬品開発の歴史は、中核となる4つの要素の変化を見る

腫瘍治療薬の開発は、20世紀半ばまで遡ることができます。ナイトロジェンマスタードは、急速に分裂する癌細胞を標的とすることにより、個々の骨髄およびリンパ組織を破壊することが発見されました。そのような薬物には、葉酸とプリン類似体（メトトレキサートと6-メルカプトプリン）、微小管重合阻害剤/プロモーター（ビンカアルカロイドとタキサン）、およびDNA破壊剤（アントラサイクリンと窒素）マスタード）が含まれます[2]。初期の癌治療薬は癌細胞を標的とするだけでなく、体内のすべての分裂細胞にも殺害作用があり、患者に深刻な副作用をもたらすため、これは薬物の投与量と薬物の治療指数（最大耐容性）を大幅に制限しました用量/最小有効用量）は非常に低く、治療ウィンドウは狭いです。 ADC薬は、特定の癌細胞への毒性化合物の選択的送達を可能にする可能性があります。

2.1第一世代ADC薬

第一世代ADC薬の中で、マイトマイシンC、イダルビシン、アントラサイクリン、N-アセチルメルファラン、ドキソルビシン、ビンカアルカロイド、メトトレキサートなどの抗腫瘍薬は、主に切断不可能なリンカー（アミドまたはスクシンイミド）をマウスのモノクローナル抗体に結合します。抗体。

2000年に、米国FDAは最初の抗体結合薬ゲムツズマブオゾガマイシン（商品名Mylotarg、Wyeth、ファイザーの子会社）を承認しました。ターゲットはCD33でした。ゲムツズマブオゾガミシンは3つの部分で構成されています。1）組換えヒト化IgG4カッパモノクローナル抗体ゲムツズマブ。 2）細胞毒性N-アセチルガンマカリケアマイシン; 3）4-（4-アセチルフェノキシ）-ブタン酸（AcBut）と3-メチル-3-メルカプトブタンヒドラジド（ジメチルヒドラジド）機能性リンカー分子からなる酸切断型。リンカー分子はカリケアマイシンをモノクローナル抗体に共有結合し、薬物抗体比ADRは平均2〜3です。標的細胞によってエンドサイトーシスされた後、薬物はリンカーを加水分解してカリケアマイシンを放出し、二本鎖DNA破壊を誘発して細胞周期を停止させます。そしてアポトーシス。この薬は、CD33陽性の急性骨髄性白血病の治療に使用されます。

後に、ゲムツズマブオゾガマイシンは他の抗がん剤と比較して有意な臨床的利点がなく、重度の肝毒性があることがわかりました。ジェムツズマブオゾガミシンの上場から10年後の2010年に、市場からの撤退を主導しました。ゲムツズマブオゾガマイシンの潜在的な治療上の欠陥には、リンカーの不安定性が含まれ、約48時間で化学薬品の50％が放出されます。薬物中のカリケアマイシンは非常に疎水性であり、モノクローナル抗体との結合率は50％であり、毒性は高い、CMC貧しい。さらに、モノクローナル抗体ゲムツズマブは排出ポンプ（MDR1およびMRP1）によって細胞から除去でき、他の抗がん剤と比較して有意な臨床効果がないことを示す研究があります。

2.2第二世代ADC薬

モノクローナル抗体薬の10年近くの急速な開発の後、より効果的な抗癌小分子薬が発見されました（100〜1000回）。第二世代のADC薬は、第一世代のADC薬よりも優れたCMC特性を持っています。第二世代薬の代表には、ブレンツキシマブベドチン、アドトラスツズマブエンタンシン、イノツズマブオゾガマイシンが含まれます。

ただし、第2世代の薬剤の治療ウィンドウは狭い。主な理由は、オフターゲット毒性が低く、腫瘍ターゲットに対して非結合小分子薬物抗体と競合するためです。第2世代には、さまざまな薬物抗体比（DAR）0〜8があります。通常、DARは4を超え、in vivoでは耐性が低く、血漿クリアランス効率が高く、有効性が低くなります[3]。たとえば、ブレンツキシマブベドチンは4、アドトラスツズマブエンタンシンは3.5、イノツズマブオゾガミシンは6です。

1）アドセトリス

ブレンツキシマブベドチン（商品名Adcetris）は、シアトルジェネティクスとミレニアム（武田薬品の子会社）が共同で開発し、2011年8月に米国FDAにより承認されました。ターゲットは、3つの部分で構成されるCD30です。タイプIgG1カッパモノクローナル抗体ブレンツキシマブ; 2）微小管阻害剤MMAE（モノメチルオーリスタチンE）; 3）プロテアーゼ切断型リンカー分子マレイミドカプロイル-バリル-シトルリニル-p-アミノベンジルオキシカルボニル（mc-val-cit-PABC）。リンカーはシステイン残基を介してMMAEをモノクローナル抗体に共有結合し、薬物対抗体比DARは平均3〜5です。ブレンツキシマブベドチンが標的細胞に内在化された後、プロテアーゼによって切断されたMMAEはチューブリンに結合して細胞を破壊できますGG＃39 ; s微小管ネットワーク、細胞周期の停止とアポトーシスにつながる。適応症はホジキンGG＃39リンパ腫、全身性未分化大細胞リンパ腫、マントル細胞リンパ腫、菌状息肉腫です。

2）カドキュラ

Ado-トラスツズマブエムタンシン（商品名Kadcyla）はGenentech（Rocheの子会社）によって開発され、2013年2月に米国FDAによって承認されました。ターゲットはHER2であり、3つの部分で構成されています。 2）安定したチオエーテルリンカーMCC（4- [N-マレイミドメチル]シクロヘキサン-1-カルボキシレート）; 3）メイタンシン誘導体型の微小管阻害剤DM1。 MCC-DM1複合体はエムタンシンと呼ばれます。平均薬物抗体比DARは3.5です。アドトラスツズマブエンタンシンは、HER2シグナル伝達経路を阻害し、微小管ネットワークを破壊することにより、細胞周期の停止とアポトーシスを誘導します。適応症は、HER2陽性で少なくともトラスツズマブとタキサンを単独または併用で投与されている転移性乳がんです。

3）ベスポンサ

イノツズマブオゾガミシン（商品名Besponsa）は、ファイザーとUSBが共同で開発しました。これは、2017年6月に欧州医薬品庁（EMA）によって承認され、2017年8月に米国FDAによって承認されました。ターゲットはCD22で、3つの部分で構成されています。 2）細胞内二本鎖DNA切断を引き起こす可能性のあるN-アセチル-γ-カリケアマイシン; 3）酸不安定な開裂可能なリンカー分子。これは、4-（4-アセチルフェノキシ）-ブタン酸（AcBut）と3-メチル-3-メルカプトブタンヒドラジド（ジメチルヒドラジドとしても知られている）によって形成される縮合物です。リンカー分子は、N-アセチル-γ-カリケアマイシンの負荷をモノクローナル抗体に結合します。各モノクローナル抗体の平均ペイロードは6で、分布範囲は2〜8です。イノツズマブオゾガマイシンはB細胞のCD22抗原に結合すると、細胞内に取り込まれ、細胞毒性物質が放出されて細胞を破壊します。適応症は、再発または難治性の成人のCD22陽性B細胞前駆体急性リンパ芽球性白血病（ALL）の治療に対する単剤療法であり、少なくとも1つのチロシンキナーゼ阻害剤（TKI）治療の失敗を受けた患者に適しています再発または難治性Bの成人患者フィラデルフィア染色体陽性のP細胞前駆体急性リンパ芽球性白血病（ALL）（Ph +）。

2.3第三世代ADC薬

第三世代薬の鍵は部位特異的結合であり、これにより明確なDARを備えた抗体結合薬を確保できます。さらに、抗体の最適化、リンカー、および小分子薬は、ADC薬の治療効果を大幅に向上させることができます。代表的な薬物は、ポラツズマブベドチン、エンフォルツマブベドチン、ファムトラスツズマブデルクステカンです。小分子薬物のモノクローナル抗体への特異的結合により、DAR値が2または4の抗体標識薬物の開発により、薬物毒性と非結合モノクローナル抗体が増加せず、薬物の安定性と薬物動態が大幅に改善されました。より低い抗原レベル。

1）ポリヴィ

Polatuzumab vedotin（商品名、Polivy）は、2019年6月に米国FDAによって承認されました。これは、元々はGenentech（Rocheの子会社）とSeattle Geneticsによって共同開発されました。その後、Sinochem Pharmaceuticals（ロシュホールディングス）は、医薬品の研究開発の認可を受けました。ターゲットはCD79bで、3つの部分で構成されています。1）CD79bを標的とする組換えヒト化IgG1 kapppaモノクローナル抗体Polatuzumab。 2）切断可能なmc-val-cit-PABC（マレイミドカプロイル-バリル-シトルリニル-パミノベンジルオキシカルボニル）リンカー; 3）小分子薬MMAE（モノメチルオーリスタチンE）。抗体とMMAEはリンカーを介してシステインに共有結合されました。平均DARは3〜4でした。難治性びまん性の治療のためにベンダムスチンおよびリツキシマブと組み合わせて使用​​することが承認されました。 B細胞リンパ腫の成人患者。

2）Padcev

Enfortumab vedotin（商品名、Padcev）は、Agensys（アステラスの子会社）とSeattle Geneticsによって共同で開発され、2019年12月に米国FDAによって上場が承認されました。ターゲットはNECTIN4で、エンフォルツマブベドチンは3つの部分で構成されています。1）組換え完全ヒトIgG1カッパモノクローナル抗体エンフォルツマブ。 2）切断可能なmc-val-cit-PABCリンカー分子、すなわちマレイミドカプロイル-バリル-シトルリニル-p-アミノベンジルオキシカルボニル型; 3）小分子薬物MMAE、モノメチルオーリスタチンE。MMAEは、リンカーを介してモノクローナル抗体のシステインにカップリングされ、薬物とモノクローナル抗体のDARの平均比は3.8：1です。これは、以前にPD-局所進行または転移性尿路上皮がんに対する1またはPD-L1阻害剤とプラチナ含有化学療法。

3）エンヘルトゥ

Fam-trastuzumab deruxtecan（商品名、Enhertu）は、2019年12月に米国FDAによって承認され、第一三共によって開発されました。 Fam-trastuzumab deruxtecanは、HER2を標的とする抗体標識薬物であり、3つの部分で構成されています。1）組換えヒト化IgG1カッパ型抗HER2モノクローナル抗体トラスツズマブ。 2）カテプシンB切断可能なテトラペプチドGGFG分子タイプリンカー; 3）トポイソメラーゼI阻害作用のあるカンプトテシン誘導体。ペイロードは、リンカーを介してモノクローナル抗体のシステインに結合され、平均DAR値は8です。これまでに少なくとも2つの抗HER2療法を受けた切除不能または転移性HER2陽性乳がんの成人患者の治療に承認されています。