双抗/双载荷ADC药物如何实现1+1>2？

双抗/双载荷ADC药物如何实现1+1>2？

近年来，ADC药物的开发与相关研究取得了显著的进展，并在临床应用中展现出广阔的前景。然而，由于荷载药物固有设计导致的异常毒性和耐药性问题，为ADC药物的进一步开发和临床应用带来了严峻挑战。因此，基于抗体中间体及相关靶点筛选、新型连接子、有效载荷和偶联方式的优化成为下一代ADC开发的关键所在。特别值得一提的是，双抗ADC（bispecific ADC, BsADC）和双载荷ADC（Dual-Linker payload ADC, DLP）药物因其在提高肿瘤细胞选择性和降低药物耐药性方面的独特优势，近年来已经成为ADC药物开发的热点和重点方向。

双抗ADC设计思路及考量

根据靶点肿瘤相关抗原（TAAs）的不同，双抗ADC又分为双表位ADC（如HER2/HER2 ADC）和双靶点ADC（如EGFR/c-MET ADC, EGFR/HER3 ADC）。双抗ADC凭借两个不同靶点的协同作用，可以更加精确地靶向肿瘤细胞，理论上可以进一步提高ADC药物的肿瘤选择性和内吞速率，增强靶点低表达和肿瘤异质性的患者应答水平，从而进一步扩大ADC药物的治疗窗口和临床应用，实现“1+1>2”效果。

双抗ADC与单抗ADC的差异性及潜在优势

与传统单抗ADC药物相比，双抗ADC同时结合了双抗和ADC药物的优势，主要体现在双表位/靶点结合模式能够与肿瘤中共表达的抗原结合以增强ADC药物的选择性，同时改善内化效率、提高治疗效果、减少耐药性等，具体优势主要为以下4个方面：

• 双抗ADC可以克服肿瘤抗原异质性，通过交互作用促进双靶点的协同内吞，提高小分子毒素内吞效率。
• 双抗ADC可以在选择性靶向快速内化的受体的同时促进内化能力较弱或是非内化抗原的内化作用，从而有望提高治疗效果。
• 作用机制上，双抗ADC可以结合到多个抗原位点或是不同的结合表位，通过同时与多个信号传递途径相互作用起到降低药物耐受性的作用，避免因单靶点表达下降而产生的耐药性问题。
• 通过引入双靶点策略可以提高ADC药物的选择性，降低对正常组织的on-target/off-tumor毒性。

多载荷ADC药物的设计与开发思路

目前已上市的ADC药物分子均采用单一小分子毒素作为有效载荷，虽然这些药物产生了一定的临床治疗效果，但仍存在耐药性与治疗效果有限等挑战，因此临床化疗方案中通常采用多种药物组合的方式进行联合用药。考虑到联合化疗的临床药效，采用具有两种或多种有效载荷的ADC药物，或许可以避免单一载荷ADC药物产生的耐药性难题，从而提升临床治疗效果。

目前的双载荷ADC药物采取了不同的设计机制，而选择合适的荷载药物及其与抗体的连接方式，对于双载荷ADC药物的成功至关重要，甚至决定了药物的作用机制和疗效。理想的有效载荷应具有出色的细胞毒性、低免疫原性、高稳定性和可改构的官能团。目前，常见的ADC有效载荷包括微管蛋白抑制剂、DNA损伤剂、转录抑制剂等。同时，具有靶向不同抗原并减少副作用的新型高效有效载荷也在不断开发中。

为了提高ADC药物在体内的活性，并克服因高异质性导致的ADC药物在体内被快速清除的问题，下一代ADC药物的开发已转向利用各类新型偶联技术，这些技术包括工程化的反应性半胱氨酸残基、糖苷修饰定点偶联、酶催化定点偶联以及叠氮基团点击化学等，这些技术可以将多个独特的有效载荷以高同质性的方式偶联到单个抗体分子上(如图4所示)。通过系统设计和优化小分子毒素种类、不同小分子毒素偶联数量及比例、药物抗体比率(Drug-Antibody Ratio, DAR值)、连接子选择、偶联方式等，我们期望能获得最佳的PCC（pre-clinical candidate）药物分子。

双抗ADC和双载荷ADC在CMC开发中的潜在挑战

一、可开发性层面的复杂性

• 双抗/双载荷ADC的药物开发比单载荷ADC更为错综复杂。
• 在CMC开发和生产过程中，需确保ADC产品的多靶点活性和多载荷分布的一致性和稳定性。
• 对小分子毒素开发、抗体中间体表达与纯化、ADC偶联纯化、处方开发与制剂工艺、稳定性研究、理化特性及分析质控与表征等环节提出更高要求。

二、安全性考量的重要性

• 双抗/双载荷ADC虽有望提高疗效，但其安全性需经系统评估。
• 多种细胞毒性药物的联合作用可能引发不可预见的毒性反应。
• 严格的临床前和临床试验必不可少。

三、注册申报和监管合规的遵循

• 双抗/双载荷ADC的开发必须遵循相关法规和指南的要求。
• 需确保药物的安全性和有效性得到充分验证。

四、生产成本和经济性的考量

• 双抗/双载荷ADC在提高治疗效果的同时，也对整体开发与生产成本的控制提出更高要求。
• 需要在追求药物创新的同时，注重成本效益的优化。

夏尔巴生物双抗/双表位单载荷与双载荷ADC开发案例

夏尔巴生物在双抗抗体类药物及ADC药物开发、生产和注册申报等领域拥有成熟的技术平台和丰富的项目经验。至今，我们已经成功协助客户完成了十多个双表位或双抗ADC项目从PCC到IND阶段的全面开发，其中，超过5个项目已经顺利完成了IND申报，这些成果充分展示了夏尔巴生物在行业中领先的开发能力。

我们致力于满足国内外客户在双抗/双载荷ADC药物开发、生产及注册申报等方面的需求，助力客户开发出高质量的ADC药物，并通过专业的服务实现产品的差异化，延长产品生命周期，并显著提高产品的市场竞争力。

案例一：双抗单载荷ADC药物开发

项目A为双抗ADC项目，其核心技术在于对抗体中间体进行糖苷修饰定点偶联小分子毒素，目标DAR值为4。在前期工艺开发阶段，通过优化不同小分子有机溶剂类型及其比例，显著提升了小分子毒素溶解度，深层过滤单步收率从原来的29.0%提高到52.0%。同时，ADC原液的DAR值也相应地从2.9提高到了3.4，完全符合最终产品放行质量标准的DAR值范围（3.0~4.0）。

案例二：双抗单载荷ADC药物开发

项目B同样为双抗ADC项目，因抗体中间体CDR区域存在较多的疏水性位点，导致抗体分子具有较强的疏水性，容易形成分子聚集，进而造成抗体中间体和ADC产品的外观异常，并且稳定性下降。为了解决该问题，项目在开发过程中，在抗体中间体原液中考察添加不同类型和不同浓度的非离子型表面活性剂，从而显著改善了抗体中间体和ADC原液中间体的外观与稳定性。同时，这些非离子型表面活性剂在后续的ADC原液纯化工艺中能够被有效去除，从而确保了产品的质量和安全性。

案例三：单抗双载荷ADC药物开发

项目C为单抗双载荷ADC项目，它采用了定点偶联与随机偶联相结合的复合模式来进行双载荷ADC的设计与开发。工艺开发结果显示（如下图），在不同放大规模条件下，ADC原液的收率及产品质量基本保持一致。这一结果充分证明了生产工艺的稳健性，能够有力支持临床研究的需求，并为后续的生产放大提供了可靠保障。

主要参考文献

1. Levengood, M. R. et al. Orthogonal cysteine protection enables homogeneous multi-drug antibody–drug conjugates. Angew. Chem. Int. Ed. 56, 733–737 (2017).
2. Chisato M. Yamazaki et al，Antibody-drug conjugates with dual payloads for combating breast tumor heterogeneity and drug resistance，Nat Commun.2021 Jun 10;12(1):3528
3. Journeaux, T., Bernardes, G.J.L. Homogeneous multi-payload antibody–drug conjugates. Nat. Chem. (2024). https://doi.org/10.1038/s41557-024-01507-y
4. Yilin Gu, Zhijia Wang, Yuxi Wang, Bispecific antibody drug conjugates: Making 1+1>2，Acta Pharmaceutica Sinica B 2024;14(5):1965e1986