「旁观者效应」是什么？会影响 ADC 的疗效吗？
「旁观者效应」是什么？会影响 ADC 的疗效吗？
引言
近几年，抗体偶联药物（ADC）因其显著的疗效而备受瞩目，其中，以德曲妥珠单抗（T-DXd/DS-8201）为代表的新型 ADC 不仅在 HER-2 过表达的肿瘤中表现优异，即便在 HER-2 低表达乃至超低表达的肿瘤中，也展现出了一定的治疗效果。对于低表达和超低表达的肿瘤，德曲妥珠单抗的「旁观者效应」在其疗效发挥中扮演了至关重要的角色。我们在学习 ADC 类药物，尤其是以德曲妥珠单抗为例时，常提及这一效应。今天，我们就来系统介绍并总结一下 ADC 药物的「旁观者效应（Bystander effect of antibody-drug conjugates）」。
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概念
ADC 的旁观者效应是指某些 ADCs 能够将有效载荷从抗原阳性（Ag+）肿瘤细胞扩散到邻近的抗原阴性（Ag-）肿瘤细胞，从而增强抗肿瘤活性。这种效应使得 ADC 即使在靶抗原表达不均匀的肿瘤中也能发挥作用，因为有效载荷可以从结合了 ADC 的抗原阳性细胞扩散到邻近的抗原阴性细胞，进而杀死它们。
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作用机制
ADC 的旁观者效应发挥作用主要涉及以下几个步骤：
抗体-靶标结合：ADC 通过抗体部分特异性结合到肿瘤细胞表面的靶抗原上。在有旁观者效应的 ADCs 中，有效载荷可能在 ADC 内化之前就释放出来，这增加了其扩散到邻近细胞的可能性。
内化：结合后的 ADC 通过内吞作用进入肿瘤细胞，ADC 在溶酶体内被降解，释放出有效载荷。
有效载荷扩散：非极性的有效载荷（如 T-DXd 中的 DXd）能够穿过细胞膜扩散到邻近的肿瘤细胞，从而产生旁观者效应。
图 1. ADC 类药物旁观者效应作用机制示意图
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影响因素
ADC 是由靶向特异性抗原的单克隆抗体与小分子细胞毒性药物通过连接子链接而成，兼具传统小分子化疗的强大杀伤效应及抗体药物的肿瘤靶向性。自 ADC 首次进入临床试验以来，随着时间的推移，抗体（antibody）、连接子（linker）和载荷（payload）在不断改进。ADC 经过近 30 年的时间发展出三代，每一代在技术、设计和性能上都有所改进。ADC 设计中影响旁观者效应的因素主要包括以下几点：
连接子（Linker）
具有旁观者效应连接子通常为可裂解连接子（如化学敏感或酶敏感连接子），其能够在溶酶体内被特定的酶裂解，从而释放出有效载荷。例如，T-DXd 中的四肽连接子能够在溶酶体内被组织蛋白酶 B 和 L 裂解。非可裂解连接子（如硫醚连接子）通常需要细胞内处理才能裂解连接子并释放有效载荷，这类 ADC 通常不表现出旁观者效应。
有效载荷（Payload）
具有旁观者效应的载荷往往能穿过细胞膜。疏水性有效载荷能够更容易地穿过细胞膜，从而扩散到邻近的肿瘤细胞。例如，T-DXd 中的载荷 DXd 具有高膜渗透性，能够从 HER2 阳性肿瘤细胞扩散到邻近的 HER2 阴性肿瘤细胞。极性或带电的有效载荷通常被限制在目标细胞内，无法扩散到邻近细胞，因此不表现出旁观者效应。
抗体-靶标结合
抗体的特异性结合能力确保 ADC 能够精确地结合到表达靶抗原的肿瘤细胞上。对于具有旁观者效应的 ADC，有效载荷可能在 ADC 内化之前就释放出来，这增加了其扩散到邻近细胞的可能性。
ADC 的稳定性
ADC 在血液循环中需要保持稳定，以避免过早释放有效载荷，减少非目标组织的毒性。在肿瘤微环境中，ADC 需要能够在靶抗原结合后稳定地内化，并在溶酶体内释放有效载荷。
肿瘤抗原表达异质性
旁观者效应特别适用于靶抗原表达异质性的肿瘤，因为即使只有部分肿瘤细胞表达靶抗原，ADC 也能通过旁观者效应杀死邻近的抗原阴性细胞。
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临床前数据
临床前证据表明，ADC 的旁观者效应在多种肿瘤模型中表现出显著的抗肿瘤活性。
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德曲妥珠单抗（T-DXd）
使用 ERBB2/HER2 扩增的（HER2+）人胃癌细胞 NCI-N87 和 HER2 阴性（HER2-）人乳腺癌细胞 MDA-MB-468 的混合细胞进行实验。结果显示，T-DXd 不仅能够杀死 HER2+ 的 NCI-N87 细胞，还能杀死邻近的 HER2- 的 MDA-MB-468 细胞。
在小鼠体内进行的异种移植实验中，T-DXd 能够减少表达荧光素酶的 MDA-MB-468 细胞的信号，表明 T-DXd 抑制了 HER2- 细胞群。同时，值得注意的是，T-DXd 对于与 HER2+ 细胞接种部位不同的 HER2- 细胞无效，提示旁观者效应只能在局部被观察到，因此，非特异性全身毒性和远离 HER2+ 细胞部位的正常组织中的毒性可能相对较低。
另外，近期的一项体内研究评估了一种新型成像系统，该系统使用荧光纳米颗粒作为免疫染色标记，以可视化 DXd 在肿瘤组织中的分布。研究者发现，DXd 在 HER2+ 和 HER2- 区域分布均匀。
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Trastuzumab duocarmazine（SYD985）
在 HER2+ 细胞系（如 SK-BR-2、SK-OV-3、MDA-MB-175-VII）与 HER2- 的 NCI-H520 细胞的共培养实验中（HER2+ 细胞约占 20%），SYD985 杀死了 65% 的混合细胞群，表现出强大的旁观者效应。
在异种移植模型中，SYD985 在 HER2 低表达和 HER2 异质性条件下显示出抗肿瘤活性。
在体外和体内实验中，研究人员使用具有异质性和 HER2 低表达的上皮性卵巢癌细胞进行了试验并获得了类似的结果，这证实了 SYD985 的旁观者效应。
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戈沙妥珠单抗（SG）
在 TROP-2 阳性与 TROP-2 阴性卵巢癌细胞系的共培养实验中，SG 表现出旁观者效应，能够有效杀死 TROP-2 阴性细胞。
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Tisotumab vedotin（TV）
在 TF 阳性与 TF 阴性肿瘤细胞的共培养实验中，TV 表现出旁观者效应，在两种细胞类型中均发挥细胞毒性。
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Enfortumab vedotin（EV）
在 Nectin-4 阳性与 Nectin-4 阴性肿瘤细胞的共培养实验中，EV 表现出旁观者效应，通过释放具有膜渗透性的 MMAE 有效载荷杀死了 Nectin-4 阴性细胞。
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Anetumab ravtansine（BAY 94-9343）
在间皮素表达阳性与阴性肿瘤细胞的共培养实验中（阳性细胞占 20%），Anetumab ravtansine表现出旁观者效应，成功杀死了间皮素阴性细胞，有效抑制肿瘤生长。
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临床数据
ADC 的旁观者效应在临床研究中也显示出一定的治疗效果。
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德曲妥珠单抗（T-DXd）
乳腺癌：在 DESTINY-Breast01 和 DESTINY-Breast03 临床试验中，T-DXd 在 HER2 阳性转移性乳腺癌患者中表现出显著的抗肿瘤活性，特别是在 T-DM1 经治的患者中。这些研究结果表明，T-DXd 在 HER2 异质性表达肿瘤中的疗效可能与其旁观者效应有关。
胃癌：在 DESTINY-Gastric01 临床试验中，T-DXd 在 HER2 阳性晚期胃癌患者中显示出高缓解率（51%），而这些肿瘤 HER2 表达的异质性较强，该研究进一步证实了旁观者效应。
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其他药物
SYD985 治疗乳腺癌的研究、SG 治疗三阴性乳腺癌的 ASCENT 研究、TV 治疗宫颈癌的 InnovaTV 204 研究、EV 治疗尿路上皮癌的 EV-301 研究以及 Anetumab ravtansine 正在进行的研究中均观察到这些药物对于对应靶点表达异质性的肿瘤具有突出的疗效，这可能与其旁观者效应有关。
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问题与挑战
ADC 的旁观者效应虽然显示出一定的治疗潜力，但也存在一些问题和挑战：
毒性问题
旁观者效应可能导致有效载荷扩散到邻近的正常组织，从而引起非特异性毒性。例如，T-DXd 等 ADC 在表现出旁观者效应的同时，也可能增加对肿瘤周围健康组织的毒性。因此，ADC 的剂量选择需要谨慎，以避免严重副作用。
疗效的不确定性
旁观者效应依赖于靶抗原在肿瘤中的异质性表达。然而，这种异质性在不同肿瘤类型和个体间差异很大，这可能影响 ADC 的疗效。另外，尽管有大量临床前数据支持旁观者效应，但临床证据相对有限，特别是在不同肿瘤类型中的具体疗效和机制仍需进一步明确。
药代动力学和药效
有效载荷在肿瘤组织中的释放和分布情况复杂，影响旁观者效应的发挥。例如，有效载荷的释放可能受到肿瘤微环境（TME）的影响（如 pH 值、酶活性和氧化还原状态等）。ADC 在体内的代谢和清除过程复杂，可能影响其有效性和安全性（例如，ADC 可能在血液循环中被过早降解，导致有效载荷的提前释放和毒性增加）。
临床实践中的挑战
由于旁观者效应依赖于靶抗原的异质性表达，因此需要精确的患者选择和靶抗原的检测，以确保 ADC 的最大疗效。在治疗过程中，需要监测 ADC 的疗效和毒性，以便及时调整剂量和治疗方案。
其他潜在问题
肿瘤微环境中的多种因素（如肿瘤血管生成、基质细胞、免疫细胞等）以及不同患者之间的遗传背景、生理状态和疾病进展等因素可能影响 ADC 的疗效和旁观者效应。
小结
旁观者效应是指某些 ADC 能够将有效载荷从抗原阳性肿瘤细胞扩散到邻近的抗原阴性肿瘤细胞，从而增强抗肿瘤活性。其优势在于，在靶抗原表达呈现异质性的肿瘤中，即使只有部分肿瘤细胞表达靶抗原，ADC 也能通过旁观者效应杀死邻近的抗原阴性细胞，但有效载荷可能扩散到健康组织从而导致非目标组织的毒性。另外，如何平衡旁观者效应的获益和脱靶毒性仍是一个需要解决的问题。未来，随着对 ADC 研究的不断深入，人们可能会发现更多具有旁观者效应的 ADC，并进一步优化其设计以提高疗效和安全性。
参考文献
[1] Giugliano F, Corti C, Tarantino P, Michelini F, Curigliano G. Bystander effect of antibody-drug conjugates: fact or fiction? Curr Oncol Rep. 2022 Jul;24(7):809-817. doi: 10.1007/s11912-022-01266-4. Epub 2022 Mar 19.