抗体-药物偶联物（Antibody-drug conjugates, ADC）是一种抗癌药物，通过化学连接将细胞毒性小分子药物（有效载荷）与单克隆抗体结合，并将毒性有效载荷转移到表达靶抗原的肿瘤细胞中。所有ADC均以人IgG为基础，自从2009年第一代ADC问世，ADC药物优化策略一直在不断发展。随后出现了具有更高的特异性抗原水平、更稳定的连接体和更长的半衰期的第二代ADC，显示出改变癌症治疗模式的巨大潜力。由于前两代ADC已经奠定了良好的基础，ADC的发展也在不断加速，目前第三代ADC已经得到广泛应用。第三代ADC具有药代动力学强、药物活性高的特点，药抗体比主要在2-4之间[1]。近10年来，ADC的研究前景越来越广阔，越来越多的特异性抗原靶点和细胞毒性药物释放机制被发现和研究。本文结合近几年发表的国内外综述和研究报道，阐述不同迭代ADC的特点以及未来优化策略的研究热点，为读者提供一定思路。
第一代ADC
早期ADC中使用的单克隆抗体来源于小鼠，这导致免疫反应和人类抗小鼠抗体的产生。自第一代ADC开发以来，重组人源化IgG4 kappa抗体被用作ADC的抗体，其与CD33+结合，通过腙连接物与药物偶联[2]。第一代ADC中的有毒物质通过酸可切割的连接物4-丁酸与抗体头部的赖氨酸结合，平均DAR在2-3之间。当抗体识别CD33时，其复合物被内化，之后高细胞毒性的化合物在细胞内释放，导致DNA损伤和细胞死亡[3]。
第一代ADC的缺点。首先，由于药物功效不足，血液中的药物浓度低于治疗有效浓度，靶抗原的低表达导致药物递送有限，因此，细胞内药物浓度不足以杀死癌细胞。其次，连接物中的二硫键很容易断裂，将游离的药物释放到血液中，随后引起肝毒性。第三，第一代ADC的肿瘤靶向作用较弱，抗原结合率较低。第四，第一代ADC中的细胞毒素的负荷不能精确控制，连接体不稳定性引发全身毒性，这是限制ADC应用的关键问题[4]。
第二代ADC
第二代ADC取得进展，与第一代ADC相比，第二代ADC最大的优点是引入了更稳定的抗体-药物偶联方法和更强的细胞毒性[1]。第二代ADC药物使用人鼠嵌合抗体、人源化单抗代替鼠源单抗，采用了毒性更高的细胞毒素和更稳定的连接子[5]。但是其缺点仍很明显，药物/抗体比率（DAR）不均一，循环中的未结合细胞毒素的裸抗占比较多，竞争偶联药物抗原结合位点[6]，降低了疗效；此外，药物过多的与抗体结合易引起抗体聚集[7]、清除速度加快、非特异性毒性增加等问题。
第三代ADC
在过去十年中，从第一代和第二代ADC中获得的经验为第三代ADC的发展铺平了道路。第三代ADC利用小分子药物与单克隆抗体的位点特异性结合，提高了稳定性和药代动力学，增加了药物释放率，而不会引起额外的全身毒性或产生未结合的单克隆抗体[1]。与第二代ADC相比，第三代ADC具有更优化的连接体和偶联机制，因此具有更宽的治疗窗口。位点特异性偶联的使用确保了第三代ADC的DAR的可重复性和有效性，提高了其治疗指数，最大限度地提高了其对低靶表达肿瘤细胞的杀伤作用。目前已有多种第三代ADC面世，用于不同的肿瘤治疗当中，因其临床耐受性良好，治疗效率高，得到了临床良好的反馈。新型的第三代ADC不仅继承了以往第三代ADC的优势，更是应用一种新型的连接物负载系统，达到半衰期短，治疗窗口宽的优势。值得引人注目的是它提供了一种新的能力，即“旁观者杀伤效应”，通过将药物释放到细胞间隙来杀死靠近靶细胞的肿瘤细胞，而不受限于靶点表达水平，在许多实体瘤（包括非小细胞肺癌）的治疗中获得良好效果。为了取得用药安全性和有效性的最佳平衡点，其临床应用剂量仍需要进一步的试验研究结果来支持。
ADC优化策略的要点[8]
1、抗原靶标选择
开发用于癌症的ADC的一个主要问题是单克隆抗体成分的充分抗原靶标的鉴定和验证。在抗原选择中需要考虑几个因素。首先，为了减少脱靶毒性并获得可接受的ADC治疗指数，理想的目标抗原应该在肿瘤中具有高表达水平，而在正常组织中很少表达或不表达，或者至少表达仅限于给定的组织类型[9]。其次，靶抗原应该存在于细胞表面，以便循环的单抗能够接触到。第三，它应该是一个内化抗原，这样，在结合后，ADC被运送到细胞中，细胞毒性药物可以发挥其作用。然而，有报道称，在某些情况下，非内化ADC会显示出显著的毒性，ADC通常会诱发强烈的“旁观者效应”[10]。对于已经用裸单克隆抗体验证的靶标，另一个问题是是否应该维持细胞外的作用机制，如抗体依赖的细胞介导的细胞毒性（ADCC）或抗体依赖的细胞介导的吞噬（ADCP）。未来ADC的设计必须考虑到细胞毒性药物和抗体在整个ADC的抗肿瘤活性和毒性谱中的相对作用。
2、用于临床阶段ADC的弹头
目前处于临床试验中的ADC仅使用有限的细胞毒性药物家族作为弹头。这些药物大多为靶向DNA（这些对增殖细胞和非增殖细胞具有细胞毒性）或微管（这些对增殖细胞具有细胞毒性），并针对高效能进行了优化。由于肿瘤细胞表面通常只有有限数量的抗原，而且目前大多数临床期ADC的平均药抗体比（DAR）限制在3.5-4，因此ADC输送到肿瘤细胞中的药物量很低。这被认为是应用常规细胞毒性药物的ADC临床失败的主要原因。另外，许多用于ADC的细胞毒性药物是疏水的，容易诱导抗体聚集，必须避免这种情况，以确保长保质期和限制清除率快，免疫原性强[11]。药物还必须在进行连锁修饰（或“可连接”）时保持其效力，表现出可接受的水溶性，并且作为缀合物在水制剂中稳定[12]。此外，该药物必须在符合良好生产规范的条件下通过具有成本效益的工艺合成可及性和可得性。
3、连接体的设计与优化
药物在循环中过早释放会导致全身毒性和较低的治疗指数。有效的连接体设计必须平衡在循环中在数天内达到良好稳定性和递送到靶细胞后的有效切割。目前正在研究几种策略基本目的均为提高ADC的溶解度和DAR，并克服可将化疗药物运输出细胞的蛋白质诱导的耐药性。这些策略包括药物在靶细胞的细胞质中有条件释放，旁观者效应的增强，旁观者效应的限制。
4、抗体的选择和优化
改善抗体的均匀性和可开发性对于裸抗体和ADC来说都是必要的，以减少候选药物的损耗率[13]。在过去的十年中，已经发表了数百篇关于单抗的分析和结构表征的论文，并且在近两年得到迅速发展。液相色谱、电泳和质谱法用于单抗发现、临床前和临床开发的各个阶段。这些分析技术有助于选择具有合适糖基化谱的最佳抗体产生克隆，从而对研究线索和潜在的临床候选物进行全面的结构表征。
5、新颖的偶联策略
目前市场上和临床试验中的大多数ADC具有共同的结构特征，例如通过硫醇和烷基马来酰亚胺反应形成的硫代琥珀酰亚胺键。之所以被广泛使用，是因为在生理条件下，雄性-亚胺和硫醇的反应非常迅速，而且是定量的。然而，在生理条件下，硫代琥珀酰亚胺的形成是缓慢可逆的，故近三分之二处于临床开发阶段的ADC，包括两种已获批准的ADC，含有烷基马来酰亚胺，在长时间循环过程中可能导致可测量的药物损失。这种雄性亚胺从ADC中消除的药理学后果包括由于药物抗体偶联形式的暴露减少而导致抗肿瘤活性降低，以及由于药物和连接物的非靶向释放而产生的更大毒性。这些问题可能可以通过位点特异性偶联和替代偶联化学来解决，包括：半胱氨酸、非天然氨基酸工程、氨基末端工程丝氨酸、连接到Fab核苷酸结合位点、天然半胱氨酸再桥接、高负载ADC等方式。
6、增强ADC的效力
除了仔细选择目标、连接器和有效荷载外，还采用了几种附加策略来提高ADC的效能。这些策略的设计可能是为了避免对弹头的潜在耐药性，通过使用更小的蛋白质支架来增强肿瘤的穿透，或者通过将ADC与最近批准的基于单克隆抗体的免疫检查点抑制剂联合使用来提高疗效，包括：克服对ADC的抗性、阻碍肿瘤有效渗透的障碍、ADC与免疫肿瘤抗体的结合。
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