抗体偶联药物（ADC）是一类在乳腺癌中发展迅速的药物，已经有多款ADC获批乳腺癌治疗适应证。但是ADC耐药同样是临床不可忽视的问题。近期，复旦大学附属肿瘤医院邵志敏教授、余科达教授团队于Cancer Communications（IF=15.283）发表综述，深入盘点了ADC耐药机制，并提出可能的应对策略。【研值圈】现整理如下，以飨读者。
首批教育部长江学者特聘教授
复旦大学肿瘤、乳腺癌研究所长、大外科主任兼乳腺外科主任
中国抗癌协会乳腺癌专业委员会名誉主委
中华医学会肿瘤学分会副主任委员
上海市抗癌协会乳腺癌专业委员会名誉主任委员
上海市医学会肿瘤专科委员会主任委员
第八届亚洲乳腺癌协会主席
St.Gallen乳腺癌大会专家团成员
复旦大学附属肿瘤医院乳腺外科 行政副主任
国家优秀青年基金获得者
中国抗癌协会乳腺癌专委会 常委/秘书长
中华医学会肿瘤学分会乳腺学组 秘书
中国抗癌协会肿瘤靶向治疗专委会 委员
中国抗癌协会青年理事会 理事
上海市抗癌协会青年理事会 副理事长
上海市抗癌协会乳腺癌专委会 副主委/青委主委
上海医学会肿瘤靶分子分会 副主委
获明治生命科学奖；上海市银蛇奖、优秀学术带头人、优青人才、曙光人才、启明星人才；复旦大学校长奖、五四青年奖章、卓识人才、卓学人才；以通讯/第一作者发表学术论文于JAMA Oncol、J Clin Oncol、JNCI、Nat Commun、Sci Adv、Cancer Res、Nat Rev Cancer等国际权威期刊
背景
ADC在乳腺癌治疗中飞速发展。T-DM1是第一个获得美国FDA批准用于HER2+乳腺癌的ADC。之后由于T-DXd显示出优于T-DM1的疗效，FDA加速批准T-DXd治疗HER2+晚期乳腺癌。戈沙妥珠单抗是第一个获批用于三阴性乳腺癌（TNBC）的ADC。但是ADC药物也会导致耐药。深入理解耐药机制至关重要。
ADC药物结构
ADC包括3个部分：抗体，化学连接子，和细胞毒载荷（图1）。
图1. ADC结构
靶抗原的胞吞特征很重要，因为内化对于ADC药物活性十分必要。最佳ADC药物抗体需要具有高度特异性。除了通过Fab部分结合靶抗原，抗体也可通过Fc段介导抗体依赖抗肿瘤免疫反应。大多数ADCs使用IgG1，因为可介导抗肿瘤免疫。
连接子将细胞毒载荷连接至抗体上。连接子化学特性影响ADC稳定性和释放入血浆的载荷量，因此连接子的特性是毒性的主要原因。ADC连接子可分为可裂解和不可裂解连接子。可裂解连接子可再分为化学裂解和酶裂解亚类。不可裂解连接子ADC需要有效溶酶体降解抗体部分，释放活性细胞毒药物，具有更好的血浆稳定性和相对长的半衰期，因此系统毒性较为缓和。
但是不可裂解连接子释放不透膜细胞毒复合物，旁观者效应降低。旁观者效应是细胞毒载荷逃离细胞或释放入细胞外并杀伤相邻细胞，包括非抗原表达肿瘤细胞。效应可用于在异质性或低靶抗原表达时增强治疗效应。
理想载荷需要在细胞毒性和耐受性之间取得平衡。药物抗体比（DAR）是ADC药物的重要指标。较低DAR表明活性较低，但是治疗指数较高，而较高DAR可改善疗效，但是可导致更快的药物清除，毒性增加。
作用机制
循环ADC结合细胞靶点，开始内吞作用。内吞可为网格蛋白依赖或非依赖通路。网格蛋白介导内吞是ADC内化的主要通路。内吞导致早期核内体形成。小部分ADC结合新生Fc受体回到细胞外环境，再循环机制对于长半衰期具有重要作用，但是肿瘤细胞内过多的再循环也可导致耐药。大多数核内体和溶酶体融合，ADC在溶酶体降解，游离细胞毒载荷进入胞浆。细胞内细胞毒载荷产生凋亡，旁观者效应将凋亡扩展至邻近靶点阴性细胞。
此外，抗体也可发挥固有抗肿瘤活性，例如阻滞靶抗原，活化抗体依赖免疫反应。IgG1具有免疫反应，包括抗体依赖细胞毒作用（ADCC），补体依赖细胞毒作用（CDC），抗体依赖细胞吞噬作用（ADCP）等。这些免疫反应也构成ADC抗肿瘤活性。载荷也具有免疫活性。
ADC药物在乳腺癌中的疗效
抗HER2 ADC
2013年，T-DM1获得美国FDA批准用于HER2+晚期乳腺癌患者的二线治疗。获批是基于EMILIA研究，T-DM1较拉帕替尼+卡培他滨具有更佳的中位无进展生存期（mPFS），客观反应率（ORR）和总生存期（mOS）。MARIANNE研究探索了T-DM1±帕妥珠单抗一线治疗的疗效，显示不劣于但是也不优于标准治疗的疗效。
KATHERINE研究显示新辅助化疗后具有残留疾病的患者接受T-DM1可较曲妥珠单抗显著改善无浸润性疾病生存（IDFS），因此获批新的治疗适应证。而探索T-DM1新辅助治疗的临床试验KRISTINE研究失败。但是新辅助研究I-SPY2研究显示T-DM1联合帕妥珠单抗可作为降阶梯治疗的安全策略。
T-DXd在2019年获得美国FDA加速批准用于晚期HER2+乳腺癌三线以上治疗。基于DS8201-A-J101和DESTINY-Breast01研究结果，T-DXd获得美国FDA批准。T-DXd在HER2低表达肿瘤中也显示出良好疗效。DESTINY-Breast03研究显示T-DXd二线治疗可较T-DM1显著改善PFS。
SYD985和ARX788被美国FDA授予HER2+晚期乳腺癌的快速审批通道。药物在HER2+和HER2低表达乳腺癌中均显示出临床获益，正在进行Ⅲ期研究。
非HER2靶向ADC
抗TROP2 ADC戈沙妥珠单抗在2020年获得美国FDA批准用于治疗至少接受过2线治疗的转移性TNBC患者。获批是基于Ⅰ/Ⅱ期研究数据，并在Ⅲ期研究ASCENT研究中证实疗效。药物在经治激素受体（HR）+/HER2-转移性乳腺癌中也显示出作用，mPFS 5.5个月，mOS 12个月。其他ADC药物如Dato-DXd和KIB264也显示出初步疗效。
耐药
耐药机制可分为4类：1）抗体介导耐药，2）药物运输异常，3）溶酶体功能异常，4）载荷相关耐药（图2）。
图2. 乳腺癌ADC耐药机制
乳腺癌耐药机制
1 抗体介导耐药
靶点表达降低是抗体-抗体结合不足的常见机制。HER2表达降低和结合降低见于T-DM1耐药细胞系，表明HER2丢失是T-DM1的耐药机制。缺乏靶点表达也见于戈沙妥珠单抗原发耐药TNBC患者。突变TACSTD2（编码TROP2）可见于戈沙妥珠单抗获得性耐药患者。
2 药物运输异常
内吞受损是ADC耐药的另一机制。ADC细胞内化过程中需要很多蛋白质。内皮素A2是支架蛋白，和网格蛋白非依赖内吞相关。内皮素A2表达受损和降低的HER2内化和对T-DM1反应降低相关。异常质膜微囊介导内吞可见于T-DM1耐药细胞系。低氧诱导质膜微囊-1从血管至浆膜易位可能是低氧微环境下曲妥珠单抗内化降低的机制。质膜微囊介导内吞在T-DM1耐药中的作用还存在争议，可能和靶抗原主要内吞途径相关。
ADC在循环系统中的运输也可导致药物耐药。T-DM1是亲水大分子，很难通过血脑屏障弥散。但是临床前研究中，T-DM1对于曲妥珠单抗耐药小鼠乳腺癌脑转移模型具有活性。而TH3RESA和KATHin ERINE研究中，脑转移患者使用T-DM1较对照组并未改善mPFS。DESTINY-Breast03研究中，乳腺癌脑转移患者使用T-DXd具有更好控制。TUXEDO-1研究中，11/15例具有脑转移患者对T-DXd有反应，其中70%患者之前使用过T-DM1治疗。
3 溶酶体功能受损
ADC的溶酶体降解依赖于溶酶体酸性环境和活跃的溶酶体酶。溶酶体碱性化和蛋白水解酶活性受损可见于T-DM1耐药乳腺癌细胞系。不可裂解ADC的裂解依赖于溶酶体酶活性，需要V-ATP酶介导的高度酸性环境。V-ATP酶抑制可降低T-DM1活性代谢产物产生。
细胞毒载体需要运输通过溶酶体膜而发生细胞毒效应，需要运输子介导载荷释放。SLC46A3属于可溶性运输子家族。SLC46A3降低可导致美登素为基础的代谢产物在溶酶体累积，SLC46A3丢失导致T-DM1耐药。溶酶体多药耐药蛋白1（MDR1）介导MMAE泵出溶酶体膜，抑制可MDR1增强维布妥昔单抗在霍奇金淋巴瘤中的细胞毒作用。
4 载荷相关耐药
载荷是ADC抗肿瘤活性的主要成分。很多细胞通过上调药物外排泵和干扰药物沉积而发展耐药性。不同T-DM1耐药细胞中可观察到多药耐药相关蛋白1（MRP1），MRP2和MDR1。乳腺癌耐药蛋白（BCRP，由ABCG2编码）在乳腺癌中的过表达可介导戈沙妥珠单抗耐药。
肿瘤细胞也可通过改变靶载荷避免细胞毒效应。拓扑异构酶Ⅰ的特异性点突变可见于戈沙妥珠单抗耐药TNBC患者。其他突变也干扰SN-38靶点，同源重组修复（HRR）通路的完整性通过代偿SN-38导致的DNA损伤和戈沙妥珠单抗耐药相关。微管复合物修饰可见于T-DM1耐药细胞。
抗有丝分裂药物将靶细胞阻滞于细胞周期G2/M期而导致凋亡。周期素B1/周期素依赖激酶1（CDK1）复合物对于细胞有丝分裂和有丝分裂障碍十分必要。T-DM1耐药细胞试图通过缺陷周期素B1逃逸有丝分裂障碍和凋亡。Bcl-2/Bcl-xl同样参与细胞周期调节，过表达和吉妥珠单抗耐药相关。
HER2+乳腺癌特异性耐药机制
包括1）HER2结合受损，2）异质性HER2表达，3）下游信号通路失调，4）HER2不稳定（图3）。
图3 HER2+乳腺癌耐药机制
1 HER2结合受损
HER2脱落产生可溶性截短HER2分子胞外域，高水平p95HER2和曲妥珠单抗耐药相关，也可导致T-DM1耐药。膜结合糖蛋白粘蛋白4（MUC4）也是T-DM1耐药来源。MUC4上调通过掩盖曲妥珠单抗表位影响结合并抑制ADCC。
2 HER2异质性
T-DM1对于异质性HER2表达肿瘤疗效有限。KRISTINE研究中，HER2瘤内异质患者对T-DM1无反应。T-DM1不能抑制HER2-细胞，而T-DXd可通过旁观者效应在HER2-细胞中诱导细胞毒作用。HER2异质性和着丝点17拷贝数增加有关，可能和染色体非整倍性相关。染色体非整倍性可导致多药耐药，可能也导致T-DM1耐药。
3 HER2下游信号通路失调
PI3K/AKT和mTOR信号通路是重要HER2下游通路。通路上调是抗HER2疗法耐药的已知机制。PTEN负性调节PI3K通路。T-DM1耐药细胞中观察到降低的PTEN表达。EMILIA研究中，和PTEN表达正常患者相比，PTEN丢失患者从T-DM1中获益较拉帕替尼中更多。
WSG ADAPT TP和MARIANNE研究中，PIK3CA突变和不良预后相关。但是EMILIA和TH3RESA研究中T-DM1疗效和PIK3CA突变无关。PIK3CA突变和T-DM1敏感性之间的关系还需要更多探索。
此外，HER3配体NRG-1b，ROR1，YES1可能和T-DM1耐药相关。
4 HER2不稳定性
HER2为内吞缺陷，快速再循环。过度核内体再循环导致的溶酶体运输不足可见于T-DM1耐药细胞。HER2膜稳定性和信号传导也和热休克蛋白90（HSP90）密切相关。不可逆酪氨酸激酶抑制剂（TKI）奈拉替尼可通过分离HSP90和HER2诱导HER2核内体-溶酶体内吞和活化泛素化。因此泛HER激酶抑制剂如奈拉替尼和阿法替尼可和T-DM1联合应用以增强疗效。
应对策略
新药研发
很多新策略用于改善ADC疗效和克服耐药（图4）。不可裂解连接子ADC旁观者效应不足，限制了HER2异质性表达肿瘤中的疗效。新型ADC克服了这一障碍。由于具有可裂解连接子，更高DAR和更强载荷，T-DXd对于HER2低表达和瘤内异质性表达肿瘤具有更佳疗效。
图4. 克服ADC耐药策略
由于部位特异性结合特点，ARX788在HER2低表达乳腺癌移植瘤中显示出活性，表明有效药物运送可代偿低水平抗原表达。但是技术在DAR超过2时达到限制。
抗体工程化对于ADC也具有重要作用。双抗体结合部位抗体是克服耐药的有效方法，可增加结合，具有更快的HER2内化。ZW49使用抗HER2双结合部位抗体ZW25，在HER2高低表达模型中都显示出活性。但是剂量限制性毒性是需要关注的问题。
增强抗肿瘤免疫是另一个改善ADC疗效和克服耐药的可能方法。Fc介导免疫反应可被抗体工程化增强。糖蛋白或氨基酸替代可增强ADCC活性，但是这种抗体尚未用于ADC。
非内化机制也在进行研究。组织蛋白酶B是一种溶酶体酶，可裂解连接子。具有组织蛋白酶B裂解连接子的ADC如SYD985对于抗原低表达或内化通路缺陷肿瘤具有活性。
新型载荷也可克服耐药。对于药物外排泵介导耐药不敏感的药物很关键。双载荷ADC也用于克服HER2异质性和耐药。
联合策略
1 联合化疗/靶向药物
T-DM1和多西他赛的联合有效，但是半数患者发生严重毒性。帕妥珠单抗和T-DM1具有协同作用。但是汇总分析显示二者联合并不产生更佳临床结局。TKI可结合HER胞内域，拉帕替尼联合T-DM1和化疗具有显著疗效。奈拉替尼/妥卡替尼联合T-DM1的研究正在进行。CDK4/6抑制剂也可导致HER2下游抑制。Ribociclib联合T-DM1具有良好PFS结果。T-DM1联合PI3Kα抑制剂可增强T-DM1活性。TNFα抑制剂，药物外排泵抑制剂PLK1抑制剂，HSP90抑制剂，PARP抑制剂等的联合策略正在研究中。
2 联合免疫治疗
ADC和免疫检查点抑制剂（ICI）具有协同作用。临床前模型中，联合T-DM1和PD-1抗体较单药更为有效。但是KATE2研究中，T-DM1加入阿替利珠单抗不改善PFS，并和更严重毒性相关，但是PD-L1阳性患者中观察到可能的OS获益。目前策略正在HER2+和PD-L1+患者中探索。
耐药预测
靶抗原表达水平是ADC敏感性的主要标志物。HER2低表达是T-DM1耐药的已知生物标志物。循环肿瘤DNA（ctDNA）HER2扩增阴性和进展性疾病相关。MUC4表达可作为T-DM1敏感性的独立预测标志物。戈沙妥珠单抗除了TROP2外，HRR完整性也可用于预测药物获益。
RAB5A是核内体标志物。一项研究发现T-DM1敏感性和RAB5A水平相关。I-SPY2和KAMILLA研究将显示具有更高RAB5A水平患者具有显著临床获益。SLC46A3也可作为患者选择标志物。
小结
目前多种ADC在乳腺癌中获批，但是ADC耐药依旧是临床难题。理解耐药机制对于新药研发优化和提供预测生物标志物至关重要。为克服ADC临床使用的局限性，修饰靶点、载荷和连接子，发现连接化学物是发展ADC药物的关键。ADC联合其他药物同样可协同改善临床结局。多项探索联合策略疗效和安全性的临床研究正在进行。
Chen YF, et al. Resistance to antibody-drug conjugates in breast cancer: mechanisms and solution. Cancer Commun (Lond). 2022 Nov 10.
排版编辑：Mathilda
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