Quatre éléments clés et tendances de développement du développement de médicaments ADC

La technologie des ADC (anticorps-médicaments conjugués) consiste à relier les anticorps monoclonaux et les molécules médicamenteuses via l'éditeur de liens, à utiliser le ciblage spécifique des anticorps pour transporter les molécules médicamenteuses vers les tissus cibles, à réduire les effets secondaires toxiques systémiques des médicaments, à améliorer la fenêtre de traitement médicamenteux. de la thérapie par anticorps [1]. Après que l'ADC circulant dans le sang se soit lié à l'antigène cible, il est internalisé par endocytose médiée par la clathrine. Le complexe intériorisé entre ensuite dans la voie endosome-lysosome, et dans la plupart des cas, il est d'abord transporté vers les endosomes précoces, puis vers les lysosomes. L'environnement acide et les enzymes protéolytiques provoquent la dégradation des lysosomes contenant des ADC, libérant ainsi des médicaments cytotoxiques dans le cytoplasme. Le médicament cytotoxique libéré s'écoule ensuite dans le cytoplasme et induit l'apoptose par insertion d'ADN ou inhibition de la synthèse des microtubules. Par conséquent, la cible, l'anticorps, le lieur et les charges utiles cytotoxiques corrects sont devenus les quatre facteurs clés qui affectent les ADC.

1. Les quatre principaux éléments des médicaments ADC

1.1 Sélection de la bonne cible

Le développement réussi de l'ADC dépend de la liaison spécifique des anticorps à l'antigène cible. La cible ADC idéale est une expression élevée à la surface des cellules tumorales, une faible expression ou aucune expression dans les tissus normaux, ou du moins limitée à des tissus spécifiques, tels que CD138, 5T4, mésothéline, leucémie et CD37. Les cibles exprimées dans les tissus normaux ingèrent des ADC, ce qui conduit non seulement à&"GG hors cible"; effets toxiques, mais réduit également la dose d'ADC enrichie en tissus cancéreux et réduit la fenêtre de traitement médicamenteux ADC.

L'activité ADC efficace est liée au nombre d'antigènes à la surface des cellules. Des études ont montré que pour atteindre une activité ADC efficace, au moins 104 antigènes sont nécessaires à la surface cellulaire pour garantir qu'une dose létale de médicaments cytotoxiques est délivrée dans la cellule. En raison du nombre limité d'antigènes à la surface des cellules tumorales (le nombre moyen d'antigènes par surface cellulaire est d'environ 5 000 à 106), et la plupart des médicaments ADC au stade clinique ont un DAR moyen de 3,5 à 4, de sorte que les médicaments ADC sont livrés à cellules tumorales. Très peu. Ceci est également considéré comme l'une des principales raisons de l'échec clinique de l'ADC combiné à des médicaments cytotoxiques conventionnels tels que le méthotrexate, le paclitaxel et les antibiotiques anthracyclines.

En plus de la spécificité et de l'expression suffisante, l'antigène cible optimal devrait également provoquer une internalisation efficace de l'ADC. La liaison de l'anticorps à l'antigène de surface de la cellule cible peut déclencher le chemin d'internalisation du complexe anticorps-antigène dans la cellule, réalisant ainsi la délivrance intracellulaire du médicament.

À l'heure actuelle, l'antigène de différenciation de surface des leucocytes est la première cible d'ADC largement utilisée. Actuellement, les 20 médicaments ADC au stade de développement clinique ont 10 cibles (CD33, CD30, CD79b, CD22, CD19, CD56, CD138, CD74) à la surface de l'antigène leucocytaire. De nombreux médicaments ADC ciblent les antigènes de surface des leucocytes dans une large mesure parce que ces antigènes sont fortement exprimés dans les tissus tumoraux, non exprimés dans les tissus hématopoïétiques normaux, ou exprimés à des niveaux extrêmement bas.

De plus, certaines molécules de récepteur de la surface tumorale solide se sont progressivement révélées être des cibles ADC cliniques appropriées, comme le PSMA sur le cancer de la prostate, le récepteur du facteur de croissance épidermique EGFR et la nectine 4 des tissus cancéreux de l'ovaire et d'autres ADC sont entrés en phase clinique II. Kadcyla approuvé par la FDA en 2013 avec un objectif de HER2. En 2019, Padcev approuvé par la FDA avec un objectif de NECTIN4 est le deuxième médicament cible ADC approuvé pour le traitement des tumeurs solides.

1.2 Sélection des anticorps

La haute spécificité des molécules d'anticorps est la condition fondamentale pour atteindre l'efficacité des médicaments ADC, de manière à concentrer l'agent cytotoxique sur le site tumoral. S'appuyant sur des anticorps spécifiques à haute affinité, en plus d'éviter la toxicité pour les cellules saines, les anticorps dépourvus de spécificité tumorale peuvent être éliminés par le système circulatoire, provoquant des ADC à&"épuiser GG"; avant d'atteindre les tissus tumoraux. Pour cette raison, les médicaments cytotoxiques sont généralement attachés à la partie Fc ou à la région constante du mAb pour empêcher la détection et la liaison de l'antigène.

Parce que ces molécules d'anticorps de 150 kDa contiennent non seulement plusieurs sites naturels pour la conjugaison, mais peuvent également être modifiées pour d'autres sites de réaction, tous les anticorps ADC sont actuellement des molécules d'IgG. L'avantage de la molécule d'IgG est sa grande affinité pour l'antigène cible et une demi-vie plus longue dans le sang, ce qui conduit à une accumulation accrue au site tumoral. Par rapport à d'autres molécules d'IgG, les IgG1 et IgG3 ont une cytotoxicité dépendante des anticorps (ADCC) et une cytotoxicité dépendante du complément (CDC) beaucoup plus fortes, mais comme l'IgG3 a une demi-vie plus courte, ce n'est pas un choix idéal pour les médicaments ADC. De plus, par rapport aux IgG2 et IgG4, la charnière formée par IgG1 dans la cellule est facile à réduire, il est donc difficile de produire des médicaments ADC basés sur la production de cystéine. Par conséquent, parce que l'IgG1 a un ADCC et un CDC relativement forts, une longue demi-vie et une production facile, la plupart des médicaments ADC sont actuellement construits à l'aide d'échafaudages IgG1 [3].

L'immunogénicité de l'ADC est l'un des principaux déterminants de la demi-vie circulante. Les premiers ADC utilisaient des anticorps monoclonaux de souris pour provoquer une forte réponse immunitaire aiguë (HAMA) dans le corps humain. Actuellement, la plupart des ADC utilisent des anticorps humanisés ou des anticorps entièrement humanisés.

En général, le mAb idéal pour l'architecture ADC devrait être une molécule d'IgG1 humanisée ou entièrement humanisée qui peut se lier sélectivement aux cellules tumorales sans réagir de façon croisée avec des cellules saines. En outre, l'internalisation de l'ADC peut être un facteur important plutôt qu'un facteur absolu pour un traitement réussi.

1.3 Sélection de la molécule de toxine (charge utile)

Les molécules de toxine sont un facteur clé du succès du développement du médicament ADC. Seule une petite partie de l'anticorps injecté dans le corps s'accumule dans les tissus tumoraux solides, donc la première consiste à avoir des molécules toxiques sous-nanomolaires (valeur IC50 de 0,01-0,1 nm). Charges utiles appropriées. De plus, les molécules toxiques doivent avoir des groupes fonctionnels appropriés qui peuvent être couplés, avoir une forte cytotoxicité, sont hydrophobes et sont très stables dans des conditions physiologiques.

Les molécules toxiques actuellement utilisées pour le développement du médicament ADC peuvent être divisées en deux catégories: les inhibiteurs de microtubules et les agents endommageant l'ADN, et d'autres petites molécules telles que l'α-amanitine (inhibiteurs sélectifs de l'ARN polymérase II) sont également à l'étude [12]. Le premier est représenté par MMAE et MMAF (médicament gratuit IC50: 10-11-10-9M) de Seattle's Genetics et DM1 et DM4 (médicament gratuit IC50: 10-11-10-9M) développé par ImmunoGen's. Ce dernier est représenté par la calichémicine, les duocarmycines et le PBD de Spirogen (médicament libre IC50< 10-9m).="" ces="" toxines="" ont="" des="" adc="" correspondants="" à="" explorer="" et="" à="" développer="" au="" stade="" clinique.="" de="" nombreuses="" entreprises="" développent="" également="" leurs="" propres="" charges="" utiles,="" telles="" que="" nerviano="" medical="" sciences,="" mersanatherapeutics="" et="" d'autres="">

1.4 Sélection de l'éditeur de liens

Bien qu'il soit important de sélectionner des anticorps et des charges utiles spécifiques en fonction du type de cellules tumorales, en termes de pharmacocinétique, de pharmacologie et de fenêtres thérapeutiques, la sélection de liens appropriés pour contraindre les anticorps et les charges utiles est la clé du succès de la construction d'ADC. Le lieur idéal Les conditions suivantes doivent être remplies: (1) Le lieur doit être stable dans le système de circulation sanguine et il peut libérer rapidement des charges utiles lorsqu'il est situé dans ou à proximité des cellules tumorales. L'instabilité de l'éditeur de liens entraînera la libération prématurée de charges utiles, résultant en des tissus normaux. Dommages aux cellules. Il existe également une étude clinique montrant que la stabilité de l'ADC des alcaloïdes du velours est inversement liée aux effets indésirables. Par conséquent, pour la combinaison d'anticorps, de tissu tumoral et de charges utiles, il est très important de déterminer le lieur ayant la meilleure stabilité. (2) Une fois que l'ADC est internalisé dans le tissu tumoral cible, le lieur doit avoir la capacité d'être rapidement clivé et de libérer des molécules toxiques. (3) L'hydrophobicité est également une caractéristique importante prise en compte par l'éditeur de liens. Les groupes de liaison hydrophobes et les charges utiles hydrophobes favorisent généralement l'agrégation de petites molécules d'ADC, provoquant ainsi l'immunogénicité.

Les linkers sont actuellement divisés en deux catégories: l'un est les linkers clivables (linkers labiles aux acides, linkers clivables par protéase, linkers disulfure), le principal type de médicaments ADC; l'autre est des lieurs non clivables, et la différence est de savoir s'il sera en Il est dégradé à l'intérieur de la cellule.

Le lieur clivable est conçu pour tirer parti des différences dans l'environnement du système sanguin et des cellules tumorales. Par exemple, les lieurs sensibles aux acides sont généralement très stables dans le sang, mais sont instables dans les lysosomes à pH bas et se dégradent rapidement, libérant une molécule toxique active libre (Mylotarg (gemtuzumab ozogamicine)). De même, les lieurs clivables par protéase sensibles aux protéases sont stables dans le sang, mais dans les lysosomes riches en protéases (reconnaissant leurs séquences protéiques spécifiques), ils sont rapidement clivés pour libérer des molécules toxiques actives, tout comme Val-Cit. La liaison est rapidement hydrolysée par intracellulaire cathepsines (Adcetris (brentuximab vedotin)). Le lieur disulfure réticulé conçu utilise une expression de haut niveau de glutathion réduit intracellulaire, et la liaison disulfure réduite libère des molécules toxiques (IMGN-901 (anti-CD56-maytansine)) dans la cellule.

Le lieur non clivable est composé de liaisons stables résistantes à la dégradation des protéases et est très stable dans le sang. Il s'appuie sur les composants des anticorps ADC pour être complètement dégradés par le cytoplasme et les protéases lysosomales, et libère enfin une charge utile liée aux résidus d'acides aminés dérivés de l'anticorps dégradé pour tuer les cellules cancéreuses (par exemple l'ado-trastuzumab emtansine, le T-DM1 ou le Kadcyla). Dans le même temps, les médicaments ADC qui ne peuvent pas cliver le linker ne peuvent pas être libérés extracellulairement et ne peuvent pas tuer les cellules cancéreuses voisines par&"effet spectateur GG".

Bien sûr, le choix du type de l'éditeur de liens est étroitement lié à la sélection de la cible. Parmi les médicaments ADC à linker clivable, les cibles sont les antigènes des cellules B (CD19, CD20, CD21, CD22, CD79B, CD180), qui se sont révélés très efficaces in vivo. En revanche, dans les médicaments ADC avec des lieurs non clivables, les cibles dont on a confirmé qu'elles étaient endocytées in vivo et rapidement transportées vers les lysosomes comprennent CD22 et CD79b.

C'est le but ultime de Linker d'assurer la libération spécifique de médicaments libres dans les cellules tumorales, et le contrôle de la toxicité des médicaments est également très important. En fin de compte, une analyse au cas par cas est nécessaire pour décider comment sélectionner de manière optimale le linker, la cible et la molécule de poison appropriés pour équilibrer l'efficacité et la toxicité des médicaments ADC.

2. L'histoire du développement du médicament ADC voit les changements des quatre éléments principaux

Le développement des médicaments oncologiques remonte au milieu du XXe siècle. Il a été découvert que les moutardes azotées détruisent la moelle osseuse et les tissus lymphoïdes en ciblant les cellules cancéreuses à division rapide. Ces médicaments comprennent les analogues de l'acide folique et des purines (méthotrexate et 6-mercaptopurine), les inhibiteurs / promoteurs de la polymérisation des microtubules (alcaloïdes de la vinca et taxanes) et les destructeurs d'ADN (anthracyclines et azote) moutarde) [2]. Étant donné que les médicaments de traitement précoce du cancer ciblaient non seulement les cellules cancéreuses, mais avaient également un effet destructeur sur toutes les cellules en division dans le corps, entraînant de graves effets secondaires chez les patients, cela limitait considérablement la posologie du médicament et l'indice thérapeutique du médicament (maximum toléré). dose / dose efficace minimale) est très faible, la fenêtre de traitement est étroite. Les médicaments ADC peuvent permettre la livraison sélective de composés toxiques à des cellules cancéreuses spécifiques.

2.1 Médicaments ADC de première génération

Parmi les ADC de première génération, les médicaments antitumoraux tels que la mitomycine C, l'idarubicine, les anthracyclines, le N-acétyl melphalan, la doxorubicine, les alcaloïdes de la vinca et le méthotrexate passent principalement par non clivables. Le lieur (amide ou succinimide) est couplé à la souris monoclonale anticorps.

En 2000, la FDA américaine a approuvé le premier médicament conjugué aux anticorps Gemtuzumab Ozogamicin (nom commercial Mylotarg, Wyeth, une filiale de Pfizer). La cible était le CD33. Gemtuzumab Ozogamicin se compose de trois parties: 1) Anticorps monoclonal recombinant humanisé IgG4 kappa Gemtuzumab; 2) N-acétyl gamma calichéamine cytotoxique; 3) Type de clivage acide composé d'acide 4- (4-acétylphénoxy) butanoïque (AcBut) et de 3-méthyl-3-mercaptobutane hydrazide (diméthylhydrazide) Molécule de liaison fonctionnelle. La molécule Linker lie de manière covalente la calichéamicine à l'anticorps monoclonal, et le rapport médicament-anticorps ADR est en moyenne de 2 à 3. Après avoir été endocyté par les cellules cibles, le médicament libère la calichéamicine en hydrolysant le lieur, induisant une rupture de l'ADN double brin, entraînant un arrêt du cycle cellulaire, entraînant un arrêt du cycle cellulaire et l'apoptose. Ce médicament est utilisé pour traiter la leucémie myéloïde aiguë CD33-positive.

Plus tard, il a été constaté que le gemtuzumab ozogamicine ne présente aucun avantage clinique significatif par rapport à d'autres médicaments anticancéreux et présente une toxicité hépatique sévère. En 2010, 10 ans après la cotation du Gemtuzumab Ozogamicin, il a pris l'initiative de se retirer du marché. Les carences potentielles de traitement de Gemtuzumab Ozogamicin incluent l'instabilité du linker, libérant 50% du médicament chimique en environ 48 heures; la calichéamicine dans le médicament est hautement hydrophobe, le taux de liaison avec l'anticorps monoclonal est de 50%, la toxicité est élevée, CMC médiocre. De plus, des études montrent que l'anticorps monoclonal Gemtuzumab peut être éliminé des cellules par des pompes à efflux (MDR1 et MRP1) et n'a aucun effet clinique significatif par rapport à d'autres médicaments anticancéreux.

2.2 Médicaments ADC de deuxième génération

Après près de 10 ans de développement rapide de médicaments à anticorps monoclonaux, des médicaments anticancéreux à petites molécules plus efficaces ont été découverts (100 à 1000 fois). Les ADC de deuxième génération ont de meilleures propriétés CMC que les ADC de première génération. Les représentants des médicaments de deuxième génération comprennent le brentuximab vedotin, l'ado-trastuzumab emtansine, l'inotuzumab ozogamicine.

Cependant, les médicaments de deuxième génération ont une fenêtre thérapeutique étroite. La principale raison est qu'ils ont une faible toxicité hors cible et rivalisent avec des anticorps médicamenteux à petites molécules non contraignants pour les cibles tumorales. La deuxième génération a différents ratios d'anticorps médicamenteux (DAR) 0-8. Habituellement, le DAR dépasse 4, il montrera une faible tolérance, une efficacité de clairance plasmatique élevée et une faible efficacité in vivo [3]. Par exemple, le brentuximab vedotin est de 4, l'ado-trastuzumab emtansine est de 3,5 et l'inotuzumab ozogamicine est de 6.

1) Adcetris

Le brentuximab vedotin (nom commercial Adcetris) a été développé conjointement par Seattle Genetics et Millennium (une filiale de Takeda Pharmaceuticals) et a été approuvé par la FDA américaine en août 2011. L'objectif est le CD30, qui se compose de trois parties: 1) CD30 ciblant le chimérisme Anticorps monoclonal kappa de type IgG1 Brentuximab; 2) inhibiteur de microtubules MMAE (monométhylauristatine E); 3) Molécule de liaison de type clivage de protéase maléimidocaproyl-valyl-citrullinyl-p-aminobenzyloxycarbonyle (mc-val-cit-PABC). Linker couple de manière covalente le MMAE aux anticorps monoclonaux par le biais de résidus de cystéine, et le rapport médicament-anticorps DAR est en moyenne de 3 à 5. Après que le brentuximab vedotin est internalisé par la cellule cible, le MMAE clivé par la protéase peut se lier à la tubuline et détruire la cellule' s réseau de microtubules, conduisant à l'arrêt du cycle cellulaire et à l'apoptose. Les indications sont le lymphome de Hodgkin GG, le lymphome anaplasique systémique à grandes cellules, le lymphome à cellules du manteau et la mycose fongoïde.

2) Kadcyla

L'ado-trastuzumab emtansine (nom commercial Kadcyla) a été développé par Genentech (une filiale de Roche) et a été approuvé par la FDA américaine en février 2013. L'objectif est HER2, qui se compose de trois parties: 1) Trastuzumab ciblant HER2 Anti; 2) un lieur thioéther stable MCC (4- [N-maléimidométhyl] cyclohexane-1-carboxylate); 3) Inhibiteur de microtubules DM1 de type dérivé de maytansine. Le complexe MCC-DM1 est appelé emtansine. Le ratio moyen d'anticorps médicamenteux DAR est de 3,5. L'ado-trastuzumab emtansine induit l'arrêt du cycle cellulaire et l'apoptose en inhibant la voie de signalisation HER2 et en détruisant le réseau de microtubules. L'indication est un cancer du sein métastatique qui est HER2 positif et a reçu au moins du trastuzumab et du taxane seuls ou en association.

3) Besponsa

Inotuzumab Ozogamicin (nom commercial Besponsa) a été développé conjointement par Pfizer et USB. Il a été approuvé par l'Agence européenne des médicaments (EMA) en juin 2017 et a été approuvé par la FDA américaine en août 2017. L'objectif est le CD22, qui se compose de trois parties Composition: 1) Anticorps monoclonal IgG4 kappa humanisé recombinant Inotuzumab; 2) N-acétyl-gamma-calichéamicine qui peut provoquer des ruptures intracellulaires d'ADN double brin; 3) Molécule de liaison clivable acide instable, qui est un condensat formé par l'acide 4- (4-acétylphénoxy) butanoïque (AcBut) et le 3-méthyl-3-mercaptobutanehydrazide (également connu sous le nom de diméthylhydrazide). La molécule de liaison couple la charge de N-acétyl-γ-calichéamicine à l'anticorps monoclonal. La charge utile moyenne de chaque anticorps monoclonal est de 6 et la plage de distribution est de 2 à 8. Lorsque l'inotuzumab ozogamicine se lie à l'antigène CD22 sur les cellules B, il est internalisé dans les cellules et l'agent cytotoxique est libéré pour détruire les cellules. L'indication est la monothérapie pour le traitement de la leucémie lymphoblastique aiguë précurseur des cellules B CD22 positive ou récurrente, adaptée aux patients qui ont reçu au moins un échec du traitement par un inhibiteur de la tyrosine kinase (ITK). -leucémie lymphoblastique aiguë précurseur (LAL) chromosomique Philadelphie positive (Ph +).

2.3 Médicaments ADC de troisième génération

La clé des médicaments de troisième génération est la liaison spécifique au site, qui peut garantir des médicaments conjugués à des anticorps avec un DAR clair. De plus, l'optimisation des anticorps, les linkers et les médicaments à petites molécules peuvent améliorer considérablement l'effet thérapeutique des médicaments ADC. Les médicaments représentatifs sont le polatuzumab vedotin, l'enfortumab vedotin et le fam-trastuzumab deruxtecan. Grâce à la liaison spécifique de médicaments à petites molécules aux anticorps monoclonaux, le développement de médicaments conjugués à des anticorps avec une valeur DAR de 2 ou 4 n'a pas augmenté la toxicité des médicaments et les anticorps monoclonaux non liés, a considérablement amélioré la stabilité du médicament et la pharmacocinétique Activité du médicament et activité de liaison aux cellules avec niveaux d'antigène plus bas.

1) Polivy

Le polatuzumab vedotin (nom commercial, Polivy) a été approuvé par la FDA américaine en juin 2019. Il a été initialement développé conjointement par Genentech (une filiale de Roche) et Seattle Genetics. Plus tard, Sinochem Pharmaceuticals (Roche Holdings) a obtenu une autorisation de recherche et de développement de médicaments. La cible est le CD79b, qui se compose de trois parties: 1) anticorps monoclonal IgG1 kapppa humanisé recombinant Polatuzumab ciblant le CD79b; 2) lieur mc-val-cit-PABC (maléimidocaproyl-valyl-citrullinyl-paminobenzyloxycarbonyl) clivable; 3) Médicament à petites molécules MMAE (monométhylauristatine E). L'anticorps et le MMAE ont été couplés par covalence à la cystéine via Linker. Le DAR moyen était de 3 à 4. Il a été approuvé pour être utilisé en association avec la bendamustine et le rituximab pour le traitement de la réfractaire diffuse. Patient adulte atteint de lymphome à cellules B.

2) Padcev

Enfortumab vedotin (nom commercial, Padcev) a été développé conjointement par Agensys (une filiale d'Astellas) et Seattle Genetics, et a été approuvé par la FDA américaine en décembre 2019 pour inscription. La cible est NECTIN4, l'enfortumab vedotin est composé de trois parties: 1) l'anticorps monoclonal recombinant IgG1 kappa entièrement humain enfortumab; 2) la molécule de liaison mc-val-cit-PABC clivable, à savoir le type maléimidocaproyl-valyl-nitrullinyl-p-aminobenzyloxycarbonyle; 3) Médicament à petites molécules MMAE, monométhyl auristatine E. MMAE est couplé à la cystéine de l'anticorps monoclonal via Linker, et le rapport moyen du médicament à l'anticorps monoclonal DAR est de 3,8: 1. Il est approuvé pour les patients adultes qui ont déjà reçu PD- 1 ou inhibiteurs de PD-L1 et chimiothérapie contenant du platine pour le carcinome urothélial localement avancé ou métastatique.

3) Enhertu

Le déruxtécan de Fam-trastuzumab (nom commercial, Enhertu) a été approuvé par la FDA américaine en décembre 2019 et a été développé par Daiichi Sankyo. Le déruxtécan de fam-trastuzumab est un médicament conjugué à des anticorps ciblant HER2 et se compose de trois parties: 1) trastuzumab, anticorps monoclonal anti-HER2 IgG1 humanisé recombinant de type kappa; 2) Lien de type de molécule de tétrapeptide GGFG clivable de cathepsine B; 3) Dérivés de camptothécine avec une charge utile d'inhibition de la topoisomérase I. La charge utile est couplée à la cystéine de l'anticorps monoclonal via le linker, avec une valeur DAR moyenne de 8. Approuvé pour le traitement des patientes adultes atteintes d'un cancer du sein HER2-positif non résécable ou métastatique qui ont déjà reçu au moins deux thérapies anti-HER2 .