ADC到底是什么？（四）Curtin-Hammett規(guī)則

2024年5月2日 | Filed under: 制藥工業(yè),制藥企業(yè),抗腫瘤藥,藥物化學(xué),新藥研發(fā),制藥常識(shí) | Posted by: 路人丙

ADC設(shè)計(jì)的·一個(gè)基本假設(shè)是抗體與靶點(diǎn)抗原結(jié)合后會(huì)啟動(dòng)殺傷過(guò)程，如果ADC只與靶點(diǎn)結(jié)合那么ADC就只殺傷表達(dá)靶點(diǎn)的細(xì)胞，如果只有腫瘤表達(dá)靶點(diǎn)那么ADC就只殺傷腫瘤細(xì)胞。當(dāng)然實(shí)際執(zhí)行中這個(gè)邏輯鏈條經(jīng)常支離破碎，人體沒(méi)有只在腫瘤細(xì)胞表達(dá)的抗原、腫瘤表面抗原也不是都能被ADC藥物找到。不表達(dá)抗原的正常細(xì)胞也能內(nèi)吞大量ADC、釋放毒素，即使在腫瘤微環(huán)境內(nèi)有多少ADC毒素是通過(guò)抗原陽(yáng)性腫瘤細(xì)胞釋放的也存在很多疑問(wèn)。這些不可告人的little dirty secrects我們以后慢慢講，今天講一下即使非腫瘤細(xì)胞不干擾ADC結(jié)合和毒素釋放，ADC要完成腫瘤特異殺傷也是天時(shí)地利人和缺一不可的。

化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)為預(yù)測(cè)多步驟過(guò)程的最終結(jié)果鋪墊了一些理論基礎(chǔ)，其中一個(gè)叫做Curtin-Hammett規(guī)則的規(guī)律對(duì)理解ADC殺傷腫瘤細(xì)胞這個(gè)多步過(guò)程的最終結(jié)局尤其應(yīng)景。這個(gè)規(guī)則用化學(xué)語(yǔ)言講是指一個(gè)化學(xué)反應(yīng)不同路徑的產(chǎn)物比例是由各路徑的活化能決定，而與每條反應(yīng)路徑的中間體濃度高低無(wú)關(guān)、前提是中間體之間轉(zhuǎn)化速度較快。我來(lái)把它翻譯成生活中的一個(gè)場(chǎng)景以幫助非化學(xué)專(zhuān)業(yè)人士理解。說(shuō)一條街上開(kāi)了甲乙兩個(gè)餐館，各雇了一個(gè)小哥在門(mén)口招攬顧客。甲餐館的小哥更加能說(shuō)會(huì)道所以90%的人流都被他引到自己的店里，但這是否意味著甲餐館銷(xiāo)售額一定比乙餐館多呢？不一定，如果甲餐館店內(nèi)就餐環(huán)境臟亂差、服務(wù)員態(tài)度惡劣、菜品不佳，那么大多數(shù)顧客最后還是會(huì)在乙餐館消費(fèi)、因?yàn)橐也宛^就在旁邊。當(dāng)然如果甲餐館在北京、乙餐館在上海，這個(gè)規(guī)則就失效了、對(duì)應(yīng)著中間體轉(zhuǎn)換速度較慢的化學(xué)反應(yīng)。

ADC與靶點(diǎn)抗原結(jié)合是同一個(gè)道理。通常抗體與抗原結(jié)合速度很快、很多情況就是分子的擴(kuò)散速度，但是結(jié)合后是否能內(nèi)吞到細(xì)胞內(nèi)就與每個(gè)抗原的生物功能和抗體的構(gòu)建模式有關(guān)了。進(jìn)了細(xì)胞也不是就能立刻把毒素卸載，而是要到一個(gè)降解酶比較豐富叫做溶酶體的特殊部門(mén)才能卸貨，而每個(gè)細(xì)胞溶酶體里面的組織蛋白酶（多數(shù)ADC的鏈接子含有這類(lèi)酶的識(shí)別多肽序列）數(shù)量不同、活性也不一樣，所以鏈接子在不同腫瘤細(xì)胞水解速度不同。溶酶體停車(chē)時(shí)間是有限制的，如果水解速度太慢ADC分子會(huì)被細(xì)胞內(nèi)抗體循環(huán)機(jī)制如FcRn運(yùn)載到細(xì)胞外，還得重新排隊(duì)才能回到溶酶體。溶酶體里面的蛋白酶也不僅只是降解鏈接子，你的毒素如果長(zhǎng)的像多肽也會(huì)被按照廢物處理掉。以前有人用Velcade作為ADC毒素，結(jié)果在溶酶體里面被當(dāng)作多肽給打碎處理了。

即使你的ADC不用反復(fù)排隊(duì)、順利在靶點(diǎn)所在細(xì)胞釋放了所有毒素，這也并不等于刺殺任務(wù)結(jié)束、可以去領(lǐng)賞金了，因?yàn)橄鄬?duì)于逃離腫瘤細(xì)胞、腫瘤殺傷是個(gè)慢功夫。毒素釋放后與抗體就徹底失去聯(lián)系，基本完全隨機(jī)擴(kuò)散、放飛自我了。有些毒素因?yàn)檫^(guò)膜速度很慢可能長(zhǎng)時(shí)間留在腫瘤細(xì)胞內(nèi)、所以會(huì)有足夠時(shí)間殺傷這個(gè)腫瘤細(xì)胞，但是代價(jià)是只能殺傷這個(gè)腫瘤細(xì)胞、因?yàn)椴荒苓M(jìn)入其它細(xì)胞。現(xiàn)在的ADC毒素大多數(shù)可以產(chǎn)生所謂的旁觀者殺傷效應(yīng)、即可以自由進(jìn)出細(xì)胞膜，這類(lèi)毒素進(jìn)出細(xì)胞膜的時(shí)間以秒計(jì)算。但是腫瘤細(xì)胞殺傷在體外也是需要幾天的，患者腫瘤因?yàn)殚L(zhǎng)的慢很多，所以臨床最敏感的腫瘤也需要幾周才能看到反應(yīng)。因此毒素離開(kāi)腫瘤細(xì)胞與殺傷腫瘤腫瘤完全不在一個(gè)時(shí)間尺度上，除了極高活性配體或者不可逆配體（解離常數(shù)Koff非常大，所以與靶點(diǎn)解離需要很長(zhǎng)時(shí)間）不需要毒素暴露水平要長(zhǎng)時(shí)間保持在一定水平外，多數(shù)小分子毒素即使在目的地釋放也會(huì)在執(zhí)行任務(wù)之前作鳥(niǎo)獸散。

和所有靶向遞送技術(shù)平臺(tái)一樣， ADC也是希望能在腫瘤微環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間保持高于系統(tǒng)藥物暴露的藥物濃度，但這是違反熱力學(xué)第二定律的。要遠(yuǎn)離熱力學(xué)平衡就必須有能量持續(xù)輸入，這個(gè)能量輸入就是抗體與抗原的結(jié)合能。不過(guò)這只是一個(gè)必要但不充分條件，通過(guò)上面分析可以看出這點(diǎn)有限的結(jié)合能使用效率與很多因素有關(guān)，如果使用不當(dāng)很容易就成為月光族。同樣靶點(diǎn)與ADC結(jié)合也是必要但不充分條件，如同提高結(jié)婚率不等于提高人口出生率，后者還與很多其它因素有關(guān)。

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