(一)ADC 药物概念
ADC(Antibody-drug conjugate, ADC)是一类新的治疗肿瘤、传染病和免疫疾病 的生物治疗用药,它由三种不同的成分组成:负责选择性识别癌细胞表面抗原的抗体, 负责杀死癌细胞的药物有效载荷,以及连接抗体和有效载荷的连接子: 针对癌细胞表面抗原的抗体(Antibody):可以特异性的靶向特定抗原,该抗原 在肿瘤细胞过表达,而在正常细胞内不表达或低表达。而且应具有和其他组织细胞最 低的非特异结合活性。 可使细胞毒素共价附着在抗体上的连接子(Linker):作为ADC药物的桥梁,通 过可切割或不可切割的连接物与抗体连接,需要精妙设计,既需要具有稳定性,防止 生理状态下的断链,又要具有在特定的部位,比如肿瘤细胞释放的特征。 高效的细胞毒性药物(小分子,Drug):应具有高细胞毒性和低免疫原性的特征。 而且还需要具有和连接子连接的活性基团以及明确的作用机理。
(二)ADC 正在引领肿瘤精准化疗新时代
ADC既有抗体的高靶向性又有化疗药物的强杀伤力,因此也被称之为“生物导弹”。 最早的概念可追溯到1910年代,化疗之父、诺贝尔奖获得者保罗·埃利希(Paul Ehrlich) 教授首次提出“魔术子弹”的概念,即寻找一种化合物能够选择性靶向致病有机体而 不产生其他副作用,实现定向杀伤作用。但是局限于技术的发展,直到2000年FDA才 批准了第一款ADC药物,用于治疗急性粒细胞白血病。 随着技术的不断的改进,更多新型的ADC药物被开发。2013年批准了第一款用于治疗实体瘤的ADC药物。从此ADC药物进入了一个高速发展期。
对比传统疗法,ADC具有独特的靶向能力、更好的治疗效果。2019年起,行业进 入爆发阶段,获批频率加大。截止2023年3月,美国食品药品监督管理局(FDA)已批 准了15个ADC药物。
国内获批的有7款,包括罗氏的Kadcyla(恩美曲妥珠单抗)和Polivy(维泊妥珠单 抗)、Seagen/武田的Adcetris(维布妥昔单抗)、辉瑞的Besponsa(奥加伊妥珠单抗)、 荣昌生物的爱地希(维迪西妥单抗)、吉利德/云顶新耀的Trodelvy(戈沙妥珠单抗)和 阿斯利康/第一三共的Enhertu(德曲妥珠单抗)。
(三)ADC 药物的作用机制
ADC药物的适应症主要集中在血液瘤和实体瘤,这类药物就像精准制导的“生物 导弹”,能够精准摧毁癌细胞,提高治疗窗口,减少脱靶副作用。
1. 给药方式一般是静脉注射:由于ADC药物的口服生物利用度较差,为了避免消 化酶对蛋白的降解,故采用静脉注射的方式。之后药物先被分配至血流丰富的 器官,再逐渐进入间质。在这个过程中,需要足够稳定的连接子来最大限度的 减少载药的释放和脱靶毒性。 2. 抗原抗体结合:ADC抗体部分识别并结合肿瘤细胞表面的特异性抗原,单抗应 具备高亲和性。 3. 内化:ADC和抗原结合后的复合体经历受体介导的内吞作用。这一步往往因为 抗体的靶向抗原水平有限,导致内化效率低下,从而使细胞毒素在细胞内无法 达到有效阈值浓度。 4. 释放:溶酶体与内涵体融合并释放出有效载荷。ADC必须有效释放出活性形式 的细胞毒分子。其中一部分药物会由于与FcRn结合的过于紧密,导致被排出 胞外,减少有效载药的释放量。ADC有效载荷的细胞毒性应该非常高,这样在 ADC分布到实体肿瘤组织后,有效载荷可以在细胞中在低浓度时杀死肿瘤细 胞。 5. 靶细胞凋亡:细胞毒素分子发挥作用,有的直接杀死肿瘤细胞,有的诱导细胞 凋亡。此外,将靶细胞杀死后,毒素分子还能继续发挥作用,杀死相邻的肿瘤细胞以及肿瘤的支撑性组织,以增强ADC的功效,此即ADC的旁观者效应。 游离药物通过细胞膜从肿瘤细胞输出到肿瘤微环境,具有杀死邻近肿瘤细胞的 潜在治疗益处,包括那些表面上可能没有相关抗原的肿瘤细胞。 但并不是所有的ADC药物都具有旁观者效应,具有旁观者效应的ADC药物需 要同时具备膜渗透性的有效载荷和可裂解的连接子。
ADC还有一种非内化机制:连接子在细胞外的肿瘤微环境中断裂释放出载荷,不需 要细胞的内吞作用,因此可以选择非内化抗原作为靶点。此外,ADC药物的抗癌活性 还可引发抗肿瘤免疫,包括CDC,ADCC和ADCP效应。一些ADC的抗体Fab片段可以 结合病毒感染细胞或肿瘤细胞的抗原表位,而FC片段结合杀伤细胞(NK细胞、巨噬细 胞等)表面的FCR,从而介导直接杀伤效果。 ADC的抗体成分可以特异性结合癌细胞的表位抗原,干扰靶标功能,抑制抗原受 体的下游信号转导来抑制肿瘤生长。ADC与免疫细胞的相互作用,为ADC 和免疫疗法的联合治疗开发提供了有力的依据。
(四)ADC 药物设计的策略
药物的结构设计是ADC药物成功的关键:理想的ADC药物在血液循环中保持稳定, 准确地到达治疗靶点,并最终释放靶点附近的细胞毒有效载荷。每一个因素都会影响 ADC的最终疗效和安全性,通常ADC的开发需要考虑所有这些关键成分,包括靶抗原、抗体、细胞毒有效载荷、接头以及连接方法的选择。
2023年8月份,Aarvik Therapeutics在《mAbs》期刊上发表了一篇文章《Exploration of the antibody–drug conjugate clinical landscape》,就临床ADC药物靶点,linker, 载 药选择进行了深度的分析:
1. 靶抗原的选择: ADC药物通过靶向具有足量抗原表达的肿瘤细胞来递呈有效载荷,以达到扩大治 疗窗的目的。选择靶抗原时,应在获得充分的基础研究信息,并明晰临床病理机制的 基础上,精心寻找和选择靶抗原。主要从以下三方面考虑: 1. 特异性:靶抗原应仅在或主要在肿瘤细胞中高表达,而在正常组织中不表达或 低表达,以降低脱靶效应及其毒性。 2. 非分泌性:选择的靶抗原应该具有胞外域且为非分泌的,即靶抗原应该在肿瘤 细胞表面表达。分泌的抗原会结合血液循环中的 ADC,这样会减少与病灶部 位肿瘤结合的 ADC,从而导致对肿瘤靶向性降低。 3. 可有效内化:ADC 药物的抗体识别靶抗原后在受体介导下,经细胞本身的内吞作用使 ADC-抗原复合物进入肿瘤细胞内部从而发挥作用。 目前,ADC药物靶抗原的选择已逐渐从传统的肿瘤细胞抗原扩展到肿瘤微环境中 的靶抗原,例如基质和脉管系统等。
截止到2023年3月,ADC候选药物已针对总共106种肿瘤抗原。从靶点分布来看, 包括:HER2(41个候选物)、Trop2(14个候选物)、CLDN18.2(11个候选物)和EGFR(11 个候选物)。不到2%临床ADC候选药物靶向选定癌症抗原的1个以上表位。
2. 抗体的选择: 靶向抗原的抗体对于ADC的特异性结合至关重要。理想的抗体应与靶抗原的结合 具有高度特异性和高亲和力,还可促进有效的内化,在体内表现出低免疫原性且保持 一定时长的药物半衰期,同时也需关注抗体本身是否具有一定的抗肿瘤活性。 此外,较高的亲和力可能会导致更快的内化,但是也可能降低抗体对某些实体瘤 的渗透;同时抗体的分子量大小也会影响肿瘤穿透效率。因此,需要根据拟针对的肿 瘤细胞生物学特点以及靶向抗原的分子结构特点,在靶细胞的快速结合和内化效率的 平衡中,选择与抗原表位亲和力恰当和分子量大小适中的抗体。
3. 连接子选择: 连接子作为将抗体与细胞毒性药物连接起来的桥梁,对于ADC的稳定性、有效载 荷释放曲线有着显著影响,从而影响药物疗效和安全性。根据释放机制不同,linker可 分为“可裂解”或“不可裂解”两类。 可裂解的Linker利用血流和肿瘤细胞内细胞质之间的条件差异,当ADC-抗原复合 物内化后,环境发生变化触发Linker的切割和活性Payload的释放。对于可裂解型连接 子,需关注其是否足以识别循环系统和肿瘤细胞之间的环境差异,从而准确地释放游 离的细胞毒药物。可切割的Linker分为三个主要类别:酸不稳定型,例如腙键;可还原 型,例如二硫化物还原;酶可裂解型,例如肽和葡萄糖苷键连接。
非裂解型linker的ADC被吞噬到细胞后,进入溶酶体途径,在各种裂解酶的作用下, 待单抗降解完全后,释放药物的衍生物,对靶细胞进行杀伤。 对于不可裂解型连接子,其最大优势在于可以降低脱靶毒性。然而非裂解型linker 有很明显的缺陷,比如:(1)linker在细胞外不存在降解的条件和因素;(2)ADC胞内 降解后的药物衍生物也应具有可观的细胞毒性,所以该linker的使用对药物的要求比较 苛刻;(3)药物释放速度相对较慢;(4)一般ADC胞内降解后的药物衍生物水溶性较 好,甚至带有荷电基团,具有更低的膜渗透性,较难发挥旁观者效应(By-stander kill effect)。 理想的连接子通常能够与抗体有最佳结合位点,不诱导ADC聚集,在生理环境中 保持稳定不易断链,而到达肿瘤细胞中后可以有效释放。不同类型连接子各有优势和 缺点,在临床阶段的ADC药物中,最常用的接头类型是可裂解型,少部分使用了非裂 解的接头。
4. Payload选择: 有效载荷是在 ADC 内化到肿瘤细胞后发挥作用的小分子药物,目前最常使用的 是小分子细胞毒药物。有效载荷是决定ADC药物杀伤力大小的关键因素,通常宜选择 毒性效价高、生理条件下稳定和潜在药物相互作用小的小分子药物。 常用的有效载荷分为三大类:微管抑制剂、DNA 损伤剂和拓扑异构酶I抑制剂。除 了这些传统的化疗有效载荷类别之外,一小部分ADC还用靶向小分子作为载荷,比如 TLR和STING激动剂等免疫调节剂,只是目前这种非化疗有效载荷类别中的候选药物 尚未获得FDA批准。 ADC按药物载荷的效力从强到弱依次列出,其中PBD类药物是最强效的,而SN-38 类药物是最弱效的。鉴于并非所有的肿瘤类型都会对某一类有效载荷敏感,因此有效 载荷多样化对于扩展适应症来说至关重要。
目前临床上,微管抑制剂是候选药物用的最多的有效载荷类别,DNA损伤剂构成 了第二大有效载荷类别,也有此类药物获得FDA批准。
5. DAR值的选择: 小分子毒素抗体比DAR(drug-to-antibody ratio)是ADC药物重要的质量属性,它 代表抗体偶联小分子毒性药物的平均数量,较低的DAR会降低ADC的效力,但过高的 DAR又会影响ADC药物的药代动力学和毒性,普遍认为DAR在2-4之间是ADC药物的 最优选。而偶联方式是影响DAR的重要因素,只有选择合适的偶联技术,才能让ADC 的毒素均一、稳定地连接在抗体上。 在FDA迄今已批准的ADC药物中,将靶点,连接子类型和有效载荷的名称和化学 结构进行比较,可以看出,获批的ADC药物都是基于半胱氨酸偶联(DAR 4至8)或随 机赖氨酸偶联(DAR 2/3至5)。尽管定点特异性偶联在体外和体内都显示出有希望的结 果,但目前为止在临床上还没有成功。此外,大多数获批的ADC药物以及当前后期临 床阶段的ADC药物采用可裂解连接子和非极性有效载荷,从而产生旁观者杀伤效应。
总的来说,选择合适的靶抗原、活性连接子、有效载荷、合适的 DAR 值和合适的 肿瘤适应症,正确的组合是 ADC 药物成功的关键。
(五)ADC 药物的开发演变
药物的结构设计是ADC药物成功的关键。ADC药物抗体的选择是多元的,但连接 子、毒素种类、偶联方式是有限的,三者之间不同的搭配组合,均会影响到ADC药物 的临床效果。纵观已上市的ADC药物,根据药物选择和技术特点分为三代。 第一代ADC主要由常规化疗药物通过不可切割的接头与小鼠来源的抗体偶联而 成。这些ADC的效力并不优于游离的细胞毒性药物,并且具有很大的免疫原性。 后来,更有效的细胞毒载药与人源化单抗的组合使用极大地提高了疗效和安全性, 因此第一代ADCs获得了市场批准,包括Gemtuzumab ozogamicin和Inotuzumab ozogamicin。在这两种产品中,使用了IgG4同种型的人源化mAb,并通过酸不稳定接 头与有效的细胞毒性加利车霉素偶联。然而,该系统也存在很大的缺陷:
1. linker的不稳定性:例如身体其他部位可能出现酸性条件,也可以发现第一代 ADC中的接头在体循环(pH 7.4,37°C)中缓慢水解,导致有毒有效载荷不受控制 地释放和意想不到的脱靶毒性。 2. 容易聚集:第一代使用的有效载荷是疏水性的,容易引起抗体聚集,导致出现 一些缺陷,如半衰期短、清除速度快和免疫原性。 3. 药物的异质性:第一代ADC的缀合基于通过赖氨酸和半胱氨酸残基的随机偶联, 从而产生DAR不同的高度异质混合物。因此,第一代ADC表现出次优的治疗窗口,需要进一步改进。
第二代ADC以Brentuximab vedotin和Ado-trastuzumab emtansine为代表,在优化 mAb同种型、有效载荷以及linker后获批。二代ADC有以下特点: 1. 使用IgG1同种型mAb,减少免疫反应的发生。更适合具有小分子有效载荷和高 癌细胞靶向能力的生物偶联。 2. 使用了毒性更高的有效载荷MMAE、MMAF,提高了水溶性和偶联效率。可以 将更多有效负载分子加载到每个mAb上,而不会诱导抗体聚集。 3. linker的改进实现了更好的血浆稳定性和均匀的DAR分布。总体而言,所有这三 个要素的改进都提高了第二代ADC的临床疗效和安全性。
然而二代ADC没有改变偶联方式,脱靶毒性导致的治疗治疗窗口也较窄。第三代 ADC以DS-8201为代表,不仅给了更好的解决方案,也把ADC的研发带入了一个新的 高度。第三代ADC有以下特点: 1. 均一DAR(2或4),具有一致DAR的ADC显示出更少的脱靶毒性和更好的药代 动力学效率。 2. 完全人源化抗体而不是嵌合抗体,降低了免疫原性。此外,正在开发抗原结合 片段(Fab)以替代许多候选ADC中的完整mAb,因为Fab在体循环中更稳定,并且更容易被癌细胞内化。 3. 更有效的有效载荷:如PBD、微管溶素和具有新机制的免疫调节剂。 尽管第三代中的linker类型没有任何更新,但已经开发了一些新实体用于结合各种 有效负载。为了避免对免疫系统的干扰,提高在血液循环中的保留时间,在第三代ADC 中采用了更多的亲水性linker组合,例如PEG化。亲水性linker还可以用于平衡某些细 胞毒性有效载荷(如PBD)的高疏水性,具有疏水性有效载荷的ADC通常易于聚集。 总的来说,目前ADC药物经历了三代更替,第一代基本已经不用了。第二代的代 表是T-DM1,第三代的代表是DS-8201。第三代ADC具有更低的毒性和更高的抗癌活 性以及更高的稳定性,使患者能够接受更好的抗癌治疗。
(六)DS-8201 为 ADC 药物带来诗与远方
DS-8201(Trastuzumab Deruxtecan,Enhertu)是一款由阿斯利康与第一三共株式 会社共同研发的ADC药物,用于治疗乳腺癌、胃癌等实体瘤。 早在2010年,第一三共就下注了当时还不那么火热的ADC技术,通过对上百种抗 体、连接子、毒素的筛选,找到了DS-8201这一终极产品。 DS-8201通过一种四肽可 裂解连接子,将人源化单克隆抗体曲妥珠单抗与一种新型拓扑异构酶I型抑制剂(DXd) 连接在一起。DS-8201结构具备以下特点:高的药物荷载率,稳定的连接子,肿瘤选 择性裂解连接子,膜通透性强,系统半衰期短,具备旁观者效应。
DS-8201展现出来不俗的临床实力,在DS-8201与T-DM1进行的二线乳腺癌头对头临床试验Destiny-Breast03(DB-03)中,主要终点为BICR评估的PFS,次要终点为 OS,ORR和安全性。DS-8201显著延长无进展生存期(PFS),OS也呈现出明显获益 趋势。
结果显示T-DXd与T-DM1的PFS对比,DS-8201的mPFS达28.8个月,T-DM1为6.8 个月,高出4倍。DS-8201的风险比(HR)低至0.33,也就是说相比T-DM1,其降低 患者疾病进展和死亡风险达67%。
关键的次要研究终点总生存期(OS)方面,DS-8201组的24个月的OS率为77.4%, T-DM1组则为69.9%,相对死亡风险下降36%。此外DS-8201的客观缓解率(ORR) 高达79%(vs 35%),瀑布图显示绝大多数受试者肿瘤负荷较基线降低,缓解极深,其 中完全缓解率(CR)达21%(vs 10%),是T-DM1组的2倍。 除了带来卓越疗效,DS-8201更大的价值是重塑了乳腺癌的治疗格局。在乳腺癌 患者中,约20%患者为HER2阳性(IHC 3+),50%的患者为HER2低表达(IHC 2+/IHC 1+),15-30%的患者HER2极低表达(0 < IHC < 1+),5-20%的患者为HER2阴性, HER2扩增/过表达预示预后差。既往抗HER2的靶向治疗显著改善了HER2阳性乳腺癌患者的生存,但仍然存在原发或继发耐药的难题。靶向HER2的ADC药物在一定程度上 突破了HER2阳性mBC更长生存获益的瓶颈。 此外,在2022年ASCO年会上,DS-8201治疗HER2低表达乳腺癌的3期临床结果 公布。对于HER2低表达患者(IHC 2+/IHC 1+/ISH-),无论其HR状态如何,都可以从 DS-8201中获益。DS-8201实现了HER2靶向治疗的全面覆盖,为乳腺癌的治疗打开了 全新的局面。 DS-8201是HER2 ADC研发热潮的高山和灯塔,阿斯利康不仅在大适应症乳腺癌, 胃癌,肺癌进行布局,在结直肠癌、膀胱癌、胆道癌、宫颈癌、子宫内膜癌、卵巢癌、 胰腺癌等多种实体瘤领域也开始临床试验布局,探索更多的临床应用场景。
然而DS-8201也并非完美,安全性问题是其最大的缺陷。DS-8201最常见的不良反 应是胃肠道和血液学副反应。临床试验Destiny–Breast01研究中治疗期间不良事件发 生率>15%。不良反应以轻度为主,≥3级不良事件发生率低,所有等级最常见的不良 反应为恶心。
除了恶心和骨髓抑制外,需要特别关注的不良性事件还有间质性肺炎,有25例患 者出现间质性肺病(ILD),占13.6%,并且有4例患者死亡。临床上ILD不良反应大于2 级就要停药,DS-8201的不良反应也给其他的追随者优化的空间。
DS-8201的安全性问题会限制联合用药的探索,特别是搭配时下最火的免疫抑制 剂PD1,PD1带来的免疫相关性肺炎和DS-8201带来的间质性肺炎,有可能会导致毒性 谱的重叠、加剧,从而影响到联合用药的临床进展。正是这些弱点,也给后来者差异 化创新的机会。 DS-8201以一己之力捅破了ADC药物研发的天花板,它既是高山也是灯塔,然而 并不是终点,而是起点。未来掌握ADC技术平台所带来的想象更为诱惑,通过ADC研 发平台,将毒素和抗体进行更换,将会有无数种可能,这便是ADC药物的诗与远方。
(七)ADC 药物临床应用的挑战
虽然Enhertu的出现让ADC药物研发成为热点,但现实是只有少数ADC药物能够成 功上市,大部分ADC药物在临床试验中因为毒性太大或疗效不足而失败,还有一小部 分是由于商业考虑而终止上市。 很多被终止的ADC药物管线中,在最大耐受剂量下抗肿瘤活性不足是主要原因。 导致疗效不足的因素主要有: 1. 肿瘤靶抗原密度低或内化特性差。 2. 有效载荷效力不足。 3. 异质DAR ADC产品导致有效载荷剂量不理想。 4. 肿瘤外有效载荷肿瘤中药物释放或不完全释放。 5. 由于PK特性较差而导致ADC快速清除。 6. 与现有的标准治疗对比缺乏优效性。 7. 通过肿瘤中药物外流转运蛋白升高介导的多药耐药性。
此外,ADC药物有复杂的药代动力学特征,大多数ADC具有频繁且甚至危及生命 的毒性,ADC相关毒性依旧是开发ADC药物的主要障碍,毒性主要分为以下几大类: 1. 脱靶毒性(off-target off tumor):毒素脱落;非特异性内吞作用;非靶向受体介 导的内吞作用。 2. 靶向毒性(on-target off tumour):健康组织靶点介导的内吞作用。 3. ADC的各个组成部分介导的功能毒性:抗体,连接子,毒素在人体内均可能导 致一定的毒性效应。 临床上不同的ADC药物由于抗体和细胞毒性药物不同引发的不良反应也不同。相 关的不良反应按照影响器官组织分类为:血液不良反应、输液相关不良反应、神经毒 性、肝毒性、肺毒性、消化系统疾病、心脏毒性、感染、皮肤和皮下组织疾病、肿瘤 溶解综合征、代谢性毒性、眼部疾病和中枢毒性等,尤其应该引起注意的不良反应是 间质性肺炎。
ADC药物同样有耐药机制的出现,这让ADC作为单一疗法仍然受到限制。ADC药 物主要的耐药机制包括: 1. ADC药物与靶点结合:靶点蛋白表达下调、抗原表达丢失、抗原产生影响靶点 识别的突变。 2. 受体介导的ADC内吞:细胞表面内吞流动性降低导致内吞不足、内吞或者内吞 流动途径缺陷。 3. 溶酶体讲解ADC:溶酶体功能受损、溶酶体蛋白水解活性降低。 4. 载药释放至细胞质:溶酶体转运蛋白表达降低、药物泵过表达。 5. 肿瘤细胞凋亡:旁观者效应丢失、载药耐药。
由于ADC将越来越多地作为一线药物或辅助治疗,其长期安全性将越来越重要, 对不良反应及其管理的认识以及减轻毒性的努力将变得至关重要。在临床实践中,经 常采取了几种不同的策略来预防或优化管理与ADC相关的毒性和耐受性问题。比如通 过优化剂量策略,考虑到与ADC相关的许多毒性的剂量依赖性,人们相当关注剂量和 给药方案的优化,试图提高治疗指数。或者通过优化ADC药物的设计和结构达到降低 毒性或者耐受性的问题。 在实体瘤领域,ADC来势汹汹,而在血液瘤领域的商业化表现却显得平庸。比如 辉瑞的Mylotarg和阿斯利康的Lumoxiti,近年来都并未披露相关销量数据,销量并不会 太乐观,因此出于商业考虑,阿斯利康分别在欧盟和美国提出撤市申请,这为ADC药物在血液瘤领域的发展蒙上了一层阴影。
(八)ADC 药物研发的趋势
ADC作为治疗实体瘤的热门药物,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,展示了很大的优效性。但是,与大多数药物一样,由于耐药机制的 出现,ADC作为单一疗法产生的客观反应或临床益处的持续时间仍然受到限制,未来 ADC药物的研发有以下几个趋势:
1. 联合用药
为了获得更佳疗效和克服耐药性,联合治疗已成为抗肿瘤治疗的重要策略和研发 方向。合理的联合治疗可以有效增加ADC药物的抗肿瘤活性,和传统化疗药物一样, ADC也可以有多种组合疗法。
与ADC药物组合最有吸引力的药物是那些对肿瘤细胞或其微环境具有加成或协同 作用而没有不可接受的重叠毒性的联合药物,包括抗血管生成药物、HER2靶向药物、TKI抑制剂、DNA损伤应答剂和免疫检查点抑制剂(ICIs)等。 在ADC的相关联合疗法中,尤被看好的是ADC药物和免疫疗法的联用,特别是在 实体瘤中。约有36项试验与20例单独的ADC结合免疫肿瘤学(IO)治疗正在进行中,其 中大多数是检查点抑制剂。临床前证据表明,ADC可诱导免疫原性细胞死亡,改变肿 瘤组织的炎症环境,当与免疫治疗联合同使用,可以起到协同抗肿瘤活性。 一直以来,PD-1/L1单抗联合化疗被默认为标准用药方案,也被获批于大量一二线 用药方案,随着ADC“精准化疗”时代的到来,PD-1/L1单抗联合ADC正被各大药企 逐渐青睐,有望带来更大的临床商业价值。 另一种比较热门的临床研究是与抗血管生成药物联合,抗血管生成药物可以通过 促进肿瘤血管正常化来改善ADC向肿瘤组织的输送,提高ADC的细胞毒性作用。 ADC为联合策略提供了多种机会,目的是实现加性或协同抗肿瘤活性。然而,这 些组合还存在增加方案毒性的风险,这可能是由于重叠的不良反应或意外的协同作用。
2. 扩大适应症和治疗线
ADC技术的进步预期将使潜在的分子靶点和适应症范围扩大,包括自身免疫性疾 病等非肿瘤疾病领域。 ADC亦预期能进入更早的治疗线,扩大到早期阶段癌症治疗, 用于更多的患者群体。
3. 开辟万物偶联的新时代
ADC通过靶向配体将治疗介质选择性地递送到疾病灶点处发挥治疗效果,此设计 概念进一步拓展,发展出多种偶联形式与技术,呈现出“万物皆可偶联”的态势。
双特异性抗体ADC
相较于单抗ADC,双抗ADC药物可更加特异性地靶向肿瘤细胞,克服耐药性,并 减少副作用。另一方面,通过交联作用促进两个靶点的协同内吞,可以提高毒素进入 肿瘤细胞效率,进一步通过减少受体蛋白在细胞膜上的表达量来抑制肿瘤细胞生长信 号,达到更好的治疗效果。 但目前的双抗大都是通过活性筛选获得的,其内吞功能不一定满足ADC研发的需 求。另外能够用于双抗构建的抗体骨架分子较少,且靶点非常集中,仅在HER2、HER3、 EGFR、MUC1等几个靶点上有较好的可选抗体分子。无论是ADC药物还是双抗药物本 身的生产工艺就存在很大的难度,双抗ADC进一步增加了难度和挑战。所以该方向的研究尚处验证阶段,临床的在研产品也不多。
目前没有上市的双抗ADC,整体来看,进度最快的也在二期临床试验。
双载药ADC
基于ADC药物的临床成功,双载荷ADC药物的构建也在不断取得进步。双载荷ADC 通过不同的构建方法对其药抗比(Drug-Antibody Ratio, DAR)进行灵活调整,可以根据 疾病类型及治疗目的微调ADC的理化特性、功效和毒性特征,充分利用ADC双药递送 的优势,提高ADC活性;同时,在原子经济学的角度上可以减少所需试剂的摩尔用量 构建具有高度同质性的双载荷ADC药物,在提高疗效的同时降低生产成本。
放射性核药RDC
核药在肿瘤治疗和诊断领域有重要作用,是除了手术介入和化学药物治疗之外的 主要治疗手段之一。但是核药存在的缺陷也很明显:传统核药的靶向性差,对正常人 体细胞也有杀伤作用,引起严重的毒副作用。此外,传统核素只有一个原子大小,进 入体内可以“随意穿梭”,这就导致核药的体内稳定性很差,由此带来新药上市最为致 命的“不可控性”。在追求肿瘤精准诊疗一体化的时代,核药自然成为了肿瘤治疗的热 门赛道之一。
放射性核素偶联药物(Radionuclide Drug Conjugates, RDC)是在传统核素的基 础上发展而来,是目前临床实操中唯一能够实现诊疗一体化的核药。 RDC的最终起效成分是核素,连接上具有肿瘤靶向的配体后,RDC药物可以将核 素精确“制导”至病灶部位,由于肿瘤深层位置相较于外围缺少血管,而RDC的配体 可以是小分子或者多肽,体积比ADC小很多,更容易进入肿瘤内部组织,发挥杀伤作 用。 与ADC中起效成分payload需要进入细胞内发挥药效不同,放射性核素无需进入细 胞内,只要靠近肿瘤细胞就可以发挥杀伤作用,因此一个核素可以同时对多个肿瘤细 胞进行杀伤作用。 自2016年以来,FDA批准了近10款RDC产品,其中8为诊断药物,2款为治疗药物, 均来自于诺华。2018年,诺华首款RDC药物Lutathera(靶点为SSTR)获FDA批准, 2022年,诺华又宣布另一RDC产品Pluvicto(靶点为PSMA)上市,两者均为多肽-核 素偶联物,且核素均为Lu-177。由此RDC领域开始被投资者押注,成为明星赛道,追 随者众,不过目前还有较长的路要走。
4. 对端到端能力的需求增加
ADC药物是一类系统集成性很高的产品,研发工作需要广泛的生物学、化学和生 产方面的专有技术及能力,涉及领域跨越生物制剂、小分子以及生物加工。未来几年 对ADC的开发和生产需要日益增加,将惠及具备全面端到端实力的医药公司,他们有 实力快速推进ADC候选药物的研发进展。对于一些Biotech公司则需要有供应链整合能 力。 从这个角度来看,中国有跨区域的供应链、技术集成、人才梯队的整合,成本控 制的优势,整个赛道都存在着一定的机会和优势。
(一)医药政策端的支持力度在加大
抗体偶联药物(Antibody–Drug Conjugates, ADC)目前是抗肿瘤新药研发热点 之一,尤其是在肿瘤治疗领域,ADC的药物研发持续增长。为了对ADC类药物的研发 中,需要特殊关注的问题提出建议,并指导企业更为科学地进行ADC的临床研发,中 国国家药监局药品审评中心(CDE)近两年发布了诸多ADC药物开发指导原则,对ADC 药物的研发从临床前,到临床,CMC生产各个环节提出有针对性的指导意见: 2022年7月6日,为了更好指导和促进ADC药物的研究和开发,中国国家药监局药 品审评中心组织起草了《抗体偶联药物非临床研究技术指导原则》征求意见通知; 2023年4月6日,为了对ADC类抗肿瘤药物的临床研发中,需要特殊关注的问题提 出建议,并指导企业更为科学地进行ADC的临床研发,药审中心组织制定了《抗肿瘤 抗体偶联药物临床研发技术指导原则》;
2023年6月21日,针对国内外尚无ADC产品针对CMC部分的指导原则,为规范和 指导抗体偶联药物的研发和申报,国家药品监督管理局药品审评中心在结合既往国内 已申报ADC产品审评技术要求的基础上,通过前期调研、文件撰写、专家咨询以及部 门讨论,形成了《抗体偶联药物药学研究与评价技术指导原则(征求意见稿)》。 2023年9月27日,为进一步规范和指导抗体偶联药物的非临床研究与评价,提高 企业研发效率,药审中心发布了《抗体偶联药物非临床研究技术指导原则》。 目前国内公司的ADC产品,多数处于临床前或早期临床研究阶段。如此研发背景 下, CDE多次发布关于抗体偶联药物早期或临床研发的技术指导原则,这有助于业界 对ADC研发提前做好全面规划,帮助研发者将研究设计的遗漏点补上。推动和规范我 国ADC药物的发展。
在支付端,2022年的医保谈判中,共有4款抗体偶联药物(ADC)参与申报,包括1 款目录内的荣昌生物维迪西妥单抗,以及3款目录外的跨国药企产品:罗氏恩美曲妥珠 单抗、辉瑞奥加伊妥珠单抗和武田维布妥昔单抗。此外,吉利德戈沙妥珠单抗因获批 上市时间晚于2022年6月30日无资格参与本次医保谈判。 根据国家医保局和人力资源社会保障部于2023年1月18日印发的《2022年药品目 录》,恩美曲妥珠单抗、维布妥昔单抗和维迪西妥单抗共三款药物被纳入目录,自2023 年3月1日起正式执行。2022年医保目录总体对创新药来说较为温和,一些产品降幅相 对合理,在一定程度上保证了药企创新积极性。
(二)癌症药物的市场在迅速扩大
癌症是全世界的一个主要死因。受到全球癌症患病率的增加以及前沿癌症治疗方 法兴起的共同推动,肿瘤药物市场在不断的增大。
癌症治疗周期长,费用昂贵,癌症治疗负担在全球范围内持续增长,给个人、家 庭、社区和卫生系统带来巨大压力。WHO官网的数据显示,2020年到2040年,全球 肿瘤负担仍旧会处于快速增加的阶段,特别是亚洲地区的新增肿瘤患者形势非常严峻。
庞大的市场带动肿瘤药物研发和创新活动,过去5年,全球的肿瘤管线有非常明显 的增加趋势。在新型癌症治疗药物中,细胞疗法和基因编辑技术、双特异性抗体和抗 体欧联药物(ADC)备受关注,成为迅速发展的领域。Biomedtracker的数据显示,从2018 年到2023年9月五年时间内,ADC的成交数量与金额是这组药物中增长最快的。 美国作为医药行业的最大市场,活跃的肿瘤临床管线和获批药物排在首位,2022 年占据全球份额的42%。中国的研发实力快速崛起,2022年的肿瘤研发管线占全球的 23%,远高于五年前的10%,增长超1倍,并首次超过了欧洲。预示着未来中国的研发 势力将在全球肿瘤新产品的开发中发挥重要作用。
肿瘤新药研发的投入引领着肿瘤上市新药的增加。在过去五年中,全球共有115种 新活性物质上市,自2003年以来共计237种。得益于中国药品监督管理局(NMPA)的 监管加速机制,最近五年里,有75款肿瘤新药在中国上市,而2003-2017年期间仅为46个,增加迅速。
肿瘤新药上市数量的增加,为肿瘤患者带来了新的治疗方法。全球接受治疗的癌 症患者数量也在不断的增加,在过去五年中平均增长了5%,并且随着新型药物的使用 范围进一步扩大,预计在未来五年会继续加速增长。
接受治疗的肿瘤病人增加,导致肿瘤药物的支出在迅速扩大,市场空间进一步扩 大。2022年全球肿瘤药物支出达到1960亿美元,预计在2027年将达到3750亿美元。 美国仍然是全球最大的市场,2022年的肿瘤医疗支出是880亿美元,占世界总支出的 45%左右,所有发达国家市场(美国,欧盟,英国和日本)的占比是75%。过去五年 里,中国在肿瘤领域的支出增长了68亿美元,这主要是由于创新药上市数量的增加导 致,药品控费对医药支出的影响依旧在持续。
国内市场,中国的肿瘤流行病学表明,肿瘤发病率和年龄呈现出一定的相关性。 癌症发病率和死亡率均随年龄增长而增加,并分别在80-84岁和85岁以上年龄组达到高 峰。60-64岁和50-54岁年龄组的癌症病例最多,60-64岁和75-79岁年龄组的男性和女 性癌症死亡人数最多。总体而言,男性的发病率和死亡率高于女性,但20-49岁年龄组 中女性的发病率高于男性。
长期来看,中国的老龄化加剧,肿瘤治疗市场存在较大未被满足的临床需求。随 着肿瘤治疗方法的改进及社会经济的发展,我们可以预见中国肿瘤药物的市场会持续 增长,肿瘤药物在整体医药市场中的占比也会持续上升。
(三)ADC 药物的市场潜力大
全球已上市ADC药物销售总额呈快速增长趋势,从2017年的16亿到2022年的79 亿美元。2023年上半年销售规模已接近50亿美元,全年销售额有望突破百亿元大关。
其中阿斯利康Enhertu的商业化取得巨大成功,2023年的销售额增速明显,有望超 越罗氏的Kadcyla, 成为ADC药王。其他ADC药物Polivy、Adcetris、Trodelvy、Tivdak 和Padcev也有很明显的增速。 随着全球市场的持续渗透及适应症的不断拓展,未来ADC药物更将释放出巨大的 市场空间。2017-2022年的复合增长率是34.8%,我们预测2023-2030年整个市场仍将 以29.8%的复合增长率高速发展。
中国由于老龄化及肿瘤患者数量增加,加上癌症治疗方法的进展,肿瘤药物市场 未来几年将处于上升态势。2020年中国抗肿瘤药物市场规模达到1975亿元,预计中国抗肿瘤药物市场在2025年将会达到4162亿元,2020年至2025年的复合年增长率为 16.1%,到2030年相关市场规模预计将达到6831亿元。
与全球医药市场格局不同,中国肿瘤药物市场中靶向治疗和免疫治疗的起步相对 较晚,其在整体医药市场中的占比低于全球水平。在中国,化疗药物仍是临床治疗大 多数肿瘤的重要选择,ADC药物逐渐替代同系列的传统化疗是趋势所在。我们预期ADC 药物的市场规模在2023年突破20亿,到2030年超过660亿元,ADC赛道增速高于整体 医药市场。
(四)ADC 药物的研发和融资情况
ADC被看作是“治疗癌症的未来”。目前全球至少有1400项ADC的临床试验正在 进行中。在过去两年里,87款新ADC药物进入临床开发阶段,46款来自亚洲,32款来 自美国,9款来自欧洲。同期,截至2023年5月12日,在ADC领域的授权合作超过20 起,包括百时美施贵宝、阿斯利康、BioNTech和安进等大药企和大型生物技术公司。 中国在这大潮中也表现突出,进入临床阶段的管线数量占据全球近半比例。截止 到2023年4月,总共有306个ADC药物在临床试验阶段,国内企业研发的有72个,布局 企业超过50家。并且多家中国医药公司开发的候选ADC疗法完成海外授权。
虽然研发管线布局丰富且数量众多,俨然比肩前些年大热的IO疗法,然而ADC药 物的临床成功率远低于IO疗法,我们认为经过概念验证的临床后期管线具备更大的确 定性。
ADC药物巨大的市场潜力掀起了资本市场的追逐热潮。据医药魔方统计,近十年 来全球ADC一级市场融资事件数达到280项,融资金额合计527亿美元,其中2020年 ADC领域异常火爆,融资额达到340亿美元。
中国ADC药物融资在2017年之前,不论是融资数量还是融资金额,都处于缓慢发 展阶段,融资额总计不超过5亿美元,融资事件数合计共23起。在2018年发生拐点, 融资额大幅上涨,达到了21.1亿美元,2019年再度消沉。以2020年为分水岭,中国ADC 药物迈入了快车道,融资额达48.4亿美元,融资事件数量近三年持续稳定在高位。 全球市场来看,跨国医药公司面临专利悬崖,纷纷开始重金押注ADC赛道,为公 司寻求新的业绩增长驱动。ADC领域交易的活跃度很高,交易的金额也屡破纪录。 2020年9月吉利德科学以210亿美元高价收购ADC公司Immunomedics,创下当年 医药行业最大并购交易。2023年3月,辉瑞宣布拟以430亿美元收购ADC药物(抗体偶 联药物)行业龙头Seagen,再次刷新ADC领域最高收购金额的纪录。默沙东也是活跃 的买家,出手阔,其交易的总金额已经超过。
2021年8月,荣昌生物就维迪西妥单抗与Seagen达成潜在总额高达26亿美元的授 权交易,成为国内ADC赛道发展的重要里程碑,拉开了国产ADC的出海序幕。 国产ADC药物的靶点丰富度和在研药物的绝对数量都促成了出海事件的不断高 涨,从2021年至2023年10月,国产ADC出海交易金额已超200亿美元。
跨国大药企都在争相布局ADC管线,相关的BD频频传出。这也成为中国一些生物 技术公司迈向新高度的机遇。不断创新高的交易金额也会促进未来更多高效、低毒的 ADC药物获批上市。
抗体偶连体药物属于生物大分子药物,其研发生产流程包含药物发现、临床前研 究、临床申报、临床试验、生产申报和规模化生产等多个流程,具有周期长,投入大 等特点。 ADC行业是一个高度协同的产业,产业链上游包括原材料和设备供应商,技术开 发服务等,中游主要是ADC药物研发和生产企业,下游主要涉及医药销售外包,以及 对上市产品有需求的肿瘤患者。
从ADC的布局来看,中国走在前端,我们主要对相关的研发和生产公司进行研究。 对于研发企业通过分析ADC平台的技术优势,管线临床布局和潜力,临床的差异化设 计表现,关键临床数据的读出及研发进度,与现有的产品能否形成优势互补,公司CMC 和商业化的能力等维度进行衡量标的。 ADC的研发和生产一直受到技术难度和高昂成本的限制。国内大多数Biotech公司 缺乏全流程研发和生产能力,这为相关的CRO企业带来了机遇。传统的ADC研发、生 产模式是采用多个供应商,创新药公司需要分别与抗体、有效载荷、连接子、生物偶 联物和制剂服务供应商进行单独的CDMO合作,还要由不同的供应商来完成DMPK或 毒性等临床前检测,以及专门的CRO进行药效分析或关键的生物安全测试。管理研发 工作和供应链需要大量的时间、人力,不仅增加了时间和金钱成本,也增加了知识产 权流失的风险,这就是创新药企业巨大的痛点。因此我们通过对相关CRO的技术平台, 生产产能及一体化管理流程等维度进行分析,筛选出能够解决ADC研发企业痛点的标 的。