一文讀懂 | 如何理解和管理ADC藥物抗性

文章來源：醫藥魔方Med

作者：樹葉

治療耐藥性永遠是一個熱門的討論話題，無論小分子、大分子亦或先進的PROTAC、ADC，似乎都無法逾越耐藥的鴻溝。抗體偶聯藥物（antibody drug conjugate，ADC）作為時下的熱門賽道，又存在那些耐藥機制呢？旨在更清晰的理解耐藥機制，本文以HER2 ADC 為例，進行簡單介紹。

ADC的作用機制：探究耐藥的溯源

創新性的HER2 ADC全球已經上市了3款藥物，分別為恩美曲妥珠單抗（T-DM1）、Enhertu(T-DXd)和維迪西妥單抗（RC48-ADC）。ADC通常都有3個核心成分：能與腫瘤相關抗原結合的抗體（antibody）、細胞毒性載荷（payload）和將兩者連接在一起的連接子（linker）。對于HER2 ADC而言，通常抗體多是采用曲妥珠單抗或帕妥珠單抗及其相關類似物，但也有使用其他的抗體或雙抗；Linker幾乎都是采用了可裂解形式，而載荷也多是細胞周期性毒素（如下圖）。

Cancers 2022, 14, 154（下同）

通常，ADC藥物作用機制主要包括以下步驟：ADC藥物中的抗體與細胞表面表達的抗原HER2結合，此后ADC-HER2形成的復合物通過受體介導的內吞或胞飲作用被內化，在成熟的溶酶體作用下ADC發生降解，釋放的細胞毒性物質導致DNA損傷等作用，最終影響腫瘤細胞的增殖。

ADC藥物作用機制圖示

然而，具體的藥物在作用機制上也會基于藥物的性質存在差異。以T-Dxd和T-DM1為例，首先兩個藥物在Linker的選擇上存在差異，所以使用不可裂解的T-DM1切割只能發生在溶酶體區室，需要酸性蛋白酶（如組織蛋白酶B或纖溶酶）的作用，才能釋放細胞毒DM1；而可裂解的T-Dxd則可發生在早期或晚期內體以及溶酶體中。其次，雖然兩個藥物都是作用于細胞周期，但T-DM1作用于靶細胞中的微管聚合屬于微管蛋白抑制劑，而T-Dxd作用于拓撲異構酶 I 阻止DNA鏈的斷裂和重新連接，最終導致細胞凋亡。第三，T-DM1不具備旁觀者效應，而T-Dxd可以通過旁觀者效應殺傷HER2低表達或不表達腫瘤細胞。

不難看出，盡管HER2 ADC在作用機制上具有相似性和一致性，但也并未完全相同。表現在抗體種類、Linker和載荷上的差異形成了藥品間的差異化策略，多數也會轉化為臨床療效的不同。

ADC的耐藥機制：基于作用機制的追溯

在理解了ADC藥物的結構和作用機制之后，就不難推測可以發生的耐藥種類：抗原HER2的改變、HER2內化的改變、溶酶體的改變、藥物外排泵的表達和活性增加、增加配體的產生和替代通路的激活、信號通路蛋白變化等。

1. HER2的改變

仍以T-DM1為例，由于T-DM1中的抗體需要結合HER2蛋白，當患者接受了前線的曲妥珠單抗和帕妥珠單抗治療之后，可能會降低HER2的表達水平，同時T-DM1又不具備旁觀者效應，導致降低了T-DM1 作為二線療法的治療效果。因此，作為應對需要對HER2陽性乳腺癌患者重新進行 HER2 狀態檢測，以保證療效。

對于在手術前經歷了局部進展，也會顯示出HER2表達的高度異質性。總的來說，就是要關注HER2表達狀態，HER2缺失或表達下降都是T-DM1耐藥的原因。推此即彼，與曲妥珠單抗結合的亞域IV改變或缺失以及與帕妥珠結合的亞域Ⅱ都會對使用這兩種抗體制備的ADC藥物產生抗性。此外，MUC4作為一種膜相關粘蛋白，其表達也與曲妥珠單抗耐藥有關，通過部分掩蔽HER2并阻止其結合。

2. HER2內化的改變

當HER2 ADC 與 HER2 結合之后，該復合物就會內化到細胞中，內皮素A2蛋白可以促進這一過程。事實上，已經觀察到這種蛋白在HER2陽性細胞中的沉默會降低HER2內化并減弱對曲妥珠單抗和T-DM1的反應。HER2泛素化和運輸到溶酶體的過程可以通過與伴侶HSP90的組成性結合而改變。因而，改變HER2靶向治療的功效。

另一方面，含HER2的內體向質膜的快速再循環可能會減緩T-DM1到達溶酶體的速度。HER2的特點是快速循環，在曲妥珠單抗結合后觀察到這一過程。在對T-DM1獲得性耐藥的臨床前模型中，觀察到 T-DM1-HER2 復合物的更快循環和DM1的細胞內釋放減少。不過，該模型的 HER2 水平也低于親本系，也會導致表現耐藥表型。

最近，描述了 T-DM1 通過由 CAV1 組成的小窩內化，這種情況限制其到達溶酶體的抗性機制。在臨床前模型中，對 T-DM1 具有獲得性抗性的細胞系中觀察到 CAV1 的過表達。此外，T-DM1 和 CAV1 的共定位與一組 HER2陽性細胞中對 T-DM1 的反應降低相關。而且，CAV1 的沉默不足以恢復 T-DM1 敏感性。

3. 溶酶體的改變

HER2 ADC 到達溶酶體和溶酶體酶的處理對于釋放與抗體結合的有效載荷至關重要。溶酶體是酸性區室，蛋白水解能力取決于調節溶酶體 pH 值的液泡質子泵 H+-ATP 酶（V-ATP 酶）。由于帶電的分解代謝物（極性）不能自主滲透溶酶體膜，因此 Lys-MCC-DM1 需要借助從溶酶體到胞質的轉運機制。SLC46A3 是一種溶酶體膜蛋白，可介導 Lys-MCC-DM1 從溶酶體向細胞質的轉運，在T-DM1獲得性抗性的幾個模型中觀察到 SLC46A3 表達缺失，其慢病毒表達恢復了對 T-DM1 的敏感性。此外，最近研究表明，溶酶體 pH 值的增加以及溶酶體酶活性的降低也是對 T-DM1 產生抗性的原因。

另一種對 T-DM1 抗性的模型中，還報告了溶酶體酸化的降低。在這種情況下，觀察到 Lys-MCC-DM1 的細胞內濃度降低，因為 V-ATP 酶在抗性細胞溶酶體中的異常活性降低了 T-DM1 的分解代謝和活性分解代謝物的產生。

4. 藥物外排泵的表達和活性增加

外排泵的表達和/或活性增加是化療耐藥性的重要機制。這也不難理解，如果細胞中釋放的有效載荷，過多的被外排泵轉送至胞外，特別是對Lys-MCC-DM1這種無法自動滲透的藥物（類似旁觀者效應），有效性必然降低。

具體而言，ABCB1/MDR1/P-gp、ABCC1/MRP1、ABCC2 和 ABCG2/BCRP/MXR/ABCP 的表達改變導致臨床前模型中對 T-DM1 的耐藥性。在這些研究中，轉運蛋白活性的抑制恢復了對 T-DM1 的敏感性。

5. 配體增加和激活替代通路

其實，這種機制更多的是具有了替代信號通路，以及影響了藥物療效的發揮。在一項體外研究中，由于HER2/HER3 的二聚化和PI3K/AKT通路的激活，或者在一些 HER2陽性細胞系中添加 HER3 配體神經調節蛋白 (NRG) 抑制了T-DM1 的作用。

此外，在對 T-DM1 獲得性耐藥和對曲妥珠單抗原發性耐藥的模型中，HER2 水平的降低伴隨著EGFR 水平的升高，也是一種耐藥機制。然而，EGFR 沉默不足以逆轉耐藥表型。并且，觀察到增加的 EGFR 水平導致整聯蛋白（α5β1 和 αVβ3）的量增加，從而導致抗性細胞的運動性和侵襲性增強。

6. 參與信號通路的蛋白質的變化

這種耐藥機制比較復雜，而且針對不同的載荷也會表現出不同的機制。不過，這種耐藥機制又相似或接近直接使用載荷導致的信號通路上的改變。

針對T-DM1而言，處理后會導致細胞周期蛋白 B1 增加并停滯在細胞周期的 G2/M期，這一過程會觸發有絲分裂災難表型特征。然而，在T-DM1 具有抗性的細胞中沒有觀察到這種現象，沒有發生細胞周期蛋白 B1 的積累。

此外，也發現在對 T-DM1 具有抗性的模型中有絲分裂激酶、polo 樣激酶 1 (PLK1) 的表達增加。而且，PTEN 水平降低也會導致抗性表型，降低了 T-DM1 和曲妥珠單抗的作用。同時，PTEN 的缺失和編碼PI3K催化亞基 (PIK3CA) 的基因激活突變又會導致 PI3K/AKT 通路的組成性激活，也成為HER2受體治療的耐藥性機制。

最近，在對 T-DM1 獲得性耐藥的 HER2 陽性乳腺癌細胞系中觀察到抗微管蛋白藥物的耐藥性增加。這些細胞的聚合微管蛋白和βIII微管蛋白水平較低，基線非整倍性增加。然而，親本系中微管蛋白βIII的沉默不足以產生對T-DM1的抗性，表明耐藥性的原因可能涉及多種因素，包括微管/微管蛋白復合物的修飾和染色體不穩定性。

如何管理ADC的耐藥問題

如何管理ADC藥物的耐藥問題，自然也要從耐藥機制出發，清晰每一種藥物或表現出的耐藥模式選擇合適的應對策略。

比如針對藥物外排泵，有效的策略就是替換一種外排泵不能主動泵出的藥物形式，包括替換為不同載荷、不同偶聯技術的新型ADC藥物或載荷的修飾物，如基于馬來酰亞胺的親水接頭PEG4Mal替換的DM1，使其變成了Lys-PEG4Mal-DM1，避免了被排出。當然，也可以選擇降低藥物外排泵活力的藥物，減少活性代謝物外排。

面對HER2的改變，包括內化、循環和二聚體，也可以采取相應的措施。對于HER2再循環可以加入抑制循環加速的HSP90 抑制劑，不僅可減少 HER2 再循環還可以誘導 HER2 在細胞內囊泡中的定位，從而改善HER2的降解。對于二聚體，可以采用HER3抗體或HER2/HER3雙特異性抗體，當然目前國內還沒有這些藥物上市。

面對通路激活的耐藥情況，相對而言已經有更多的經驗和藥物，比如聯合使用小分子HER2抑制劑或PI3K/AKT和MAPK/ERK通路的抑制劑。聯合用藥不僅是一種對抗耐藥性的有效策略，也可以是一種增效的治療手段，傳統化療中就有很多組合療法。而對于ADC藥物，同樣可以聯合小分子藥物、PD-1/L1免疫藥物等。

寫在最后：ADC代表了一類具有高抗腫瘤活性的藥物，但國內的應用尚沒有完全普及，耐藥性的種類和應對經驗還需要積累。總的來說，針對HER2 ADC藥物的耐藥機制多樣，需要結合抗體、溶酶體、載荷等多方面的因素共同分析。目前，沒有更多的針對 T-DXd或其他HER2 ADC藥物耐藥機制的描述，但預計針對曲妥珠單抗、帕妥珠單抗和/或T-DM1描述的一些機制可以外推至T-DXd及其他使用相同抗體或技術的HER2 ADC藥物。

參考文獻

1、Cancers 2022, 14, 154. https://doi.org/10.3390/cancers14010154.