靶点阳性,为何ADC仍可能无效?从体外评价到体内药效验证
ADC(Antibody-Drug Conjugate,抗体药物偶联物)通过抗体识别肿瘤相关靶点,将细胞毒性载荷递送至目标细胞,已成为肿瘤药物研发的重要方向。2025 年,FDA加速批准c-Met靶向ADC telisotuzumab vedotin(Emrelis),用于既往接受过系统治疗、c-Met蛋白高表达的非鳞状非小细胞肺癌患者。在 LUMINOSITY研究中,该药在符合c-Met高表达标准的患者中,客观缓解率(ORR)仅为35% [1]。这一结果提示,靶点表达虽是ADC药物评价与患者筛选的重要依据,却不足以单独预测治疗响应。
为什么靶点阳性,ADC仍可能疗效有限?从靶点识别与结合、内化,到胞内转运、载荷释放及最终的细胞杀伤,ADC的作用涉及多个相互关联的环节。靶点表达的异质性、肿瘤细胞对载荷的敏感性,以及药物在肿瘤组织中的分布与暴露等因素,都可能影响最终的抗肿瘤效果[2]。
因此,ADC的药效评价不能仅依赖靶点表达检测或单一体外实验。通过体外功能评价分析候选分子的细胞杀伤活性与作用特征,并结合体内药效验证,可从细胞水平与整体肿瘤环境两个维度,为候选 ADC的抗肿瘤活性提供更全面的评价依据。
一、靶点阳性,不等于体外药效确定
以c-Met靶向ADC ABBV-399为例,药康生物对8株肿瘤细胞系开展了靶点表达、受体内化及细胞杀伤的系列评价。结果显示,不同细胞系的c-Met表达水平差异显著,表面分子数从1,043个/细胞(NCI-H82)到499,170个/细胞(SNU-5),相差约500倍。然而,靶点表达水平并不能完全预测后续药物响应。例如,NCI-H1299的c-Met表达量为31,159个/细胞,但最大细胞杀伤率为0%。相比之下,低表达细胞系NCI-H446 的最大杀伤率达到90.60%,但其IC₅₀为 22.74 nM,明显高于SNU-5的0.05 nM(图 1,表 1)。
图 1. ABBV-399 在8株c-Met表达水平不同的肿瘤细胞系中的体外细胞毒性。细胞经 ABBV-399、裸抗 Telisotuzumab 及游离载荷MMAE处理6天,图为浓度-细胞活力曲线(GC 法)。结果显示,ABBV-399的杀伤活性在不同细胞系间差异显著:在 SNU-5、Hs 746T 等细胞系中呈剂量依赖性杀伤,而在 NCI-H1299 等细胞系中几乎无杀伤;裸抗 Telisotuzumab 在各细胞系中均未显示明显细胞毒性。
表 1. ABBV-399在8株c-Met表达水平不同的肿瘤细胞系中的体外杀伤活性
注:NSCLC,非小细胞肺癌;SCLC,小细胞肺癌。
为进一步探究这一现象的原因,我们补充开展了抗体结合与受体内化评价。FACS 结合实验显示,ABBV-399 在 SNU-5、Hs 746T与NCI-H1650 细胞上均能有效结合,结合特性与母体抗体Telisotuzumab相似,提示抗体与靶点的结合并非药效差异的限速步骤。而pHrodo标记的内化动力学实验则揭示了关键差异:三株c-Met阳性细胞系的48 h 最大内化率分别为76.86%(Hs 746T)、14.72%(NCI-H441)和1.16%(NCI-H1650)(图 2)。值得注意的是,NCI-H1650 虽表达36,603个c-Met分子 / 细胞且可被 ABBV-399 有效结合,却几乎不发生内化,细胞毒性载荷难以递送入胞,其最大杀伤率也相应较低 —— 这一结果直接解释了 "高表达却低杀伤" 的现象。
图 2. ABBV-399 在c-Met阳性细胞系中的内化动力学(pHrodo 标记,FACS 检测)。三株细胞系的48 h 最大内化率分别为76.86%(Hs 746T)、14.72%(NCI-H441)与 1.16%(NCI-H1650):NCI-H1650 虽为 c-Met 阳性且可被 ABBV-399 结合,但内化信号几乎不升高(上排为内化率,下排为 MFI)。
这些结果表明,靶点表达是评价ADC活性的重要参考,但不能单独决定杀伤效果—内化效率、载荷释放及肿瘤细胞对载荷的敏感性等环节均可能影响药效,IC50与最大杀伤率需结合分析。系统的体外评价有助于候选分子筛选与模型选择,但要评估 ADC 在复杂肿瘤环境中的真实活性,仍需结合适宜的CDX 或PDX 模型开展体内药效验证。
二、从细胞系到PDX:评估不同肿瘤背景下的体内药效
体外评价主要关注分子与细胞层面的相互作用,而体内药效评价则进一步考察药物在完整动物模型中的抗肿瘤表现。与细胞系来源的CDX模型相比,患者来源的异种移植模型PDX能够在一定程度上保留原始肿瘤的组织学和分子特征,为研究不同患者肿瘤背景下的药物响应差异提供基础。
对于ADC而言,肿瘤异质性是值得关注的因素之一。即使检测结果显示靶点表达较高,不同肿瘤细胞或同一肿瘤不同区域之间的表达水平仍可能存在差异。这类差异是否会影响体内药效,需要结合具体模型和实验结果进行判断。
案例 1:HER2异质性表达的胃癌PDX(SC00344)
药康生物在胃癌PDX模型 SC00344 中开展了Enhertu(DS-8201)的体内药效评价。该模型为单一患者来源,但不同肿瘤样本间的HER2 IHC 表达呈现明显差异(0、1+、3+ 等)(图 3)—— 这反映了 PDX 模型内部固有的肿瘤异质性,而非不同患者来源间的差异。DS-8201 单次静脉给药后,所有小鼠均达到研究方案定义的完全应答标准,个体肿瘤数据支持这一结果(图 3)。
这一结果提示,即使同一模型内不同肿瘤样本的HER2 表达存在差异,ADC 仍可能表现出显著的体内抗肿瘤活性。值得注意的是,HER2阴性或低表达样本同样出现药物应答,其可能原因之一与Enhertu的旁观者效应有关:DS-8201 经 HER2 阳性细胞摄取并释放载荷后,游离载荷可扩散至邻近的HER2阴性 / 低表达肿瘤细胞并将其杀伤,从而在一定程度上弥补了靶点表达异质性带来的疗效差异。当然,样本间的应答差异仍不能仅以单一因素解释,还需结合样本来源、药效判定标准及其他相关实验信息进行综合分析。
图 3. HER2异质性表达的胃癌PDX模型SC00344中Enhertu的体内药效评价。上图:5 个肿瘤样本的 HER2 IHC结果(评分 0、0、1+、3+、3+);下图:肿瘤体积变化(左:各组群体数据;右:DS-8201 组个体小鼠应答)。
案例 2:HER2高表达的ADC天然耐药肺癌 PDX(LC00167)
肺癌PDX模型LC00167高表达HER2,但是对ADC药物DS-8201a(10 mpk)或RC-48(10 mpk)均表现出天然耐药(图 4)。
这一案例提示:较高的HER2转录组表达水平并不必然对应理想的体内药效。TPM反映的是RNA丰度,不能直接等同于细胞膜表面HER2 蛋白密度,也不能预测 ADC 的有效内化与递送。进一步转录组分析发现,LC00167 中一组药物代谢 / 解毒酶基因 ——AKR1C1、AKR1C2、ALDH3A1、UGT1A6—— 的表达量在11例肺癌PDX中均居首位,明显高于同期评价的其他模型(图 4)。文献报道此类酶的上调可通过对细胞毒性 payload 进行还原、醛脱氢或葡萄糖醛酸化修饰而削弱其杀伤活性。据此推测,代谢酶介导的 payload 解毒可能是该模型对DS-8201a与RC-48响应有限的原因之一;但确切机制仍需结合 HER2蛋白定量、payload 胞内暴露量及ADC内化效率等实验进一步验证。
图 4. HER2 阳性肺癌 PDX(LC00167)对DS-8201a与RC-48的体内响应及payload代谢酶表达特征。
该样本 HER2 mRNA 表达为同批受检肺癌 / 胃癌 PDX 中最高(61.35 TPM),IHC 阳性(左上)。LC00167接种于NCG小鼠后,分别给予 DPBS、DS-8201a(10 mpk, i.p., QW×4)及 RC-48(10 mpk, i.p., QW×4),两种 HER2 ADC 均未显著抑制肿瘤生长,给药期间体重稳定(上排中、右)。RNA-seq 显示 LC00167 中AKR1C1、AKR1C2、ALDH3A1、UGT1A6 表达在受检 11 例肺癌 PDX 中居首位(红框,下排表格及热图),提示 payload 代谢 / 解毒增强可能与该模型对 ADC 治疗不敏感相关。
两个案例从不同角度说明:无论肿瘤样本间存在靶点表达差异,还是模型整体呈现较高的靶点转录组表达,均不能仅凭单一表达指标判断ADC的体内响应。通过合适的肿瘤模型开展体内药效评价,并结合模型特征与药效结果进行分析,才能更全面地认识候选分子的抗肿瘤活性。
三、从天然肿瘤异质性到可控模型:评价不同细胞群体的响应
PDX 模型有助于评价不同肿瘤背景下的ADC药效,但模型间复杂的生物学差异也增加了结果解读的难度。针对靶点表达异质性,混合肿瘤模型可将表达不同水平靶抗原的肿瘤细胞按预设比例混合接种,在相同宿主环境下评价不同细胞群体的响应。
这一思路在 ADC 研究中已有先例:2024 年发表于Advanced Science的一项研究将HER2阳性与阴性肿瘤细胞混合接种,通过肿瘤体积、活体成像及终点肿瘤重量分析,评价了具有旁观者杀伤潜力的ADC T-VEd9的体内活性(图 5)[3]。
图 5. 混合肿瘤模型中ADC的体内药效评价。研究将HER2阳性NCI-N87细胞与HER2阴性MDA-MB-231/teLuc 细胞按2:5的比例混合接种,建立HER2 异质性肿瘤模型,并通过肿瘤体积监测、活体生物发光成像、终点肿瘤重量及组织学分析,评价不同 ADC 的体内抗肿瘤活性及对HER2阴性肿瘤细胞的旁观者杀伤效应。数据引自Guo et al, Advanced Science, 2024(DOI: 10.1002/advs.202306309)。
药康生物已开展混合肿瘤模型的构建,并在相关双靶项目中积累了模型设计与评价经验。结合公开文献中的 ADC 研究,该策略可根据候选分子的作用机制和研究目标进行针对性设计,为靶点异质性背景下的体内药效评价提供补充证据。需要指出的是,混合肿瘤模型并不能完全模拟患者肿瘤的天然异质性,也不能单独证明某一机制导致药物响应差异,其价值在于为特定科学问题提供相对可控的补充证据。
四、从研发问题出发,制定更有针对性的ADC体内评价策略
不同 ADC 候选分子在靶点表达、内化能力、连接子与载荷特性,以及肿瘤异质性和耐药背景等方面存在差异。因此,体内药效评价应结合候选分子的作用机制与研发阶段,选择适配的肿瘤模型和评价终点(表2)。
药效评价策略应围绕具体研发问题展开:CDX 适用于候选分子的初步药效筛选,PDX 可用于评估不同肿瘤背景下的药物响应;针对靶点异质性或耐药问题,可进一步采用混合肿瘤模型或经验证的耐药模型。必要时,结合体外功能评价、药代动力学(PK)、药效学(PD)及生物标志物分析,系统评估候选分子的体内药效及其影响因素。
表 2. ADC 体内药效评价的模型选择
围绕 ADC 临床前研究需求,药康生物已建立覆盖 HER2、c-Met、TROP2等靶点的 300+ CDX 细胞库,并积累了肺癌、胃癌、胰腺癌等多种肿瘤类型的PDX 及经验证的耐药模型资源,可为不同研发阶段的模型选择与药效评价提供支持(图 6)。靶点阳性是ADC发挥作用的起点,系统的体内评价则有助于进一步揭示其药效表现及潜在影响因素。 药康生物可结合候选分子的特点与研发目标,提供针对性的临床前评价策略支持。
图 6. 药康生物ADC临床前评价一站式解决方案。 覆盖体外药理学、体内疗效、PK/PD与安全性评价四大模块,支持ADC从体外筛选到体内验证的完整评价流程。
参考文献
[1] U.S. Food and Drug Administration. FDA grants accelerated approval to telisotuzumab vedotin-tllv for NSCLC with high c-Met protein overexpression[EB/OL].2025-05-14. https://www.fda.gov/drugs/resources-information-approved-drugs/fda-grants-accelerated-approval-telisotuzumab-vedotin-tllv-nsclc-high-c-met-protein-overexpression.
[2] Colombo R, Tarantino P, Rich JR, et al. The Journey of Antibody–Drug Conjugates: Lessons Learned from 40 Years of Development. Cancer Discovery, 2024, 14(11): 2089–2108. DOI: 10.1158/2159-8290.CD-24-0708.
[3] Guo Y, Shen Z, Zhao W, et al. Rational identification of novel antibody-drug conjugate with high bystander killing effect against heterogeneous tumors. Advanced Science, 2024, 11(13): e2306309. DOI: 10.1002/advs.202306309.
