曲妥珠单抗导向的PBD类抗体-药物偶联物研究

Antibody-drug conjugates (ADCs) offer a potentially new way to treat cancer by monoclonal antibodies-oriented carrier of anti-tumor drugs. ADCs combine the target specificity of monoclonal antibody (mAb) and the highly active cell-killing drugs, taking advantages of the best characteristics out of both components. In recent years, Adcetris and Kadcyla both ADC drugs a major breakthrough, becoming an important direction of development of antitumor drug research. Because of their targeted nature, ADCs are designed to allow for the use of highly potent anticancer cytotoxics, in most cases, tubulin inhibitors and DNA toxics were used as the payloads. But these agents are protected by patents. Based on our previous research, in this project we aim to develop a new type of pyrrolobenzodiazepine-linker with highly potent anticancer activity, as well as enough chemical stability. By crosslinking with Anti-her2 antibody (Trastuzumab), we wish to developed new ADC agent with tntellectual property, namely Trastuzumab-PBD, with good efficacy and safety profile. Meanwhile, the PBD analogues could also be used for conjugation to other monoclonal antibodies, to explore the feasibility of the PBD compounds as new ADC payload.

以单克隆抗体为载体的抗肿瘤导向药物，充分利用了前者靶向、选择性强， 后者活性高，同时又消除了前者往往需与化疗药联用和后者副作用偏大等缺陷。近年来由于两个抗体药物偶联物（ADC）药物的重大突破，成为抗肿瘤药物研究的一个重要的发展方向。目前，ADC研究中的细胞毒性药物多为受专利保护的微管蛋白抑制剂及DNA烷化剂，亟待开发新型结构的高效细胞毒性药物。本课题以改造ADC中的高效细胞毒性药物为切入点，在前期研究发现的高活性肿瘤细胞增殖抑制剂PBD类似物的基础上，进一步完善其构效关系，并选择其中高活性的PBD类似物与曲妥珠单抗偶联。期望通过对PBD的构效关系研究-与抗体偶联-偶联物生物活性研究，多次循环，获得一类具有自主知识产权、体内有效、安全性良好的具有开发前景的新型ADC药物T-PBD。同时将该PBD类似物与其它单克隆抗体偶联，探索新型PBD类化合物作为ADC效应分子的可行性。

基于PBDs类化合物和倍癌霉素类化合物相似的细胞毒性作用机理，探索设计合成了两类包含其子结构的杂合分子，并进行了构效关系研究。发现化合物84和85对人胃癌细胞NCI-N87的IC50分别为0.017nM和0.136nM，表现出强效的肿瘤增殖抑制活性。综合合成易得性等因素，选取化合物85作为“弹头”药物与抗体偶联。通过对85中间亚苯基芳环结构修饰，构建了与linker连接的活性位点，得到化合物97，其对NCI-N87细胞和SKOV-3细胞的IC50分别为0.340nM和0.315nM；将化合物97与Mc-vc-PABC-PNP反应得到药物接头98，经与帕妥珠单抗偶联，得到偶联产物P-98。体外活性测试结果显示，偶联物P-98对HER2高表达的人卵巢癌细胞SKOV-3和人胃癌细胞NCI-N87细胞的IC50分别为68.8ng/ml和<0.2ng/ml，明显强于阳性对照T-DM1。因药物接头98的水溶性较差，致使P-98在稳定性上不佳，产生较多抗体聚合物，因此后续未做进一步的体内有效性及安全性评价，而是通过设计合成亲水性的连接链来改善整体药物接头的水溶性，以此探索该类化合物作为ADC效应分子的可行性。.此外，根据国内外研究发展状况，鉴于PBD作为效应分子与抗体偶联后的相关ADC临床实验不佳的状况及另一类作用于DNA的拓扑异构酶I抑制剂SN38作为效应分子的两个ADC IMMU-132和DS-8201a在临床试验中的优异表现，除了设计合成PBD类似物作为效应分子的ADC外，还设计合成了基于拓扑异构酶I抑制剂作为ADC效应分子的ADC，并且完成阶段性工作。首先,为了获得均一性好,且可专利的ADC，将喜树碱类拓扑异构酶I抑制剂SN38与我们自行研发的一类基于双取代马来酰亚胺的新型链接子连接，进而偶联到抗体上获得一类均一性较好，且抗肿瘤增值抑制活性较SN38提高近一个数量级的偶联物P-BL-SN38B。此外，考虑到喜树碱类拓扑异构酶I抑制剂内酯环结构的不稳定及是药物外排底物，通过在Linker上引入不同链长的PEG及磺酰胺等亲水基团，设计并合成了一类不但均一性，稳定性好，而且不是多药耐药底物的以非喜树碱类拓扑异构酶I抑制剂Genz644282作为ADC效应分子的ADC P-MG3，P-MG4进行评价，为探索新型拓扑异构酶I抑制剂作为 ADC 效应分子的可行性打下了一定的基础。