通過PK和PD實驗研究不同F(xiàn)c功能突變體對于ADC藥效活性的影響
文章來源公眾號：ATCG 作者：ATCG
眾所周知，大部分ADC的MoA是靶向腫瘤細胞，然后實現(xiàn)payload的殺傷功能。然而，有些ADC的分子設計會保留其裸抗部分的Fc功能活性，有些會將其突變失效。那么，具有Fc功能活性的ADC的藥效，究竟是源于payload，還是源于裸抗的Fc效應呢？一起來看看吧！
DOI鏈接：https://doi.org/10.1208/s12248-024-00998-4
圖1 思維導圖
ADC對Fc端的設計
ADC藥物的治療窗口很狹窄（在保證安全性的劑量范圍內起作用），因此人們將目光對準了裸抗部分——裸抗具有的Fc功能帶來的免疫效應和ADC的相互作用可能會提高ADC藥物的治療窗口。以下是一些已上市的ADC藥物對EF（Effector function）的改造策略以及帶來的藥效或副作用結果：
那Fc功能如何影響PK/PD呢？以下是一些實驗設計和數(shù)據(jù)。
體外和體內藥效數(shù)據(jù)
基于以往研究數(shù)據(jù)，研究團隊針對于曲妥珠單抗-vc-MMAE設計了一系列Fc端序列突變以增強/減弱Fc功能。如下表所示：
表2 不同位點的Fc序列突變
然后，如圖2所示，進行了一系列的體外實驗、體內的PK和PD實驗，以及進行了PK/PD的建模，得出了不同F(xiàn)c功能突變體對于ADC活性的協(xié)同參數(shù)φ。
圖2 Fc功能研究示意圖和PK/PD建模方法
體外實驗結果：從體外細胞活性實驗（ADCC為例）可看出，F(xiàn)c增強突變體-DEA和DLE有效增強了ADCC效應，并且對ADC的細胞毒性沒有影響。并且通過IC50可以看出，人源靶細胞比鼠源靶細胞對于ADC更為敏感，此處涉及到給藥劑量計算。
（其實在此有個疑問，即Trastuzumab 應該具有高的ADCC活性，但是在此實驗中，ADCC殺傷率僅為20%左右，有可能由于實驗參數(shù)以及使用PBMC的緣故？）
圖4 Fc突變體的細胞毒性實驗
PK實驗結果：
PK實驗使用了攜帶D5-HER2腫瘤的C57BL / 6小鼠，給藥（wtADC，wt裸抗，突變體裸抗，突變體ADC）后，使用ELISA測定不同時間點血漿中藥物濃度。圖5結果顯示，同一突變體的ADC和裸抗的PK相似。Fc減弱突變體ADC與wtADC的結果相當，但Fc增強突變體DEA和DLE 的AUC減少65%，清除率增加3倍，Vss（穩(wěn)態(tài)分布容積）增加兩倍。說明Fc增強突變體增加了ADC的系統(tǒng)暴露量和藥物處置（disposition）。
圖5 Fc突變體的PK實驗
后續(xù)證實，Fc增強突變體ADC并沒有改變與FcRn的結合，而可能通過FcγR相互作用，導致在富含FcγR的組織（例如肝臟和脾臟）中快速分布和顯著積累。Vss增加反應了腫瘤微環(huán)境中Fc增強突變體的清除率更高或產生更高的內化。Fc增強的ADC更容易收到Fc介導的免疫細胞全身和局部的攝取和降解，從而導致清除率更高。PD實驗結果：
PD實驗通過荷瘤實驗，當腫瘤體積增長到150mm3時，每四天靜脈注射大于30mg/kg藥物，共給三次，隔天測定腫瘤體積，并稱體重排除顯著毒性。可以看出，F(xiàn)c增強突變顯示出比Fc減弱突變與wt更強的抑瘤效應。
可通過以下縝密的推論得出給藥劑量和頻率：1️⃣ 根據(jù)ADC體外細胞毒性活性數(shù)據(jù)，主要是小鼠靶細胞（對ADC更不敏感）的IC50確定給藥劑量 2️⃣ 除payload活性外，還需考慮Fc端活性 3️⃣ 此給藥方案在其他HER2高表達小鼠模型（N87）中有成功案例
圖6 Fc突變體的PD實驗
從以上PK和PD的數(shù)據(jù)可以看出，雖然Fc增強突變體ADC導致AUC大幅降低，但增強了療效。這打破了“血藥濃度越高，療效越好”的簡單線性思維。
接下來到這篇文章的創(chuàng)新部分——開發(fā)并應用了一套定量的PK/PD建�？蚣埽状螌c功能的“協(xié)同貢獻”與Payload的殺傷效應分離開來，并賦予了一個可計算的數(shù)值（ψ）。這個初始概念來源于評估聯(lián)合給藥的協(xié)同/疊加/拮抗的PK/PD建模。
公式的前半部分代表payload產生的細胞毒性作用，與血漿濃度（Cp）相關（此處假設payload與WT ADC的細胞毒性相同，因此引用的是Kill WT ADC），后半部分引入ψ，描述Fc工程化改造的ADC的效力。其中Kill WT ADC和Kill Fc mab均為常數(shù)，分別通過擬合WT ADC組和裸抗組的藥效數(shù)據(jù)得出。
簡單來講：
- 若ψ=1 表示 Fc殺傷與ADC毒性相互獨立（即藥效簡單相加模型）
- 若ψ>1 揭示Fc功能與ADC毒性存在協(xié)同機制（即藥效1+1>2模型）
- 若ψ<1 揭示Fc功能與ADC毒性存在某種干擾
結果如下表所示，F(xiàn)c增強突變DEA-ADC（ψ=3.25），DLE-ADC（ψ=2.39），F(xiàn)c減弱突變NNAS-ADC（ψ=0.64）。解釋一下就是：對于DEA和DLE ADC，F(xiàn)c效應功能在ADC上的效果是它們作為獨立裸抗時的3.25倍和2.39倍，說明具有協(xié)同作用；對于NNAS ADC，消除Fc功能后，其療效比單純的Payload殺傷+無Fc功能還要差（ψ < 1）。
Fc增強功能：安全性和療效的平衡
以上Fc增強體ADC的療效自不用多說，但同時也是在刀尖上跳舞，可能會帶來以下安全性風險：
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“脫靶毒性”風險增加：Vss的增大提示ADC可能更多分布于肝、脾等FcγR富集的正常組織，可能導致這些組織的損傷。
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免疫相關毒性風險：強烈激活免疫系統(tǒng)可能引發(fā)細胞因子釋放綜合征或類似免疫檢查點抑制劑的免疫相關不良事件。
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“on-target, off-tumor”毒性加劇：如果靶點在正常組織有低水平表達，增強的Fc功能可能會引導免疫細胞對這些正常組織進行攻擊，放大靶向毒性。
