通過PK和PD實(shí)驗(yàn)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

圖1 思維導(dǎo)圖

​ADC對Fc端的設(shè)計(jì)
ADC藥物的治療窗口很狹窄（在保證安全性的劑量范圍內(nèi)起作用），因此人們將目光對準(zhǔn)了裸抗部分——裸抗具有的Fc功能帶來的免疫效應(yīng)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(jié)果：

那Fc功能如何影響PK/PD呢？以下是一些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)。
體外和體內(nèi)藥效數(shù)據(jù)
基于以往研究數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)針對于曲妥珠單抗-vc-MMAE設(shè)計(jì)了一系列Fc端序列突變以增強(qiáng)/減弱Fc功能。如下表所示：

表2 不同位點(diǎn)的Fc序列突變


然后，如圖2所示，進(jìn)行了一系列的體外實(shí)驗(yàn)、體內(nèi)的PK和PD實(shí)驗(yàn)，以及進(jìn)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

（其實(shí)在此有個(gè)疑問，即Trastuzumab 應(yīng)該具有高的ADCC活性，但是在此實(shí)驗(yàn)中，ADCC殺傷率僅為20%左右，有可能由于實(shí)驗(yàn)參數(shù)以及使用PBMC的緣故？）

圖4 Fc突變體的細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn) 

PK實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
PK實(shí)驗(yàn)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(shí)間點(diǎn)血漿中藥物濃度。圖5結(jié)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(jié)果相當(dāng)，但Fc增強(qiáng)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)

圖6 Fc突變體的PD實(shí)驗(yàn)

從以上PK和PD的數(shù)據(jù)可以看出，雖然Fc增強(qiáng)突變體ADC導(dǎo)致AUC大幅降低，但增強(qiáng)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(yīng)用了一套定量的PK/PD建模框架，首次將Fc功能的“協(xié)同貢獻(xiàn)”與Payload的殺傷效應(yīng)分離開來，并賦予了一個(gè)可計(jì)算的數(shù)值（ψ）。這個(gè)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(chǎn)生的細(xì)胞毒性作用，與血漿濃度（Cp）相關(guān)（此處假設(shè)payload與WT ADC的細(xì)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(dú)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(jī)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(jié)果如下表所示，F(xiàn)c增強(qiáng)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(yīng)功能在ADC上的效果是它們作為獨(dú)立裸抗時(shí)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(qiáng)功能：安全性和療效的平衡

以上Fc增強(qiáng)體ADC的療效自不用多說，但同時(shí)也是在刀尖上跳舞，可能會帶來以下安全性風(fēng)險(xiǎn)：

• “脫靶毒性”風(fēng)險(xiǎn)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(dǎo)致這些組織的損傷。

• 免疫相關(guān)毒性風(fēng)險(xiǎn)：強(qiáng)烈激活免疫系統(tǒng)可能引發(fā)細(xì)胞因子釋放綜合征或類似免疫檢查點(diǎn)抑制劑的免疫相關(guān)不良事件。

• “on-target, off-tumor”毒性加�。�如果靶點(diǎn)在正常組織有低水平表達(dá)，增強(qiáng)的Fc功能可能會引導(dǎo)免疫細(xì)胞對這些正常組織進(jìn)行攻擊，放大靶向毒性。