综述：癌症治疗中的抗体–药物偶联物：是否需要生物标志物？

《Cancer and Metastasis Reviews》：Antibody–drug conjugates in cancer therapy: do we need biomarkers? A comprehensive review

抗体–药物偶联物（ADCs）已经彻底改变了肿瘤靶向治疗，但一个根本性的临床矛盾仍然存在：部分ADC需要严格的伴随诊断检测，而另一些ADC却在生物标志物阴性肿瘤中表现出稳健疗效。该综述探讨了这一差异背后的基础机制，并提出ADC连接子可切割性是决定生物标志物依赖性及系统性毒性谱的首要因素。通过分析纳入7879例患者的40项临床试验数据，研究人员观察到一种基于连接子设计的明确二分现象。采用不可切割连接子的ADC以严格的生物标志物依赖方式发挥作用，具有相对靶向的安全性特征（34%的重度毒性发生率），但其疗效完全依赖抗原介导的内吞。相反，采用可切割连接子的ADC可在全身循环和肿瘤微环境（TME）中促进载荷的过早释放。该过程使其产生强效的、生物标志物非依赖性的旁观者效应——即使在无靶标表达时仍可实现29.7%的肿瘤应答率——但代价是显著增加脱靶性系统毒性（47%的重度毒性发生率）。基于对抗肿瘤效力与安全性之间这一固有权衡关系的认识，本文进一步探讨了新一代条件性可切割连接子的开发。这些先进平台被设计为仅在肿瘤微环境内发生选择性激活。综述认为，向条件性释放连接子转变对于平衡疗效与系统性毒性、优化治疗指数并充分实现“魔弹”理念的潜力至关重要。

1 Introduction

文章首先回顾了抗体–药物偶联物（ADCs）的理论起源，即Paul Ehrlich提出的“魔弹”假说，并指出现代ADC由三大核心模块构成：肿瘤靶向单克隆抗体、强效细胞毒性载荷以及精确工程化连接子。主体论述强调，ADC的理论优势在于将细胞毒药物选择性递送至表达特定膜生物标志物的肿瘤细胞，并在细胞内释放活性载荷，从而降低传统化疗带来的广泛系统暴露。尽管多种ADC已在血液肿瘤和实体瘤中取得显著疗效，但临床实践显示，没有任何一种ADC能够完全避免系统性毒性。文章据此提出核心问题：ADC系统性毒性的真正来源及其与药物设计之间的关系尚未被充分阐明。

在该部分中，作者进一步指出，越来越多的证据显示，ADC结构设计，尤其是连接子设计，不仅决定毒性模式，也影响药物对生物标志物的依赖程度。既往研究提示，不可切割连接子ADC的游离载荷更可能来源于肿瘤细胞裂解释放，而可切割连接子ADC则更容易在血液或肿瘤微环境中发生提前裂解，形成更多循环游离载荷。特别是含可切割连接子的trastuzumab deruxtecan可在肿瘤微环境中经组织蛋白酶（cathepsin）裂解释放载荷，并以不依赖人表皮生长因子受体2（HER2）的方式介导杀伤。作者据此提出全文主线：连接子的可切割性可能是决定ADC系统性毒性、旁观者效应及生物标志物依赖性的关键因素。

2 ADCs and systemic toxicities

本节梳理了ADC的发展历程，并以多个代表性药物说明系统性毒性始终是该类药物的核心限制因素。早期ADC原型因免疫原性、连接子不稳定和毒性过大而失败，这推动了人源化抗体与优化连接子化学的发展。随后，随着gemtuzumab ozogamicin、brentuximab vedotin以及trastuzumab emtansine等药物的推进，ADC逐步成为现代肿瘤治疗的重要组成部分。

关于trastuzumab emtansine，文章重点强调其采用稳定的不可切割N-琥珀酰亚胺基-4-(马来酰亚胺甲基)环己烷-1-羧酸酯（SMCC）连接子，将trastuzumab与DM1偶联。该设计增强了循环稳定性，并因其代谢产物Lys-MCC-DM1不可透膜而限制了旁观者效应。文中总结其在HER2阳性转移性乳腺癌中的临床获益，同时指出其仍可导致血小板减少和转氨酶升高等毒性。这些毒性并非主要来自靶抗原依赖机制，而与巨核细胞和肝细胞对ADC的非特异摄取有关。作者还提到，基于血小板与肝酶异常建立的毒性总评分（TSS）与无进展生存期（PFS）延长相关，提示对于不可切割连接子ADC而言，系统性毒性可能本身具有一定预测价值。

关于trastuzumab deruxtecan，文章指出其虽沿用相同的HER2靶向抗体骨架，但采用四肽可切割连接子与拓扑异构酶Ⅰ抑制剂衍生物deruxtecan偶联。在临床试验中，其显示出显著疗效，但同时伴随较高比例的≥3级不良事件，包括中性粒细胞减少、贫血、恶心以及间质性肺病（ILD）。作者特别强调，其系统性毒性甚至在某些方面高于相关非偶联拓扑异构酶Ⅰ抑制剂，提示抗体偶联并未完全“屏蔽”载荷毒性。文中进一步通过与trastuzumab emtansine在相似临床场景中的比较，提出两者毒性差异更可能源于连接子–载荷体系而非抗体本身。作者同时承认此类比较存在药代动力学（PK）与药效学（PD）层面的局限，认为未来仍需借助更严谨的PK/PD建模界定循环游离载荷、疗效与毒性之间的定量关系。

3 ADC linker designs and systemic toxicities

本节是全文机制推演的核心。作者围绕“为何相同抗体骨架的trastuzumab emtansine与trastuzumab deruxtecan表现出显著不同的安全性特征”这一问题展开分析，指出决定性差异在于连接子化学。trastuzumab emtansine采用不可切割硫醚连接子（MCC），而trastuzumab deruxtecan采用可被组织蛋白酶裂解的四肽连接子。作者提出，不可切割连接子可使载荷在循环中始终保持偶联状态，仅在抗原阳性细胞经内吞并进入溶酶体后释放，因此其系统暴露更低，毒性相对局限。相反，可切割连接子虽然增强了旁观者效应，却也更易在循环或肿瘤外细胞外空间中提前裂解，导致膜可透性游离载荷暴露于正常组织，从而缩小治疗指数并增加脱靶毒性。

作者进一步援引自身Meta分析与系统综述结果支持这一观点：采用可切割连接子的ADC在≥3级不良事件发生率上显著高于不可切割连接子ADC，并且严重中性粒细胞减少与贫血的风险更高。相关证据还显示，可切割连接子ADC在循环中可检测到更高水平的游离载荷。文章同时提出，除连接子本身的化学稳定性外，生物环境因素也会影响毒性。例如，循环中的HER2阳性外泌体和HER2受体脱落的胞外结构域可作为“诱饵”结合ADC，促使其被吞噬细胞通过Fcγ受体（FcγRs）清除，从而增加游离载荷释放和非靶组织暴露。这一部分总体建立了作者的关键判断：连接子的可切割性是ADC系统性毒性差异的主要结构基础。

4 Efficacy and toxicity trade off by ADC linker design

本节聚焦ADC设计中的核心药理学矛盾，即疗效与毒性之间的权衡。作者指出，ADC疗效受抗体亲和力、连接子可切割性、载荷效力以及药物抗体比（DAR）等多重因素共同决定。其中，连接子类型是决定抗肿瘤活性分布方式的关键。可切割连接子能够在酸性环境或蛋白酶作用下释放载荷，因此除经典的靶抗原依赖性内吞外，还可在肿瘤微环境中介导细胞外释放，形成生物标志物非依赖性的旁观者杀伤；当与高DAR及膜可透性载荷结合时，这种机制可显著增强疗效，但也会因提前释放而增加系统毒性。

相比之下，不可切割连接子必须依赖抗原介导内吞及抗体骨架的完全溶酶体降解后才能释放活性药物，因此药效严格局限于靶抗原阳性细胞。该机制降低了旁观者效应，却通常带来更清晰的安全性特征。作者认为，trastuzumab emtansine相关毒性与肿瘤裂解密切相关，说明其系统暴露更多来自治疗后肿瘤破坏，而非血中提前裂解。文章还指出，目前多数获批ADC采用可切割连接子，虽具备较强疗效，但常伴显著系统毒性；而少数不可切割设计则显示出更有限但不同类型的毒性谱。除连接子之外，文章还概述了IgG1骨架与载荷类别的贡献：IgG1可通过FcγRs促进非靶细胞摄取，而微管抑制剂与拓扑异构酶Ⅰ抑制剂则分别对应神经毒性、肺毒性等不同毒性模式。由此，作者将ADC安全性与疗效理解为抗体、连接子和载荷三者协同作用的结果。

5 ADC biomarker dependence or independence

本节系统讨论ADC是否必然依赖生物标志物表达这一争议问题。作者指出，不可切割连接子ADC通常遵循严格的生物标志物依赖机制，因为载荷释放必须先发生于靶抗原阳性细胞内。然而，越来越多临床和前临床证据表明，采用可切割连接子的ADC在生物标志物低表达甚至阴性的肿瘤中仍可产生临床活性，这对传统“魔弹”理论提出挑战。作者认为，这种现象可能与循环或肿瘤微环境中提前释放的游离载荷有关，其抗肿瘤作用在一定程度上类似局部扩散性化疗，而不仅仅依赖抗体精确递送。

文章以DAISY试验为重要证据，指出trastuzumab deruxtecan不仅在HER2过表达和HER2-low乳腺癌中有效，而且在HER2-zero队列中仍获得29.7%的客观缓解率（ORR）。作者将此解释为DXd载荷在肿瘤微环境中被优先释放后，可不依赖HER2状态杀伤肿瘤细胞。对于为何该释放更多发生在肿瘤微环境而非全身，文章从肿瘤微环境酸性pH及高蛋白酶活性角度进行解释。随后，作者还总结了sacituzumab govitecan和mirvetuximab soravtansine的例子，说明可切割连接子结合膜可透性载荷时，即使缺乏严格生物标志物筛选，仍可通过旁观者效应在异质性肿瘤中维持疗效。尤其是sacituzumab govitecan的CL2A可水解连接子和高DAR设计，以及mirvetuximab soravtansine释放脂溶性DM4后形成的邻近细胞杀伤，均支持“标志物非完全决定疗效”的观点。

作者还引述最新研究，指出trastuzumab deruxtecan在HER2-low或HER2阴性乳腺癌中的作用未必严格依赖受体结合或内吞，细胞外蛋白酶如组织蛋白酶L（CTSL）可能在肿瘤微环境中提前切割连接子并释放载荷。基于这些证据，文章提出可切割连接子ADC可能通过三条途径发挥作用：靶抗原依赖性内吞、系统循环中的靶非依赖性释放以及肿瘤微环境中的靶非依赖性释放。与此相对，不可切割连接子ADC则仍然主要依赖靶抗原介导的细胞内释放机制。这一部分的核心结论是：生物标志物对ADC疗效的预测价值并非恒定不变，而是受到连接子可切割性与载荷扩散能力的深刻调节。

6 ADCs with the next-generation linker designs

在总结现有两类连接子优缺点后，作者将论述推进到下一代连接子设计。该部分指出，不可切割连接子虽系统毒性较低，但疗效受限于严格的生物标志物依赖；可切割连接子虽具有更强效力和旁观者作用，却因提前释放而增加系统毒性。为平衡这一矛盾，未来ADC研发的重点应转向“条件性释放”连接子，即仅在肿瘤微环境特定条件下被激活的连接子平台，从而在维持甚至增强疗效的同时降低非靶毒性。

6.1 Lysosome-dependent linkers

作者首先介绍溶酶体依赖性连接子。这类连接子强调在循环中的高度稳定，仅在抗原介导内吞并运送至溶酶体后才释放载荷，从而提高靶向特异性并减少系统暴露。文中重点概述了Val-Cit和Val-Ala等蛋白酶敏感连接子，它们可被溶酶体蛋白酶尤其是cathepsin B识别裂解，因此已成为现代ADC的重要技术基础。此外，β-葡萄糖醛酸苷连接子因其高亲水性和可被β-葡萄糖醛酸苷酶裂解的特性，不仅支持精准释放，也有助于提升疏水性载荷的溶解性、降低聚集并改善药代特征。芳基硫酸酯连接子则代表另一种增强胞内专属性的新策略，其依赖胞内硫酸酯酶活化，而细胞外相关酶活性极低，因此可进一步降低提前释放风险。

6.2 Conditionally released linkers

随后文章系统总结条件性释放连接子的主要方向。这类连接子可对肿瘤微环境理化特征或外部刺激产生响应，从而在内吞之前或独立于内吞完成载荷释放。作者依次介绍了酸敏感连接子、可还原连接子、双机制“二重锁”连接子、Fe²⁺可切割连接子以及光响应连接子。酸敏感连接子可在较低pH环境中水解，兼具肿瘤微环境响应性和内体/溶酶体活化特征；二硫键可还原连接子则利用胞外氧化环境与胞内谷胱甘肽富集还原环境之间的差异实现切割；双机制连接子通过两种独立触发条件提高专一性；Fe²⁺可切割连接子借助肿瘤细胞铁代谢异常通过Fenton反应激活；光响应连接子则通过外部光源实现最高程度的时空控制。作者认为，这些策略共同指向一个目标：在肿瘤局部实现条件性、高选择性载荷释放，以最大化治疗指数。

7 Conclusion

结论部分综合全文观点，指出ADC已成为肿瘤学中具有变革意义的治疗类别，但所有现有ADC仍存在系统性毒性问题。不可切割连接子ADC主要表现为严格的生物标志物依赖和较低毒性；可切割连接子ADC则兼具生物标志物依赖与非依赖性作用方式，虽然具有更高抗肿瘤效力，却以更高系统性毒性为代价。作者最终明确提出：ADC连接子的设计，尤其是其可切割性，是决定药物作用机制、生物标志物依赖性以及系统毒性平衡的核心因素。未来，选择性在肿瘤微环境中激活的下一代条件性可切割连接子，有望实现更优治疗指数，并更充分地兑现“魔弹”策略的临床潜力。