《AAPS PharmSciTech》：Antibody–Drug Conjugates Drug Product Formulation and Process Development, Scalability and Stability Considerations
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抗体偶联药物（Antibody-Drug Conjugates, ADCs）将单克隆抗体的靶向特异性与细胞毒性小分子药物的强效杀伤作用相结合，展现出增强的治疗潜力。然而，ADCs固有的结构复杂性——源于抗体、连接子（linker）及有效载荷（payload）三
抗体偶联药物（Antibody-Drug Conjugates, ADCs）将单克隆抗体的靶向特异性与细胞毒性小分子药物的强效杀伤作用相结合，展现出增强的治疗潜力。然而，ADCs固有的结构复杂性——源于抗体、连接子（linker）及有效载荷（payload）三者间的相互作用——为其药物制剂（Drug Product, DP）开发、稳定性保障及规模化生产带来了独特挑战，亟需定制化的方法以在整个产品生命周期内维持质量目标产品概况（Quality Target Product Profile, QTPP）。本综述总结了ADC制剂与工艺开发中的关键考量因素，重点阐述ADC制剂特有的 distinctive 方面。文章探讨了光诱导降解与热诱导降解等关键降解风险，并在处方筛选、处方辅料与初级包装选择及DP工艺设计等背景下进行了讨论。同时提供了用于识别和监测关键质量属性（Critical Quality Attributes, CQAs）的分析工具的基本考量。针对商业化ADC稳定性保障所必需的冻干策略，研究人员推荐使用实验设计（Design of Experiments, DoE）及建模方法进行优化。此外，综述回顾了规模化过程中稳健的DP工艺控制策略，重点关注冻干工艺、质量源于设计（Quality by Design, QbD）原则的应用，以及应对ADC特异性挑战的风险导向方法。最后，综述探讨了从早期开发向后期临床及商业化阶段的过渡，强调了控制策略动态演进的必要性。总体而言，该综述基于文献资料及已批准ADC产品的实践经验，概述了当前ADC制剂与DP工艺开发的实践现况与挑战，并提供了应对这些复杂性的策略建议。
引言部分阐述了ADCs作为快速发展的生物治疗药物类别的基本特征。ADCs通过将单克隆抗体（mAbs）的靶向特异性与细胞毒性小分子的强效作用相结合，实现对肿瘤细胞的选择性杀伤同时最小化对健康组织的 collateral damage。ADCs的独特作用机制依赖于三个关键组件的复杂相互作用：（1）靶向肿瘤抗原的单克隆抗体，（2）细胞毒性有效载荷，以及（3）连接抗体与有效载荷的连接子。自2000年首个ADC药物Mylotarg?获批以来，截至2025年全球已有16款ADC获批，超过300个ADC处于临床开发阶段。早期ADC受限于不稳定连接子的使用及随机偶联策略，导致稳定性和安全性不佳；后续世代则采用更稳定的连接子和位点特异性偶联策略，改善了治疗指数并降低了脱靶毒性。尽管如此，ADCs仍比其亲本mAb固有稳定性更低，这要求在制剂和DP工艺开发及放大过程中采取定制化解决方案。
ADC稳定性及影响因素部分系统分析了ADC稳定性的复杂来源。研究人员指出，ADC稳定性本质上比mAb稳定性更为复杂，因为引入的连接子-有效载荷部分会带来额外的化学不稳定性并扰动mAb的理化性质。偶联通常疏水的有效载荷会改变表面电荷、疏水性以及胶体和构象特性，导致溶解度降低、聚集增加并对药代动力学产生影响。稳定性风险通常分为两大类：（i）物理稳定性，包括聚集和构象扰动；（ii）化学稳定性，涵盖mAb、连接子或有效载荷的化学修饰。
内在偶联诱导的不稳定性方面，研究人员详细阐述了有效载荷特性对ADC稳定性的影响。ADC需要使用高 potency 的有效载荷，因为基于抗体的药物递送系统限制了到达靶细胞的细胞毒性剂的绝对量，要求药物在比传统化疗小分子低数个数量级的浓度下即可发挥作用。目前ADC中常用的小分子有效载荷如Auristatins（MMAE）、Maytansinoids（DM1）及喜树碱衍生物（Exatecan和Deruxtecan）均具有高 potency、非极性和固有疏水性的特点。这些疏水分子的连接会改变表面电荷，增加整体疏水性，从而降低胶体和构象稳定性。尽管较高的药物抗体比率（Drug-to-Antibody Ratio, DAR）理论上可增强药效，但高DAR相关的过度疏水性与聚集增加相关。因此，大多数商业化获批ADC的DAR通常在2-4范围内，尽管Enhertu?以DAR=8的成功推动了向更高DAR发展的趋势。偶联化学和连接位点显著影响ADC的物理稳定性，影响聚集和热稳定性。传统的赖氨酸偶联方法可通过去除正电荷来降低表面电荷，增加聚集风险；半胱氨酸-马来酰亚胺偶联则引入疏水性连接子和有效载荷，降低母体mAb的稳定性。位点特异性偶联策略如工程化半胱氨酸或酶促方法可实现理性位点选择以优化稳定性。连接子设计方面，除控制有效载荷释放外，现代连接子架构还融入亲水性或带电基序如聚乙二醇（poly(ethylene glycol), PEG）或氨基酸残基，以增强溶解度并最小化疏水有效载荷偶联相关的ADC聚集。
外在应激因素诱导的不稳定性方面，研究人员讨论了温度、pH、冻融、机械应力及光照等外源性应激因素对ADC降解的影响。研究表明，ADC通常表现出较低的热应激耐受性，高温可 destabilize 并暴露疏水区域，增加聚集倾向，其热敏程度因连接子类型和有效载荷疏水性而异。连接子和有效载荷的存在还可引入额外的pH依赖性化学不稳定性，超出已充分表征的pH对亲本mAb的影响（如异构化和脱酰胺化）。某些ADC中使用的酸不稳定腙连接子在pH 5.0条件下半衰期短，导致过早释放有效载荷。部分小分子有效载荷因化学结构和反应性功能基团而具有光敏性，喜树碱衍生物的ADC表现出显著的光降解，涉及活性氧物种（Reactive Oxygen Species, ROS）的产生和 lactone 环开环。氧化应激也可由金属氧化剂如Cu(II)和Fe(II/III)引入的ROS触发，导致氧化以及聚集和片段化的变化。
ADC制剂开发策略部分呈现了商业化ADC制剂的概况及其开发策略。截至2025年10月市场获批的16款ADC中，大多数制剂含有缓冲剂和稳定剂以及非离子表面活性剂（通常为polysorbate），浓度低于20 mg/mL，仅Blenrep?报告为50 mg/mL。仅有一款市售ADC以液体形式存在即Elahere?。绝大多数获批ADC采用冻干制剂以延长保质期和稳定性。常用辅料包括二糖（蔗糖或海藻糖）、缓冲剂（组氨酸缓冲液为主，约占50% disclosed 制剂）及非离子表面活性剂（PS20或PS80）。制剂pH范围较mAb更广（5.0-8.0），反映了连接子-有效载荷施加的额外稳定性约束。研究人员提出了 ADC制剂预临床开发的建议工作流程，强调基于风险的方法对优先排序CQAs和识别可能影响ADC稳定性和安全性的处方变量至关重要。早期可开发性评估、计算机模拟和体外工具的应用可识别稳定性负债并指导处方设计。研究人员特别指出，mAb未偶联中间体的处方开发应考虑其预期储存条件（≤-65°C），与最终ADC DP或典型mAb-only制剂不同；同时需考虑辅料与偶联步骤的兼容性。
冻干策略部分重点讨论了冻干工艺开发的关键考量。研究人员强调，进行最终ADC制剂热性质的全面分析对于选择正确的冻干参数至关重要。玻璃化转变温度（Glass Transition Temperature of the Maximally Freeze-Concentrated Solution, T
g′）和塌陷温度（Collapse Temperature, T
c）是关键产品性质，T
g′通过调制温度差示扫描量热法（Modulated Temperature Differential Scanning Calorimetry, MT-DSC）测定，目标产品温度（Target Product Temperature, T
p）在初级干燥期间通常设定在T
c以下约2-5°C。ADCs因有效载荷偶联带来的额外复杂性，特别是某些化学如thiol-maleimide可降低抗体支架的结构稳定性，加之有效载荷疏水性增加可降低构象热稳定性并增强自缔合倾向，因此需要从冻干开始到复溶完成全程确定分子稳定性。安全考量方面，ADC有效载荷的高 potency 和冻干过程中气溶胶颗粒生成的潜在风险要求严格的安全措施；防护袋可用于 mitigation，但会阻碍蒸汽流导致干燥时间延长。研究人员建议使用替代配方进行小规模实验室研究以减少高 potency 活性材料处理风险并节约材料，替代配方应具有与DP相似的物理属性。实验设计（DoE）和建模方法可支持冻干工艺开发，最小化高 potency ADC活性材料的使用量同时生成适用于工艺优化和后续规模放大的稳健数据集。
工艺可放大性与控制策略部分综述了DP制造规模化过程中的控制策略。研究人员指出，尽管ADCs需要针对各组件量身定制的分析策略，但整体DP制造过程与未偶联mAb基本相似。替代物的使用在冻干工艺开发和表征中具有优势，特别是在放大过程中验证周期可转移性时；"播种"替代物装载的冻干机搁板于活性小瓶是 accepted 方法。建模工具的使用可最小化成功规模放大所需的运行次数，动态方法如SMART?技术或机理模型可加速周期优化。设计空间方法对于识别最优处理条件和安全操作窗口特别有valuable，以避免产品塌陷或影响关键质量属性的不良结果。针对光敏性，应采取减轻措施包括安装更安全的光源（黄色、琥珀色或红色光及LED照明），最终DP包装采用减少紫外线透射的多层环烯烃聚合物（Cyclic Olefin Polymer, COP）小瓶和琥珀色玻璃小瓶。小瓶雾化（Vial fogging）作为ADC冻干小瓶中更频繁观察到的现象，可能由表面活性剂降低表面张力和疏水有效Payloads共同驱动；减少和控制雾化的方法包括使用疏水表面小瓶、特定处理条件（如调整去热原参数、延长预冻保持或退火步骤）以及处方调整（如增加粘度或省略表面活性剂增加表面张力）。从早期临床阶段向后期和商业化阶段过渡时，早期开发获得的工艺知识将影响工艺设计阶段和第一阶段工艺验证，需考虑商业化规模制造的限制；第二阶段聚焦设施、设备和 utilities 的确认以及工艺性能确认（Process Performance Qualification, PPQ）。对于ADCs，监管机构期望应用QbD原则、基于风险的 containment 及针对生物和小分子组件的综合控制策略。研究人员强调，目前ADC的化学、制造和控制（Chemistry, Manufacturing, and Controls, CMC）策略尚无统一方法，不同地区监管机构期望存在差异；科学和基于风险的方法、数据驱动方法正被越来越多的监管机构接受，支持在不妥协质量的前提下加速临床到商业化的过渡。
