
抗体偶联药物(ADC)由抗体、连接子(Linker)和有效载荷(Payload)三部分构成。其中,Linker虽只占分子量的极小比例,却直接决定了ADC的循环稳定性、释放精准度和治疗窗口。业界常说:"ADC成败,系于Linker。"
一、Linker的核心使命
Linker在ADC中承担三重使命:
| 使命 | 具体含义 | 失败后果 |
|---|
| 循环稳定 | 在血液中(pH 7.4)保持完整 | 载荷提前释放,全身毒性 |
| 靶向释放 | 到达肿瘤细胞后精准断裂 | 疗效不足或脱靶释放 |
| DAR均一 | 偶联位点明确,DAR值可控 | PK不一致,难以成药 |
一个理想的Linker应满足:血液中如磐石般稳定,肿瘤内如弹簧般释放。
二、Linker分类体系
2.1 按裂解特性分类
可裂解型(Cleavable)
| 子类 | 裂解机制 | 代表化学键 | 代表ADC |
|---|
| pH敏感型 | 溶酶体酸性环境(pH 4.5–5.5) | 腙键 | Mylotarg, Besponsa |
| 还原敏感型 | 细胞内高浓度GSH还原 | 二硫键 | Mylotarg, Elahere |
| 酶切型 | 溶酶体蛋白酶水解 | 酰胺键(Val-Cit, GGFG等) | Adcetris, Enhertu, Trodelvy |
不可裂解型(Non-cleavable)
| 子类 | 释放机制 | 代表化学键 | 代表ADC |
|---|
| 硫醚键 | 抗体在溶酶体内被完全降解后释放载荷-氨基酸复合物 | SMCC(硫醚) | Kadcyla |
| 马来酰亚胺 | 同上 | MC | Blenrep |
2.2 按偶联位点分类
| 偶联方式 | 偶联位点 | DAR均一性 | 代表技术 |
|---|
| 赖氨酸偶联 | 抗体表面Lys ε-NH₂ | 异质性高(DAR 0–8混合) | NHS酯法 |
| 半胱氨酸偶联 | 链间二硫键还原后的Cys | 较好(DAR 2/4/6/8) | 马来酰亚胺法 |
| 定点偶联 | 工程化引入的特异位点 | 极高(DAR 2或4) | THIOMAB、非天然氨基酸 |
| 酶催化偶联 | 抗体重链Q295或C端 | 极高 | 转谷氨酰胺酶、Sortase |
| 点击化学 | 叠氮-炔环加成 | 极高 | DBCO-叠氮、TCO-Tz |
三、可裂解Linker的化学设计
3.1 酶切型Linker——当前主流
截至2026年,全球已获批的21款ADC中,17款采用可裂解Linker,其中12款为酶切型。
Val-Cit-PABC体系
Val-Cit(缬氨酸-瓜氨酸)是被溶酶体组织蛋白酶B特异性识别切割的二肽序列。PABC(对氨基甲酸苄酯)是自消除间隔臂,在Val-Cit被酶切后通过1,6-消除释放游离载荷。
抗体—Cys—MC—Val—Cit—PABC—Payload
↑组织蛋白酶B切割
↓
抗体—Cys—MC—Val + Cit—PABC—Payload
↓ 1,6-消除
Payload(游离)+ CO₂ + 对醌甲基化物
优势:血浆稳定性好,肿瘤细胞内高效释放,适用载荷广泛(MMAE、MMAF、PBD等)。
局限:在小鼠血浆中被羧酸酯酶Ces1c降解(人不表达该酶),影响临床前评估。
EVCit改进型
在Val的N端引入谷氨酸(Glu),构建**Glu-Val-Cit(EVCit)**三肽:
| 对比 | VCit | EVCit |
|---|
| 组织蛋白酶B切割 | ✓ | ✓(半衰期2.8 h vs 4.6 h) |
| 小鼠血浆稳定性 | 差(14天损失>95%) | 极好(14天几乎无损失) |
| Ces1c抗性 | 无 | 有 |
GGFG体系
**Gly-Gly-Phe-Gly(GGFG)用于Enhertu(T-DXd)和Datroway(DXd),配合AM(氨基甲氧基)**自消除间隔臂释放DXd载荷。
| 对比 | Val-Cit-PABC | GGFG-AM |
|---|
| 适用载荷 | 含氨基的载荷 | 含羟基的载荷 |
| 代表ADC | Adcetris(MMAE) | Enhertu(DXd) |
| 酶切效率 | 高 | 高 |
| 旁观者效应 | 较弱 | 较强 |
3.2 pH敏感型Linker
利用血液(pH 7.4)与溶酶体(pH 4.5–5.5)的酸度差异触发裂解。
| 化学键 | 血浆半衰期 | 溶酶体释放速度 | 局限 |
|---|
| 腙键 | 较短(数小时–数天) | 快 | 血浆稳定性不足 |
| 碳酸酯 | 中等 | 中 | 同上 |
| 缩醛 | 可调 | 可调 | 合成较复杂 |
应用场景:靶向内吞效率高、快速进入溶酶体的靶点。
3.3 还原敏感型Linker
利用血浆GSH(2–20 μM)与细胞内GSH(1–10 mM)的浓度差异。
| 设计 | 血浆稳定性 | 细胞内释放 | 代表ADC |
|---|
| 简单二硫键 | 一般 | 快 | — |
| 烷基取代二硫键 | 好 | 较快 | Mylotarg, Besponsa |
| Sulfo-SPDB二硫键 | 极好 | 快 | Elahere |
四、不可裂解Linker的设计
不可裂解Linker(如SMCC、MC)在血液和肿瘤中均不断裂。ADC被细胞内化后,抗体部分在溶酶体中被蛋白酶完全降解,释放载荷-Linker-氨基酸复合物。
优势:血浆稳定性极高,适合内吞效率高的靶点。 局限:释放的复合物带电荷(氨基酸残基),透膜性差,无旁观者效应。
五、Linker的亲水性修饰
载荷引入增加ADC疏水性,导致聚集加速清除。在Linker中引入亲水性基团改善性质:
| 修饰策略 | 效果 | 代表 |
|---|
| PEG链(PEG4–PEG24) | 改善水溶性,降低聚集 | Loncastuximab(PEG8) |
| 磺酸基 | 强亲水性 | 若干临床品种 |
| 两性离子 | 抗非特异吸附 | 新型设计 |
| 多甘露糖分支 | 增强亲水性+肝靶向 | 研究阶段 |
六、Linker-Payload一体化设计趋势
2026年J. Med. Chem.报道的新型Exatecan-Amide Linker-Payload代表了新一代设计方向:
| 特性 | 传统DXd Linker | 新型Exatecan-Amide |
|---|
| 聚集率 | ~15% | <5% |
| 血浆DAR稳定性 | 有损失 | 无损失(体外+体内) |
| 连接方式 | GGFG-AM(O-连接) | Ala-Ala + 自水解马来酰亚胺(N-连接) |
| 体内疗效 | 好 | 显著肿瘤消退 |
七、纳孚生物Linker定制合成能力
7.1 可提供的Linker类型
| 类别 | 具体产品 |
|---|
| 酶切臂 | Val-Cit-PABC, EVCit-PABC, GGFG-AM, Ala-Ala-PABC |
| 偶联臂 | MC(马来酰亚胺), SMCC, Sulfo-SMCC, NHS酯, TFPE酯 |
| 生物正交臂 | DBCO, DBCO-PEG4, TCO, MeTet |
| PEG化Linker | PEG2–PEG24各种长度,各端官能团可定制 |
| 还原敏感臂 | Sulfo-SPDB, 烷基取代二硫键 |
| pH敏感臂 | 腙键连接子, 碳酸酯连接子 |
| 双功能Linker | 含两种不同反应基团,用于双载荷ADC |
7.2 质量标准
| 指标 | 标准 |
|---|
| 纯度 | HPLC ≥95% |
| 结构确证 | ¹H NMR + ¹³C NMR |
| 分子量 | ESI-MS或HRMS |
| 纯度定量 | qNMR |
| 水分 | Karl Fischer ≤1% |
| 残留溶剂 | GC符合ICH Q3C |
7.3 交付规格
| 阶段 | 规模 | 交付周期 |
|---|
| 筛选 | 10–100 mg | 2–4周 |
| 优化 | 100 mg–1 g | 3–5周 |
| 临床前 | 1–10 g | 4–8周 |
| 工艺放大 | 10–100 g | 按需评估 |
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