一文读懂ADC药物不同偶联方式
发布时间：2026-10-29 点击数：1
1.背景
2026年6月22日，国家药品监督管理局（NMPA）正式批准百利天恒自主研发的EGFR×HER3双特异性抗体偶联药物伦康依隆妥单抗（iza-bren，商品名：宜泽康）上市，用于治疗既往经至少二线系统化疗和PD-1/PD-L1抑制剂治疗失败的复发/转移性鼻咽癌成人患者。这是全球第一个获批上市的双特异性ADC，标志着ADC从"单抗+载荷"的1.0时代正式迈入"双靶点+载荷"的2.0时代。
抗体偶联药物（Antibody-Drug Conjugate, ADC）被誉为肿瘤治疗的"生物导弹"，由单克隆抗体、连接子（Linker）和细胞毒性载荷（Payload）三部分组成。偶联方式决定了药物-抗体比率（DAR）的均一性、药代动力学特征与治疗窗口，是ADC研发的核心技术壁垒之一。
ADC已成为全球肿瘤治疗领域具有确定性的增长赛道之一。根据多家行业机构综合测算，2025年全球已上市ADC药物合计销售额约168-185亿美元，较2021年增长超过200%。
2.ADC的偶联方式
偶联（Conjugation）是将细胞毒性载荷通过连接子连接到抗体上的化学反应步骤。偶联位点的选择直接决定了DAR（Drug-to-Antibody Ratio，药物-抗体比率）的均一性，而DAR分布又进一步影响ADC的药代动力学、安全性与疗效。ADC偶联技术经历了从随机偶联到定点偶联的三代演进。
图：图由AI生成
2.1第一代：赖氨酸随机偶联
反应原理：抗体表面约有80个赖氨酸（Lysine）残基，其侧链氨基（-NH₂）可与NHS酯（N-羟基琥珀酰亚胺酯）活化的连接子-载荷发生亲核取代反应。由于赖氨酸在抗体表面广泛分布且数量众多，偶联位点随机，最终产物是DAR从0到8不等的混合物【1】。
优势：无需对抗体进行基因工程改造，工艺简单成熟，偶联效率高，对抗体天然结构扰动小。
劣势：产物异质性极强--每个批次包含数十种不同偶联位点和DAR的异构体；高DAR组分（DAR>6）往往清除快、毒性大，低DAR组分疗效不足；批次间一致性差，分离纯化成本高。代表药物包括辉瑞的Mylotarg®（gemtuzumab ozogamicin）和罗氏的Kadcyla®（trastuzumab emtansine/T-DM1）。
2.2 第二代：链间半胱氨酸偶联
反应原理：IgG1抗体含有4对链间二硫键（重链-重链2对、重链-轻链2对），共8个半胱氨酸残基。通过温和还原（如TCEP或DTT）打开这些二硫键，暴露游离巯基（-SH），再与马来酰亚胺（Maleimide）功能化的连接子-载荷发生Michael加成反应。
优势：偶联位点数量固定（8个半胱氨酸），DAR主要集中在4或8，产物均一性较赖氨酸偶联显著提升；反应条件温和，无需基因工程改造。
劣势：链间二硫键的还原程度难以精确控制，仍存在DAR 0/2/4/6/8的混合分布；马来酰亚胺偶联物在体内存在可逆交换（retro-Michael反应）,可能导致载荷脱落至白蛋白等游离巯基蛋白上，引发脱靶毒性。代表药物包括Seagen/武田的Adcetris®（brentuximab vedotin）和罗氏的Polivy®（polatuzumab vedotin）。
2.3 第三代：定点偶联技术
反应原理：定点偶联通过基因工程或化学选择性策略，将载荷精确连接到抗体上预先确定的特定位点，实现DAR的精确可控。主流技术路线包括【2、3】：
工程化半胱氨酸（Thiomab™技术）：利用基因工程将抗体特定位点（如轻链V110C、重链A114C）的丝氨酸突变为半胱氨酸，引入未配对的游离巯基。选择性还原和再氧化后，仅在工程化位点发生偶联，可获得DAR=2且均一性>90%的ADC。
酶促偶联（mTG）：利用微生物转谷氨酰胺酶（microbial transglutaminase, mTG）催化谷氨酰胺侧链与氨基化连接子之间形成异肽键，反应特异性高、条件温和。
非天然氨基酸（UAA）插入：通过密码子扩展技术在抗体特定位点引入含酮基、叠氮基或炔基的非天然氨基酸，再通过点击化学（Click Chemistry）实现正交偶联。
优势：DAR精确可控（通常为2或4），产物均一性极高；偶联位点远离抗原结合区域，不影响抗体亲和力；药代动力学行为更可预测，治疗窗口更宽；批次间一致性好，有利于工艺放大与质量控制。
劣势：需要对抗体进行基因工程改造，开发周期更长；部分技术（如非天然氨基酸插入）表达产量低、成本高；Thiomab™的半胱氨酸突变可能影响抗体折叠与稳定性，需额外的再氧化步骤。
2.4不同偶联方式对比
对比维度 | 赖氨酸偶联（第一代） | 链间半胱氨酸偶联（第二代） | 定点偶联（第三代） |
典型DAR | 0-8（宽分布） | 4或8（较集中） | 2或4（精确可控） |
均一性 | 低 | 中等 | 高（>90%目标DAR） |
基因工程需求 | 无 | 无（仅需还原） | 需要（半胱氨酸突变/酶标签/UAA） |
药代行为 | 异质性强，高DAR清除快 | 较均一，马来酰亚胺可逆交换 | 均一可预测，循环稳定性好 |
治疗窗口 | 窄 | 中等 | 宽 |
工艺复杂度 | 低 | 中等 | 高 |
代表药物/技术 | Mylotarg®、Kadcyla® | Adcetris®、Polivy® | Thiomab™、SMARTag™、mTG酶促 |
3.未来发展趋势
未来 ADC 将沿 "靶点端双抗化、载荷端双载荷化、靶点与新载荷持续拓展、并通过联合治疗向前线推进" 四条主线演进，核心目标是破解肿瘤异质性与获得性耐药、进一步拓宽治疗窗口。
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参考文献
[1] Tsuchikama K, An Z. Antibody-drug conjugates: recent advances in conjugation and linker chemistries. Protein Cell, 2016, 7(12): 869-881.
[2] Panowski S, Bhakta S, Raab H, et al. Site-specific antibody drug conjugates for cancer therapy. MAbs, 2014, 6(1): 34-45.
[3] Zeng H, Ning W, Liu X, et al. Unlocking the potential of bispecific ADCs for targeted cancer therapy. Front. Med., 2024.