Enlazador escindible de ADC: clasificación y mecanismo de acción

Nov 29, 2023

ADC es un anticuerpo monoclonal unido covalentemente a sustancias químicas citotóxicas (carga útil) a través de un conector. El enlazador de ADC juega un papel clave en el efecto terapéutico del ADC y sus características afectan en gran medida el índice terapéutico, la farmacodinamia y la farmacocinética del ADC. Por ejemplo, el enlace entre enlazador-mAb determina la relación fármaco-anticuerpo (DAR), que determina la homogeneidad y estabilidad del ADC. Para garantizar la selectividad y eficacia de ADC, el enlazador debe esforzarse por lograr tres características clave:

(1) Alta estabilidad del ciclo: la carga útil no se liberará antes de alcanzar el objetivo, minimizando así los efectos fuera del objetivo.

(2) Alta solubilidad en agua: es útil para el acoplamiento y evita la formación de agregados de ADC inactivos.

(3) Liberación eficiente: permite la liberación eficiente de metabolitos de carga útil del conector altamente citotóxicos.

Enlazador escindible y no escindible

El enlazador ADC se puede dividir en enlazador escindible y enlazador no escindible. Mecánicamente, cuando el conector no escindible llega al lisosoma, el mAb se metaboliza a través del mecanismo proteolítico y se liberan la carga útil, el conector y los apéndices de aminoácidos. Modificaciones sustanciales a la carga útil también pueden producir ADC potentes, como Kadcyla®, si el farmacóforo clave de la carga útil no se ve afectado. Sin embargo, los conectores no escindibles a menudo no pueden ejercer efectos secundarios debido a la falta de permeabilidad celular de los apéndices de aminoácidos cargados. Por lo tanto, el rango de aplicación de los ADC que contienen conectores no escindibles es limitado y se utilizan principalmente para el tratamiento de cánceres o tumores hematológicos con alta expresión de antígenos.

En comparación con los enlazadores no escindibles, los enlazadores escindibles utilizan condiciones específicas para liberar fármacos en las células diana. Los enlazadores escindibles se pueden subdividir además en enlazadores escindibles químicamente o enlazadores escindibles enzimáticamente. Aunque tienen una gama más amplia de aplicaciones que los enlazadores no escindibles, los enlazadores escindibles son más inestables en la circulación sanguínea. Por tanto, el rendimiento de los enlazadores escindibles depende de su capacidad para distinguir eficazmente entre las circunstancias de las células diana y las condiciones de circulación sanguínea.

Enlazador químicamente escindible

Hay tres tipos principales de conectores escindibles inducidos químicamente: escindibles con ácido, escindibles en condiciones reductoras (disulfuro, etc.) y conectores que pueden escindirse mediante estímulos exógenos.

Los conectores escindibles con ácido están diseñados para utilizar la acidez de los endosomas (pH 5,5-6,2) y lisosomas (pH 4,5-5,0), manteniendo al mismo tiempo la estabilidad de la circulación en condiciones fisiológicas a pH 7,4. Esta estrategia logró el primer éxito clínico con Mylotarg® (AcBut Linker) de Pfizer. Aunque también se emplean disulfuros reducibles, el conector contiene un enlace de N-acilhidrazona sensible a los ácidos. Por lo tanto, bajo catálisis ácida, Mylotarg® se hidroliza en una carga útil de cetona e hidrazida. Además, durante el desarrollo de Mylotarg®, los investigadores también probaron la estabilidad de una serie de conectores que contienen hidrazona a pH 4,5 y pH 7,4, así como su estabilidad in vitro e in vivo en ratones como parte del ADC. Los estudios han demostrado que el enlazador, que es estable a pH 7,4 e inestable a pH 4,5, proporciona el ADC más eficaz. Este tipo de carga útil del enlazador también se aplica a Besponsa®.

Además del enlace de hidrazona mencionado anteriormente, el conector de carbonato utilizado por Trodelvy® también es un tipo de conector de escisión ácida. Aunque los enlaces éster son teóricamente más estables que los carbonatos en la circulación sanguínea, los resultados experimentales muestran que los ADC construidos a partir de los primeros son menos estables en el suero humano. La estabilidad sérica del ADC mejoró significativamente (t1/2 = 36 h) mediante la introducción de un espaciador de p-aminobencilo (PABC), que mostró cierta selectividad para el compartimento lisosomal ácido, con t1/2 a pH 5 · 2 durante 10 horas.

A pesar del éxito clínico de Mylotarg®, Besponsa® y Trodelvy®, los conectores escindibles con ácido ya no son una opción para la mayoría de las técnicas de ligadura de ADC. El requisito del enlazador de distinguir estrictamente entre entornos de pH 5 y pH 7,4 es muy difícil. Aunque en algunos casos, la liberación lenta de la carga útil puede producir resultados beneficiosos, este método generalmente solo puede adoptar una carga útil de citotoxicidad moderada, y la carga útil altamente tóxica preferida por ADC ahora requiere un conector más estable.

La liberación de carga útil en Mylotarg ® y Besponsa ® requiere que no solo desempeñe un papel el enlace hidrazona sensible a los ácidos, sino también el enlace disulfuro en el conector. El conector del enlace disulfuro es estable a pH fisiológico, pero es susceptible al ataque nucleofílico de los tioles. En el plasma, la principal especie de tiol es la forma reducida de albúmina sérica humana (HSA, ~422 μM), pero su reactividad con las macromoléculas se ve obstaculizada debido a la exposición limitada a disolventes que contienen residuos de tiol libres. Al contrario de la limitada capacidad reductora del plasma, el citoplasma contiene niveles elevados de glutatión (GSH, 1-10 mM); Las condiciones de reducción del plasma y el citoplasma brindan una oportunidad para que el ADC libere selectivamente la carga efectiva. Además, en comparación con los tejidos normales, el estrés oxidativo asociado a los tumores normalmente conduce a niveles elevados de glutatión, lo que aumenta la selectividad de las células cancerosas. En la actualidad, la carga útil de enlazadores que implican hidrólisis de enlaces disulfuro incluye principalmente la carga efectiva de maitansinoides (DM1, DM3, DM4) y carbamato de enlaces disulfuro.

Aunque el uso de un enlazador ADC de escisión endógena es el método de liberación de fármaco más simple, la liberación de carga útil a través de estímulos externos puede tener las siguientes ventajas: (1) evitar la diferencia en la tasa de escisión del enlazador debido a diferencias biológicas entre pacientes, y (2) Los ADC también pueden funcionar cuando la escisión endógena es insuficiente para liberar eficazmente la carga útil. Akalux®, que se lanzó en Japón, utiliza un enlazador sensible a la luz del infrarrojo cercano como método de escisión. Después de la irradiación con luz roja de 690 nm, libera el tóxico IRDye700 para desempeñar un papel terapéutico, que pertenece a la fotoinmunoterapia del infrarrojo cercano. Además, actualmente hay más estudios sobre la escisión catalizada por iones metálicos (Pt, Pd, Fe, Lu), y enlazadores sensibles a la luz UV/Vis y NIR.

Enlazador escindible mediado por enzimas

Según el mecanismo de acción tradicional del ADC, el conector escindible por enzima se puede escindir selectivamente dentro de la célula transportando el ADC al lisosoma, que contiene una alta concentración de determinadas enzimas hidrolíticas. El método más exitoso actualmente es el uso de conectores escindibles de catepsina B. El conector peptídico roto por la catepsina B se utiliza en los medicamentos disponibles comercialmente Adcetris®, Polivy®, Padcev®, Tivdak®, Aidixi®, Lumoxiti®, Zynlonta® y Enhertu®. Entre ellos, se utilizó carbamato de p-aminobencilo (PABC) como espaciador autodegradante, que se elimina espontáneamente en 1,6 después de la proteólisis, liberando carga útil, CO2 y meturo de azaquinona. PABC mantiene la actividad enzimática independientemente de la carga útil, lo que aumenta el ámbito de aplicación del conector peptídico. Todas estas combinaciones de conectores son estables en plasma humano aislado. Además del conector escindible de catepsina B, el conector escindible de fosfatasa, el conector escindible de sulfatasa, el conector escindible de β-galactosidasa, el conector escindible de β-glucosidasa y el conector escindible de nitroreductasa también se usan ampliamente en la construcción de ADC.

Otro enlazador escindible

Basado en las características de la química bioortogonal que no interfiere con los procesos biológicos normales, la alta selectividad, el procesamiento rápido y simple y los subproductos no tóxicos, los pares de escisión bioortogonal también se pueden usar como desencadenantes de la escisión del enlazador. Además, las reacciones IEDDA también se pueden utilizar para la liberación de carga útil. Introducido por Tagworks Pharmaceuticals, este método utiliza transcicloocteno (TCO) como conector escindible para sufrir una reacción de clic con un activador de tetrazina para generar un intermedio de 4,5-dihidropiridazina, que luego se convierte en 2,5- y 1,4. -Tautómeros, de los cuales sólo este último puede sufrir reacciones posteriores en cascada de electrones, liberando así diferentes cargas útiles. Los pasos de IEDDA y tautomerización se ven afectados por sustituyentes en el resto de tetrazina, respectivamente, y muestran mejores propiedades de liberación de fármacos a través de la combinación de dos grupos funcionales con propiedades opuestas de extracción y repulsión de electrones.

En conclusión

Un buen enlazador es una garantía crucial de la seguridad y eficiencia de ADC. A pesar de la prevalencia de enlaces no escindibles, la mayoría de los medicamentos ADC prefieren enlaces escindibles debido a la citotoxicidad de las cargas libres y la importancia de los efectos secundarios. Los enlazadores escindibles con ácido fueron inicialmente prometedores, pero los estrictos requisitos de estabilidad para cargas altamente tóxicas redujeron su utilidad. Por el contrario, la gran mayoría de los ADC utilizan actualmente tecnología de péptidos porque pueden distinguir eficazmente la circulación sanguínea y las condiciones de las células diana, pero este aspecto aún necesita mayor desarrollo para abordar mejor cuestiones clave como la solubilidad y la estabilidad del plasma. Además, la aplicabilidad de la escisión extracelular a los ADC no internalizantes, eliminando el requisito de internalización del antígeno, aumenta en gran medida el número de posibles objetivos antigénicos, lo que puede abrir la puerta a muchas terapias nuevas con ADC.

Referencias