Cvetka Grašič Kuhar1, Katrina Mencin2 Nova skupina zdravil v onkologiji: konjugati protitelesa in zdravila A New Group of Drugs in Oncology: Antibody-Drug Conjugates IZvLEČEK KLJUČNE BESEDE: konjugat protitelesa in zdravila, vezni člen, učinkovina, sosedski učinek Cilj onkološkega zdravljenja je čim učinkoviteje uničiti tumorske celice in pri tem pov- zročiti čim manj neželenih učinkov na zdrava tkiva in organe. To je mogoče doseči le s stra- tegijo, ki vključuje tarčno zdravljenje, še posebej, če so tarče v tumorju drugačne kot v normalnih zdravih tkivih. Konjugati tarčnega protitelesa in zdravila imajo preko pove- zovalnega člena vezano zdravilo (kemoterapevtik). Tak konjugat ima dvojno vlogo: zavi- ra prekomerno aktivacijo receptorja, na katerega se veže, in obenem omogoča tarčno dostavo kemoterapevtika v rakavo celico. Na ta način so sistemski neželeni učinki kemoterapevtika manjši, učinek na rakavo celico pa večji. Opisujejo pa tudi nov, t. i. sosedski učinek, ki se kaže v terapevtskem učinku na sosednje rakave celice, ne glede na izraženost receptor- ja za protitelo. Poznamo že več tovrstnih zdravil. Značilno zanje je, da so zelo učinkovi- ta tudi takrat, ko so bolniki že bili predhodno obsežno zdravljeni. aBSTRaCT KEY WORDS: antibody-drug conjugate, monoclonal antibody, linker, payload, bystander effect The aim of cancer treatment is to destroy tumour cells as efficiently as possible, while causing as few side effects as possible to healthy tissues and organs. This can only be achieved with a strategy that includes targeted therapy, especially if the targets in the tumour are different from those in normal healthy tissues. The antibody-drug conjuga- tes have the drug bound via a linker to a target antibody. Such a conjugate has a dual role: it inhibits the over-activation of the target receptor and, at the same time, allows targeted delivery of the cytostatic to the cancer cell. In this way, the systemic side effects of the cytostatic are reduced, and the effect on the cancer cell is increased. However, a new effect, the so-called bystander effect, has also been described, which results in a thera- peutic effect on neighboring cancer cells, irrespective of the expression of the antibody receptor. Several drugs of this type are already known. Typically, they are highly effec- tive even when patients have already been extensively pre-treated. 1 Doc. dr. Cvetka Grašič Kuhar, dr. med., Sektor za internistično onkologijo, Onkološki inštitut Ljubljana, Zaloška 2, 1000 Ljubljana; Katedra za onkologijo, Medicinska fakulteta, Univerza v Ljubljani, Vrazov trg 2, 1000 Ljubljana; cgrasic@onko-i.si 2 Katrina Mencin, štud. med., Medicinska fakulteta, Univerza v Ljubljani, Vrazov trg 2, 1000 Ljubljana 381Med Razgl. 2023; 62 (3): 381–86 • doi: 10.61300/mr6203013 • Pregledni članek mr23_3_Mr10_2.qxd 26.9.2023 9:26 Page 381 UvOD Klasično  zdravljenje  s  kemoterapijo  ima omejitve zaradi ozkega terapevtskega okna in pojava rezistence na zdravljenje. Poleg tega je nespecifično in deluje na vse hitro deleče  se  celice,  tako  tumorske  kot  tudi zdrave celice, kar vodi v neželene učinke, kot so izpadanje las, zavora kostnega mozga in različni vplivi na kožo in sluznice (1). Bolj usmerjeno  protitumorsko  zdravljenje  je možno  z  razvojem  tarčnih  zdravil,  med katere sodijo velike molekule (monoklon- ska  protitelesa),  usmerjena  proti  preko- merno izraženim receptorjem na membrani neoplastičnih celic ali tumorskem žilju, in male molekule (selektivni zaviralci belja- kovinskih kinaz), ki posegajo v znotraceli- čne signalne poti ali angiogenezo. Učinek tarčne  terapije  se  odraža  v  spremembi signalne poti v rakavi celici ali aktivaciji imunskega sistema za prepoznavo rakave celice. Tarčna zdravila imajo manj nespe- cifičnih neželenih učinkov kot kemoterapija (2). Nadaljnji razvoj je šel v smeri, ki zdru- žuje prednosti obeh načinov zdravljenja: tar- čna  dostava  kemoterapevtika  na  mesto tumorja.  S  tem  se  poveča  učinkovitost kemoterapije, medtem ko je njena sistem- ska toksičnost zaradi nizke sistemske izpo- stavljenosti nizka (3). Tako je nastala nova skupina zdravil, ki jih poimenujemo konju- gati monoklonskega protitelesa in zdravi- la (angl. antibody-drug conjugate, ADC). ZGRaDBa KONJUGaTa MONOKLONSKEGa PROTITELESa IN ZDRavILa Idealno ADC-zdravilo je sestavljeno iz treh pomembnih členov: 1. monoklonskega pro- titelesa, ki je visoko selektivno za antigen, le-ta pa je tipičen za tumor, 2. povezoval- nega  člena  (angl.  linker),  ki  je  stabilen v krvnem obtoku, vendar se hitro cepi na mestu prisotne tarče, ter 3. kemoterapev- tika, ki predstavlja izjemno toksičen tovor oz. »bojno glavo« (3–5). Po vezavi na spe- cifičen  receptor  vstopi ADC v notranjost celice  (internalizacija  v  endosom),  šele nato se škodljivi tovor sprosti in povzroči njeno smrt. Kljub temu da je molekularna zasnova ADC  jasna,  je  razvoj učinkovitih ADC zelo zahteven. Prva generacija ADC je 382 Cvetka Grašič Kuhar, Katrina Mencin Nova skupina zdravil v onkologiji: konjugati protitelesa … • V . N V isoka in homogena izraženost v tumorju izka ali odsotna izraženost v normalnih tkivih isoka afiniteta in prepoznavanje protiteles • • avidnost za Antigen • • • V H ( D isoka afiniteta in avidnost za tumorske antigene imerično ali humanizirano s ciljem čim manjše imunogenosti) olg razpolovni čas in visoka molekulska masa Protitelo Kemoterapevtik • Z • O elo učinkovit agens (IC50 v nanomolarnem območju). ptimalno razmerje zdravilo protitelo (npr. 7 : 1). – Povezovalni člen • • U • P • T • M S .tabilen v krvnem obtoku činkovito sprošča kemoterapevtik v tarčnem tkivu. reprečuje predčasno sproščanje kemoterapevtika v netarčnem tkivu ehnologija: cepljiv ali necepljiv. esto konjugacije s kemoterapevtikom vpliva na njegovo distribucijo in farmakokinetiko . . . . . . . . . Slika 1. Prikaz strukture konjugata protitelesa in zdravila ter glavne značilnosti antigena in posameznih komponent ADC. Povzeto po Chau in sod. (3). ADC – konjugat protitelesa in zdravila (angl. antibody-drug conjugate), IC50 – srednja zaviralna koncentracija (angl. half maximal inhibitory concentration). mr23_3_Mr10_2.qxd 26.9.2023 9:26 Page 382 vsebovala mišja monoklonska protitelesa, na katera so bili kovalentno vezani kemo- terapevtiki. Učinkovitost je bila slaba zara- di neoptimalne izbire tarče, slabe potent- nosti in imunogenosti na mišja protitelesa (6). Naslednja generacija ADC je učinkovi- tejša, saj vsebuje človeška (ali humanizi- rana) protitelesa, selektivnejše tarče, sta- bilnejše  povezovalne  člene  ter  večjo potentnost škodljivega tovora, ki se spro- sti znotraj celice (3–5, 7). Na sliki 1 je pri- kazana struktura ADC in pomembne last- nosti posameznih členov. Antigen, ki ga uporabimo kot tarčo za monoklonsko  protitelo, mora  biti  visoko izražen na zunajcelični površini celice, saj se mora kompleks ADC, ki je vezan na tar- čni antigen, preko receptorsko posredova- ne endocitoze internalizirati. Idealni antigen mora biti razporejen homogeno po površi- ni tarčne celice in biti specifičen samo za tumorsko tkivo ter nizko izražen na zdra- vih tkivih, da se čim bolj omeji neželene učinke (torej izven tumorja) (5). Kljub temu beležimo t. i. učinek na sosednje celice – uči- nek očividca (angl. bystander effect), kjer gre za ubijanje celic blizu  tarčnih  tumorskih celic  zaradi  prelivanja  kemoterapevtika v okolico (8). Sam antigen se prav tako ne sme izločati v krvni obtok, saj se lahko v tem primeru nanj  vežejo  plazemski ADC,  kar zmanjša količino ADC, ki je na voljo za veza- vo na antigene na tumorju (3–5). Kemoterapevtik Kemoterapevtik je končni efektorski člen slehernega ADC. Gre za bojno glavo ADC, ki je močno potentna (srednja zaviralna kon- centracija  (angl.  half maximal inhibitory concentration, IC50) < 1 nmol/l). Kemotera- pevtiki, doslej uporabljeni v ADC, delujejo preko  poškodb DNA  (duokarmicini,  kali- heamicini, pirolobenzodiazepini) ali zavi- ranja  tubulina  (zavirajo  polimerizacijo mikrotubulov) ali SN-38 (aktivni metabo- lit irinotekana). Pri izbiri vrste tovora odlo- ča njegova prilagodljivost za konjugacijo s povezovalnim členom, vodotopnost (ADC se aplicirajo intravensko) in dolgotrajna sta- bilnost (dolga razpolovna doba) v cirkula- ciji (3–5, 9). Povezovalni člen Povezovalni člen povezuje kemoterapevtik z monoklonskim protitelesom in prispeva k  stabilnosti ADC v  sistemski  cirkulaciji (prepreči razpad ADC že v plazmi in omo- goči  hitro  odcepitev  kemoterapevtika v tumorski celici po internalizaciji). Kemična sestava  povezovalnega  člena  in  mesto konjugacije sta bistvenega pomena za učin- kovitost ADC (3–5, 10). Glede na mehanizem sproščanja toksičnega tovora delimo pove- zovalne člene v dve skupini – na cepljive in necepljive. Cepljivi povezovalni členi spro- stijo toksično komponento glede na dolo- čene fiziološke pogoje tumorskega tkiva in njegove okolice: npr. nizek pH  (kislinsko labilni povezovalni členi), prisotnost enci- mov (proteaze, npr. katepsin B v določenih tumorjih)  ali  visoka  koncentracija  gluta- tiona (disulfidni povezovalni členi se v stiku z glutationom reducirajo, pri tem se kemo- terapevtik odcepi). Na ta način čim večji delež  ADC  pride  do  tarčnega  tkiva  (10). Necepljivi povezovalni členi za razliko od cepljivih  oddajo  kemoterapevtik  šele  pri popolni  lizosomski  razgradnji  in  so  kot taki najstabilnejši v krvni plazmi, imajo naj- daljšo razpolovno dobo ter najmanj sistem- skih stranskih učinkov (5, 10). MEHaNIZEM DELOvaNJa ADC se aplicirajo intravensko. Po vezavi na antigen pride do internalizacije komplek- sa antigen-ADC z endocitozo ali pinocitozo, čemur  sledi oblikovanje  zgodnjega endo- soma. V endosomih prevladuje kislo okolje, ki spodbuja vezavo protitelesa (dela ADC) na Fc-receptorje  v  endosomu.  Vezan ADC  se reciklira nazaj na površino celice in se odce- pi v zunajcelično  tekočino. ADC, ki  imajo cepljive vezne  člene,  odcepijo  kemotera- pevtik že v zgodnjem ali poznem endosomu, 383Med Razgl. 2023; 62 (3): mr23_3_Mr10_2.qxd 26.9.2023 9:26 Page 383 medtem ko tisti ADC z necepljivimi pove- zovalnimi  členi  potrebujejo  kompleksno proteolitično razgradnjo na naslednji stop- nji v lizosomih. Nazadnje pride do sprosti- tve  kemoterapevtika  v  citoplazmo  in njegovo vezavo bodisi na mikrotubule ali DNA, kar posledično sproži celično smrt (5, 11). Del učinka je tudi na račun učinka prelivanja  kemoterapevtika  na  sosednje celice (npr. taki z nizko molekulsko maso, hidrofobni in nepolarni, saj lažje prehaja- jo celično membrano) (7, 12). V nekaterih primerih  je  ta  lastnost  zaželena,  saj  je mnogo solidnih tumorjev heterogenih pri količini izražanja tarčnega antigena in tako lahko  omogočimo  širše  delovanje  ADC. Nekatera ADC ne potrebujejo popolne inter- nalizacije  za  delovanje  in  se  posledično sproščanje  kemoterapevtika  lahko  zgodi že zunaj celice (13). INDIKaCIJE Raziskave z ADC so v zadnjih letih pome- nile preboj, saj gre za zelo učinkovito zdrav- ljenje  pri  bolnikih  z  zelo  napredovalimi razsejanimi  solidnimi  raki  in  limfomi. Prikaz nekaterih registriranih ADC je v tabe- li 1. Februarja 2023  je s strani Ameriške agencije za zdravila bilo odobrenih že 13 produktov ADC, več 100 jih je še v kliničnih raziskavah.  V  tabeli  1  je  prikazanih  pet odobrenih ADC, ki so v klinični uporabi (3). 384 Cvetka Grašič Kuhar, Katrina Mencin Nova skupina zdravil v onkologiji: konjugati protitelesa … Tabela 1. Prikaz nekaterih konjugatov zdravila in protitelesa. CD – membranski označevalec pripadnosti (angl. cluster of differentiation), IgG1 – imunoglobulin podrazreda G1, HER2 – receptor 2 za humani epider- malni rastni dejavnik (angl. human epidermal growth factor receptor 2), TROP2 – s tumorji povezan signalni prenašalec kalcija (angl. tumor associated calcium signal transducer 2). Ime zdravila Tarča Protitelo Povezovalni Kemotera- Indikacija Neželeni učinki člen pevtik Brentuksimab CD30 himerni IgG1 cepljiv, monometil hodkinov anemija, vedotin razcepijo avristatin E limfom, nevtropenija, ga proteaze (MMAE) CD30+ senzorična limfomi nevropatija, pireksija, bruhanje, driska Polatuzumab CD79b humanizirano cepljiv, monometil B-celični anemija, vedotin-piiq IgG1 razcepijo avristatin E limfomi nevtropenija, ga proteaze (MMAE) senz. nevropatija, pireksija, bruhanje, driska, pljučnica Ado- HER2 humanizirano necepljiv, DM1 HER2 + rak trombopenija, trastuzumab IgG1 tioetrski dojk povišane emtansine transaminaze, (T-DM1) mišične bolečine, glavobol, oslabelost Trastuzumab HER2 humanizirano cepljiv, inhibitor HER2- nevtropenija, derukstekan IgG1 tetrapeptidni topoizo- pozitiven rak intersticijska meraze I- (rak dojk in pljučna bolezen, derukstekan drugi solidni infuzijska reakcija raki) Sacituzumab TROP2 humanizirano necepljiv, SN-48 trojno driska, govitecan IgG1 kovalenten, (aktivni negativen nevtropenija, s hidrolizo metabolit rak dojk slabost, bruhanje se razcepi irinotekana) mr23_3_Mr10_2.qxd 26.9.2023 9:26 Page 384 NEŽELENI UČINKI Med neželenimi učinki prevladujejo hema- tološki neželeni učinki (nevtropenija, trom- bocitopenija in anemija) in splošni neželeni učinki (slabost, utrujenost, glavobol). Možne so  tudi  infuzijske  reakcije  (zaradi  mono- klonskega člena). Nekateri ADC imajo spe- cifične neželene učinke (npr. pri sacituzumab govitecanu driska, pri trastuzumab deruk- stekanu v 15–20% tveganje intersticijske pljučne bolezni). ZaKLJUČKI ADC so zelo učinkovita nova skupina zdra- vil, ki imajo sicer precej neželenih učinkov, ki pa  so obvladljivi. Pričakujemo premik indikacij za zdravljenje z ADC: medtem ko se danes uporabljajo za zdravljenje v poz- nih linijah zdravljenja napredovalih solid- nih rakov in limfomov, se bodo v prihodnosti uporabljali v zgodnejših  linijah razsejane bolezni ali celo pri zgodnjih (nerazsejanih) rakih. Nadaljnji razvoj teži k visoko speci- fičnim protitelesom  (tudi  imunomodula- tornim), optimalnim povezovalnim členom in  še  učinkovitejšim  kemoterapevtikom ali  kombinaciji  dveh  kemoterapevtikov v enem ADC, vse z namenom boljše učin- kovitosti  in  preprečevanja  rezistence  na zdravljenje. 385Med Razgl. 2023; 62 (3): mr23_3_Mr10_2.qxd 26.9.2023 9:26 Page 385 LITERaTURa 1. DeVita VT Jr, Chu E. A history of cancer chemotherapy. Cancer Res 2008; 68 (21): 8643–53. 2. Grašič Kuhar C. Tarčna terapija raka. Med Razgl 2018; 57 (1): 83–97. 3. Chau CH, Steeg PS, Figg WD. Antibody-drug conjugates for cancer. Lancet. 2019; 394 (10200): 793–804. 4. Hafeez U, Parakh S, Gan HK, et al. Antibody-drug conjugates for cancer therapy. Molecules. 2020; 25 (20): 4764. 5. Dumontet C, Reichert JM, Senter PD, et al. Antibody-drug conjugates come of age in oncology. Nat Rev Drug Discov. 2023; 22 (8): 641–61. 6. Hoffmann RM, Coumbe BGT, Josephs DH, et al. Antibody structure and engineering considerations for the design and function of Antibody Drug Conjugates (ADCs). Oncoimmunology. 2017; 7 (3): e1395127. 7. Thomas A, Teicher BA, Hassan R. Antibody–drug conjugates for cancer therapy. Lancet Oncol 2016; 17 (6): e254–62. 8. Staudacher AH, Brown MP. Antibody drug conjugates and bystander killing: Is antigen-dependent internalisation required? Br J Cancer 2017; 117 (12): 1736–42. 9. Francisco JA, Cerveny CG, Meyer DL, et al. cAC10-vcMMAE, an anti-CD30-monomethyl auristatin E conjugate with potent and selective antitumor activity. Blood 2003; 102 (4): 1458–65. 10. Jain N, Smith SW, Ghone S, et al. Current ADC linker chemistry. Pharm Res 2015; 32 (11): 3526–40. 11. Peters C, Brown S. Antibody-drug conjugates as novel anti-cancer chemotherapeutics. Biosci Rep 2015; 35 (4): e00225. 12. Giugliano F, Corti C, Tarantino P, et al. Bystander effect of antibody-drug conjugates: Fact or fiction? Curr Oncol Rep 2022 (7): 809–17. 13. Tolcher AW. Antibody drug conjugates: The dos and don’ts in clinical development. Pharmacol Ther 2022; 240: 108235. Prispelo 19. 7. 2023 386 Cvetka Grašič Kuhar, Katrina Mencin Nova skupina zdravil v onkologiji: konjugati protitelesa … mr23_3_Mr10_2.qxd 26.9.2023 9:26 Page 386