ADC下游纯化策略汇总

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

摘要：抗体偶联药物（Antibody–Drug Conjugates，ADC）是一种将细胞毒性药物偶联到单克隆抗体而构成的复合体。ADC类药物不仅可以通过单克隆抗体特异性识别肿瘤表面抗原，还可以利用自身携带的高效小分子药物毒素杀灭肿瘤靶细胞，结合了靶向药物和化疗药物的优点，因此近20年来逐渐成为研究的热点。然而由于复杂的结构使得其研发生产工艺的难度大大增加，与抗体类药物相比，ADC类药物下游纯化过程中更加需要关注药物抗体比（drug-to-antibody ratio，DAR）、单一连接子（Linker）以及聚集体的残留量等指标。本文综述了应用于ADC类药物纯化的几种工艺：超滤渗滤（UFDF）、尺寸排阻色谱（SEC）、疏水色谱（HIC）、羟基磷灰石层析（HA）以及膜层析（MC）并展望未来ADC类药物纯化方向，可为ADC类药物下游工艺开发提供指导。

本文亮点：总结了当前ADC纯化的常用策略，并比较不同方法优势以及缺点，并对ADC未来研发策略做出展望。

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ADC下游纯化策略汇总

在过去20年间ADC类药物的研发成为各大药企竞争的热点，已经有超过10种ADC类药物已经获得FDA的批准（图一），另外还有百余种ADC类药物处于临床试验或者药学研发阶段。因此开发出稳健的ADC平台化工艺流程对各大制药企业来说至关重要。

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图1 获得FDA批准的ADC类药物

ADC类药物的结构（如图二所示）可以分为五个部分，单克隆抗体：与肿瘤细胞表面抗原产生亲和力起到靶向的作用；载荷药物：载荷药物需要有较高的细胞毒性以杀死肿瘤细胞，常用的荷载药物有奥瑞他汀衍生物（MMAE、 MMAF）、美坦新衍生物（DM1、DM4）、与DNA小沟结合的毒素（卡奇霉素等）；此外单克隆抗体与荷载药物之间还需要通过结合位点（conjugation site）、连接子（Linker）以及附着臂（attachment）进行连接。其中连接子的稳定性至关重要，它需要在ADC运输至细胞内小体后，又必须在肿瘤靶细胞的胞质中将细胞毒性小分子释放出来。由于其复杂的结构使得其下游纯化难度也大大增加。如图三所示，ADC类药物纯化过程可分为两类：1、切向过滤（TFF）：超滤渗滤 (UFDF);2、层析：尺寸排阻色谱（SEC）、疏水色谱（HIC）、羟基磷灰石层析（HA）以及膜层析（MC）。

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图2 ADC类药物基本组成

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图3 ADC类药物生产平台化流程

1、切向流过滤（TFF）

切向流过滤中的超滤渗滤（UF/DF）工艺，已经广泛应用于ADC类药物的纯化工艺中。由于用于去除有机杂质、偶联相关杂质以及用于缓冲液的置换（通常需要将单克隆抗体置换到适合的缓冲液中进行偶联药物）。此外，UF/DF作为ADC纯化过程中一种工艺其收率也可保持在90%以上，相关研究表明小分子杂质（有机杂质、偶联相关杂质）分子量要低于膜孔径，因此过滤过程中pH、膜载量、跨膜压差以及流速对于小分子杂质去除影响较小，工艺具有较强的稳健性。

值得注意的是，在一些特殊的案例中由于连接子复合物具有较高的疏水性，在缓冲液中有可能发生自缔合作用，产生难溶性胶束，这些胶束则难以通过UF/DF步骤去除，通常需要配合后续相关层析工艺进行去除。总的来说UF/DF工艺对于ADC类药物的纯化来说是稳健且通用的方法。但是UF/DF本身也具有一定的缺陷：1、由于聚集体的分子量较大（通常和ADC的分子量相当甚至分子量大于ADC的分子），因此使用UF/DF系统难以去除聚集体类的杂质；2、UF/DF难以区分不同的载荷量（DAR），因此UF/DF过滤之后为不同DAR的混合物，仍需要进一步纯化。

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图4 UFDF示意图

2、尺寸排阻色谱（SEC）