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不同Linker裂解酶：针对多肽Linker“量体裁衣”

作者：北京百普赛斯生物科技股份有限公司 2021-08-31T14:50 (访问量:6362)

随着荣昌生物靶向Claudin 18.2 ADC首获澳洲临床试验许可，ADC圈又掀起了一阵热潮。ADC无疑是当前医学界最热门的研究方向之一，近年来发展势头正盛。

7月6日我们也有幸邀请到了来自荣昌生物的李壮林博士和ACROBiosystems的张智涛博士给大家分享了关于ADC药物开发策略、创新技术以及工艺放大质控关键点的精彩内容，收到大家积极反馈。（错过了的小伙伴可以戳文末链接查看回放哦~）

在ADC的设计开发中，连接Payload和抗体的Linker对ADC药效有重要影响，其结构设计以及化学性质直接关系到ADC药物的稳定性、安全性和特异性。通常情况下，Linker的设计原则是在血液环境中稳定，在溶酶体或者在肿瘤微环境中则能够快速降解释放Payload，发挥药效。同时也要求Linker在缓冲溶液中需要保持良好的稳定性，便于储存运输。根据payload释放的机制，Linker分为可切割的和不可切割的类型。多肽Linker作为酶切Linker一种，具有在血液中稳定性高，在溶酶体中裂解快的特点，在ADC开发中被广泛的应用。

目前针对多肽Linker的设计，对于裂解酶的选择是大家较为关注的问题之一。那么今天就来聊一聊如何针对不同的Linker量体裁衣，选择合适的裂解酶吧~

常见的用于Linker的裂解酶包括四大类：

1. 金属基质蛋白酶（Matrix metalloproteinase，MMP）；

2. 激肽释放酶（Kallikrein）；

3. 组织蛋白酶（Cathepsin）；

4. 尿激酶型纤溶酶原激活物（Urokinase plasminogen activator, uPA）。

在多肽Linker的设计过程中，主要利用病变组织和正常组织的差异对Linker进行设计，需要综合考虑选择合适的裂解酶用于Linker的裂解，比如：

胞外裂解酶的选择需要考虑到ADC药物递送到肿瘤组织后再进行药物的释放，避免在血液环境或者正常组织中提前释放。

胞内裂解酶的选择则关注在肿瘤细胞中能够高表达的裂解酶，可以利用溶酶体中的蛋白水解酶如cathepsin以及plasmin等，这些酶的活性在血液环境中被抑制，而在溶酶体中酶活性最佳。同时这一类酶在肿瘤细胞中的表达丰度更高。

接下来，小编将对于常见的几种裂解酶分别进行阐述。

01. MMPs：最强组织破坏者

基质金属蛋白酶（Matrix metalloproteinase，MMPs）是一个蛋白酶家族，因其需要Ca²⁺、Zn²⁺等金属离子作为辅助因子而得名。MMPs几乎能降解细胞外基质（ECM）中的各种蛋白成分，破坏肿瘤细胞侵袭的组织学屏障，在肿瘤侵袭转移中起关键性作用。MMPs主要分为6类，包括胶原酶、明胶酶、基质降解素、基质溶解素、furin活化的MMPs和其他分泌型MMPs。而目前已知的几大类肿瘤细胞中具有不同类型的MMPs高丰度表达，因此在设计Linker的时候可以考虑针对适应症设计不同的裂解酶，且从下表可以看出作为胞外裂解酶，这一类酶主要用于实体肿瘤癌症的微环境中进行ADC药物的降解和释放，通过旁观者效应（bystander）完成针对肿瘤细胞的特异性杀伤。不过由于该类酶的特异性不是那么高，在药物设计的时候需要重点考虑。

02. Kallikrein：肿瘤迁移帮凶

激肽释放酶（Kallikrein）是一种丝氨酸蛋白酶，在某些肿瘤微环境或者细胞膜中表达，与肿瘤的侵袭、迁移和血管生成有关。目前用于ADC药物研究的主要是前列腺特异性抗原（Prostate specific antigen, PSA）以及Kallikrein2，这类酶同样也在特定的肿瘤癌症细胞中高丰度表达。目前针对PSA的多肽Linker设计选择6-10肽的设计具有较好的特异性。

03. Cathepsin：溶酶体中的主角，实现高效胞内酶切

组织蛋白酶（Cathepsin）绝大部分属于胞内酶，位于溶酶体中，是人体内蛋白水解的主要参与者，与人类肿瘤、骨质疏松、关节炎等多种重大疾病密切相关，也是近年来备受关注的一类靶标蛋白酶。根据其底物特异性可将其分为肽链内切酶、肽链端解酶、氨基肽酶和羧肽酶等；根据其蛋白水解机制分类为丝氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶、苏氨酸蛋白酶和金属蛋白酶，目前研究最多的是Cathepsin B，由于该酶在许多的肿瘤癌症细胞中高表达，且是一种特异性的胞内酶，因此也是现在主要的ADC药物开发会考虑的Linker裂解酶，从而实现特异性和高效的胞内酶切。