Cytation 推动抗癌药物研发更上一层楼
近 10 年来,抗体偶联药物(Antibody–Drug Conjugates,ADC)因兼具抗体药物的精准靶向优势和小分子细胞毒性药物的高效杀伤优势,成为生物医药领域炙手可热的研发品种。中国医学科学院医药生物技术研究所李亮教授的主要研究方向是肿瘤个体化靶向治疗和临床转化医学研究,近年来她带领课题组在 ADC 领域做出了诸多新颖发现。

在李亮教授的研究中,基于细胞成像与检测的结果提供了重要的支撑性证据,安捷伦细胞成像多功能微孔板检测系统 Cytation 在其中扮演了不可或缺的角色。前不久,丁香园专程与李教授就其课题进展进行了交流,并与安捷伦大中华区细胞分析业务产品应用团队经理郭东平博士就 Cytation 应用情况进行了探讨。
ADC 药物横空出世,肿瘤治疗迎来佳音
ADC 研究起源于一百多年前德国科学家保罗·埃尔利希 (Paul Ehrlich)提出的「魔术子弹 (magic bullet)」概念。而现代意义上的「魔术子弹」则是将高活性细胞毒性类小分子药物与抗体药物通过化学偶联技术开发出新一代靶向药物即抗体偶联药物。

理论上,ADC 将细胞毒性药物高效递送至癌细胞,提高药物治疗窗口,降低细胞毒性药物对正常细胞的毒副作用;同时 ADC 增强抗体分子杀伤癌细胞的作用,解决抗体药物耐药性的弊端。部分 ADC 的抗体部分还能特异性结合癌细胞表位的抗原靶点,抑制抗原受体下游的信号转导。

不过ADC的发展历程并非一帆风顺,李亮教授介绍说,FDA 在 2000 年批准的第一个ADC药物 Mylotarg 由于出现多个过早死亡病例,以及治疗效果不显著等原因,于 2010 年退出市场。所幸的是,这一打击并未挫灭研究者开发 ADC 药物的热情,随着抗体、载荷药物以及连接子的不断进步,ADC 药物很快迎来了新的高潮。

靶抗原、抗体、载药、连接子以及偶联方式是构成 ADC 的五大要素。李亮教授表示,ADC 药物使用的理想抗体应该是人源化或全人源单抗体。这类抗体能够与肿瘤细胞高效结合,与正常细胞间交叉反应较少,可降低 ADC 药物的免疫原性。用于 ADC 的载荷药物应当具备分子量较小、细胞毒性较高且作用机制清晰等特征。连接子更为关键,会直接影响 ADC 的 DAR 值及 ADC 的均一性,从而影响 ADC 的生物学活性、耐受性及药物稳定性。

鉴于此,李亮教授认为,ADC 的未来发展很大程度上有赖于特异性靶点的发现、抗体修饰技术的提升、强效细胞毒性药物的开发、连接子和定点偶联技术的优化,以此提升 ADC 药物的均一性和稳定性,进一步增加 ADC 药物的疗效。一旦上述领域取得新突破,相信 ADC 药物会迎来更加光明的前景。
深耕 ADC 药物,探索「癌中之王」耐药机制
2022 年 9 月,李亮教授课题组在 Nature Communications 上发表了一篇研究性论文,对课题组制备的一种类抗体药物偶联物(ADC)——基于双靶向 EGFR/HER2 配体的力达霉素(DTLL)进行成药性等系统评估,并探讨其与吉西他滨联合治疗胰腺癌的功效,阐释逆转吉西他滨耐药的分子机制。

结果发现,DTLL 作为抑癌蛋白 SMAD4 的调节因子,通过 SMAD4 介导不同作用机制而发挥抗耐药/敏感型胰腺癌的功效;DTLL 与吉西他滨协同增效克服耐药的活性,为其在临床应用并以 SMAD4 为疗效标志物精准治疗胰腺癌提供了有效策略,奠定了实验依据。

李亮教授介绍说,相较传统 ADC 中的单抗,上述研究中使用双靶向抗体能够同时阻断两种不同的信号通路,还可更加特异地靶向肿瘤细胞,在提高毒性药物进入肿瘤细胞效率的同时克服包括吉西他滨在内的化疗耐药性,并减少副作用。

她还提到,研究选用的细胞毒性药物力达霉素是由自己的导师、中国医学科学院生物技术研究所甄永苏院士从土壤里筛选出的一个新的烯二炔类抗肿瘤抗生素,也是迄今为止抗肿瘤活性最强的物质之一。

在被问及为何选择胰腺癌细胞做为研究对象时,李亮教授表示,胰腺癌被认为是「癌中之王」,由于胰腺癌生物学特性复杂,高异质性与高耐药性,是制约疗效的重要瓶颈,除了 KRAS(G12C 抑制剂)外,当前尽管有大批靶向与免疫治疗的临床上市药物,但对胰腺癌均无明确疗效。

因此,继续开展治疗胰腺癌耐药相关靶标的鉴定,阐释克服逆转耐药的作用机制,进一步探讨联合用药的治疗策略,是未来研发 ADC 在内的靶向药物的趋势,也是开展临床试验和应用的坚实基础。
携手细胞实验利器,探索生命科学更多未知
在临床前期和临床转化领域的科研工作中,细胞水平的相关实验必不可少。这类实验的结果既能初步验证科学猜想的对错,也可为下一步研究指明方向。

李亮教授特别提到,课题组在细胞毒性 MTS/CCK8 检测、酶标 ELISA 检测、报告基因活性检测、荧光成像、药物摄取、细胞内吞、细胞增殖、凋亡、蛋白分布与共定位等细胞成像与检测,以及外泌体杂化融合的荧光偏振检测的相关实验中,安捷伦 Cytation 均发挥了重要作用。

比如在利用 Cytation 进行细胞增殖的生长曲线绘制过程中,可以确定参数并开展连续性的细胞动态生长检测,而且还能获得高清晰的荧光和高对比度明场图像,实验数据的准确性和可重复性较之以往大幅提升,有力助推了研究的顺利进行。

安捷伦 Cytation 系列是一种多功能的细胞成像微孔板检测系统,可以将全自动荧光和高对比度显微成像与传统的微孔板检测相结合。最新一代 Cytation C10 共聚焦微孔板成像检测系统将全自动共聚焦成像和宽场显微成像系统与传统的多功能微孔板检测仪相结合,其多项专有设计为许多样品类型提供了出色的分辨率和光学层切能力。

郭东平博士介绍说,Cytation 在临床前期的科研及临床转化领域有非常多的应用案例。比如很多研究者会开展外周血肿瘤细胞检测(CTC),这种检测要求在 10mL 的外周血有核细胞中,通过标记筛选出散落在外周血中的肿瘤细胞。再比如,现在比较热的T细胞治疗,也是 Cytation 的一个重要应用场景,通过动态的成像监测,可以判断修饰后的T细胞对肿瘤细胞/肿瘤球,甚至是肿瘤类器官的杀伤效果,给出杀伤曲线。

另外,类器官与模式生物也是近年来临床前研究的重要实验模型,Cytation 所具备的3D动态成像分析功能,可以满足微组织和活体样品的拍摄分析需求,在药物临床前研究中发挥重要的作用。除此之外像疫苗研发的高通量中和抗体分析,损伤修复研究中的划痕愈合分析,以及最为常见的药物筛选分析等,这些都是 Cytation 应用场景的典型案例。

郭东平博士补充道,Cytation 的日常维护也非常简单,基本没有额外的养护操作,只要保证正常温湿度且清洁的操作环境,操作人员在任何操作过程中佩戴手套,稳定的电源,避免剧烈震动以及腐蚀性液体的污染,这些就基本能保证仪器正常的运转。

在对 Cytation 的多功能和优越性予以充分肯定的同时,李亮教授还谈到,随着研究的深入,细胞成像与检测领域势必会产生新的需求,期待 Cytation 在后续升级过程中,能够与一线科学家深入沟通,融入能够满足这些未及之需的新功能,为生命科学的探索提供更多助力。