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近日，中国药科大学生命科学与技术学院张娟副教授和药物科学研究院黄张建研究员在肿瘤领域权威杂志Cancer Research（影响因子9.130）在线发表了合作报道的最新研究成果——Anti-CD24antibody-nitric oxide conjugate (ANC) selectively and potently suppresseshepatic carcinoma。 那什么是ANC（抗体-一氧化氮偶联物）？要说这两位的邂逅，还要先从ADC说起。不不，不是皮城女警、不是薇恩，也不是模数转换器，咱们就说说药！ 细胞毒小分子作为最简单的化学疗法，广泛应用于癌症治疗。但因其“六亲不认”的特性，无差别攻击癌细胞与正常细胞，所到之处片甲不留，因而副作用众所周知。而抗体分子能够识别癌细胞，进行靶向定位，充当“引路人”。 ADC（Antibody-DrugConjugates，抗体药物偶联物）正是这两者结合的产物，是指通过化学连接体（linker）将细胞毒小分子（cytotoxin）和抗体连接所得到的生物药。即抗体分子发挥靶向作用，实现精准定位；小分子药物则发挥药理效应、击毙癌细胞。两人各司其职，通力合作，堪称完美邂逅。 那ANC顾名思义就是指抗体与一氧化氮结合的产物。因为NO在肿瘤治疗中广阔前景，张娟教授和黄张建研究员领导的科研团队受到ADC设计的启发，首次提出了抗体-一氧化氮偶联物（antibody nitric oxideconjugate , ANC）的概念，成功通过单抗实现了气体信使分子一氧化氮（NO）的靶向递送。 点击视频播放键，1分钟看懂ANC药物的作用机制！ 目前该ANC已申请多项国内外专利，应用和转化前景良好；此项成果作为研究热点也被科学评论杂志Hepatic Cell News评论报道（Volume3.11 | Mar 29），为药学人点一个大大的赞！ 相信很多读者朋友颇有兴趣了解ANC研究中的一些细节。为此，《药学进展》小编特地拜访了张娟和黄张建两位老师的实验室，我们一起听听他们在ANC研究中的经验和所思所想吧。 专家介绍： 张娟：博士，分子生物学教研室副教授，硕士生导师。中国药科大学大学本科毕业留校，2007年赴英国帝国理工学院（Imperial College London）博士联合培养；2013年赴美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)医学院访问研究。主要从事抗肿瘤人源单克隆抗体的开发及新型基因工程抗体的设计与表达。主持及主要负责抗体类省部级课题及横向合作项目多项，第一和通讯作者发表于Cancer Research，Cancer Letters、Oncoimmunology 等SCI论文29篇。主持申请16项抗体国家发明专利，授权6项，转让企业抗体1项。教学上担任药学中外合作办学专业负责人，主持江苏省全英文授课精品课程1项（2016）。主要荣誉：江苏省生化与分子生物学学会单项奖（2019）；江苏省科协青年创业大赛二等奖（2018）；江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人（2014）；江苏省第四期“333工程”第三层次培养对象（2013）；中国药学会青年生物药物科学家奖（2011）；江苏省“青蓝工程”优秀青年骨干教师（2010）。 黄张建：男，1981年出生，博士，中国药科大学药物科学研究院研究员，博士生导师。先后获得教育部新世纪优秀人才（2013），江苏省杰出青年基金（2016），国家自然科学基金优秀青年基金（2018）等项目。 2009年博士毕业于中国药科大学药物化学专业，2009-2012年在加拿大的艾伯塔（Alberta）大学从事博士研究工作，2012年年底作为引进人才，回到中国药科大学工作。 黄张建主要研究方向为气体信使分子一氧化氮相关药物以及心脑血管创新药物研究。近年在药物化学、化学及相关领域杂志Journal of Medicinal Chemistry, Chemical Science，Advanced Materials，Cancer Research，Nano Letter等发表SCI科研论文50余篇，其中药物化学领域一区杂志Journal of Medicinal Chemistry 上发表13篇。申请中国发明专利15项，已获授权6项，申请PCT专利4项；主持国家自然科学基金4项；重大新药创制科技重大专项子任务1项；2014年获得中国药学会-施维雅青年药物化学奖，2014年江苏省双创计划团队核心成员，2016年江苏省“333”工程第三批培养对象。 在创新药物研发方面，以主要负责人主持研发的1.1类抗缺血性脑卒中候选新药已实现成果转化，系统、全面的临床前研究正在由企业展开。 答：该研究是从2016年开始设计和着手开展实验的。这个研究思路的出发点是：①我们抗体工程实验室研制了一种选择性靶向CD24的单克隆抗体G7mAb，它对抗原的亲和力很高。通过探针标记后在蛋白、细胞和小鼠模型中都证明，G7mAb在体内和体外均具有抗原特异性靶向作用，在肿瘤的临床样本中也体现出优秀的选择性结合能力。但是仅用单抗去阻断CD24通路没有显示出预期的药效；②NO供体分子在MTT实验中表现出明显的增殖抑制作用，但在荷瘤小鼠体内，NO供体分子的给药浓度必须在4mg/kg以上才能发挥和对照组有差异的抗肿瘤疗效（参考文献：Kang F, Zhu J, Wu J, et al. O 2-3-Aminopropyl diazeniumdiolatessuppress the progression of highly metastatic triple-negative breast cancer byinhibition of microvesicle formation via nitric oxide-based epigeneticregulation[J]. Chemical Science, 2018, 9:10.1039.C8SC00167G.）。说明NO供体分子自身的肿瘤靶向性很差，注射到小鼠体内的药物绝大多数都没有到达肿瘤组织。③我们将G7mAb抗体和NO供体分子偶联而成的ADC药物可以将G7mAb的强靶向性和NO供体分子的增殖抑制作用相结合，提高治疗指数的同时消除了抗体疗效低、小分子毒副作用大的缺陷，实现高效低毒的效果。 问：两位老师实验室过往的研究课题主要集中在哪些领域，此次ANC研究结果的发表与以往的成果有关联吗？ 答：张娟课题组主要从事抗肿瘤抗体的研究，主要集中在：①基于新靶点抗体的发现，涉及噬菌体展示抗体文库、杂交瘤、抗体人源化以及纳米抗体等技术，③双特异性抗体或抗体融合蛋白；④抗体偶联药物（ADCs）。黄张建课题组从事的研究领域主要集中在：①一氧化氮（NO）供体药物；②心脑血管创新药物研究。 我们此次发表在Cancer Research上的ANC（Antibody NO-donor Conjugate）分子是由抗人CD24 抗体G7mAb与NO供体分子通过化学linker偶联形成。实际上，在ANC分子的想法提出之前，我们已经将G7mAb与阿霉素（DOX）进行偶连，并发现偶联物G7mAb-DOX可以在荷瘤小鼠体内很好地靶向肿瘤组织（参考文献：Ma Z , He H , Sun F , et al. Selective targeted delivery ofdoxorubicin via conjugating to anti-CD24 antibody results in enhanced antitumorpotency for hepatocellular carcinoma both in vitro and in vivo[J]. Journal ofCancer Research and Clinical Oncology, 2017.）。也就是说，G7mAb 可以作为“生物弹头”将DOX等小分子药物携带到肿瘤组织。ANC分子的设想相当于是对G7mAb-DOX分子的拓展。 问：整个研究从开始到论文发表大致分为几个阶段？期间一帆风顺吗？有没有遇到过瓶颈或困难？又是怎么克服的呢？ 答：整个研究从开始到论文发表大致可以分为两个阶段，第一个阶段是立题设计提出和初步实验阶段。抗体分子是一种免疫球蛋白，水溶性很好，但是NO供体带疏水基团水溶性差，初步偶联反应条件需要摸索，偶联后产物收率低；其次是ANC的鉴定，现有的ADC药物以及临床阶段分子大多采用固定的几类毒素，而ANC的鉴定是“前无古人”，我们需要自己建立鉴定方法，包括ANC完整分子的鉴定、其中抗体和NO供体两部分分别的鉴定、链接物断裂的能力、NO释放的能力，而且NO是气体，不便于追踪，这个工作量远远大于常规ADC。但是当小鼠药效数据获得时我们还是有些意外，因为抑瘤效果已经远远超出了我们的预期，当正式的生存期实验中观察到其他组别的小鼠后期死亡率逐渐增加，而ANC组健康存活时的那个阶段，课题组成员都非常振奋，也感到莫大的宽慰。第二个阶段是文章修回补充实验阶段，审稿人提出需要看ANC的药代和药动数据。对于NO气体这个多效的分子而言，代谢确实重要，如何做还是个问题。这个时候充分显示出中国药科大学这个大平台的优势，我们可以在校内找到药物从发现到临床试验前的所有专家。在研究药物代谢的何华副教授的指导下我们结合NO供体的体内外鉴定方法得到了详尽的数据。 问：ANC在癌症治疗方面的优势主要集中在哪些方面，这个方向过去有哪些研究成果发表，您本次的研究取得了哪些突破进展？ 答：NO抗肿瘤方面目前有一个药物RRX-001，处于II期临床研究。和其他化疗药物相比，NO产生的抗肿瘤效果不易引发耐药性，且对正常组织毒副作用较小。但由于NO是气体分子，靶向肿瘤部位则是关键。ANC把NO的抗肿瘤活性与G7mAb抗体的靶向性结合起来，可以使两者优势互补。 在抗体偶联NO方面，我们的ANC是首次尝试，首次报道，也是ADC领域的研究的一次创新。本次的研究中，我们将NO供体分子通过马来酰亚胺-一个双硫键Linker偶联到抗体铰链区。该Linker在大鼠血浆中表现出很好的稳定性，而在肿瘤细胞内环境中可以快速裂解而释放出NO供体随后NO气体分子被大量释放。既发挥了NO抗肿瘤的优势，也解决了NO靶向性的难题。 问：国内外的其他实验室有没有进行类似的研究，在本篇论文成果产出之前的研究阶段，您有没有和外部的机构寻求过合作？ 答：据我们了解，目前还没有国内外的其他实验室公布将抗体与NO供体分子偶联在一起的研究成果。暂时该ANC课题还没有和外部机构合作过，但是其他课题和外部机构的合作正在进行。 问：这个研究您下一步的计划是什么？比如尝试其他的NO供体或抗体？或用其他类型的动物肿瘤模型开展研究？有没有打算将其推进到临床研究阶段，有考虑和外部机构（如制药企业）开展研究合作的意向吗？ 答：我们目前已经完成了第二代ANC的设计、制备以及初步药效，从抗体分子入手提高了产物的均一性和偶联的化学反应，更加有利于产业化。我们也在从化学和抗体分子两个角度设计第三代ANC，引入更多的化学创新理念。当然，我们也在考虑将ANC分子以与外部机构合作的形式推进到临床。 问：您之前研究的样品是怎么获得的？之前的报道中提到ANC产品小试生产工艺可控，您觉得如果要中试放大的话，技术上的难点主要在哪里？ 答：我们的偶联物ANC主通过化学偶联而获得。今后如果想把ANC产品工艺放大，技术的难点是如何控制好产物批次的一致性，不过这个问题我们已经在二代ANC中得到了解决。 问：您的实验室现在还有哪些前沿的研究正在进行？ 答：除了ANC分子之外，我们还设计了用来携带小分子药物的抗体-纳米材料偶联物。该偶联物结构中抗体可以发挥靶向作用，而纳米材料用来包裹小分子药物。与ANC分子类似，该结构也可以发挥高靶向性、低毒副作用的效果。同时，针对肿瘤细胞的免疫逃逸，我们设计了一系列双特异性抗体，为如何通过NKG2D途径激活NK和巨噬细胞，重建肿瘤微环境免疫监视作用，増强单抗疗效提供了方法。 做药不易，从活性分子到候选药物再到真正的药，有很长的路要走。ANC能否成药，还有大量的验证工作，我们还需要继续努力。 在访谈临近尾声时，两位老师都感谢了王旻教授和张奕华教授的指导和启迪——王教授和张教授曾鼓励他们多与校内外其他课题组通力协作。不同团队资源共享、优势互补将形成巨大合力，发挥“1+1大于2”的效应。ANC的设计是团队合作创新的典范和良好开端。 我们衷心希望第三代ANC药物进展顺利，在多方合作下早日推向临床；也希望奋战在科研一线的同仁们可以从ANC的经验中获得启发或灵感，助力健康中国，谋求患者福音。 致谢：此次访谈工作得到张娟、黄张建两位老师及课题组张鑫荣、吕田同学的支持，在此表示诚挚谢意！ 微视频剪辑制作：孙尚武 配音讲解：邵凌涵 图文编校与排版：葛文霞，孙尚武 指导老师：杨臻峥，施樱子 关于药学进展 感谢您阅读《药学进展》微信平台原创好文，转载时请注明信息来源于《药学进展》。 《药学进展》杂志是由中国药科大学和中国药学会共同主办、国家教育部主管，月刊，80页，全彩印刷。刊物以反映药学科研领域的新方法、新成果、新进展、新趋势为宗旨，以综述、评述、行业发展报告为特色，以药学学科进展、技术进展、新药研发各环节技术信息为重点，是一本专注于医药科技前沿与产业动态的专业媒体。 《药学进展》注重内容策划、加强组稿约稿、深度挖掘、分析药学信息资源、在药学学科进展、科研思路方法、靶点机制探讨、新药研发报告、临床用药分析、国际医药前沿等方面初具特色；特别是医药信息内容以科学前沿与国家战略需求相合，更加突出前瞻性、权威性、时效性、新颖性、系统性、实战性。根据最新统计数据，刊物篇均下载率连续三年蝉联我国医药期刊榜首，复合影响因子0.760，具有较高的影响力 《药学进展》编委会由国家重大专项化学药总师陈凯先院士担任主编，编委新药研发技术链政府监管部门、高校科研院所、制药企业、临床医院、CRO、由金融资本及知识产权相关机构百余位极具影响力的专家组成。 |
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