抗体偶联脂质纳米颗粒(LNPs)代表了靶向药物递送领域的一项变革性进展,它结合了单克隆抗体的特异性和LNPs的多功能性。这些系统因其能够将小分子、核酸和蛋白质等治疗性有效载荷递送至特定细胞或组织,从而最大限度地减少脱靶效应并提高治疗效果而备受关注。本文全面探讨了抗体偶联LNPs领域的现状、创新、挑战和未来发展方向,并综合了近期研究和综述的成果。
什么是抗体-脂质纳米颗粒偶联物(ALNP)?
抗体-脂质纳米颗粒偶联物是一种先进的药物递送系统,它将脂质纳米颗粒(LNP)与特异性抗体结合,以增强治疗性有效载荷(例如核酸(如siRNA、mRNA)、小分子或蛋白质)的靶向递送。抗体组分通过与细胞表面抗原结合,实现对特定细胞或组织的靶向递送,而LNP组分则促进细胞对包封有效载荷的高效摄取和释放。该纳米颗粒结合了脂质纳米颗粒的稳定性和包封效率以及抗体的特异性,从而能够选择性地与靶细胞或组织结合。这种方法提高了药物递送的精确性和有效性,尤其是在癌症治疗、基因编辑和靶向免疫疗法等领域(1,2,3)。
新兴技术(例如 ANLP)如何与 ADC 互补?
抗体药物偶联物(ADC)是一种创新型癌症疗法,它将单克隆抗体与细胞毒性药物结合,能够将化疗药物靶向递送至癌细胞,同时最大限度地减少对健康组织的损伤。截至2025年初,已有14种获得FDA批准的ADC可用于治疗多种癌症,包括用于治疗某些淋巴瘤的brentuximab vedotin和用于治疗HER2阳性乳腺癌的trastuzumab emtansine。
抗体-脂质纳米颗粒偶联物(ANLPs)和降解剂-抗体偶联物(DACs)等新兴技术通过克服关键局限性并拓展治疗应用,增强了抗体药物偶联物(ADC)技术。尽管ADC在靶向肿瘤治疗领域取得了显著成功,但它们主要局限于递送细胞毒性小分子,因此其应用范围仅限于某些类型的癌症。相比之下,ANLPs能够递送核酸类治疗药物,例如mRNA、siRNA或基因编辑工具,从而将抗体疗法拓展至遗传性疾病、传染病和蛋白质替代疗法等领域。同样,DACs利用靶向蛋白降解机制(例如PROTACs)来克服ADC的局限性,从而消除而非抑制致病蛋白。这种方法对于癌症和神经退行性疾病中难以成药的靶点尤为重要。
通过利用不同的作用机制,ANLP 和 DAC 不仅克服了 ADC 的局限性,而且在 ADC 疗效欠佳的领域也创造了新的治疗机会。这些进展强化了基于抗体的靶向递送策略在精准医疗中的潜力。下表(表 1)详细比较了抗体药物偶联物 (ADC)、抗体脂质纳米颗粒 (LNP) 偶联物(ALNPS) 和降解剂-抗体偶联物 (DAC)。
表1:ADC、ALNP和DAC的比较
方面 | 抗体药物偶联物(ADC) | 抗体-脂质纳米颗粒偶联物(ALNPs) | 降解剂-抗体偶联物(DACs) |
结构 | 单克隆抗体+细胞毒性药物+化学连接剂。 | 单克隆抗体+脂质纳米颗粒(LNP)包裹治疗有效载荷。 | 单克隆抗体+降解分子(例如,PROTAC或LYTAC)。 |
有效载荷 | 细胞毒性小分子(例如,化疗药物)。 | 多种有效载荷:小分子、核酸(siRNA、mRNA)、蛋白质或基因编辑工具。 | 降解分子(例如,用于蛋白质降解的 PROTAC 或用于溶酶体靶向的 LYTAC)。 |
作用机制 | 抗体与靶细胞表面抗原结合→内化→连接子裂解→药物释放。 | 抗体与靶细胞表面抗原结合→LNP内化→有效载荷释放。 | 抗体与靶细胞表面抗原结合→递送降解剂→降解特定蛋白质。 |
主要应用 | 癌症治疗(例如,HER2阳性乳腺癌、淋巴瘤)。 | 癌症治疗、基因治疗、免疫疗法、疫苗接种和神经系统疾病。 | 癌症治疗、神经退行性疾病以及由异常蛋白质表达引起的疾病。 |
靶向特异性 | 高(抗体介导的针对过表达抗原的靶向作用)。 | 高(抗体介导的特定细胞类型靶向)。 | 高(抗体介导的特定细胞类型靶向)。 |
有效载荷能力 | 受药物抗体比(DAR)限制。 | 高载药量(可封装多种治疗剂)。 | 通常每个抗体对应一个降解剂。 |
作用机制 | 靶向抗体与特定细胞表面抗原结合,随后被内化并在细胞内释放药物。 | 抗体介导的靶向作用可增强特定细胞对脂质纳米颗粒的吸收,从而促进可控的细胞内药物释放。 | 抗体与表面抗原结合,通过泛素-蛋白酶体系统促进特定细胞内蛋白质的内化和降解。 |
优势 | 特异性高。 降低脱靶毒性。 经临床验证,疗效显著。 | 高有效载荷能力。 用途广泛的有效载荷输送方式。 提高目标定位效率。 | 靶向“不可成药”的蛋白质。 蛋白质降解造成的长期影响。 |
挑战 | 有限的DAR。 有效载荷过早释放。 复杂制造工艺。 | 稳定性和可扩展性。 免疫原性。 蛋白质冠状层形成。 | 降解分子的复杂设计。 非靶向降解。 临床数据有限。 |
创新 | 位点特异性结合。 新型连接基团化学。 改进的细胞毒性有效载荷。 | 点击化学和生物正交偶联。 多功能脂质纳米颗粒。 仿生脂质纳米颗粒。 | PROTAC 和 LYTAC 的开发。 双特异性抗体可增强靶向性。 |
开发抗体-脂质纳米颗粒(ALNP)偶联物的作用机制(MOA)检测方法
开发抗体-脂质纳米颗粒 (LNP) 偶联物的作用机制 (MOA) 检测方法是理解其治疗功效、安全性和生物分布的关键步骤。抗体药物偶联物 (ADC) 的 MOA 检测方法已相当成熟,经过适当修改后,其中一些方法可用于开发抗体-脂质纳米颗粒 (ALNP) 的 MOA 检测方法 (7,8)。效力检测旨在阐明抗体-LNP 偶联物如何与靶细胞相互作用、递送有效载荷并发挥治疗作用。一种关键策略是细胞结合和内化检测,该检测评估抗体-LNP 偶联物与特定细胞表面受体结合并进行受体介导的内吞作用的能力。流式细胞术、共聚焦显微镜和活细胞成像等技术可用于可视化和定量靶细胞中的结合和内化。另一种策略侧重于有效载荷释放和活性检测,该检测测量治疗性有效载荷(例如 siRNA、mRNA 或小分子)的细胞内释放及其后续生物活性。例如,基因沉默检测(例如,qPCR 或蛋白质印迹)可用于评估 siRNA 介导的靶基因敲低,而报告基因检测可以评估 mRNA 递送和蛋白质表达。
此外,生物分布和药代动力学研究对于理解抗体-脂质纳米颗粒(LNP)偶联物的体内行为至关重要。生物分布研究利用荧光成像、PET/SPECT放射性标记、LC-MS/MS、qPCR和ELISA等方法追踪脂质和抗体成分以及包封有效载荷在不同组织中的定位和积累。药代动力学分析,包括血浆和组织清除率研究、尺寸排阻色谱(SEC)、流式细胞术、冷冻电镜(Cryo-EM)和纳米颗粒追踪分析(NTA),能够深入了解ALNP在体内的稳定性、循环半衰期和降解情况。此外,酶联寡核苷酸杂交(ELOHA)和生物层干涉(BLI)等方法分别用于评估核酸完整性和结合动力学。这些分析方法共同实现了对ALNP的详细表征,从而指导其设计,以增强靶向性和治疗效果。
开发抗体-脂质纳米颗粒(ALNP)偶联物的效力测定方法
开发抗体-脂质纳米颗粒(LNP)偶联物的效力检测方法对于确保其在临床应用中的治疗效果和稳定性以及获得监管机构(例如FDA、EMA)的批准至关重要。效力检测旨在测量抗体-LNP偶联物的生物活性,重点关注其递送有效载荷并达到预期治疗效果的能力。一种关键策略是靶细胞结合和内化检测,该方法量化抗体-LNP偶联物与特定细胞表面受体结合并进行受体介导的内吞作用的能力。流式细胞术、共聚焦显微镜和ELISA等技术可用于测量结合亲和力和内化效率。另一种关键方法是有效载荷释放和功能活性检测,该方法评估治疗性有效载荷(例如siRNA、mRNA或小分子)的细胞内释放及其后续生物活性。例如,基因沉默检测(例如,qPCR 或蛋白质印迹)可以评估 siRNA 介导的靶基因敲低,而报告基因检测或蛋白质表达检测可以测量 mRNA 递送和翻译。
此外,基于细胞的功能性检测方法可用于确定抗体-脂质纳米颗粒(LNP)偶联物在相关生物系统中的治疗效果。例如,在癌症治疗中,可通过检测肿瘤细胞活力(例如,基于MTT或ATP的检测)或细胞凋亡(例如,半胱天冬酶激活检测)来评估抗体-LNP偶联物的细胞毒性作用。在免疫治疗应用中,可通过检测免疫细胞活化(例如,细胞因子释放检测或T细胞增殖检测)来评估偶联物的免疫调节作用。生物分布和药代动力学研究也通过将LNP递送效率与体内治疗结果关联起来,在效力评估中发挥作用。最后,建立参考标准和剂量反应曲线以确保检测的重现性和灵敏度,从而能够根据已知标准量化效力。通过整合这些策略,研究人员可以开发出可靠的效力检测方法,从而深入了解抗体-LNP偶联物的治疗性能,并支持其优化和监管审批。
抗体偶联脂质纳米颗粒的挑战与机遇
抗体偶联脂质纳米颗粒(LNP)面临诸多挑战,必须加以解决才能成功实现临床转化。稳定性和储存期仍然是关键问题,因为抗体偶联会破坏LNP的稳定性,导致聚集和功能丧失,因此需要优化脂质组成和稳定剂。此外,免疫原性和脱靶效应也构成风险,因为聚乙二醇化和抗体修饰可能引发免疫反应或导致非预期的组织蓄积。人源化抗体和隐形涂层等策略有助于减轻这些影响。由于需要高纯度抗体、精确的偶联化学和严格的质量控制,生产的复杂性和成本也阻碍了大规模生产。微流控制造和自动化合成平台的进步旨在提高可扩展性和成本效益。此外,监管障碍也构成重大挑战,因为需要进行全面的毒理学研究和临床验证来确定安全性、有效性和可重复性。制定标准化的毒性评估和稳定性测试方案对于加快临床审批和广泛应用至关重要。
展望未来,抗体偶联脂质纳米颗粒(LNP)具有巨大的潜力,尤其是在与新兴技术、个性化医疗和联合疗法相结合方面。人工智能驱动的设计和计算建模可以优化LNP配方并预测其生物分布,从而简化临床前开发流程。个性化医疗应用,例如靶向特定肿瘤抗原的患者特异性LNP,可以提高治疗精准度并最大限度地减少耐药性。使用双特异性抗体偶联LNP共同递送化疗药物和免疫治疗药物的联合疗法可能提高疗效并克服耐药性。除了肿瘤学和基因治疗之外,未来的应用可能包括神经退行性疾病、心血管疾病和传染病,特别是通过利用受体介导的胞吞作用穿透血脑屏障。引入细胞膜或细胞外囊泡等天然成分的仿生LNP创新技术可以进一步提高生物相容性和靶向效率。此外,扩展有效载荷选择,例如蛋白质降解剂或 CRISPR-Cas9 基因编辑工具,可以显著拓宽抗体偶联 LNP 的治疗领域,从而加强其在下一代精准医疗中的作用。
结论
抗体偶联脂质纳米颗粒(ALNPs)代表了一种变革性的药物递送技术,为靶向治疗、基因递送和疫苗研发提供了前所未有的机遇。尽管仍存在诸多挑战,但偶联策略、模块化设计和高通量优化方面的持续创新正推动着该领域的发展。通过应对这些挑战并利用新兴技术,抗体偶联脂质纳米颗粒有望彻底改变精准医疗,并改善多种疾病患者的治疗效果。抗体偶联脂质纳米颗粒的未来前景光明,在个性化医疗、联合疗法和新型治疗应用方面拥有令人振奋的潜力。