随着生物医药技术的飞速发展，抗体药物偶联物（Antibody-Drug Conjugate, ADC）作为一种新型的治疗手段，正在成为癌症治疗领域的重要突破口。ADC药物通过将抗体与细胞毒性药物结合，实现了对肿瘤细胞的精准靶向和高效杀伤。然而，ADC药物的研发过程极其复杂，往往涉及多个环节的优化和验证。蛋白质组学作为研究蛋白质表达、功能机制的高通量技术，为ADC药物的研发提供了强大的工具。本文将详细介绍蛋白质组学和ADC药物适配性，探讨蛋白质组学在ADC药物研发全流程中的应用可能，并展望其未来发展方向。

ADC药物是一种结合了抗体和细胞毒性药物的复合物，通过抗体与肿瘤细胞表面特异性抗原的结合，将细胞毒性药物精准地递送到靶细胞内部，实现对靶细胞的高效杀伤（目前主要针对肿瘤细胞）。ADC药物的结构主要包括三个部分：抗体（Antibody）、连接子（Linker）和细胞毒性药物（Payload）。

ADC药物结构（图片来源Nat Rev Clin Oncol. 2024, 21(3): 203-223）

抗体：抗体的选择是ADC药物研发的关键，它决定了ADC药物的靶向性和特异性。抗体通常选择针对肿瘤细胞表面抗原的单克隆抗体，能够特异性地结合肿瘤细胞，减少对正常细胞的损伤。

连接子：连接子是将抗体与细胞毒性药物连接起来的化学结构，其稳定性和可裂解性对ADC药物的药效和安全性有重要影响。连接子需要在血液循环中保持稳定，以免药物过早释放导致全身毒性，同时需要在靶细胞内部或附近被裂解，释放出细胞毒性药物。

细胞毒性药物：细胞毒性药物是ADC药物的核心部分，通常选择高效、低毒的药物，如微管抑制剂、DNA损伤剂等。这些药物能够在肿瘤细胞内部发挥强大的杀伤作用，而对正常细胞的毒性较低。

总的来说，ADC药物的研发痛点在于涉及多个环节的优化和验证，包括抗体的选择、连接子的设计、细胞毒性药物的筛选、药物的体外和体内评价等。近年来，随着蛋白质组学检测深度和灵敏度的提升和检测成本的降低，已逐渐成为创新药物研发的必选项，高深度蛋白质组学不仅能够从蛋白质水平上全面解析药物作用靶点，还可以系统分析药物作用机理及体内外作用评价。

抗体的选择是ADC药物研发的关键，抗体的靶向性和特异性直接影响了ADC药物的疗效和安全性。一方面蛋白质组学技术可以通过高通量筛选和鉴定肿瘤细胞表面抗原，为抗体的选择提供重要依据。例如，利用高深度蛋白质组学/翻译后修饰组学技术，研究人员可以全面分析肿瘤细胞表面蛋白质或翻译后修饰的表达谱，筛选出具有高表达、高特异性的潜在药物靶点。

另一方面，蛋白质组学技术还可以用于抗体表征，可实现100%氨基酸序列全覆盖检测。具体流程为将纯化后的抗体用多种酶进行消化，酶解后的肽段进行质谱采集分析，最后将不同片段信息进行拼接整合，形成100%准确的氨基酸序列。基于质谱的抗体测序可以有效保障抗体药物在生产过程中批次间的稳定性和特异性。

基于高分辨质谱的抗体测序

连接子的稳定性和可裂解性直接影响ADC药物的药效与安全性，而蛋白质组学技术能为连接子设计优化提供依据。实际研究中，获取ADC药物作用后的血液、肿瘤组织等生物样本，经蛋白质提取、酶解等预处理，转化为适合质谱分析的形式。利用高深度质谱仪测定分子的质量-电荷比，精准识别和定量分析连接子及其代谢产物。

例如，通过在ADC药物进入体内后的不同时间点采集样本，可靶向分析连接子的表达变化。若血液循环阶段连接子含量稳定，无明显降解产物，表明其稳定性良好；若出现大量裂解产物，则需优化设计。当药物到达靶细胞后，质谱分析能追踪连接子裂解过程，若在特定时间、条件下裂解，释放适量细胞毒性药物且母体含量相应减少，说明可裂解性达标。如乳腺癌治疗的ADC药物研究中，前48小时血液循环里连接子稳定，进入肿瘤细胞后在酸性环境下迅速裂解，释放细胞毒性药物，达到靶向杀伤肿瘤作用。

细胞毒性药物的选择和优化是ADC药物研发的核心环节，药物的高效性和低毒性直接影响ADC药物的疗效和安全性。首先蛋白质组学技术可以通过高通量筛选和鉴定细胞毒性药物的作用靶点，为药物的选择和优化提供重要依据。例如，通过质谱分析技术，科研人员可以全面分析细胞毒性药物在肿瘤细胞内的作用靶点，评估其高效性和低毒性。

此外，基于质谱的检测还是可以分析ADC药物分子的药载量（Drug to antibody ratios, DARs)，由于ADC药物分子是包含三个主要成分的合成药物，有效药载量也会影响其作用效果。基于质谱的技术可以准确分析并计算出每个抗体上的平均连接的药物分子数量，能够为ADC药物的研发、生产和质量控制提供关键信息。

最后，蛋白质组学技术还可以用于毒素优化，通过分析ADC药物与靶点的相互作用，解析药物在体内实际靶向作用位点和脱靶情况。例如，利用基于质谱的热蛋白质组学技术，鉴定药物的直接靶蛋白，了解药物与蛋白质的相互作用，以及研究蛋白质的功能和细胞内调控网络。

ADC药物的体外和体内评价是研发过程中的重要环节，药效和安全性的评价直接影响药物的临床应用。蛋白质组学在ADC药物的体内外评价中发挥着关键作用，通过全面分析蛋白质表达、修饰及相互作用，能够揭示ADC药物在细胞和动物模型中的作用机制、靶点结合效率以及脱靶效应。在体外实验中，蛋白质组学有助于评估ADC对特定细胞系的杀伤效果及其对信号通路的影响；在体内实验中，则可监测药物代谢、分布及毒性反应，为优化药物设计和提高疗效提供重要依据。

应用案例

基石药业的CS5006 ADC药物，将蛋白质组学技术贯穿研发全程。在靶点发现阶段，研究团队利用高深度蛋白质组学技术，对海量肿瘤样本进行细致分析。通过对比肿瘤组织与正常组织的蛋白质表达谱，精准识别出在肿瘤生长、转移过程中起关键作用的蛋白靶点--整合素 β4（ITGB4），在药物设计环节实现了重大创新，实现First-in-class突破。接着利用蛋白质结构解析技术，科研人员重构了靶蛋白的三维结构，如同绘制出精准的 “分子影像”。在此基础上，设计了高度特异性的抗体作为ADC药物的“瞄准镜”。在临床试验评估阶段，蛋白质组学通过检测患者治疗前后体内蛋白质组的动态变化，能够实时监测CS5006药物的疗效及安全性。这种基于蛋白质组学的精准评估，有助于及时调整治疗方案，确保患者获得最佳治疗效果。

宜联生物联合中山大学肿瘤防治中心团队研发的YL201 ADC药物近日在Nature Medicine报道取得优异的临床I期结果，实现又一例中国原创First-in-class阶段性突破。在YL201药物研发早期，研究人员利用高通量蛋白质组学技术全面解析了不同类型、不同分期肿瘤的蛋白质表达谱，找了潜在全新靶点--B7H3，并深入探究了B7H3与其他蛋白质之间的相互作用网络，揭示其在肿瘤细胞信号传导通路中的关键节点作用 。例如，发现B7H3与某些促进肿瘤血管生成的蛋白质存在紧密联系，进一步阐明了其支持肿瘤生长的机制。进一步，利用蛋白质组学的信息，反复优化了YL201药物结构，保证了该药物最大限度发挥细胞毒性药物的杀伤作用，同时降低对正常细胞的毒副作用 。

展望

基于质谱的蛋白质组学技术正以其高分辨率、高灵敏度、高通量和低成本的优势，深刻变革ADC药物的研究范式。通过对复杂生物样本中蛋白质及其翻译后修饰的精准分析与定量，蛋白质组学技术不仅能够助力ADC药物靶点的探索，实现“First in Class”突破，还可以表征ADC药物以及在细胞和活体内蛋白动态变化，包括靶点结合效率、内化过程、溶酶体降解及有效载荷释放机制，系统性解析药物对信号通路、代谢网络及免疫微环境的多维度影响。

此外，基于质谱的蛋白质组学为ADC药物的脱靶效应和毒性评估提供了前所未有的分子洞察，助力研究人员识别潜在的生物标志物，优化药物设计并预测临床响应。未来，随着单细胞蛋白质组学、空间蛋白质组学等前沿技术的兴起，以及人工智能驱动的数据分析方法的融合，基于质谱的蛋白质组学将进一步推动ADC药物从基础研究到临床转化的全链条创新，为精准肿瘤治疗开辟新的可能性。

景杰生物作为蛋白质组学驱动精准医学领域的领军企业，在行业内率先推出高灵敏度和高准确度的4D蛋白质组学、10X Proteomics、修饰组学技术，相关业务包含：PROTAC分子降解图谱分析、药物靶蛋白解析、共价药物靶向半胱氨酸位点分析、靶蛋白绝对定量、生物标志物鉴定、蛋白质组/翻译后修饰组学分析和抗体测序及表达等。截至目前，已与国内外多个大型药企合作，科研项目成果接连见刊于Cell、Nature、Cancer Cell、Cell Research等国际顶尖杂志，涵盖医学、动植物学等各领域。欢迎各位老师前来咨询！

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