Développement de conjugués anticorps-médicament

De multiples stratégies ont été développées pour conjuguer des paires lieur-charge utile à des supports d’anticorps. L’efficacité de ces méthodologies influe directement sur la charge et la distribution des charges utiles le long de la dorsale des anticorps et sur l’hétérogénéité du CDA résultant.

• Conjugaison chimique : c’est la méthode de conjugaison la plus couramment utilisée et elle repose sur des résidus réactifs et fonctionnels exposés à la surface du support de l’anticorps. Les deux résidus les plus couramment utilisés pour cette stratégie de conjugaison sont la cystéine (réactive avec les groupes thiol insérés sur la charge utile) et la lysine (groupes amine). Parmi les deux résidus réactifs, il a été prouvé que la cystéine permettait un contrôle supérieur des propriétés de distribution du DAR et de la charge médicamenteuse en raison de la plus faible occurrence de résidus accessibles à la surface de l’anticorps. L’avantage unique de cette méthode est qu’elle ne nécessite pas d’ingénierie des anticorps avant la conjugaison des médicaments.
• Conjugaison enzymatique : les enzymes peuvent modifier un anticorps de manière spécifique à un site ou à une séquence. La plupart des stratégies de conjugaison d’anticorps par voie enzymatique sont basées sur l’utilisation de la sortase A. Cette enzyme clive les liaisons thréonine-glycine et fixe une molécule d’oligoglycine sur le site. La transglutaminase microbienne a également été utilisée avec succès pour fixer des charges utiles aux glycanes du fragment Fc du vecteur anticorps.
• Conjugaison spécifique au site : un certain nombre de méthodes de conjugaison spécifique au site ont été développées ces dernières années pour améliorer l’homogénéité des produits ADC finaux. Ces méthodes reposent sur l’ingénierie de résidus spécifiques le long du squelette de l’anticorps, ce qui permet un contrôle plus strict du DAR et de la distribution de la charge médicamenteuse.
• Conjugaison par chimie click : la chimie click est définie comme un processus efficace et à haut rendement utilisant des réactifs peu coûteux et ne nécessitant que des conditions douces. Les paires charge utile-liaison et le squelette de l’anticorps sont conçus pour porter un marqueur spécifique et autoréactif. Une fois ces composants mis en contact, la réaction se produit naturellement et rapidement. La chimie click permet un contrôle très précis du DAR et de la distribution du médicament dans le squelette de l’anticorps, ce qui augmente considérablement l’homogénéité des produits ADC.

Les lieurs chimiques servent d’interface entre les médicaments et les anticorps dans les CDA. Les lieurs sont constitués d’un domaine de liaison aux anticorps et d’un domaine de liaison à la charge utile. Leurs propriétés influencent fortement la stabilité, la sécurité, le profil d’agrégation, la portée thérapeutique et le mécanisme d’action des ADC.

Les lieurs sont largement classés comme clivables ou non clivables. Une liste des lieurs les plus couramment utilisés se trouve dans le tableau ci-dessous.

Le choix du meilleur lieur pour un ADC spécifique dépend en fin de compte de plusieurs facteurs, notamment l’abondance de l’antigène cible, la toxicité de la charge utile et la nature de la tumeur (tumeur solide ou hématologique). Par exemple, les lieurs clivables sont plus appropriés pour cibler des cibles peu abondantes et des tumeurs solides, étant donné que ces lieurs sont capables de libérer leurs ogives dans le micro-environnement tumoral, ce qui permet la diffusion rapide des petits médicaments sans qu’il soit nécessaire de les internaliser.

Les charges utiles appropriées pour les CDA sont généralement définies comme étant efficaces pour tuer les cellules cancéreuses à l’échelle nanomolaire et picomolaire. Ils doivent également être assez solubles pour éviter une agrégation excessive, non immunogènes, et posséder des sites réactifs disponibles pour la conjugaison avec un lieur.

Les principales charges utiles cytotoxiques appartiennent à deux familles : les inhibiteurs de la tubuline (maytansinoïdes, auristatines ou dérivés du taxol) et les agents modificateurs de l’ADN (principalement les calichéamicines). La plupart de ces agents sont également trop toxiques pour être administrés par voie systémique dans le cadre d’un régime monothérapeutique. Les inhibiteurs de la tubuline ont une longue et solide expérience en tant que charges utiles de CDA. Ils agissent pendant le cycle cellulaire, provoquant la mort cellulaire par arrêt mitotique. La plupart des ADCs en clinique portent des inhibiteurs de tubuline comme charge utile. En revanche, les agents modificateurs de l’ADN peuvent agir indépendamment du cycle de croissance cellulaire, provoquant le clivage de la molécule d’ADN et entraînant la mort cellulaire par apoptose.

Plus récemment, des charges utiles alternatives telles que les dérivés de la camptothécine et les dimères de pyrrolobenzodiazépines (PBD) ont gagné du terrain par rapport aux classes de médicaments plus conventionnelles.

Ce qui rend la bioanalyse des ADC si difficile, c’est la nature hétérogène de ces produits, notamment lorsque les méthodes de conjugaison chimique classiques (cystéine et lysine) sont utilisées. L’hétérogénéité est connue pour influencer un certain nombre de propriétés des ADC, telles que la stabilité et l’efficacité thérapeutique. C’est pourquoi une analyse approfondie des produits ADC est essentielle pour s’assurer de leur succès aux stades ultérieurs du développement.

Les principales propriétés des ADC et les méthodes bioanalytiques courantes utilisées pour leur étude sont les suivantes :

• Rapport médicament/anticorps (DAR) : spectroscopie ultraviolet-visible (UV/Vis), méthode de digestion à base d’enzyme cathepsine-B, chromatographie d’interaction hydrophobe (HIC), chromatographie liquide haute performance en phase inversée (RP-HPLC) et spectrométrie de masse (MS).
• Distribution de la charge médicamenteuse : électrophorèse capillaire (CE), HIC, RP-HPLC, et MS
• Anticorps non conjugué : CE, ELISA HIC, RP-HPLC, et MS
• Dégradation/biotransformation : LC-MS/MS (peut être précédé d’étapes d’enrichissement et de dégradation protéolytique pour augmenter la résolution analytique).
• Teneur en médicament libre : LC-MS/MS
• Variantes de charge : chromatographie par échange d’ions (IEX) et focalisation isoélectrique capillaire imagée (iCIEF).
• Stabilité et profil d’agrégation : chromatographie d’exclusion de taille (SEC), LC-MS et CE.
• Modifications post-traductionnelles : LC-MS/MS
• Pharmacocinétique : en utilisant des modèles animaux, la pharmacocinétique (étude du devenir du CDA dans un organisme) peut être estimée en mesurant le sérum après traitement et en quantifiant : les anticorps totaux et conjugués ; le médicament libre et conjugué ; et les voies de biotransformation (LC-MS couplé à la digestion des protéines).

De toutes les propriétés mentionnées ci-dessus, le DAR et la distribution de la charge médicamenteuse restent les plus importantes. Pour leur bioanalyse, les méthodes les plus utilisées au début du développement comprennent les méthodes UV/Vis, HIC et RP-HPLC, ou LC-MS.

En raison de la complexité et de l’hétérogénéité inhérente aux produits ADC, il peut être difficile d’assurer leur succès pendant le développement clinique. Cependant, on sait qu’en se concentrant sur l’optimisation d’un certain nombre de propriétés clés, les chances d’obtenir une autorisation de mise sur le marché augmentent considérablement :

• Affinité de l’anticorps : une fois qu’une cible hautement spécifique a été choisie, un anticorps présentant une affinité optimale doit être produit. On pourrait supposer que plus l’affinité est élevée, meilleur est le conjugué anticorps-médicament. Cependant, c’est rarement vrai. Par exemple, les anticorps à haute affinité peuvent avoir un effet positif sur le taux d’internalisation mais limiter la pénétration des tumeurs solides en raison de l’effet de barrière de site. Ainsi, l’affinité optimale des anticorps doit être déterminée en tenant compte de l’application thérapeutique.
• Stabilité du lieur : le lieur est un composant crucial d’un CDA car il lie de manière covalente l’anticorps à la charge utile. Les propriétés d’un bon linker sont les suivantes :
  • Stabilité dans la circulation sanguine pour éviter la libération de la charge utile hors cible et limiter les effets secondaires toxiques.
  • Libération rapide de la charge utile à l’intérieur ou dans la matrice extracellulaire des cellules cancéreuses.
• DAR : Le DAR est le nombre moyen de molécules de médicament attachées à un anticorps dans un produit ADC. Selon de nombreuses études, un DAR moyen de 4 est considéré comme optimal pour les thérapies anticancéreuses. Toutefois, cela peut varier en fonction de la cible et de la maladie. Par exemple, des valeurs DAR plus élevées peuvent être envisagées pour cibler des antigènes associés à des tumeurs dont l’expression est faible ou la cinétique d’internalisation lente. Mais comme ces ADC ont une forte propension à l’agrégation et une clairance rapide, la caractérisation approfondie de leur profil pharmacocinétique est vitale pour assurer leur succès en clinique.
• Distribution de la charge médicamenteuse : contrairement au DAR, la charge médicamenteuse est la distribution des médicaments par anticorps dans un produit ADC, souvent représentée par un intervalle de valeurs. Plus l’intervalle est large, plus le produit CDA est hétérogène. Des charges médicamenteuses très hétérogènes peuvent induire des modifications en termes de toxicité et/ou d’index thérapeutique du produit ADC. De plus, il est plus difficile de caractériser son devenir dans l’organisme étant donné que différentes espèces de CDA subiront différentes voies de dégradation. Le rétrécissement de la distribution de la charge médicamenteuse dans un produit ADC donné est donc essentiel pour garantir un meilleur effet thérapeutique.
• Agrégation : les valeurs élevées du DAR et l’hydrophobie contribuent à une agrégation plus importante des ADC. À son tour, l’agrégation diminue la puissance thérapeutique de ces produits biopharmaceutiques. C’est pourquoi l’utilisation de DAR plus faibles, la conjugaison avec des charges utiles plus solubles et la PEGylation des ADC ne sont que quelques-unes des stratégies qui peuvent être utilisées pour atténuer l’agrégation.
• Médicament libre : il est essentiel de réduire le pourcentage de médicament libre dans un produit ADC donné pour limiter la toxicité de ces produits thérapeutiques complexes. Les pourcentages élevés de médicament libre peuvent être causés par une mauvaise chimie des lieurs et peuvent donc être atténués par l’ingénierie des lieurs pour une plus grande stabilité dans la circulation.

Des dizaines d’ADC ont atteint la clinique depuis l’approbation de Mylotarg (gemtuzumab ozogamicin) en 2020. Les principales cibles cancéreuses actuelles et futures de ces immunothérapies sont les suivantes :

• HER2 – également connu sous le nom de récepteur tyrosine-protéine kinase erbB-2, CD340 (cluster of differentiation 340), proto-oncogène Neu, ou protéine ERBB2. Présente chez 30 % des patientes atteintes d’un cancer du sein et liée à un mauvais pronostic et à des formes agressives de la maladie.
• CD22 – il s’agit d’une glycoprotéine transmembranaire associée aux malignités des cellules B telles que le lymphome non hodgkinien et la leucémie lymphoblastique aiguë, entre autres.
• Facteur tissulaire (TF) – fréquemment exprimé par les cellules cancéreuses et connu pour favoriser la croissance tumorale, l’angiogenèse, les métastases et la thrombose.
• Récepteur du facteur de croissance des hépatocytes (HGFR) ou c-Met – un récepteur membranaire doté d’une activité tyrosine kinase. L’amplification des récepteurs c-Met a été signalée dans différents types de cancer, entraînant souvent la transformation des cellules cancéreuses, la progression tumorale et la résistance aux traitements.
• Récepteur des folates alpha (FRα) – glycoprotéine liée à la membrane de glycosyl-phosphatidylinositol (GPI) surexprimée dans plusieurs types de cellules cancéreuses et jouant un rôle présumé dans la progression du cancer.

L’amélioration de la chimie des lieurs et des stratégies de conjugaison a favorisé le développement d’ADC ayant des structures ou des mécanismes d’action différents. De multiples tendances devraient marquer la prochaine génération de ces produits biopharmaceutiques complexes, notamment :

• Systèmes à double ciblage (support d’anticorps bispécifiques) ou à double médicament (deux charges utiles différentes).
• Conjugués médicamenteux à base de pro-corps (uniquement activés par des enzymes spécifiques).
• Déplacement de la conjugaison chimique et enzymatique vers des méthodes moins sujettes à l’hétérogénéité, telles que la chimie spécifique au site et la chimie click.
• Création d’agents de liaison à libération rapide pour le ciblage efficace et sûr des tumeurs solides.