背景
抗体药物偶联物（ADC）具有靶向特异性，强效杀伤作用和长循环半衰期等优点，但是ADC也存在一些限制，例如，全身暴露时间长，清除缓慢，Fc介导的副作用等。但是基于片段Fab的药物偶联物在安全性、清除率、渗透性等方面提供了一些独特的功能。目前制备Fab药物缀合物的方法受到Fab蛋白的可用性和稳定性的限制，对此的报道很少。
2024年9月2日武汉大学药学院徐若琳课题组在Biomaterials发表了一篇名为“A single-chain fab derived drug conjugate for HER2 specific delivery”的研究成果，通过分选酶A连接将抗肿瘤剂SN38缀合到C末端，并生成药物与Fab比率为1的均质Fab缀合物。所得的抗HER2 Fab-SN38缀合物被证明是有效的且具有抗原依赖性借助其特殊的组织蛋白酶触发环化促进释放机制，具有细胞杀伤能力。体内和体外实验表明，Fab-SN38偶联物对HER2阳性细胞具有高特异性，具有良好的治疗效果。
scFab结构及其到Fab的转换
scFab的设计是通过在轻链（LC）的C端通过柔性的组氨酸富集的的环融合到重链（HC）N端，这63个氨基酸的环包含大量的甘氨酸和丝氨酸来保持其灵活性。连接子的邻近效应也促进正确
的轻/重链对和链间二硫键的形成，这两者都有助于防止Fab表达中常见的“轻链缺失”现象。
通过TEV蛋白酶处理，切除了scFab中的组氨酸富集环，从而将scFab转化为传统的Fab形式。scFab衍生的Fab具有良好的靶向性和结合能力。
抗HER2Fab的药物偶联
为了实现与有效载荷SN38位点特异性偶联，scFab的C端被编码为sortaseA的底物肽序列（LPETGG）。BCN-VCit-SN38的结构设计中，有效载荷SN38通过谷氨酸酯键连接到VCit linker上，该linker在肿瘤细胞内化后被溶酶体中的酶切割，触发环化反应，实现有效载荷的无痕迹释放。BCN-VCit-SN38与Fab-azide通过无铜点击化学反应形成Fab-SN38偶联物。
组织蛋白酶B促进了有效载荷的串联释放
Fab-SN38偶联物很可能在酸性内体中被组织蛋白酶处理释放Glu（SN38）-OH。这种中间产物必须扩散到pH较高的细胞质中，才能触发环闭合反应并释放SN38有效载荷。Glu（SN38）-OH具有细胞膜通透性，通过释放强效的SN38激发其细胞毒性活性。
体外对肿瘤细胞的效力
我们观察到Fab-SN38偶联物治疗后对所有HER2阳性细胞系均产生叠加效应，Fab-SN38对HER2阳性细胞是一种有效的选择性细胞杀伤剂。抗HER2Fab和SN38均是针对HER2阳性肿瘤细胞的治疗药物。一旦共价结合，它表现出对肿瘤细胞生长抑制的叠加效应。用荧光染料sulfo-Cy5标记抗HER2Fab-SN38，发现Fab-SN38通过受体介导的内化作用进入细胞。
anti-HER2Fab将NCI-N87细胞周期阻滞在G0/G1期，这将影响细胞的生长，但不会导致细胞凋亡。在Calu-3和SK-OV-3细胞中，Fab段对细胞周期没有明显影响。Fab-SN38及其有效载荷SN38均能显著诱导三种细胞系的细胞周期阻滞在G2/M期，表明通过DNA损伤增加细胞凋亡。表明SN38在抗肿瘤活性中起着不可或缺的作用，特别是在trastuzumab不敏感的细胞系中。
实体瘤异种移植物的活体成像
通过近红外（NIR）成像技术跟踪和检测Fab-SN38在荷瘤裸鼠体内的分布和积累情况。Fab-SN38在心脏、肝脏、肺和脾脏中积聚较少，但在肿瘤中主要可见。曲妥珠单抗则随肿瘤在肝脏内大量沉积。药代动力学分析Fab-SN38的血液循环时间明显短于全长抗体。
体内治疗效果
在体内，Fab-SN38可以预防无胸腺小鼠HER2阳性肿瘤的生长，并且对每剂量7mg/kg的治疗具有良好的耐受性。
总结
抗HER2 Fab-SN38药物偶联物通过对偶联方式和释放机制的精细调整，该偶联物在体外和体内均对HER2阳性肿瘤细胞表现出优异的特异性和有效性。表明基于抗体片段的药物偶联物在靶向肿瘤化疗中具有潜力，为利用Fab开发新型药物偶联物开辟了新的前景。
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