组织蛋白酶B：背后蕴藏的Linker“切割”力量-汇智和源生物技术（苏州）有限公司

首页 > 公司动态 > 组织蛋白酶B：背后蕴藏的Linke...

组织蛋白酶B：背后蕴藏的Linker“切割”力量

2024-11-29

抗体偶联药物（Antibody-Drug Conjugate，ADC）是近年来肿瘤靶向治疗领域发展最快的药物类别之一。连接子(Linker)连接着细胞毒性药物和抗体，是ADC药物的关键部件之一。ADC中的连接子可分为可裂解和不可裂解两种形式，目前的ADC研究主要集中在可裂解连接子上。而在可裂解连接子中，组织蛋白酶可裂解连接子是目前应用最广泛以及研究最深入的，其中组织蛋白酶B发挥着至关重要的“切割”作用。

ADC药物简介

抗体偶联药物（Antibody-Drug Conjugate，ADC）由靶向肿瘤特异性抗原或者靶向肿瘤相关抗原的单克隆抗体(Antibody)，与不同数目的小分子细胞毒素(Payload)通过连接子(Linker)偶联而成（图1），兼具传统小分子药物的杀伤效应和抗体药物的靶向性，已成为肿瘤靶向治疗的重要药物之一。ADC药物的核心作用机制是在胞内释放出活性细胞毒素(Payload)，干扰关键细胞机制，从而杀死靶细胞。因此，Payload的释放机制是ADC药物研发的关键点。

图1 ADC药物的结构和功能示意图（来源：Antibody drug conjugate: the“biological missile” for targeted cancer therapy）

Payload的释放机制因连接子类型而异。ADC中的连接子可分为可裂解和不可裂解两种形式。可裂解连接子主要为敏感性的化学键，可以根据体内环境的特异性化学物种（如谷胱甘肽、酸碱性等）或酶浓度不同，促进连接子与药物裂解，主要通过腙键、二硫键、多肽的形式连接。不可裂解连接子没有可触发裂解的内置化学键，需要在癌细胞的溶酶体中将抗体通过蛋白质水解机制变成氨基酸，进而释放带有连接子和氨基酸片段的细胞毒性药物，主要通过硫醚的形式连接。

【可裂解连接子】

腙键特点：对pH值敏感。在血液环境（pH 7.35-7.45）稳定，而在酸性细胞区室，例如溶酶体(pH 4.5-5.0)中会被水解释放Payload; 腙键连接子在血液循环过程中并不稳定，易造成脱靶效应，目前其应用主要局限于血液瘤。

二硫键特点：可被谷胱甘肽(GSH)还原裂解。胞外体液环境中谷胱甘肽的浓度为2-20μmo/L，远低于细胞质中谷胱甘肽的浓度(1-10 mmol/L)，而肿瘤细胞中GSH浓度会更高，从而还原切割二硫键，促进Payload的释放。因此，二硫键连接子在循环系统中相对稳定，并具有一定肿瘤特异性。

糖苷键特点：可被β-葡萄糖醛酸酶和β-半乳糖苷酶切割。含有β-葡萄糖醛酸的连接子具有很高的亲水性，可减少ADC的聚集，同时具有很好的稳定性。

肽键特点：可被组织蛋白酶B切割，这是一种溶酶体蛋白酶，在肿瘤细胞中过度表达，而在血液中存在蛋白酶抑制剂。因此，这种连接子在循环系统中高度稳定，而进入肿瘤细胞后会被溶酶体组织蛋白酶B切割，从而实现细胞毒性药物在癌细胞中靶向释放的功能。

【不可裂解连接子】

硫醚键特点：该类型连接子ADC的药效发挥依赖于内吞机制，经肿瘤细胞内吞后进入溶酶体，ADC的抗体部分被降解，释放出包含细胞毒素、linker和氨基酸残基的复合物。这种连接子在血液环境中更加稳定，但带电荷的氨基酸残基会影响细胞毒素的细胞穿透膜能力，导致其不能发挥效“旁观者效应”。

目前，组织蛋白酶B可裂解连接子是应用最广泛以及研究最深入的，同时也是目前唯一有实际应用于上市ADC药物的酶裂解型连接子。目前全球已上市的ADC药物达15款，其中有8款是组织蛋白酶B可裂解的Linker（表1）。下面，让我们一起来揭开具有强大“切割”力量的组织蛋白酶B的神秘面纱。

表1 全球已上市的ADC药物一览

组织蛋白酶B：背后蕴藏的“切割”力量

组织蛋白酶B（Cathepsin B）是一种半胱氨酸组织蛋白酶，属于半胱氨酸蛋白酶家族，是一种胞内酶，主要分布于细胞溶酶体中。在病变情况下，也会分泌到细胞膜外周微环境或者胞外。组织蛋白酶B由一个重链和一个轻链组成的二聚体，具有羧基肽酶和内肽酶活性。羧基肽酶活性使得组织蛋白酶B可选择性识别某些氨基酸序列以切割序列 C 端侧的肽键接头，例如缬氨酸-瓜氨酸（Val-Cit）、缬氨酸-丙氨酸（Val-Ala）和甘氨酸-甘氨酸-苯丙氨酸-甘氨酸（GGFG）等。这些Linker在已获批的ADC中广泛应用，具体裂解过程如图2所示。内肽酶活性则使组织蛋白酶B参与细胞外基质的降解，从而涉及肿瘤的侵袭和转移。

图2 组织蛋白酶B催化肽键连接子的裂解过程示意图（来源：抗体偶联药物连接技术的研究进展）

由于组织蛋白酶B在多种肿瘤细胞中过表达，如乳腺癌、肝癌、肺癌、黑色素瘤、胰腺癌、卵巢癌、前列腺癌、胃癌、结直肠癌、宫颈癌、甲状腺癌等，并且是一种特异性的胞内酶，因此是现在ADC药物研发主要考虑的Linker裂解酶，可以实现特异性和高效的胞内切割。另外，其他处于早期研究的Linker裂解酶还有组织蛋白酶M、组织蛋白酶L、β-葡萄糖苷酶、β-半乳糖苷酶、硫酸酯酶、磷酸酶和天冬酰胺内肽酶（莱古酶）等。

IPHASE相关产品

鉴于此，IPHASE作为体外研究生物试剂引领者，凭借先进的设备、专业的技术人员和多年研发经验，自主研发了重组人组织蛋白酶B（Human Cathepsin B），该产品采用HEK293细胞表达，更接近蛋白天然构象，可用于评估ADC药物连接子切割效果，保证payload在胞内高效释放；

IPHASE技术人员通过测定底物Z-RR-AMC的代谢减少速率来评估组织蛋白酶B的活性。孵育体系中组织蛋白酶B终浓度为2μg/ml，底物Z-RR-AMC终浓度为1μM，孵育时间为60min，最终测得组织蛋白酶B的活性为8000pmol/min/mg。

除了组织蛋白酶B（Cathepsin B）外，针对ADC药物中payload其他释放形式、代谢稳定性、血浆蛋白结合等方向的研究，IPHASE推出了肝溶酶体、肝S9、酸化肝匀浆液，肝微粒体及空白血浆等产品，全面助力客户ADC药物开发研究！

分类	名称	规格
组织蛋白酶B	人组织蛋白酶B, HEK293	10μg/50μg
肝溶酶体	人/猴/犬/大鼠/小鼠肝溶酶体	250μl, 2mg/ml
酸化肝匀浆液	人/猴/犬/大鼠/小鼠酸化肝匀浆液	10ml, 0.2g/ml
肝S9	人/猴/犬/大鼠/小鼠/兔/小型猪肝S9	0.5ml, 20mg/ml
肝微粒体	人/猴/犬/大鼠/小鼠/兔/仓鼠/猫/小型猪肝微粒体	0.5ml, 20mg/ml
血浆	空白人/猴/犬/大鼠/小鼠血浆（PPB）	5ml
血浆	空白人/猴/犬/大鼠/小鼠血浆（稳定性专用）	5ml

IPHASE/汇智和源凭借多年的研发经验，推出了多领域、多种类的高端科研试剂，为药物早期研发提供筛选工具，为生命科学领域的探索提供新材料、新方法和新手段，为食品、药品、化学品等的遗传毒性研究提供便捷产品，望广大科研工作者来电咨询，咨询热线400-127-6686。

参考资料：

[1] Zhiwen Fu, Shijun Li, Sifei Han, et al. Antibody drug conjugate: the“biological missile” for targeted cancer therapy. Signal Transduction and Targeted Therapy.2022,7(1):93

[2] 李云峰，辛杰，李静，等. 抗体偶联药物连接技术的研究进展[J]．中国新药与临床杂志，2022, 41(12): 719-728.

[3] Mckertish, C.M.; Kayser, V. Advances and Limitations of Antibody Drug Conjugates for Cancer. Biomedicines 2021, 9, 872.

[4] Baah, S.; Laws, M.; Rahman, K.M. Antibody–Drug Conjugates—A Tutorial Review. Molecules. 2021, 26, 2943.

[5] Bargh J D, Isidro-LIobet A, Parker J S, et al. Cleavable linkers in antibody–drug conjugates. Chemical Society Reviews. 2019, 48(16):4361-4374.

[6] Zheng Su, Dian Xiao, Fei Xie, et al., Antibody-drug conjugates: Recent advances in linker chemistry. Acta Pharm Sin B. 2021.11(12): 3889-3907.

发文章得奖励

凡使用本公司产品，在国内及国际刊物上发表论文（论文发表日起一年内），并注明产品属于IPHASE BIOSCIENCES Co.,Ltd. / 汇智和源生物技术（苏州）有限公司所有，即可申请奖励。根据发表刊物影响因子不同，给予不同金额奖品：

非SCI论文及IF≤5分，500元礼品；

5分＜IF≤8分 800元礼品；

8分＜IF≤10分 1000元礼品；

IF≥10分 2000元礼品；

注：①礼品卡也可兑换同等金额产品购买抵用券；

②如遇我司公司名称书写不规范或不是第一作者

等情况，对应给予奖品金额将发放50%；

活动多多，礼品丰厚，快来参与吧！

关于我们

汇智和源，致力于为创新药研发企业及生命科学研究机构提供高品质的生物试剂，IPHASE为公司核心品牌，品牌宗旨“Innovative Reagents For Innovative Research”。