引言

2022年諾貝爾化學獎的揭幕，將“點擊化學”這一前沿技術推向公眾視野。三位科學家的突破性工作，不僅革新了有機合成領域，更為癌癥治療開辟了新路徑——抗體偶聯藥物（Antibody-Drug Conjugate, ADC）的研發因點擊化學的賦能，正邁向更高精度與更低毒性的新紀元。

什么是點擊化學？

點擊化學是一種高效、精準的分子合成技術，其核心思想是通過快速、高選擇性的化學反應，像“拼樂高”一樣將分子模塊連接起來。該技術由諾貝爾化學獎得主Barry Sharpless于2001年提出，具有以下核心特點：

1. 高效性：反應在溫和條件下即可快速完成，產率高達90%以上，副產物極少。

2. 模塊化：通過標準化反應基團（如疊氮化物和炔烴），實現不同分子模塊的靈活拼接。

3. 生物正交性：反應在活體環境中（如細胞、血液）也能安全進行，幾乎不干擾正常生理過程。

點擊化學賦能ADC的三大核心優勢

1.精準靶向：告別“隨機偶聯”時代

早期ADC通過抗體自身賴氨酸或半胱氨酸隨機偶聯藥物，導致藥物-抗體比（DAR）不均，療效波動明顯。點擊化學在抗體和藥物上分別引入特定官能團（如疊氮化物與炔烴），實現“一對一”精準連接，DAR值可控性達96%以上。

2.超強穩定性：分子級的“鉚釘技術”

點擊化學反應（如CuAAC、SPAAC）形成的環狀結構（如三唑環）具有化學惰性，抗酸抗酶能力顯著提升。實驗數據顯示，基于SPAAC技術構建的ADC在血清中穩定存放3天仍保持95%以上完整性，遠優于傳統硫醚鍵。

3.多元化應用場景：“模塊化”藥物設計

通過“點擊-釋放”策略定向激活藥物，例如M1231雙抗ADC使用IEDDA反應，將毒性載荷僅釋放于HER2/HER3共表達腫瘤。雙載荷ADC利用分支連接子搭載不同機制藥物（如微管抑制劑+DNA損傷劑），通過一次點擊反應實現雙重抗腫瘤打擊。

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點擊化學在ADC合成中的實際應用

點擊化學在 ADCs 合成中的應用主要包括以下反應：

銅催化疊氮-炔烴環加成（CuAAC）

CuAAC是點擊化學的核心反應，該反應利用Cu(I)催化疊氮與炔烴生成1,4-二取代三唑鍵，具有高產率、高選擇性和溫和條件等優勢。在ADCs中，CuAAC常用于抗體與連接子（linker）或細胞毒素的偶聯，例如通過疊氮化抗體與炔基化藥物分子的結合。但銅離子的細胞毒性限制了其在活體系統中的應用。

應變促進疊氮-炔烴環加成（SPAAC）

SPAAC通過環辛炔的環張力降低活化能，無需金屬催化劑即可高效反應，解決了CuAAC的生物相容性問題。已有研究通過SPAAC將LILRB4抗體與MMAF偶聯，成功構建靶向白血病的高DAR（藥物-抗體比）ADC，表現出靶向選擇性和良好藥效。

肟鍵形成（Oxime Ligation）

利用醛/酮與氨基氧基的縮合反應，偶聯位點可控。例如，研究表明通過抗體的醛基修飾與氨基氧官能化的藥物結合，可以形成肟鍵連接。盡管早期肟鍵因酸堿敏感性應用受限，但優化后的體系已顯示出血清穩定性提升。

例

邁克爾加成（Michael Addition）

邁克爾加成反應是ADC合成中最核心的化學偶聯策略之一，尤其在基于半胱氨酸的隨機偶聯技術中占據主導地位。該反應通過α,β-不飽和羰基化合物（如馬來酰亞胺）與巰基的共軛加成，實現抗體與細胞毒素的高效偶聯。

酰肼-異吡咯烷-斯佩格勒連接（HIPS）

通過醛基與酰肼的縮合生成穩定的C-C鍵。例如，使用甲酰甘氨酸生成酶在抗體引入醛基，隨后與含有異吡咯烷的載藥接頭反應，生成特異性ADC。實驗顯示該連接方式的HIPS-ADC體外活性與已獲批ADC相當，并在動物模型中抑制腫瘤生長。

狄爾斯-阿爾德反應（Diels-Alder, DA）

正向DA反應：通過雙烯體（如環戊二烯）與親雙烯體（如馬來酰亞胺）的環加成，實現溫和條件下的穩定偶聯。研究證明該反應制備的ADC在血清中穩定性優于傳統硫醇-馬來酰亞胺連接。

逆向電子需求DA（IEDDA）：采用四嗪與環辛烯類化合物快速反應（速率達103–10? M?1s?1），適用于活體環境。例如，抗體搭載環辛烯后通過IEDDA與四嗪修飾的載藥MMAE連接，顯著提升偶聯效率及靶向性。

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突破與挑戰：點擊化學的未竟之路

1.體內反應效率的優化
盡管體外實驗顯示點擊反應高效，但活體環境中的復雜因素（如血流量、滲透壓）可能降低偶聯效率。解決方案包括開發更活潑的環辛炔衍生物（如 DIBAC ）。

2. 連接子穩定性的平衡
過度穩定的連接子可能導致藥物無法釋放，而過于活躍的連接子易在血液中分解。新型“雙響應”連接子（如同時響應pH和酶）正在臨床試驗中驗證。

3. 規模化生產的成本控制
無銅點擊試劑（如DBCO）價格高昂，限制工業化應用。合成生物學技術的進步（如微生物發酵生產環辛炔）有望降低成本。

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結語

從實驗室到臨床，點擊化學正推動 ADC 從 “ 粗放型 ” 向 “ 精準型 ” 跨越。目前，全球已有超過 20 款點擊化學衍生 ADC 進入臨床，涵蓋乳腺癌、淋巴瘤、實體瘤等適應癥。未來，隨著生物正交工具的迭代與跨學科合作（如 AI 輔助連接子設計），點擊化學有望徹底改寫癌癥治療格局，為患者帶來更高生存質量與更長生存期。

參考文獻：

1.Click chemistry in the synthesis of antibody-drug conjugates. Bioorg Chem.2024 Feb:143:106982.

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