随着大量ADC药物进入临床，关于这类药物工作机制的讨论也在加深。根据设计、ADC因为可以在抗原表达细胞优先内化并释放所携带毒素，因此选择性杀伤抗原表达细胞。因为目前ADC抗原基本都是肿瘤相关抗原，因此肿瘤细胞可以被选择性杀伤、从而扩大毒素的治疗窗口。虽然很多ADC药物的确增加了毒素的治疗窗口，但一个与设计原理不太相符的现象也引起大家注意。那就是ADC药物的应答与靶标抗原表达量的相关性并不明显，最近WCLC公布的HER3-DXd、I-DXd(靶向B7-H3)虽然应答率不错、但与靶点表达无明显相关。这个现象对于医生和患者无关紧要，甚至更有利、因为用药可以不受抗原表达量的限制。但对于药物设计者来说，搞清楚这背后的机制非常重要、否则ADC研发成了新时代的神农尝百草。
HER3-DXd
I-DXd
第一个可能性是ADC因为把小分子毒素的体内分布彻底改变、基本把携带毒素的ADC控制在血液里，因此减轻了一些深度分布毒素的系统毒性。因为现在ADC抗体基本采用IgG抗体、半衰期有2周左右，所以如果链接子比较稳定那么毒素可以非常缓慢平稳地释放，因此ADC相当于毒素的缓释前药、缩短了毒性剂量药物暴露的时间，因此扩大了治疗窗口。但这个假说并不可靠，在一三共进入ADC领域之前曾经想利用前药设计扩大治疗窗口。其中一个叫做DE310的前药虽然非常平稳地释放了一个与DXd非常类似的Exatecan（下图），但疗效远远不如基于DXd的几个ADC药物。
这是为什么呢？一个可能是虽然DXd与Exatecan结构很接近、已有SAR显示这个位置几乎什么基团都活性很好，但不排除二者确实存在安全窗口差异。第二是DE310虽然用了GGFG链接子，但是与Exatecan直接通过酰胺键链接（而不是像ADC那样通过酰胺次甲基醚链接）。这导致DE310酶切特异性不如ADC、产生了相当比例的G-Exatecan（甘氨酸修饰的exatecan），增加了不确定性。但是我觉得DE310与ADC更主要的区别是毒素释放的地点。ADC要通过内吞才能释放毒素，但DE310无抗原靶点、也很难进入细胞，所以毒素大部分可能是在血液里释放的。这个毒素作案第一现场的区别非常重要，如果毒素首先出现在血液然后才能进入疾病组织，那么正常组织、尤其是血液与毒素共处时间更长，增加了毒性风险、尤其是血液毒性。但如果毒素首先出现在组织（如ADC），那么疾病组织与毒素共处时间更长、降低了系统毒性。如果毒素从组织逃逸到血液可以快速被肝肾等器官代谢清除的话，就可以进一步扩大组织与血液之间的药物浓度梯度、扩大治疗窗口。
在肿瘤细胞选择性激活前药是扩大肿瘤药物治疗窗口的一个传统策略，最著名的例子是卡培他滨。这个前药需要三步代谢才能生成活性药物5-FU，其中第三步的胞内水解酶在肿瘤细胞高表达、因此可能富集5-FU。早期罗氏的研究显示动物模型中卡培他滨在肿瘤中选择性释放5-FU，令这个策略成为一个非常诱人的方向。但后来在临床患者测量5-FU的游离药物浓度发现肿瘤与正常组织并无显著区分，而且均低于血液中5-FU浓度，说明或者5-FU从肿瘤逃逸速度很快、或者在大量在血液中被酶切释放。所以尽管卡培他滨是个非常有效药物、但其作用机制可能并非选择性在肿瘤细胞内释放5-FU。前药虽然是个古老概念但ADC可能是第一类胞内释放毒性的前药，这个特殊性质的重要性有待进一步研究。
还有一种可能是ADC虽然靶向肿瘤相关抗原、但可能是肿瘤微环境富集的其它细胞类型其实是更重要的毒性释放载体。肿瘤特异抗原只是肿瘤区别于正常组织的一个方面，肿瘤还有其它性质区别于正常组织、比如肿瘤的血管结构导致的EPR效应是纳米领域的一个基石假说。肿瘤微环境有一些激活的免疫细胞、成纤维细胞等数量超过正常组织，这些细胞可以通过非特异内团机制内吞ADC并释放毒性，因此可以在一定程度上扩大治疗窗口、并对靶标抗原表达量无依赖性。尤其是免疫细胞因为处理肿瘤、感染等突发事件需要高效进入事故现场，所以演化出一系列进入肿瘤微环境的归巢机制。携带ADC的免疫细胞可能更有效地帮助ADC进入肿瘤微环境。肿瘤微环境一个突出特征是缺氧，缺氧诱导HIF等转录因子的表达和激活，而切断ADC链接子的组织蛋白酶也是HIF的底物之一，所以即使靶点对ADC药物分布没有影响但肿瘤缺氧微环境也可能更有效地释放毒素、产生不依赖靶点的治疗窗口提升。
人体的生物学过程高度复杂，为了便于理解和沟通我们使用各种简化的模型来描述这些过程、但是这些模型并非真相本身。ADC药物已经在临床证明可以扩大毒素治疗窗口，但这背后的机制看来却比这个理念提出时更复杂。为了更好设计下一代ADC、以及更优质的其它类型前药，我们有必要深入研究ADC治疗窗口的生物学基础。
