ADC肺毒性评价新方法：基于人源肺泡模型同步评估抗癌疗效与肺损伤风险

摘要

抗体药物偶联物（ADC）已成为肿瘤精准治疗的重要技术路线，但部分ADC药物在临床应用过程中可能引发间质性肺病（ILD）等肺部不良反应，而传统动物模型往往难以准确预测相关风险。为提升ADC药物安全性评价能力，研究人员开发了一种基于人源肺泡组织与肿瘤球状体共培养的新型体外模型。该模型能够同时评估ADC药物的抗肿瘤活性以及肺组织损伤风险，为ADC药物临床前研究提供更具生理相关性的评价工具。

关键词：人原代肺细胞、ADC、肺毒性评价、人源肺泡模型、AlveolAir、HER2、T-DXd、T-DM1、间质性肺病、药物安全性评价、MPS

一、ADC肺毒性研究为何需要更高生理相关性的体外模型

抗体药物偶联物（ADC）是一类由单克隆抗体、连接子以及细胞毒载荷组成的靶向药物。ADC通过识别肿瘤细胞表面特异性抗原实现精准递送，并在细胞内部释放载荷发挥杀伤作用。然而在实际应用过程中，部分载荷药物可能通过旁观者效应扩散至非靶组织，从而导致脱靶毒性反应。

曲妥珠单抗德鲁替康（T-DXd）是近年来广泛应用的HER2靶向ADC药物之一，在多种实体瘤治疗中表现出显著疗效，但同时也被发现与间质性肺病等肺部不良反应相关。由于传统动物模型往往无法准确重现人体肺泡微环境，因此对于此类风险的预测能力有限。随着新型替代研究方法（NAMs）与微生理系统（MPS）的发展，构建更接近人体真实生理状态的人源肺模型逐渐成为ADC安全性研究的重要方向。

图1：T-DXd和T-DM1的作用机制

图1：T-DXd和T-DM1的作用机制

二、人源肺泡模型与肿瘤球状体共培养体系的构建

为了同时观察ADC药物在肿瘤组织和肺组织中的作用，研究人员构建了一套肺泡—肿瘤共培养体系。该体系采用AlveolAir人源肺泡模型作为肺组织部分，并结合HER2阳性的SK-BR-3乳腺癌细胞球状体，从而模拟药物进入体内后在肿瘤与肺组织之间产生的复杂相互作用。

AlveolAir模型由原代人Ⅰ型肺泡细胞、Ⅱ型肺泡细胞以及内皮细胞共同构建，通过气液界面培养形成具有生理相关性的肺泡屏障结构。与此同时，SK-BR-3细胞则被包封于微囊结构中形成肿瘤球状体，从而模拟实体瘤微环境。研究分别采用高肺损伤风险的T-DXd以及风险相对较低的T-DM1进行比较评价，以观察不同ADC药物对肺组织和肿瘤组织的影响差异。

图2：AlveolAir模型与FluoSpheres技术

图2：AlveolAir模型与FluoSpheres技术

图3：T-DXd或T-DM1干预人源肺泡体外模型

图3：T-DXd或T-DM1干预人源肺泡体外模型

三、整体细胞毒性评价结果

研究首先观察了两种ADC药物对肺泡组织整体细胞活性的影响。实验结果显示，在不存在肿瘤球状体的条件下，T-DM1几乎未表现出明显细胞毒性，而T-DXd则呈现出明显的剂量依赖性毒性效应。这意味着即使缺乏HER2阳性肿瘤细胞介导的药物释放过程，T-DXd仍可能对肺组织产生直接影响。

图4：T-DXd、T-DM1处理人源肺泡体外模型的整体细胞毒性

图4：T-DXd、T-DM1处理人源肺泡体外模型的整体细胞毒性

四、炎症反应分析结果

除了整体毒性外，研究还评估了肺组织炎症反应情况。结果表明，与T-DM1相比，T-DXd可显著诱导肺泡模型释放IL-8等炎症相关因子，并且这种效应同样呈现剂量依赖性。值得注意的是，肺泡模型本身并不表达HER2，因此这一现象提示T-DXd可能存在非靶向相关的肺组织影响机制。

图5：AlveolAir与肿瘤球状体共培养模型中的炎症反应

图5：AlveolAir与肿瘤球状体共培养模型中的炎症反应

五、肺组织完整性与DNA损伤评价

研究进一步通过跨上皮电阻抗（TEER）、组织完整性以及γ-H2AX等指标评估肺组织损伤情况。结果显示，仅T-DXd会导致肺泡上皮屏障功能下降，并造成明显组织损伤。当肿瘤球状体存在时，该效应在部分浓度下进一步增强。同时，研究人员观察到肺泡内皮细胞中DNA双链断裂水平升高，说明T-DXd不仅影响组织结构，还可能引发更深层次的细胞损伤反应。

图6：AlveolAir模型的组织完整性

图6：AlveolAir模型的组织完整性

六、肿瘤球状体中的抗癌效果评价

在抗肿瘤活性方面，两种ADC药物均能够抑制HER2阳性SK-BR-3肿瘤球状体生长，但其作用模式存在明显差异。实验结果显示，T-DM1主要表现为直接细胞毒性作用，而T-DXd则更多表现为细胞增殖抑制效应。此外，在肺泡模型存在的情况下，T-DXd在部分浓度条件下显示出增强的抗肿瘤活性。

图7：T-DXd与T-DM1对肿瘤球状体的抗癌效应

图7：T-DXd与T-DM1对肿瘤球状体的抗癌效应

七、人源肺泡体外模型研究结论

本研究构建的人源肺泡—肿瘤共培养体系成功实现了肺组织与肿瘤组织相互作用的体外模拟，并能够同时评估ADC药物的抗癌效果和肺损伤风险。研究结果表明，T-DXd不仅能够产生显著的抗肿瘤作用，同时还会诱导炎症反应、肺组织屏障损伤以及DNA损伤等一系列肺部不良效应；而T-DM1则表现出相对较低的肺组织影响。

研究同时揭示了ADC肺损伤可能涉及的多个机制，包括旁观者效应导致的组织损伤、非特异性摄取引发的直接肺组织影响以及不同载荷机制带来的药效差异。相比传统实验模型，该人源肺泡体外模型能够提供更丰富的机制信息，并有望成为ADC药物安全性评价的重要工具。

关于技术来源

本文基于ADC药物安全性评价、人源肺泡模型、AlveolAir肺模型、肺毒性研究、MPS与NAMs等公开资料整理，用于科研信息分享和实验参考。相关研究涉及人源肺泡组织模型、原代肺细胞、肺毒性评价体系以及呼吸系统体外研究模型等方向，可为药物研发、安全性评价及机制研究提供参考。