王立振，楊 敏

（江蘇省原子醫(yī)學(xué)研究所 衛(wèi)生部核醫(yī)學(xué)重點實驗室 江蘇省分子核醫(yī)學(xué)重點實驗室，江蘇 無錫 214063）

癌癥是全球第二大死因。雖然癌癥的確切原因尚不清楚，但若能早期診斷，多數(shù)患者可以通過手術(shù)治療、化療、放療或聯(lián)合治療而改善生存質(zhì)量甚至延長生命。因此，準(zhǔn)確的早期檢測可以使原發(fā)灶在轉(zhuǎn)移前得到適當(dāng)?shù)闹委煟?］。

腫瘤的持續(xù)生長、侵襲轉(zhuǎn)移與血管新生密切相關(guān)。血管新生是指毛細(xì)血管從已存在的血管周圍生成的過程，它對腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移至關(guān)重要。無血管生長期腫瘤細(xì)胞的增殖速度與有血管腫瘤細(xì)胞的增殖速度并無差異，其細(xì)胞生存率與死亡率都會達(dá)到一個動態(tài)平衡，故腫瘤的體積保持在微小狀態(tài)。研究表明，抑制血管新生可以使腫瘤停止生長甚至萎縮。與傳統(tǒng)非靶向性化療相比，抗血管新生治療可選擇性地作用于活化的內(nèi)皮細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞，因而更有優(yōu)勢。臨床Ⅰ期和Ⅱ期試驗表明，血管新生抑制劑可以有效減緩或阻止腫瘤的生長或轉(zhuǎn)移［2－4］。

血管新生是一個復(fù)雜的過程，包括細(xì)胞、可溶性因子和細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）物質(zhì)間的廣泛作用。血管網(wǎng)絡(luò)的生成需要經(jīng)歷不同步驟，首先活化血管內(nèi)皮細(xì)胞釋放出蛋白酶逐步降解周圍已存在血管的基底膜，而后內(nèi)皮細(xì)胞遷移入空隙，增殖并分化為成熟的血管。該過程受多種血管新生誘導(dǎo)因子調(diào)控。例如生長因子、趨化因子、血管新生酶、內(nèi)皮細(xì)胞的特定受體以及粘附分子等。每一個過程都可能為診斷和治療提供靶點［5］。

毛細(xì)血管細(xì)胞中的粘附分子——整合素αⅤβ3的表達(dá)及其與特異性基質(zhì)配體如含精氨酸－甘氨酸－天冬氨酸 （Arg－Gly－Asp，RGD）的三肽等的相互作用在腫瘤血管新生和轉(zhuǎn)移中起著關(guān)鍵作用。在血管新生過程中，內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的整合素調(diào)節(jié)細(xì)胞的遷移和生存。腫瘤細(xì)胞表達(dá)的整合素促進(jìn)細(xì)胞侵襲和穿越血管壁，便于腫瘤轉(zhuǎn)移。αⅤβ3整合素受體在活化的內(nèi)皮細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中高度表達(dá)，但在正常的內(nèi)皮細(xì)胞和多數(shù)正常組織中不表達(dá)，這為抗血管新生策略提供了潛在的靶點［6］。采用mAbs、環(huán)形RGD肽拮抗劑和模擬肽等抑制αⅤβ3整合素受體活性可以誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡、抑制血管新生并增加內(nèi)皮單層的滲透性。多數(shù)動物實驗表明，整合素αⅤβ3活性的抑制與腫瘤體積的縮小密切相關(guān)［7］。

由于所有實體瘤細(xì)胞（乳腺癌，前列腺癌、肺癌等）成瘤過程必然伴隨著腫瘤新生血管生成，整合素αⅤβ3作為腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中的共有物質(zhì)，具有一定的特異性，因此整合素αⅤβ3不僅是腫瘤治療潛在的分子靶點，而且也是分子成像的特異靶點。無創(chuàng)、可視化且定量分析整合素αⅤβ3表達(dá)為確證腫瘤（腫瘤細(xì)胞和新生腫瘤血管）整合素水平，更恰當(dāng)?shù)剡x擇適于抗血管新生治療的病人以及監(jiān)測療效提供了新的契機(jī)［8］。Ellgela等利用靶向整合素αⅤβ3的微泡結(jié)合對比增強(qiáng)超聲技術(shù)對腫瘤新生血管進(jìn)行評價，觀察到靶向性微泡更多地聚集在腫瘤微血管內(nèi)，而在血管外幾乎沒有，非靶向性微泡則沒有在微血管內(nèi)聚集。Sipkin等在動物實驗中證實使用MRI和抗體修飾的順磁性脂質(zhì)體可方便地對整合素αⅤβ3表達(dá)進(jìn)行顯像。近紅外熒光染料共軛的環(huán)狀RGD肽能顯示模型鼠皮下接種的整合素陽性腫瘤。上述方法可對腫瘤周圍及內(nèi)部的新生血管進(jìn)行非侵入性檢測，從而間接診斷腫瘤，但這些方法均存在著靈敏度低的缺陷［9］。

目前，放 射 性 核 素 （18F、64Cu、68Ga、86Y、125I、99Tcm和111In等）標(biāo)記的靶向整合素αⅤβ3的RGD肽類核素顯像（SPECT或PET）探針是研究的熱點。與SPECT相比，PET的靈敏度和分辨率更高。18F具有接近100%的正電子效率，低正電子能量（0.64MeV）和相對較短的物理半衰期（t1／2＝109.7min）等特點，是理想的多肽標(biāo)記和 PET 顯像核素［10］。本文擬對18F標(biāo)記的RGD肽類分子探針在腫瘤整合素αⅤβ3受體PET顯像中的研究進(jìn)展作簡要綜述。

1 18F－Galacto－RGD

Haubner等［11］最初對環(huán)狀RGD五肽單體（－Arg－Gly－Asp－dTyr－Val－，c（RGDyV））進(jìn) 行了125I標(biāo)記。在檢測裸鼠體內(nèi)M21黑色素瘤、MaCaF乳腺癌和骨肉瘤的實驗中發(fā)現(xiàn)，靜脈注射探針10min后，雖然探針能聚集于腫瘤組織中，但其在腫瘤中快速清除，且在肝組織中滯留時間過長，不適用于臨床。

RGD肽的乳糖化降低了RGD肽的親脂性并相應(yīng)地減小了肝的攝取。采用輔基18F－氟丙酸對相應(yīng)肽進(jìn)行18F標(biāo)記，可得到探針18F－Galacto－RGD［12］，其化學(xué)結(jié)構(gòu)示于圖1。M21黑色素瘤移植瘤模型表明，整合素αⅤβ3陽性腫瘤對18F－Galacto－RGD特異性攝?。?3］，注射120min后，腫瘤與血的放射性攝取比（T／NT）為27.5；腫瘤與肌肉的 T／NT為10.2。18F－Galacto－RGD成為第1個非侵入的整合素αⅤβ3靶向示蹤劑用于PET成像。對癌癥患者進(jìn)行的臨床試驗［14，15］表明，該示蹤劑安全且能夠特異性識別整合素αⅤβ3陽性腫瘤組織，并有很好的腫瘤與正常組織的靶本比。動態(tài)模型評估分布容積值發(fā)現(xiàn)，在腫瘤組織中整合素受體濃度是正常組織的4倍［16］。Beer等［17－19］對16名乳腺癌患者（12個原 發(fā) 灶 和 4 個 轉(zhuǎn) 移 灶 ）行18F－Galacto－RGD PET顯像，結(jié)果表明，該示蹤劑能確定所有侵襲性病灶。11名頭頸部腫瘤患者行18F－Galacto－RGDPET顯像，12個病灶中有10個顯示放射性濃聚，2個無明顯攝取。病理學(xué)分析證實，無放射性攝取的疑似腫瘤病灶為淺表性病變。19例實體瘤患者（骨骼肌肉系統(tǒng)腫瘤10例、黑色素瘤4例、頭頸部腫瘤2例、膠質(zhì)瘤2例、乳腺癌1例）術(shù)前行PET掃描，17個18F－Galacto－RGD 攝取顯著的病灶為惡性，另2個良性病灶無顯著放射性攝取。

除了對腫瘤進(jìn)行診斷和鑒別外，18F－Galacto－RGD在選擇適宜抗血管新生治療的病人和評價相應(yīng)的療效上也具有潛力。Schnell等［20］對12名疑似或治療后復(fù)發(fā)的惡性腦膠質(zhì)瘤患者行18F－Galacto－RGD PET 顯 像，結(jié) 合 活 檢 發(fā)現(xiàn)，18F－Galacto－RGD在腫瘤高度增殖和浸潤的部位濃聚，但在壞死部位攝取不顯著。Beer等［21］對化 療的肺癌患者同 期行18F－FDG 和18FGalacto－RGD PET顯像。治療開始兩個星期后，腫瘤糖代謝無顯著變化，但腫瘤對18F－Galacto－RGD的攝取減少了20%。

圖1 18F－Galacto－RGD的化學(xué)結(jié)構(gòu)

2 18F－Fluciclatide

鑒于多數(shù)肽在體內(nèi)快速降解且在血漿中半衰期較短的特點，GE Health公司［22］對源于噬菌體肽庫的RGD類肽（ACDCRGDCFCG）進(jìn)行了結(jié)構(gòu)修飾，引入多個二硫鍵并進(jìn)行環(huán)化，所得產(chǎn) 物18F－Fluciclatide（18F－AH111585，其 化 學(xué) 結(jié)構(gòu)示于圖2）在體內(nèi)穩(wěn)定。反相 HPLC測定［23］表明，靜脈注射60min后，人血漿中18F－Fluciclatide原型藥的比例為74.48%±3.18%。健康志愿者顯像表明，18F－Fluciclatide安全性好，適于臨床使用。18F－Fluciclatide在血液和正常組織中快速清除，且主要通過腎臟排泄。18F－Fluciclatide的有效輻照劑量為26μSv／MBq，與常用的18F標(biāo)記PET示蹤劑如18F－FDG相當(dāng)［24］。

Kenny等［23］對7名乳腺癌患者共18個轉(zhuǎn)移病灶行18F－flucilatde PET 顯像，結(jié)果表明，所有病灶均可檢出。原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移灶與正常組織和血液的攝取比值顯著。肺、骨、淋巴結(jié)等處的轉(zhuǎn)移瘤均表現(xiàn)為高信號。

模型 鼠 實 驗 表 明，18F－Fluciclatide PET 顯像較傳統(tǒng)療效評價模式如腫瘤體積檢測等可以更早期地監(jiān)測抗血管新生藥物的療效。Battle等［25］對荷人膠質(zhì)瘤 U87－MG裸鼠行Sunitinib治療，測量腫瘤體積并定期行18F－Flucilatde小動物PET顯像。治療2天后，腫瘤對示蹤劑的攝取顯著下降，提示血管新生受到抑制。而腫瘤體積在治療7天后才呈下降趨勢。Morrison等［26］采用18F－Flucilatde監(jiān)測了 VEGF－2抑制劑ZD4190在人肺癌Calu－6移植瘤上的療效，同期行14C－FDG比較。結(jié)果顯示：3種劑量ZD4190治療下，腫瘤對18F－Flucilatde的攝取較空白對照組顯著減小，且與腫瘤微血管密度（MVD）變化顯著相關(guān)，而同期14C－FDG攝取無明顯改變，提示腫瘤18F－Fluciclatide攝取值對 ZD4190治療敏感。

圖2 18F－Fluciclatide（18F－AH111585）的化學(xué)結(jié)構(gòu)

3 18F－FP－PRGD2

18F標(biāo) 記 RGD 肽 單 體 示 蹤 劑 （18F－galacto－RGD，18F－AH111585等）雖可與某些腫瘤細(xì)胞表面的整合素αⅤβ3受體結(jié)合，但有時也存在著親和力和腫瘤攝取值偏低等缺陷［27］。為了增強(qiáng)腫瘤靶向性，同時獲得更好的體內(nèi)顯像特性，Chen等利用谷氨酸將環(huán)RGD五肽單元進(jìn)行連接，研發(fā)RGD肽二聚體和多聚體。與相應(yīng)的單體相比，RGD肽二聚體和受體的親和力幾乎增加了一個數(shù)量級。研究［28］證實，多聚化如RGD肽八聚體和四聚體雖較二聚體增加受體親和力，但在體內(nèi)的本底值也相應(yīng)升高。因此，RGD肽二聚體引起了人們更多的關(guān)注。Wu等［29］通過體外細(xì)胞結(jié)合實驗和體內(nèi)定量microPET成像研究發(fā)現(xiàn)，二聚體18F－FRGD2（18F－FB－E［c（RGDyK）］2）比單體18F－FRGD（18F－FB－c（RGDyK））具有更高的腫瘤攝取值和良好的藥代動力學(xué)性質(zhì)，是一個有前途的靶向腫瘤整合素αⅤβ3和其他相關(guān)疾病的血管生成的PET示蹤劑。Ingrid Dijkgraaf等［30］證實，68Ga標(biāo)記的 DOTA 聚合物在小鼠SK－RC－52移植瘤中對整合素αⅤβ3的靶向性遵循DOTA四聚體＞DOTA二聚體＞DOTA單體，即四聚RGD比二聚RGD的腫瘤靶向性好。

通過對RGD肽二聚體進(jìn)行聚乙二醇化修飾，Liu等［31］制備了18F－FP－PRGD2，其化學(xué)結(jié)構(gòu)示于圖3。臨床前實驗表明，18F－FP－PRGD2的腫瘤與非靶攝取比值和體內(nèi)藥代動力學(xué)性能顯著 優(yōu) 于18F－galacto－RGD。18F－FP－SRGD2 和18FFP－PRGD2二聚體 RGD 比18F－galacto－RGD 具有 更 高 的 腫 瘤 攝 取。18F－FP－P－PRGD2 是 由PEG4鏈連接的環(huán)狀二聚體，可以提供整合素表達(dá)在腫瘤血管的重要信息。比RGD2有更好的整合素親和力和特異性，優(yōu)良的藥代動力學(xué)性質(zhì)和代謝穩(wěn)定性，比18F－FP－P－RGD2有更好的腫瘤攝取率［32］。荷人膠質(zhì)瘤U87－MG裸鼠尾靜脈分 別 注 射18F－FP－PRGD2 和18F－galacto－RGD，60min后行小動物PET顯像，兩種示蹤劑在腫瘤中的攝取值分別為2.80±0.46和（1.16±0.06）%ID／g。Chin等［33］采用GE TRACERlab FXFN 模 塊 制 備 了 適 用 于 臨 床 的18F－FPPRGD2，并對健康志愿者進(jìn)行PET顯像。結(jié)果顯示，18F－FP－PRGD2主要通過腎臟和膀胱排出體外，在腸、甲狀腺和腦室中可見少量放射性攝取，而在頭、頸、胸部和四肢未見明顯的放射性攝取。由于18F－FP－PRGD2在肺和乳腺處的本底非常低，因此，該示蹤劑在這些部位顯示腫瘤的成功性較高。臨床試驗表明，18F－FP－PRGD2安全耐受，其在體內(nèi)的有效輻照劑量與18F－FDG相近，且無毒副作用發(fā)生。

Yang等［34］對酪氨酸激酶抑制劑ZD4190、融合蛋白血管抑制劑VEGF121／rGel、紫杉醇類納米制劑Abraxane的早期療效進(jìn)行監(jiān)測，以荷人乳腺癌MDA－MB435裸鼠為實驗對象，給藥后監(jiān)測腫瘤體積并定期行18F－FP－PRGD2和18FFDG小動物PET顯像。給藥3d后，腫瘤對18F－FP－PRGD2的攝取即顯著降低，并和免疫組化結(jié)果一致。而腫瘤體積在治療5d始見顯著減小。同期18F－FDG攝取值無顯著變化。這表明18F－FP－PRGD2PET 較腫瘤體積檢測和18FFDG PET更適宜早期監(jiān)測抗腫瘤藥物的療效。

圖3 18F－FP－PRGD2的化學(xué)結(jié)構(gòu)

4 18F－FAl－NOTA－PRGD2

目前，RGD 肽的18F標(biāo)記主要使用輔基18FSFB或18F－NFP。由于制備工藝耗時且繁瑣，使18F標(biāo)記RGD肽示蹤劑在臨床上的推廣應(yīng)用受到限制。以18F－FP－PRGD2為例，其制備過程包括：QMA 柱純化18F、輔基 （18F－NFP）的制備及純化，耦聯(lián)肽，兩次HPLC純化產(chǎn)品等。整個工藝耗時約2～3h，且操作繁瑣，總體標(biāo)記率低［35］。

Li等［36，37］使用點擊化學(xué)對標(biāo)記過程進(jìn)行了簡化。但該方法需要對肽進(jìn)行疊氮或炔基官能團(tuán)修飾，且需進(jìn)行兩步放射化學(xué)反應(yīng)，有時還需揮發(fā)性18F－疊氮合成子。

18F－易與金屬（如鋁）結(jié)合，生成的18F－鋁配合物（18F－Al）可與螯和基團(tuán)（如 NOTA）連接。Liu等［38］通過18F－Al和連接 NOTA 的 RGD 肽進(jìn)行直接反應(yīng)，制得18F－FAl－NOTA－RGD2。該過程無須QMA柱純化、輔基的制備和HPLC純化等，制備簡便。

Lang等制備了與18F－FPPRGD2類似結(jié)構(gòu)的示蹤劑18F－FAl－NOTA－PRGD2（其化學(xué)結(jié)構(gòu)示于圖4），工藝大為簡化，小動物PET顯像表明，18F－FAl－NOTA－PRGD2的藥代動力學(xué)和顯像性能與18F－FPPRGD2相似甚至更好。Yang等［39，40］制 備 了18F－FAl－NOTA－PRGD2 的 配 套藥盒，并申報了中國發(fā)明專利。鑒于合成便捷且顯像性能良好，18F－FAl－NOTA－PRGD2有望替代18F－FPPRGD2用于腫瘤整合素αⅤβ3受體表達(dá)PET顯像。

5 其 它

Dumont［41］等比較了三種螯合劑 DOTA、NODAGA 和 CB－TE2A，認(rèn) 為68Ga 標(biāo) 記 的NODAGA－c（RGDfk）放射合成方法簡便，僅室溫反應(yīng)10min，放化純度大于97%，比活度為15～20GBq／μmol；64Cu 標(biāo) 記 的 CB－TE2A－c（RGDfk）則可對U87MG膠質(zhì)母細(xì)胞瘤裸鼠進(jìn)行延遲顯像，注射18h后仍有較高的腫瘤與本底比。

Naeun Choi［42］等 用 共 軛 HSA－TIMP2－RGD肽，與123I和68Ga標(biāo)記，用SPECT和PET評估荷人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤U87MG小鼠的體內(nèi)腫瘤顯像及生物分布研究。研究結(jié)果顯示：其不僅是一個潛在的新的融合蛋白抗癌藥物，也可作為腫瘤的放射診斷藥物。

西門子公司后續(xù)開發(fā)了18F－RGD－K5，已用于臨床評估Avastin（貝伐單抗）標(biāo)準(zhǔn)化治療前后腫瘤攝取值的變化和血管生成的檢測，其結(jié)果有助于確定Avastin早期治療方案。

基于腫瘤常同時表達(dá)多個受體，異源雙受體表達(dá)成像成為一種新策略。異源二聚體肽較容易準(zhǔn)備，特別是有市售的單體肽。Yan［43］等利用對稱連接設(shè)計并合成了靶向GRPR和整合素受體的二聚體肽 AEADP－BBN－RGD，Liu等［44］設(shè)計 并 合 成 了 異 二 聚 體 肽 PEG3－GLU－RGDBBN，動物實驗表明，雙受體顯像劑在腫瘤部位攝取明顯高于單體肽。因為連接劑AEADP和PEG3的加入，提高了標(biāo)記產(chǎn)率，改善了體內(nèi)藥代動力學(xué)性質(zhì)，是較有前途的靶向整合素和GRPR陽性成像的PET示蹤劑。此異二聚體策略為體內(nèi)外腫瘤診治分子探針的設(shè)計提供了新思路。

圖4 18F－FAl－NOTA－PRGD2的化學(xué)結(jié)構(gòu)

6 展 望

含RGD序列的小分子肽是腫瘤αⅤβ3受體強(qiáng)有力的拮抗劑，向多肽中引入不同的功能基團(tuán)修飾，并用放射性核素標(biāo)記，由于未改變這類多肽的空間結(jié)構(gòu)，因此并不影響標(biāo)記配體在體內(nèi)外與αⅤβ3受體結(jié)合的親和力與選擇性。這類多肽不僅是具有潛在臨床應(yīng)用價值的腫瘤受體靶向顯像劑，而且為進(jìn)一步開展實體腫瘤受體靶向核素治療研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。綜上所述，18F標(biāo)記的RGD肽類示蹤劑靶向整合素αⅤβ3受體，在腫瘤早期診斷、病灶檢測及療效評價等方面具有廣闊的前景。開發(fā)配套藥盒、提供簡單的制備工藝，將有助于18F標(biāo)記的RGD肽類示蹤劑在臨床的推廣應(yīng)用，為臨床診療提供豐富完善的信息。

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