111-In-ABY-025

题名：Unlocking the power of affibody conjugated radioactive metallopharmaceuticals for targeted cancer diagnosis and therapy 作者：Dhanashree Murugan, Harashkumar Vasanthakumari Thirumalaiswamy, Vasanth Murugesan, 等 出处：Pharmacol Ther. 2025 Aug:272:108863. DOI:https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2025.108863 1. 引言 癌症是一种复杂的多因素疾病，也是全球第二大死亡原因。世界卫生组织（WHO）报告显示，每 6 例死亡中就有 1 例死于癌症。为改变这一现状，研究人员正在开发更新的治疗策略。当前的癌症治疗方法包括化疗、放疗、手术、免疫治疗和激素疗法（Debela 等，2021 年）。尽管医学科学取得了诸多进展，但在癌症诊断、显像剂和治疗方案方面仍存在巨大需求。只有通过定期诊断，才能监测治疗的疗效。显像技术能够对疾病状态进行持续的实时监测（Seaman 等，2010 年）。显像需要使用造影剂，该物质通过在显像部位的组织之间形成对比度来提高图像质量。放射性金属药物的靶向递送具有双重功能，既可用作出色的造影剂，又可用于靶向放疗。因此，这些药物在癌症诊疗一体化领域备受推崇。在本综述中，我们试图简要描述诊疗一体化试剂的功能，即作为造影剂和治疗剂（图 1A）。其他一些经美国食品药品监督管理局（FDA）批准的诊疗一体化试剂包括碘 - 131 钠、、HSA-131I-MIBG、131I-Tositumomab、131I-Metuximab、131I-chTNT、223Ra 二氯化物、153Sm-EDTMP、89Sr 氯化物、177Lu-DOTATATE、177Lu-PSMA-617、90Y 微球、90Y-ibritumomab tiuxetan 和 32P 胶体、225Ac-PSMA-617（Poot 等，2020 年）（Nindra 等，2024 年）。 癌症的筛查或诊断方法多种多样，可分为侵入性和非侵入性两类：侵入性方法包括器官特异性内镜针吸活检，而非侵入性方法包括液体活检、计算机断层扫描（CT）、正电子发射断层显像 / 单光子发射计算机断层显像（PET/SPECT）、磁共振成像（MRI）、超声显像等（Chacko 和 Ankri，2024 年；Folch 等，2015 年；Yan 和 Wang，2020 年）。CT 扫描是初步检测技术之一，其成本比其他方法更低，但也存在一些局限性。CT 扫描利用 X 射线获取研究部位的解剖和功能信息（Mahersia 等，2015 年）。组织或器官发出的能量越高，扫描图像的分辨率就越高；然而，这种 X 射线可能会损伤组织。因此，研究人员尝试合成诊疗一体化试剂，以生成更高分辨率的图像、减少组织损伤并具备治疗效果（Mahersia 等，2015 年）。 尽管有多种显像技术可用于监测各种疾病，但 PET 和 SPECT 是检测三维图像中异常情况的主要技术（Frejd 和 Kim，2017 年）。PET/SPECT 扫描基于器官中积累的放射性金属发射的正电子束。与所有显像系统一样，PET、MRI 和 SPECT 都需要造影剂，通过该试剂也可以检测良性和恶性肿瘤（Rahbar 等，2012 年；Griffeth，2005 年）。SPECT 显像具有诸多优势，包括提高诊断准确性、特异性和阳性预测值（PPV）（Israel 等，2019 年）。PET 和 SPECT 扫描使用放射性药物作为造影剂，这些药物由发射伽马射线或正电子的放射性核素以及定位分子组成（Coleman，2003 年）。已知这些放射性金属在发生放射性衰变时会发射伽马射线或正电子。这些发射的射线可被检测系统捕获，有助于监测或显像疾病（Van Dort 等，2008 年）。许多放射性核素被用作放射性示踪剂，在癌症中显示出成功的显像和治疗潜力（表 1）（Velikyan，2014 年）。例如，镓已被证明是多种肿瘤显像的理想选择，因为它在 PET 显像中显示出优异的分辨率。此外，向镓中添加受体靶向部分可增强其肿瘤蓄积能力，并对肿瘤细胞表现出更高的亲和力（Al-Nahhas 等，2007 年）。这种肿瘤蓄积的特性通常会增强 PET 显像中肿瘤的亮度。 近年来，开发放射性金属络合物作为用于监测各种疾病或治疗应用的诊疗一体化试剂的兴趣日益浓厚。此外，对现有放射性金属络合物的化学结构进行替换或修饰，可实现增强显像效果并获得更好的药代动力学特征。设计显像剂的一些重要标准被称为 4S：稳定性（Stability）、灵敏度（Sensitivity）、特异性（Specificity）和安全性（Safety）（Lee 等，2012 年）。满足这些标准的金属络合物可被视为有潜力的诊断用显像剂。含有锝、镓、锆、铜、钴和铟等放射性金属的络合物在癌症的检测和监测中显示出高对比度图像（图 1B）。相比之下，放射性镥、砹、碘、钪和铼则具有更高的治疗效果（MacPherson 等，2019 年）。通过使用螯合剂将放射性核素与亲和体结合，有时利用金属离子螯合剂（如 DOTA、DOTAGA、NOTA、NODAGA 和 DTPA）作为支架，可以开发放射性核素显像探针（图 1C）。 治疗核药选择性地在癌症组织附近蓄积，可产生针对癌细胞的α 粒子，从而成为一种新型放疗手段。例如，二氯化镭 - 223（Xofigo）是一种获批用于转移性前列腺癌的放射性络合物。当这些放射性化合物到达癌细胞时，它们会被内化并损伤细胞核。由于该化合物的不稳定性，放射性金属会衰变并释放能量，释放的能量大小取决于放疗所用放射性金属的类型。有时，释放的能量非常强烈，这种辐射可以穿透并杀死周围 20-30 个细胞（“放射性药物成为新兴癌症治疗手段 —— 美国国家癌症研究所”，2020 年）。这种辐射治疗的 “交叉火力效应” 会影响异质性细胞群，既有优点也有缺点。优点是可以消灭大量癌细胞和癌症相关细胞；然而，局限性是它也可能影响邻近的健康细胞（Poty 等，2018 年，第 1 页）。这种辐射会诱导癌细胞 DNA 发生双链和单链断裂。辐射影响 DNA 并干扰多个细胞器，导致肿瘤细胞死亡（Bannik 等，2019 年）。这些辐射靶向线粒体 —— 一种调节细胞代谢的重要细胞器（Elbanna 等，2021 年）。它产生过量的活性氧（ROS），这些活性氧与线粒体呼吸链反应，减少肿瘤细胞数量。作为一系列连锁反应，这会激活执行性半胱天冬酶，从而导致细胞凋亡和 / 或自噬。然而，损伤程度取决于发射类型；例如，如果辐射具有较高的线性能量转移（质子、中子和 α 射线），则损伤率约为 90%。相比之下，如果辐射具有较低的线性能量转移（β 射线和 γ 射线），损伤率约为 70%（Bannik 等，2019 年）。下表总结了部分放射性同位素及其半衰期和相应的发射类型（表 1）。 靶向特异性显像剂是一个更令人关注的研究领域，因为它能提供有关肿瘤位置的更具体信息，最终有助于在治疗过程中监测肿瘤、了解肿瘤的转移部位或为手术定位肿瘤等。为了靶向肿瘤细胞表面过表达的受体，研究人员设计了配体（如亲和体、抗体、肽、纳米抗体和小分子），使其能高特异性地结合肿瘤相关生物标志物，从而提高诊断和治疗干预的精准度（Altunay 等，2021 年；Fu 等，2018 年；Garg，2020 年；Luo 等，2022 年；Yang 等，2022 年）。抗体偶联放射性金属药物最初被用于将诊断性或治疗性放射性核素更高特异性地递送至癌细胞（Sharma 等，2022 年）。放射性标记的单克隆抗体由于对肿瘤过表达的靶抗原具有高亲和力和特异性，能够实现放射性核素的精准递送（Lin 等，2021 年）。抗体相对较高的分子量（约 150 kDa）导致其药代动力学缓慢且血液清除率低，这限制了其诊断应用。然而，随着长寿命 SPECT 和 PET 放射性核素的出现，几种抗体偶联放射性金属药物在临床评估中显示出了良好的前景。抗体偶联放射性金属药物的肿瘤穿透性低和清除延迟会导致全身毒性增加和脱靶效应（Leitao 等，2020 年；Qi 等，2019 年；Dammes 和 Peer，2020 年；Wu，2014 年；Xenaki 等，2017 年）。它们较长的半衰期需要更高的剂量才能实现有效的肿瘤靶向，这可能会增加副作用的风险（Khongorzul 等，2020 年）。这些问题促使科学家探索和开发抗体的替代品（Garg，2020 年；Luo 等，2022 年）。 亲和体分子尺寸显著更小（约 6.5 kDa），通过提供更好的肿瘤穿透性和更快的血液清除率，解决了抗体偶联放射性金属药物的局限性（Eissler 等，2024 年）。亲和体分子的小尺寸有助于减少在健康组织中的背景蓄积，并允许在不影响疗效的情况下降低剂量。此外，亲和体分子在生理条件下表现出优异的稳定性，确保放射性金属的可靠递送（Krasniqi 等，2018 年）。它们更快的药代动力学和更低的剂量要求使其非常适合临床应用。与抗体相比，基于亲和体的放射性金属药物具有更高的肿瘤与器官比率，在安全有效的癌症显像和治疗方面具有更大的潜力（Zhang 等，2025 年）（表 2）。 因此，需要合成一种理想的靶向剂，该靶向剂应具有高结合亲和力、短滞留时间、高穿透能力和抗蛋白水解切割能力（Ståhl 等，2017 年）。小分子抑制剂具有毒性，因为它们可以靶向细胞内多种相似的受体和一些非特异性蛋白（Vallinayagam 等，2014 年）。与基于亲和体的试剂一样，基于肽的放射性药物也表现出高肿瘤摄取率和特异性增强。然而，发现基于肽的试剂在体内条件下的代谢稳定性较低（Li 等，2020 年）。因此，使用亲和体作为替代品可以克服这些问题。在靶向特异性、非靶标反应性和免疫原性方面，亲和体比小分子抑制剂更具优势（Ståhl 等，2017 年）。亲和体 ® 分子是一类被称为抗体模拟物的合成肽，是不含半胱氨酸的短肽，由 58 个氨基酸组成（7 kDa），源自葡萄球菌蛋白 A（SPA）。顾名思义，这些分子具有与抗体相似的特性，并且还具有更高的选择性、低免疫原性、高溶解性、高热稳定性等改进特性（Fu 等，2018 年；Ståhl 等，2017 年）。它们具有极高的稳定性，并且可以被设计为以高结合亲和力结合靶蛋白。此外，这些亲和体的结合亲和力通常在纳摩尔（nM）至皮摩尔（pM）范围内（表 3）。亲和体源自细菌抗体结合区域，即链球菌蛋白 A。该蛋白的 B 结构域具有三个不含半胱氨酸残基的螺旋（图 2）。通过对序列进行少量突变，将 B 结构域修饰为 Z 结构域，以获得化学稳定的分子。Z 结构域具有 Fc 结合特异性区域；改变这些肽序列可以使亲和体靶向不同的受体。因此，已创建了组合文库，这为开发新型亲和体提供了可能。确定序列后，可以通过在细菌菌株中重组表达亲和体来生产，也可以使用固相肽合成进行化学合成。与抗体生产相比，这两种方法的成本相对较低。由于其尺寸小、结合亲和力高、免疫原性低、热稳定性和化学稳定性高以及易于合成等特点，亲和体成为用于显像或治疗性细胞毒性剂靶向递送的理想配体（Yu 等，2017 年）。它们的高特异性、强结合亲和力和小尺寸使其成为诊疗一体化应用中有吸引力的靶向分子（Tolmachev 和 Orlova，2020 年）。成立于 1998 年的瑞典公司 “Affibody AB” 对亲和体进行了深入研究，并拥有近 300 项专利（“Affibody Medical AB - 新一代生物制药”，无日期）。 Tolmachev 及其整个团队在基于亲和体的放射性金属诊疗一体化试剂领域做出了重大贡献。这个来自瑞典乌普萨拉大学的团队在二十年内发表了超过 200 篇研究论文。他们探索了各种亲和体偶联放射性金属药物，并深入研究了放射性金属和螯合剂的关键作用（Tolmachev 和 Orlova，2020 年；Eissler 等，2024 年）。他们分析了不同的新型亲和体，以提高这些诊疗一体化试剂的疗效。本综述重点介绍了靶向特定肿瘤受体的亲和体偶联放射性金属基诊疗一体化试剂（图 2）。到目前为止，关于亲和体偶联放射性金属药物的综述很少；例如，该领域的先驱 Vladimir Tolmachev 和 PerÅke Nygren 在 2007-2008 年发表了早期综述（Nygren，2008 年；Orlova 等，2007a 年；Tolmachev 等，2007a 年）。最近有几篇综述文章报道了针对人表皮生长因子受体 2（HER2）或表皮生长因子受体（EGFR）的亲和体偶联物（Altunay 等，2021 年；Chen 等，2019 年；De 等，2018 年；Hu 等，2022 年；Zhang 和 Zhang，2024 年）。此外，分别在 2017 年和 2022 年总结了针对乳腺癌和卵巢癌的亲和体偶联放射性药物的相关文章。到目前为止，尚未有研究尝试总结和综述已报道的 200 多种亲和体偶联放射性金属药物。因此，本综述重点关注了过去 20 年中亲和体偶联放射性金属药物的研究进展；讨论了每种亲和体靶向放射性金属偶联物的优缺点，使读者能够理解相关概念，并有助于设计新的、改进的诊疗一体化试剂。我们根据放射性金属（111In、68Ga、铜 - 64、钴 - 55、钴 - 57、钪 - 44、99mTc、锆 - 89、钇 - 90、砹 - 211、铼 - 188 和镥 - 177）组织了本文。此外，我们详细阐述了螯合剂（如 DOTA、DOTAGA、NOTA、NODAGA 和 DTPA）的选择，以及可与潜在癌症相关分子靶点（如人表皮生长因子受体 2（HER2）、表皮生长因子受体（EGFR）、血小板衍生生长因子受体 β（PDGFRβ）、碳酸酐酶 IX（CAIX）、人表皮生长因子受体 3（HER3）、胰岛素样生长因子 - 1 受体（IGF-1R）、血管内皮生长因子受体 2（VEGFR2）、程序性死亡配体 1（PD-L1）、新生儿 Fc 受体（FcRn）和 B7-H3）相互作用的亲和体。2. 临床试验中的基于亲和体的放射性示踪剂 与亲和体偶联的放射性金属络合物在显像方面具有良好的前景，因为它们显示出高对比度图像，具有更好的药代动力学特征和对靶向受体的特异性。值得注意的是，亲和体与放射性金属的偶联在不同癌症中产生了有前景的体外和体内结果，具有高对比度显像潜力。该领域正在进行的一些临床试验包括 NCT04769050、NCT04758416、NCT04547309、NCT04281641、NCT03655353、NCT05619016（Hu，2022a 年；Hu，2022b 年；Zhu，2022 年；Wu，2020 年；Lindman，2021 年；Axelsson，2022 年）。最近的临床试验表明，患者体内的放射性标记亲和体偶联物可产生高质量的 SPECT 和 PET 图像（Axelsson，2022 年；Fu 等，2018 年；Hu，2022a 年，2022b 年；Lindman，2021 年；Tolmachev 和 Orlova，2020 年；Wu，2020 年；Zhu，2022 年）（表 4）。Sörensen 等进行了第一项临床试验，使用111In-ABY-025（C1）（图 3）亲和体靶向转移性乳腺癌的人表皮生长因子受体 2（HER-2）（Sörensen 等，2014 年）。他们给 7 名患者注射了 100μg（约 140 MBq）的111In-ABY-025（C1）（其中 3 名患者为 HER-2 阴性）。纳入标准为 HER-2 阳性原发肿瘤且被诊断为转移性乳腺癌的患者。通过氟 - 18 - 氟代脱氧葡萄糖（C3）（图 3）PET/CT 诊断出 HER-2 阳性患者（1、2、3、4、7 号）存在大转移灶（>1 cm）。这些患者再次接受111In-ABY-025（C1）放射性示踪剂的全身平面扫描。这些图像显示了更多的转移部位，而这些部位通过氟 - 18 - 氟代脱氧葡萄糖（C3）PET/CT 未被检测到（图 4）。例如，氟 - 18 - 氟代脱氧葡萄糖（C3）PET/CT 未检测到脑转移，而术后免疫组织化学染色证实了脑转移的存在。111In-ABY-025（C1）的清除呈双相，第一半衰期为 2.9±0.5 小时，第二半衰期为 27±5 小时。示踪剂在非癌性器官中的最高摄取发生在肾脏，其次是肝脏和脾脏。尽管这些器官中示踪剂的摄取较高，但研究发现，注射 30 分钟后，非特异性区域（血液、肾脏、肝脏和脾脏）中示踪剂的清除率增加，在显像后 4 小时、12 小时和 24 小时提供了高对比度图像。同样，3 号患者被检测出肾上腺转移，7 号患者显示出骨转移。在 4 号患者中，免疫组织化学染色和氟 - 18 - 氟代脱氧葡萄糖（C3）扫描结果显示脊髓摄取较高，推测为 HER-2 阳性。然而，后来在111In-ABY-025（C1）扫描中，令人惊讶的是，脊髓区域没有显示出明显的蓄积，表明该转移并非由 HER-2 阳性癌细胞引起。这些结果证明了111In-ABY-025（C1）作为 HER-2 靶向显像剂的有效性（Sörensen 等，2014 年）。 Sandström 等评估了68Ga 标记的 HER-2 靶向亲和体分子68Ga-ABY-025（C2）（图 3）在转移性乳腺癌患者中的生物分布和辐射剂量学（Sandström 等，2016 年）。为了进行评估，选择了两种剂量（低剂量和高剂量）的68Ga-ABY-025（C2）并给予患者。在注射68Ga-ABY-025（C2）后 1、2 和 4 小时进行 PET 扫描（图 5A）。低肽剂量和高肽剂量治疗的患者均在肾脏中表现出最高摄取，其次是肝脏，但低肽剂量治疗组的吸收剂量略高于高肽剂量治疗组。这些结果表明，高肽剂量对于 HER-2 阳性乳腺癌的 PET 显像最为理想（Sandström 等，2016 年）。同样，Sörensen 及其团队进行了一项 I/II 期临床试验，研究68Ga-ABY-025（C2）用于转移性乳腺癌患者 HER-2 表达的 PET 显像（Sörensen 等，2016 年）。选择了 16 名转移性乳腺癌患者，并如前所述给予两种不同剂量的68Ga-ABY-025（C2）。在注射68Ga-ABY-025（C2）后 1、2 和 4 小时进行 PET 显像。更重要的是，注射高肽剂量后 4 小时的患者显示出可区分的 HER-2 阳性转移灶（图 5B）。此外，发现 HER-2 阳性患者的摄取量是 HER-2 阴性患者的 5 倍（Sörensen 等，2016 年）。这些结果表明，68Ga-ABY-025（C2）是一种有前景的用于 HER-2 阳性肿瘤患者 HER-2 表达 PET 显像的试剂。 此外，Baum 及其研究小组研究了111In 或68Ga 标记的 HER-2 靶向亲和体分子 ABY-002 用于监测乳腺癌患者 HER-2 阳性转移灶的潜力（Baum 等，2010a 年）。共有 3 名患者接受了放射性标记的 ABY-002。3 名患者中有 2 名同时接受了111In-ABY-002（C5）和68Ga-ABY-002（C4），而 1 名患者接受了68Ga-ABY-002（C4）。对患者 1 和 3（接受了111In-ABY-002（C5）和68Ga-ABY-002（C4））进行了 SPECT/PET 显像，而对患者 2（接受了68Ga-ABY-002（C4））进行了 PET/CT 显像。注射111In-ABY-002（C5）后 3 小时获得了高质量的 SPECT 图像。它检测到患者 1 的淋巴结转移和病变，与氟 - 18 - 氟代脱氧葡萄糖（C3）PET/CT 相当。由于肝脏中的高背景摄取，68Ga-ABY-002（C4）络合物未在患者 2 中提供清晰的图像。CT 图像显示患者 3 存在明显的转移灶，68Ga-ABY-002（C4）也显示了这一点。此外，注射68Ga-ABY-002（C4）后 2 小时的 PET 图像和注射111In-ABY-002（C5）后 20 小时的 SPECT 图像显示病变清晰可见（图 5C）（Baum 等，2010a 年）。这些结果为 ABY-002 在 HER-2 阳性肿瘤患者中的临床应用提供了证据。 Xu 及其同事开发了 HER-2 靶向络合物68Ga-NOTA-MAL-Cys-MZHER-2:342（C6）用于乳腺癌的 PET 显像（Xu 等，2019 年）。他们将 HER-2 靶向亲和体分子 Cys-MZHER-2:342 与 NOTA-MAL-Cys-MZHER-2:342 偶联，并用68Ga 标记形成68Ga-NOTA-MAL-Cys-MZHER-2:342（C6）。使用 BT474 和 MCF7 细胞评估了该络合物的结合特异性。该研究表明，68Ga-NOTA-MAL-Cys-MZHER-2:342（C6）在 BT474 细胞中的摄取在 2 小时内较高，而添加 Cys-MZHER-2:342 后摄取降低。这表明68Ga-NOTA-MAL-Cys-MZHER-2:342（C6）与 HER-2 具有特异性结合。PET 图像显示，在携带 BT474 异种移植物的小鼠中，注射后 2 小时（p.i.）68Ga-NOTA-MAL-Cys-MZHER-2:342（C6）的肿瘤摄取较高。生物分布研究显示，在携带 BT474 异种移植物的小鼠中，68Ga-NOTA-MAL-Cys-MZHER-2:342（C6）具有较高的肿瘤与血液比率和肿瘤与肌肉比率。这些结果证实了体外研究结果。他们使用68Ga-NOTA-MAL-Cys-MZHER-2:342（C6）进行了临床研究。两名患者的 PET/CT 图像显示，注射后 1 小时（p.i.）原发性乳腺癌肿瘤清晰可见。免疫组织化学结果显示，两名患者的肿瘤具有阳性染色水平。根据免疫组织化学测试结果，第一名患者的肿瘤细胞染色比第二名患者更多。该结果表明第一名患者的 HER-2 受体表达水平更高。因此，68Ga-NOTA-MAL-Cys-MZHER-2:342（C6）是一种非常有利于乳腺癌患者 PET 显像的试剂（Xu 等，2019 年）。这些临床研究证明了基于亲和体的放射性药物在放射医学中的疗效。 99mTc-ABH2（C8）已在 HER-2 阳性乳腺癌的 I 期试验中成功使用，通过 SPECT/CT 显像证明了其效用（北京协和医学院医院，2018 年）。同样，68Ga - 亲和体 HER-2（C9）正在 HER-2 阳性转移性乳腺癌的 II 期试验中进行研究（Hu，2022a 年）。此外，68Ga-NODAGA-Ac-Cys-ZEGFR:1907（C10）用于通过 PET/CT 显像 EGFR 阳性非小细胞肺癌，而68Ga-NODAGA-ZIGF-1R:4:40（C11）用于过表达 IGF-1R 的癌症，包括结直肠癌、非小细胞肺癌和神经胶质瘤（Sun，2016 年，2020 年）。这些进展凸显了亲和体偶联放射性金属药物在提供高精度癌症诊断和辅助各种恶性肿瘤的个性化治疗方面的临床意义。 同样，已针对其他亲和体偶联金属基诊疗一体化试剂（C7-C11）进行了多项临床试验，这些试剂在表 4 中进行了讨论。3. 潜在的亲和体偶联放射性药物 亲和体偶联放射性同位素已成为有前景的癌症诊断和治疗工具。这些小型工程蛋白可有效标记各种放射性金属，以创建靶向显像和治疗剂。亲和体充当放射性药物的导向工具。因此，为了更好地理解这些偶联物，根据放射性金属对其进行了分类。我们重点介绍了每种放射性金属或放射性同位素的放射性药物和螯合剂的选择。螯合剂的选择会显著影响标记亲和体分子的生物分布和靶向特性。深入讨论不同螯合剂及其相应放射性同位素的比较，可为放射性药物领域的研究人员提供重要见解。此外，还重点介绍了亲和体偶联化学，例如优选的偶联位点（N 端或 C 端）、特定氨基酸（组氨酸、赖氨酸、谷氨酸）和白蛋白结合蛋白的存在，以及一价、二价或三价亲和体的存在。3.1 亲和体偶联铟络合物 111In 是一种具有吸引力的放射性金属，由于其最佳的药代动力学特性，可与靶向配体偶联以靶向各种生物分子。铟的放射性同位素半衰期为 2.81 天，γ 射线发射能量为 245 keV（Gawne 等，2022 年）。铟自 1998 年以来一直用于临床，111In - 沙妥莫单抗喷地肽是首个获批用于肿瘤显像的 FDA 批准试剂（Bohdiewicz，1998 年）。与镓（III）一样，铟也具有铟（III）氧化态，使其能与聚阴离子螯合剂（如 EDTA、DTPA、DOTA 等）形成稳定的络合物。因此，研究人员正在创造螯合剂和各种靶向配体的新型组合，以开发理想的铟放射性显像剂（表 5）（Sedgwick 等，2020 年）。 Orlova 及其团队进行了一项研究，合成了111In - 苄基 - DOTA-ZHER-2:342（2）（图 6），用于靶向 HER-2 阳性卵巢癌（Orlova 等，2007c 年）。该研究的意义在于比较111In - 苄基 - DTPA-ZHER-2:342（1）和111In - 苄基 - DOTA-ZHER-2:342（2）。作者认为，在铟络合物中，苄基 - DTPA 作为螯合剂在体内条件下不够稳定。由于螯合剂对络合物的稳定性和生物分布有深远影响，因此将 DOTA 铟络合物与苄基 - DTPA 络合物进行了比较，结果表明，使用 DOTA 作为螯合剂的研究显示，放射性示踪剂的特异性增强，并且在非特异性区域的蓄积受到限制（Orlova 等，2007c 年）。作者还得出结论，DOTA-ZHER-2:342 是用于 HER-2 阳性癌症显像临床前研究的最佳放射性药物之一（Orlova 等，2007c 年）。此外，她的团队尝试使用 DOTA 螯合剂代替 DTPA 或苄基 - DOTA，形成111In-DOTA-ZHER-2:342-pep2（3）（图 6），该研究的创新性在于亲和体的合成方法（Orlova 等，2007b 年）。与通过大肠杆菌重组蛋白表达不同，亲和体是通过固相肽合成化学合成的。结果表明，铟标记的亲和体具有 90% 的更高细胞滞留率，并且能持续维持。还通过比较111In-DOTA-ZHER-2:342-pep2（3）与111In-DOTA-Ztaq4.5（5）进行了类似研究，这也表明111In-DOTA-ZHER-2:342-pep2 与 SKOV-3 肿瘤具有更高的结合力（图 6）（Orlova 等，2007b 年）。 Perols 及其团队研究了 DOTA 螯合剂的位置对111In-[DOTA-A1]-ZHER-2:S1（6）、111In-[DOTA-K50]-ZHER-2:S1（7）和111In-[DOTA-K58]-ZHER-2:S1（8）生物分布的影响（图 6）（Perols 等，2012 年）。在这项研究中，DOTA 螯合剂通过酰胺键偶联到亲和体的三个不同位置，即 A1 位（N 端）、K58 位（C 端）或 K50 位（位于螺旋 3 的中间）。在 K58 氨基酸或螺旋 3 中间标记铟 - DOTA 络合物增强了偶联物的内化（Perols 等，2012 年）（图 7A 和 7B）。Rosik 等比较了两种类型的亲和体，即双螺旋亲和体和三螺旋亲和体（Rosik 等，2012 年）。该研究的意义在于通过去除亲和体的第三个 α 螺旋来提高放射性示踪剂的灵敏度、增加肿瘤穿透性并增强未结合的非特异性对应物的快速清除。这些研究表明，亲和体、螯合剂和放射性金属化学结构的变化可能会极大地改变放射性示踪剂的物理和生物学特性。在另一项独立研究中，为了改善亲和体偶联示踪剂的药代动力学并降低肾脏滞留剂量，Tolmachev 及其团队向 ZHER-2:342 亲和体中引入了白蛋白结合域（ABD）（Tolmachev 等，2009 年）。体外和体内分析得出结论，这两种示踪剂具有相似的结合亲和力，而111In-CHX-DTPA-ABD-Z (HER-2:342) 2（10）的细胞滞留率优于111In - 苄基 - DOTA-ABD-Z (HER-2:342) 2（11）。从 ZHER-2:342 亲和体获得成功结果后，同一团队探索了另一种 HER-2 靶向亲和体 ABY-025，用于靶向前列腺癌（Malmberg 等，2011b 年）。 在生物分布研究中，在携带 DU-145 异种移植物的小鼠中，111In-MMA-NODAGA-Cys61-ZHER-2:2395（21）从正常组织中的清除率高于111In-MMA-DOTA-Cys61-ZHER-2:2395（22）（图 8）（Altai 等，2012a 年）。同样，Tolmachev 及其同事以及 Ahlgren 及其同事使用 NOTA 的马来酰亚胺衍生物和 NODAGA 的马来酰亚胺 - 乙基单酰胺衍生物来靶向 HER-2 靶向亲和体（111In-Bz-DTPA-Z342（23）、111In-DOTA-Z2395-C（24）、111In-Mal-NOTA-Cys61-ZHER-2:2395（25）、111In-MMA-DOTA-ZHER-2:2395（26））（图 8）（Tolmachev 等，2011a 年；Ahlgren 等，2008 年）。附着在亲和体上的新型肽核酸（PNA）序列也用于放射性示踪剂的靶向递送（Westerlund 等，2015 年）。PNA 介导的亲和体转移能够更好地抵抗血液和细胞质中存在的肽酶和核酸酶的降解，从而提高稳定性。Honarvar 等合成了111In-DOTA-ZHER-2:342-SR-HP1（43）（图 9A），其中 SR-HP1 和 HP2 是 PNA。这种两步结合探针通过最大限度地减少脱靶蓄积（特别是在肾脏中），增强了放射性金属的肿瘤特异性递送（Honarvar 等，2016 年）。伽马相机捕获到，100μg ZHER-2:342-SR-HP1 的肿瘤蓄积高于 2μg。在注射前给予 ZHER-2:342-SR-HP1 的组中未观察到蓄积（图 9B）。这表明 PNA 介导的亲和体放射性示踪剂具有选择性。这表明使用两步 PNA 介导的亲和体靶向放射性示踪剂在癌症诊断中具有巨大潜力（Honarvar 等，2016 年）。 Karyagina 等报道了一种相同的策略，即利用 EGFR 靶向模块化纳米转运体（MNT）亲和体偶联111In 络合物（Karyagina 等，2020 年）。他们将 MNT 偶联到亲和体的 N 端，形成 MNTN-EGF。MNTN-EGF（37.5 nM）和 MNTN - 亲和体（34.7 nM）在人 A431 细胞上的解离常数（KD）值表明，这两种分子与 EGFR 受体具有特异性结合。生物分布研究证实了111In-NOTA-MNTN - 亲和体（44）（图 9A）的特异性，并表明它可能是将111In 放射性示踪剂靶向递送至 EGFR 阳性癌症的合适候选物（Karyagina 等，2020 年）。 另一项研究使用 NODAGA 螯合剂标记111In，然后与 VEGFR-2（血管内皮生长因子受体 - 2）靶向双表位（Bp2）亲和体（ZVEGFR-2-Bp2）偶联，形成111In-NODAGA-ZVEGFR-2-Bp2（55）（图 10A），用于检测 VEGFR 阳性胶质母细胞瘤（Mitran 等，2018 年）。根据 Tolmachev 等的研究，胰岛素样生长因子受体 - 1（IGF-1R）靶向铟基放射性示踪剂（111In-DOTA-ZIGF-1R:4551（56））（图 10A）可能对追踪肿瘤位置具有选择性和特异性（图 10B 和 10C）（Tolmachev 等，2012 年）。IGF-1R 在雄激素非依赖性前列腺癌细胞中高度表达。Garousi 等使用 DOTA-HE3 作为螯合剂，合成了一种新型的针对碳酸酐酶 IX（CA-IX）的基于亲和体的靶向放射性示踪剂，形成111In-DOTA-HE3-ZCA-IX:2（57）。通过在携带 CA-IX 阳性肾细胞癌（SK-RC-52 细胞系）的 BALB/c 裸鼠中比较已发表的锝基放射性示踪剂99mTc-(CO) 3-HE3-ZCA-IX:2（59）和抗体片段基示踪剂111In-DTPA-G250 (Fab’) 2（60）（图 10A 和 10D），证实了111In-DOTA-ZCA-IX:2（58）的疗效。可以得出结论，基于 CA-IX 的靶向放射性示踪剂在癌症研究领域具有巨大潜力，并且基于其在生物分布研究中的表现，111In-DOTA-HE3-ZCA-IX:2（57）可能是靶向 CA-IX 的潜在候选物之一（Garousi 等，2019 年）。 关于亲和体偶联铟络合物的研究在靶向 HER-2 和 CA-IX 受体用于癌症显像和治疗方面取得了显著进展。111In-ABY-025（C1）靶向转移性乳腺癌中 HER-2 受体的临床应用表明，与氟 - 18 - 氟代脱氧葡萄糖相比，它在检测转移灶方面具有优势。与68Ga-ABY-002（C4）相比，111In-ABY-002（C5）在 HER-2 阳性转移灶中提供了更高质量的 SPECT 图像。111In 偶联亲和体（如111In-[DOTA-K58]-ZHER-2:S1（8）和111In-DOTA-HE3-ZCA-IX:2（57））靶向 HER-2 和 CA-IX 阳性癌症的生物分布特征显示，与锝基和抗体片段基示踪剂相比，它们具有更高的肿瘤蓄积和更优异的显像对比度。总之，这些研究强调了铟偶联亲和体分子在增强癌症诊断和靶向治疗方面的潜力。同样，使用各种亲和体与111In 进行了多项研究，这些研究列于表 5 中（Ahlgren 等，2008 年；Altai 等，2012a 年；Andersson 等，2015a 年，2015b 年；Baum 等，2010b 年；Chan 等，2020 年；Friedman 等，2008 年；Garousi 等，2019 年；Hofstrom 等，2011 年；Honarvar 等，2016 年；Karyagina 等，2020 年；Lovisa 等，2010 年；Malmberg 等，2012 年，2011b 年，2011a 年，2011c 年；Nordberg 等，2008 年；Orlova 等，2007b 年，2007c 年；Perols 等，2012 年；Rinne 等，2020b 年，2019b 年，第 1 页；Rosik 等，2012 年；Tolmachev 等，2012 年，2011a 年，2011c 年，2011b 年，2010b 年，2009 年，2008 年，2006 年；Tran 等，2009 年；Wållberg 和 Orlova，2008 年）。（未完） 图注： 图 1：1A：亲和体偶联放射性药物的示意图；1B：诊疗领域中用于靶向肿瘤细胞的各类螯合剂和放射性同位素；1C：各类偶联方式，即放射性核素的直接偶联、通过螯合剂的偶联，以及放射性核素与肽间隔基亲和体分子的螯合。 图 2：亲和体偶联放射性金属药物及其在肿瘤检测和靶向放射治疗中应用潜力的图示。 图 3：临床候选药物 C1 至 C11 的结构，其中天蓝色代表受体靶向部分（亲和体），蓝色代表亲和体与螯合剂之间的连接子，红色代表螯合剂，黄色代表放射性同位素。 图 4：使用 ¹¹¹In-ABY-025（C1）SPECT/CT 对表达 HER-2 的转移性乳腺癌组织进行显像的图像，以及与氟代脱氧葡萄糖（FDG）- 正电子发射断层扫描 / 计算机断层扫描（PET/CT）的对比结果，后续通过免疫组织化学（IHC）进一步验证。A、B、C、D、E 行分别对应 1 号、2 号、3 号、4 号和 7 号患者的图像。第一列显示原发肿瘤的阳性 IHC 染色结果，第二列显示 ¹⁸F-FDG（C3）PET/CT 扫描图像，第三列显示 ¹¹¹In-ABY-025（C1）SPECT/CT 扫描图像，第四列显示转移灶的 IHC 染色结果。蓝色圆圈标记了活检位置：1 号患者为淋巴结转移灶，2 号患者为脑转移灶，3 号患者为肾上腺转移灶，4 号患者为骨转移灶，7 号患者为骨转移灶。比例尺为 50 微米。经（Sörensen 等，2014）许可转载，并获得美国核医学与分子影像学会（SNMMI）版权许可。 图 5：放射性镓基诊疗剂的临床应用现状。5A：乳腺癌患者注射低剂量和高剂量肽的⁶⁸Ga-ABY-025（C2）后，在 10 分钟、30 分钟、1 小时、2 小时和 4 小时时的全身标准化摄取值（SUV）图像。根据 CC BY-NC-ND 4.0 版权许可转载（Sandström 等，2016）。5B：1. 乳腺癌患者的 PET 图像（A1、B1 为 HER-2 阴性，A2、B2 为 HER-2 阳性）；2. 注射低剂量和高剂量肽的⁶⁸Ga-ABY-025（C2）后，患者在 1 小时、2 小时和 4 小时时的 SUV 图像。根据 CC BY-NC-ND 4.0 版权许可转载（Sörensen 等，2016）。5C：注射⁶⁸Ga-ABY-002（C4）的乳腺癌患者胸壁转移灶的 PET/CT 图像。根据 CC BY-NC-ND 4.0 版权许可转载（Baum 等，2010）。 图 6：1 至 17 号亲和体偶联放射性铟金属药物的结构，其中天蓝色代表受体靶向部分（亲和体），蓝色代表亲和体与螯合剂之间的连接子，红色代表螯合剂，黄色代表放射性同位素。 图 7：7A：注射 ¹¹¹In-[DOTA-A1]-ZHER-2:S1（6）、¹¹¹In-[DOTA-K50]-ZHER-2:S1（7）和 ¹¹¹In-[DOTA-K58]-ZHER-2:S1（8）后 4 小时，BALB/c 裸鼠（荷 LS174T 异种移植瘤）体内的对比分布情况；7B：使用 ¹¹¹In-[DOTA-K58]-ZHER-2:S1（8）对 BALB/c 裸鼠（荷 SKOV-3 异种移植瘤）中 HER-2 表达进行 MicroSPECT/CT 显像的图像。箭头指向肿瘤（T）和肾脏（K）。经（Perols 等，2012）许可转载，版权所有 2012 美国化学会。 图 8：18 至 33 号亲和体偶联放射性铟金属药物的结构，其中天蓝色代表受体靶向部分（亲和体），蓝色代表亲和体与螯合剂之间的连接子，红色代表螯合剂，黄色代表放射性同位素。 图 9：9A：34 至 53 号亲和体偶联放射性铟金属药物的结构，其中天蓝色代表受体靶向部分（亲和体），蓝色代表亲和体与螯合剂之间的连接子，红色代表螯合剂，黄色代表放射性同位素；9B：注射 ¹¹¹In-ZHER-2:342-SR-HP1（38）后，荷 SKOV-3 异种移植瘤小鼠体内的药物分布情况。根据 CC BY NC 4.0 许可转载自（Honarvar 等，2016）。 图 10：10A：54 至 68 号亲和体偶联放射性铟金属药物的结构，其中天蓝色代表受体靶向部分（亲和体），蓝色代表亲和体与螯合剂之间的连接子，红色代表螯合剂，黄色代表放射性同位素；10B：1. 和 2.¹¹¹In-NOTA-Z08698（63）、¹¹¹In-DOTA-Z08698（64）、¹¹¹In-DOTAGA-Z08698（65）和 ¹¹¹In-NODAGA-Z08698（66）偶联物在 4 小时和 24 小时时的 SPECT/CT 图像。根据 CC BY-NC-ND 4.0 版权许可转载；10C：在不同时间点，¹¹¹In-DOTA-ZIGF-1R:4551（56）（注射剂量 1 微克）在雄性 NMRI 裸鼠（皮下接种 DU145 异种移植瘤）体内的分布情况。经（Tolmachev 等，2012）许可转载，并获得 SNMMI 版权许可；10D：使用 ¹¹¹In-DOTA-ZCA-IX:2（58）和 ¹¹¹In-DTPA-G250（Fab'）₂（60）在注射后 4 小时（1）和 24 小时（2）对表达碳酸酐酶 Ⅸ（CA-IX）的 SK-RC-52 异种移植瘤进行 SPECT/CT 显像的图像。图像以红 - 绿 - 蓝（RGB）色标最大强度投影（MIP）形式呈现。根据 CC BY NC 4.0 许可转载自（Garousi 等，2019）。 表 1：亲和体靶向造影剂中使用的放射性金属及其各自半衰期值的综合列表 表 2：亲和体 / 抗体模拟物与传统抗体的对比 表 3：亲和体与其各自受体结合特异性的综合数据 表 4：亲和体偶联诊疗一体化药物临床状态的综合信息 表 5：亲和体偶联放射性铟药物的综合数据                                END                                 译文仅供参考，欢迎批评指正。 声明：① 本公众号旨在促进核药相关人士更全面的了解国内外核素诊疗相关信息，不对任何药品和诊疗项目作推荐，如需了解具体疾病诊疗信息，请咨询当地医生。 ②免责声明：因文中相关信息产生的任何直接或间接损失，核药文献公众号不承担任何责任。 ③版权声明：文献版权归英文原版作者所有，翻译仅供学习交流，不做任何商业用途。如涉及侵权，请联系公众号管理员处理。