FAPI-04

——基于《药学进展》2025年综述的深度解读 引言：临床痛点与破局之匙 胰腺癌，素有“癌王”之称，是恶性程度最高的消化道肿瘤之一。其临床挑战严峻：位置隐蔽，早期无明显症状，导致80%-90%的患者确诊时已属晚期，失去手术机会。5年生存率仅约13%，且对传统放化疗及免疫治疗的反应不佳。诊断层面，常规影像学（如CT、MRI）在区分肿瘤与炎症/纤维化、检测微转移灶方面存在局限；治疗层面，如何实现精准打击并降低对正常组织的损伤是核心难题。2025年9月，《药学进展》期刊发表了一篇题为《放射性核素靶向策略在胰腺癌诊疗中的研究进展》的综述（作者：徐珊珊、李晓阳、洪浩、何健等），系统梳理了核医学如何通过整合功能成像与分子靶向治疗，为突破这些困局提供新思路。本文将基于该综述，结合领域内关键数据与前沿进展，进行深度剖析。一、临床常规与局限：18F-FDG PET/CT的现状1.1 基于“瓦尔堡效应”的经典应用 18F-FDG PET/CT是目前肿瘤显像中最常用的放射性药物之一。其原理基于癌细胞异常活跃的糖代谢（瓦尔堡效应）。超过90%的胰腺导管腺癌（PDAC）因KRAS突变，导致葡萄糖转运体（GLUT1）和己糖激酶Ⅱ过表达，使得肿瘤对FDG的摄取显著高于正常胰腺组织。该技术能提供全身性的分子代谢信息，在以下方面具有重要价值：1）辅助初诊时CT/MRI难以确诊的病灶；2）评估远处转移；3）监测治疗反应及鉴别复发与纤维化。1.2 不可忽视的临床局限 然而，18F-FDG PET/CT的特异性仅为65%左右。其主要局限在于无法有效区分PDAC与局灶性慢性胰腺炎，导致假阳性风险。此外，患者的高血糖状态也会显著影响检查的准确性。这些局限性催生了对新型、高特异性放射性示踪剂的迫切需求。二、靶向肿瘤抗原：直击癌细胞的“精准导弹” 近年来，针对肿瘤细胞表面特异性抗原的放射性核素药物研发进展迅速。这些“精准导弹”不仅用于诊断，更在治疗上展现出潜力。下表汇总了文献中提及的主要靶向肿瘤抗原的探针及其研究现状。 靶点 代表性放射性示踪剂 主要进展与临床阶段 主要挑战/备注 MUC1 64Cu-DOTA-C595 (诊断), 177Lu/213Bi-C595 (治疗) 90Y-放射性标记抗体联合小剂量化疗的临床研究显示对部分转移性患者可行。 研究仍处初级阶段，需优化示踪剂以改善预后。 间皮素 64Cu/89Zr/111In-抗MSLN抗体, α核素标记物 多种核素标记的抗体在临床前及早期临床中显示优异显像；α核素治疗潜力良好。 存在肝生理性摄取，可能干扰腹膜转移评估。需开发小型化抗体或预靶向策略。 PSMA 68Ga/18F-PSMA 68Ga-PSMA在胰腺病变中阳性预测率高于FDG，为PSMA阳性患者带来治疗新希望。 临床研究多为单中心、小样本。需更大规模试验验证。 PD-1/PD-L1 64Cu/68Ga/89Zr-抗PD-1/PD-L1抗体 在其他癌种中展现良好反应；是评估免疫疗法的重要工具。 在胰腺癌中单独使用免疫疗法效果不佳，需开发联合策略的示踪剂。大多研究仍处临床前阶段。 KRAS 131I-ARS-1620 (靶向G12C突变) 在体外和体内试验中能够直接成像并筛选KRAS G12C突变体。 KRAS是胞内蛋白，传统核素载体难以有效结合及递送。需研发穿透性更强的新型药物。 笔者认为，靶向肿瘤抗原的策略虽然前景广阔，但其核心挑战在于如何平衡靶点的肿瘤特异性与生理分布、如何克服肿瘤致密间质屏障对药物递送的阻碍。例如，虽然CA19-9是临床最常用的血清标志物，但作为核素靶点，其敏感性和特异性不足，且血液中高水平的抗原会形成“血池”背景，显著降低肿瘤/本底比值。未来的探针设计必须向小型化、高亲和力、药代动力学优化的方向发展。三、靶向肿瘤间质：攻破“纤维化堡垒”的新路径 PDAC的另一显著特征是其富含纤维结缔组织和炎症反应的致密间质，这构成了抵抗治疗的“堡垒”。靶向间质成分已成为创新的诊疗策略。3.1 成纤维细胞活化蛋白：诊断的“明星靶点” 成纤维细胞活化蛋白（FAP）在超过90%的PDAC相关成纤维细胞（CAF）中高表达，而在正常组织中几乎不表达。68Ga-FAPI-04 PET/CT在临床应用中展现出优异性能。关键数据显示，与18F-FDG相比，68Ga-FAPI-04在检测原发肿瘤、淋巴结及远处转移方面具有更高的敏感性和图像对比度，在临床分期上优势明显。尽管其治疗应用（如90Y-FAPI-04）报道尚少，但无疑是当前胰腺癌诊疗一体化研究中的热点。3.2 整合素αvβ6与纤维连接蛋白：临床前潜力初显 整合素αvβ6在PDAC中的阳性率超过95%。68Ga标记的靶向肽和177Lu-DOTA-胱氨酸结肽在临床前模型中显示出高亲和力和特异性，证明了其在成像与治疗中的双重潜力。靶向纤维连接蛋白（FN）剪接区域的纳米体64Cu-NJB2，则能在小鼠模型中检测到早期胰腺上皮内瘤变，为极早期诊断带来了曙光。然而，这些探针的临床转化仍需大型、确证性的Ⅲ期临床试验数据支持。四、核心要点与未来展望 诊疗一体化是核心方向：放射性核素靶向策略的核心价值在于将诊断（Diagnostics）与治疗（Therapy）无缝整合，实现真正的精准医疗。多种探针（如靶向MSLN、FAP的探针）已初步展现出“一药两用”的潜力。 靶点选择决定应用场景：FAP、整合素αvβ6等间质靶点因其穿透性强，在早期诊断和分期中可能更具优势；而MUC1、MSLN等肿瘤细胞抗原则可能更适合作为治疗载体的靶向选择。 临床转化仍是巨大瓶颈：绝大多数有前景的探针仍停留在临床前或早期（I/II期）临床阶段。从实验室到临床，需跨越药代动力学优化、毒性评估、生产标准化等多重障碍。 未来突破在于“组合”与“智能”：未来的研究应聚焦于：a) 探针设计革新，如开发小型化、双特异性分子以提升穿透力与亲和力；b) 联合治疗策略，如探索放射增敏剂与核素治疗、化疗、免疫治疗的协同方案；c) 智能化技术赋能，利用人工智能预测最佳给药剂量，并基于患者的基因分型（如KRAS突变状态）定制个体化诊疗方案。 综上所述，尽管前路挑战重重，但放射性核素靶向策略无疑为攻克胰腺癌这一“癌王”提供了极具希望的新武器。它不仅是影像技术的革新，更是治疗范式的演进。随着新型分子靶点探针的持续开发、多学科协作的深化以及临床转化步伐的加快，胰腺癌诊疗的精准化与个性化突破正逐渐从愿景走向现实。 参考文献： [1] Stoop T F, et al. Pancreatic cancer. Lancet, 2025. [2] Siegel R L, et al. Cancer statistics, 2024. CA Cancer J Clin, 2024. [3] Hu Z I, O’Reilly E M. Therapeutic developments in pancreatic cancer. Nat Rev Gastroenterol Hepatol, 2024. [4] Wagle N S, et al. Cancer treatment and survivorship statistics, 2025. CA Cancer J Clin, 2025. [5] Jhala N, et al. Molecular tests in pancreatic cancer. J Natl Compr Canc Netw, 2024. [6] Ying H, et al. Genetics and biology of pancreatic ductal adenocarcinoma. Genes Dev, 2025. [7] Hu S, et al. (18)F-FDG-PET/CT findings in pancreatic metastasis. Radiol Med, 2015. [8] Ferdinandus J, et al. Theranostics in oncology. Eur J Radiol, 2021. [9] Hu M, et al. Advances in preclinical research of theranostic radiopharmaceuticals. ACS Appl Mater Interfaces, 2025. [10] Bidkar A P, et al. Treatment of prostate cancer with CD46-targeted 225Ac alpha particle radioimmunotherapy. Clin Cancer Res, 2023. [11] Wang J, et al. Preliminary study on the ability of the machine learning models based on (18)F-FDG PET/CT... Eur J Radiol, 2024. [12] Carlson D M, et al. Baseline characteristics and use of pretherapeutic 18F-fluorodeoxyglucose-PET for pancreatic cancer. J Am Coll Surg, 2024. [13] Suh H, et al. Mucins in pancreatic cancer. Am J Cancer Res, 2017. [14] Hull A, et al. Development of [225Ac]Ac-DOTA-C595 as radioimmunotherapy of pancreatic cancer. EJNMMI Radiopharm Chem, 2023. [15] Picozzi V J, et al. (90)Y-clivatuzumab tetraxetan with or without low-dose gemcitabine. Eur J Cancer, 2015. [16] Liu D, et al. Mesothelin-associated anti-senescence through P53 in pancreatic ductal adenocarcinoma. Cancers (Basel), 2025. [17] Kobayashi K, et al. A novel PET imaging using 64Cu-labeled monoclonal antibody against mesothelin. J Immunol Res, 2015. [18] Lu Z, et al. Preclinical evaluation of 89Zr/177Lu-labeled amatuximab for theranostic application in PDAC. Int J Pharm, 2024. [19] Wang X, et al. Construction and preclinical evaluation of 211At labeled anti-mesothelin antibodies. J Radiat Res, 2020. [20] Hung Y H, et al. Neuron-derived neurotensin promotes pancreatic cancer invasiveness and gemcitabine resistance. Am J Cancer Res, 2024. [21] Hodolic M, et al. Safety and tolerability of 68Ga-NT-20.3 in patients with PDAC. Eur J Nucl Med Mol Imaging, 2021. [22] Pabst K M, et al. Detection of tumour heterogeneity... on [68Ga]Ga-FAPI-46 and 2-[18F]FDG PET/CT. Eur J Nucl Med Mol Imaging, 2024. [23] Puik J R, et al. 18F-prostate-specific membrane antigen PET/CT imaging for potentially resectable pancreatic cancer. Cancer Imaging, 2025. [24] Aziz M H, et al. Overexpression of the adhesion signaling pathway is linked to short-term survival in PDAC. Pancreatology, 2024. [25] Tsang K Y, et al. Development and characterization of an anti-cancer monoclonal antibody for treatment of human carcinomas. Cancers (Basel), 2022. [26] Schoffelen R, et al. Development of an imaging-guided CEA-pretargeted radionuclide treatment of advanced colorectal cancer. Br J Cancer, 2013. [27] Hitchen N, et al. Recent advances in therapeutic targeting of the KRAS pathway in cancer. Pharmacol Ther, 2025. [28] Suyal C, et al. Structure-activity relationships of KRAS-G12D inhibitors for pancreatic cancer. Drug Discov Today, 2025. [29] Zhang Z, et al. Development and preclinical evaluation of radiolabeled covalent G12C-specific inhibitors. Mol Pharm, 2021. [30] Chen M H, et al. Cancer cell-intrinsic PD-1. Biomed Pharmacother, 2023. [31] Daunke T, et al. Expression and role of the immune checkpoint regulator PD-L1 in the tumor-stroma interplay of PDAC. Front Immunol, 2023. [32] van de Donk P P, et al. Molecular imaging to support cancer immunotherapy. J Immunother Cancer, 2022. [33] Burvenich I J G, et al. Molecular imaging of T cell co-regulator factor B7-H3 with 89Zr-DS-5573a. Theranostics, 2018. [34] Luo G P, et al. Roles of CA19-9 in pancreatic cancer. Biochim Biophys Acta Rev Cancer, 2021. [35] Poty S, et al. 89Zr-PET imaging of DNA double-strand breaks... in a mouse model of PDAC. Theranostics, 2020. [36] Zhu J, et al. In vivo PET imaging of EGFR expression: an overview of radiolabeled EGFR TKIs. Curr Top Med Chem, 2022. [37] Homedan A, et al. Protein-based radiopharmaceuticals that target fibroblast activation protein alpha. EJNMMI Radiopharm Chem, 2025. [38] Ganguly T, et al. Preclinical evaluation of 68Ga- and 177Lu-labeled integrin αvβ6-targeting radiotheranostic peptides. J Nucl Med, 2023. [39] Sachindra S, et al. SPECT/CT imaging, biodistribution and radiation dosimetry of a 177Lu-DOTA-Integrin αvβ6 cystine knot peptide. Front Oncol, 2021. [40] Hu D Y, et al. Stromal fibronectin expression in patients with resected PDAC. World J Surg Oncol, 2019. [41] Jailkhani N, et al. Noninvasive imaging of tumor progression, metastasis, and fibrosis using a nanobody targeting the extracellular matrix. Proc Natl Acad Sci USA, 2019. [42] 黄敏. 靶向肿瘤代谢的新药研发：挑战与机遇. 药学进展, 2024. [43] 李顺尧, 等. 靶向肿瘤代谢酶小分子药物研究进展. 药学进展, 2024.

摘要 肿瘤微环境中成纤维细胞释放的活化蛋白可调控肿瘤的生长、迁移及治疗反应，从而影响肿瘤进展和治疗效果。由于肿瘤的增殖与转移，成纤维细胞活化蛋白（FAP）通常在肿瘤间质中高表达，而在正常成人组织和良性病变中几乎不表达，因此成为精准医学中极具吸引力的靶点。靶向FAP的放射性标记剂具有实现癌症靶向诊断与治疗的潜力。本综述旨在系统阐述基于FAPI的放射性药物的发展历程及其结构优化。文中总结了放射性标记的小分子抑制剂在肿瘤成像与治疗中的研究进展，以及FAPIs的修饰策略，并结合构效关系和临床研究的见解，为放射性药物的临床开发与应用提供了有价值的参考。 图示摘要   本文综述了靶向成纤维细胞活化蛋白的放射性药物，重点探讨了从小分子抑制剂结构修饰策略到其在肿瘤影像和治疗中临床应用的发展历程。 关键词:肿瘤微环境；成纤维细胞活化蛋白；放射性药物；小分子抑制剂；放射诊疗一体化；癌相关成纤维细胞；放射性核素治疗；从实验室到临床 1. 引言 肿瘤是一种异质性疾病，其发展依赖于微环境。它们不仅是组织或器官中异常增殖细胞的聚集，更是多种微环境成分的异质性集合。不同类型的肿瘤其微环境（TME）的组成和特征存在显著差异，但免疫细胞、基质细胞、血管和细胞外基质等标志性组分则保持相对恒定。癌细胞与微环境之间存在着动态的相互作用和彼此依赖的关系：细胞外基质的重塑与降解有助于癌细胞的迁移和侵袭；血管为癌细胞提供氧气，而癌细胞则分泌促血管生成因子以促进血管新生。肿瘤微环境是肿瘤特有的生存环境，对肿瘤的进展具有深远影响。 癌症相关成纤维细胞（CAFs）是肿瘤微环境中参与肿瘤进展（包括生长、迁移和侵袭）的一类细胞。在胰腺癌、乳腺癌、结直肠癌以及高级别胶质母细胞瘤等超过90%的上皮性癌症中，其微环境内均可观察到成纤维细胞活化蛋白（FAP）的过度表达。FAP的过表达为肿瘤的影像学检测和治疗提供了有前景且稳定的靶点。 作为广泛研究的靶点，FAP多年来一直受到关注。通过整合正电子发射断层扫描/计算机断层扫描（PET/CT）成像技术，已开展了一系列有意义的研究。自首个先导化合物UAMC-1110被发现以来，针对FAP的研究迅速发展。在我们之前的工作中，总结了从1994年首个靶向FAP的抗体（[131I]mAbF19）到FAP-2286临床应用期间，基于抗体和肽类的放射性药物的发展历程，并从临床应用的角度探讨了靶向FAP的抗体类与肽类放射性药物的优势与局限。为区别于近期主要聚焦于临床应用（疾病诊断与治疗）的FAPIs综述，本文另辟蹊径，从最初FAP抑制剂（FAPIs）的发现入手，继而介绍其与多种放射性核素的标记过程，重点强调优化FAPI放射性药物体内药代动力学特性的多样化结构设计。此外，本文简要介绍了FAPIs与FAP结合后在分子相互作用及下游信号调控方面的机制（图1）。我们全面综述了系列放射性核素标记的FAP分子的发现，并总结了其结构特征及其临床应用。 图1. FAPIs与FAP结合的分子相互作用及生物学机制。 2. 靶向FAP的先导化合物   早期针对FAP的小分子发现研究揭示了具有生物活性所必需的基本核心结构特征。其中，Val-boro-Pro（又称talabostat或PT-100，图2中的1）在FAP抑制的临床应用方面取得了开创性进展。PT-100通过与骨髓基质细胞相互作用发挥其生物活性，从而上调造血组织中特定细胞因子的产生，促进造血细胞的生长与存活。特别是，PT-100对FAP表现出强效且特异的抑制作用，而FAP是调控肽类生物活性的关键因子，对于维持细胞因子生成至关重要。Adams等人的研究表明，尽管PT-100在体外对肿瘤生长无明显影响，但在小鼠模型中口服给药可显著抑制多种肿瘤的进展。临床研究进一步证实了PT-100在多种肿瘤类型中均具有显著的抑制潜力（表1）。 图2. 铅基FAPI化合物的分子结构（蓝色部分：靶向FAP的生物活性基团） 尽管PT-100对FAP具有显著的抑制作用，但它同时强烈抑制DPP-IV、DPP8和DPP9，这主要归因于其二肽基肽酶活性。为了提高对FAP的选择性，Tran等人合成了系列N-酰基-Gly、N-酰基-Sar以及N-阻断型硼丙氨酸衍生物，并系统研究了结构与活性之间的关系，以优化对FAP的选择性。化合物2（图2）成为该类中的代表性分子，其特征在于环状酰胺结构及对FAP的强效抑制作用。此外，Tsai等人致力于开发选择性FAP抑制剂，最终发现了基于吡咯烷酮酸的FAPIs，这类化合物对FAP的选择性高于其他二肽基肽酶。值得注意的是，化合物3（图2）在吡咯烷酮环上引入了氟取代基，表现出更优的靶向选择性和生物活性，其对FAP的半数最大抑制浓度（IC50）值低至0.022 μmol/L。 由于大多数报道的FAPIs为硼酸化合物，Ryabtsova等人将研究重点转向含有氰基碳酰基弹头的化合物，该结构单元已被证实是针对DPP-IV、DPP8、DPP9和脯氨酰寡肽酶（PREP）的抑制剂中常见的强效亲和力增强基团。他们以N-酰化甘氨酰-(2-氰基)吡咯烷的结构为基础，合成了具有FAP选择性的化合物，这些化合物对DPP-IV、DPP9和DPP-II表现出显著的选择性。其中，化合物4–8（图2）对FAP显示出优异的靶向选择性。此外，他们还揭示了N-酰基基团以及2-氰基吡咯烷残基结构修饰的影响。值得注意的是，带有1-萘酰基的化合物5是最有效的抑制剂。在(2-氰基)吡咯烷烷基化合物的4位引入取代基（如氟化抑制剂6–8所示），与化合物4和5相比，其抑制活性显著提高，尤其当引入单氟或双氟取代基时效果更为明显。 由于FAP同时具有外肽酶和内肽酶活性，因此设计能够同时靶向DPPs和PREP的特异性FAPIs面临巨大挑战。Jansen等人以PT-100和利格列汀（9，图2）作为参考化合物进行新FAPIs的设计，其中利格列汀是一种经FDA批准的DPP-IV抑制剂，对FAP具有显著亲和力。他们的合成工作最终获得了一个N-(4-喹啉酰基)-甘氨酰-(2-氰基骨架，标志着首个兼具低纳摩尔级FAP亲和力、且对DPPs和脯氨酰PREP选择性超过10³倍的结构的出现。在构效关系研究中，N-(4-喹啉基团在与FAP的结合亲和力中起着关键作用。含有该基团的化合物10（图2）在FAP亲和力方面优于化合物5。值得注意的是，在喹啉环的5位引入氯或溴取代基后，得到了化合物11和12（图2），这些化合物对FAP结合亲和力影响甚微，但对PREP的选择性达到最大。此外，受市场上已有的靶向丝氨酸或苏氨酸蛋白酶的亲电子药物启发，Poplawski等人合成了ARI-3099（13，图2），该化合物具有N-(吡啶-4-羰基)-d-Ala-硼代-Pro结构特征，表现出针对DPPs和PREP的高选择性FAP抑制活性。 2014年，Jansen等人以化合物1、3、9、10、12和13作为参照化合物，研究了4-喹啉酰基-Gly-氰基脯氨酸活性结构单元的亲和力与选择性。研究结果表明，在2-氰基吡咯烷环中引入4S-氟4-二氟取代基可有效优化对FAP的亲和力。然而，一旦改变甘氨酸或酰胺键的结构特征，FAP的亲和力则显著降低甚至完全丧失。通过动力学和机理研究，UAMC-1110（14，图2）在所评估的化合物中脱颖而出，成为最具前景的FAPI候选物，其特点在于具有更长的体内半衰期。 本节介绍了先导化合物。具有Val-硼-脯结构特征的PT-100在FAPIs开发中发挥了重要作用。通过构效关系研究，设计并评估了具有高结合亲和力和特异性的新型FAPIs。通过将硼酸替换为氰基，并引入氟和喹啉基团，成功开发出UAMC-1110，该化合物具有较高的生物活性和良好的药代动力学特性，对靶向FAP的放射性药物研发具有重要意义。 3. 放射性标记的小分子FAPIs   基于UAMC-1110的结构，FAPIs在喹啉侧链上进行修饰，随后与DOTA、NOTA或其他螯合剂偶联以实现放射性核素标记。放射性药物在解析疾病诊断与治疗中的临床挑战方面面临前所未有的机遇，并展现出巨大的临床转化潜力。多种靶点（如PD-L1和α5β1）已被证实可在肿瘤成像中发挥有效作用。FAP在肿瘤组织中高表达，是放射诊疗一体化的理想靶标。本节将介绍通过对接头、螯合剂、多聚化及异源二聚化等适当化学修饰开发的放射性标记FAPIs。 3.1. 具有不同连接基团的FAPIs   作为癌症成像的标志，靶向FAP的放射性药物优于传统示踪剂（如[18F]FDG）。为开发有效的放射性标记FAPIs，对连接基团进行修饰已被证明是一种有前景的方法。2018年，Loktev等人优化了基于喹啉的FAPIs，成功合成了碘-131标记的FAPI-01（15，图3）。FAPI-01的合成采用钯催化溴/锡交换法，在5-溴喹啉-4-羧酸上进行溴/锂交换反应。与此同时，FAPI-02（16，图3）通过一个精心设计的五步合成路线完成，并将DOTA引入到基础FAPI骨架中。该修饰策略便于后续通过引入放射性金属实现放射性标记。值得注意的是，实验结果表明，[125I]FAPI-01易受脱碘酶影响而失去抑制活性。为克服这一问题，研究人员开发出非卤素化的衍生物FAPI-02，其FAP结合部分被巧妙地与DOTA连接。这一巧妙的设计不仅提高了稳定性，还拓展了FAPI-02作为诊断和治疗剂的潜在应用。通过异种移植小鼠模型的PET/CT成像，验证了FAPI-02的特异性、肿瘤摄取特性以及极低的背景活性。在一例局部晚期肺腺癌病例中，与广泛使用的临床放射性示踪剂[18F]FDG相比，[68Ga]FAPI-02提供了更优的成像对比度，并在转移病灶中表现出更高的摄取，从而显著增强了对比度和病灶的可见性。该比较实验表明，FAPI-02具有出色的FAP靶向能力，使其成为在富含间质的肿瘤环境中实现快速、高对比度成像的强大工具。 图3. 含有不同连接基团的FAPIs的化学结构（蓝色部分：用于放射性标记或优化体内药代动力学特性的各种功能连接基团） 然而，FAPI-02的治疗潜力可能受到其在肿瘤中滞留时间较短的限制。为此，Lindner等人设计了13种新型FAPI，以探索其潜在的治疗应用。在这些候选分子中，FAPI-04（17，图3）被确定为最具临床转化价值的示踪剂。FAPI-04因其含有4,4-二氟脯氨酸结构，表现出更高的稳定性、更强的亲和力以及更理想的体外示踪剂排泄特征。随后在小鼠和患者中的PET成像显示，FAPI-04在肿瘤部位具有更高的摄取率和更长的滞留时间。值得注意的是，在两名转移性乳腺癌患者中进行的PET/CT成像证实，[68Ga]FAPI-04能快速积聚于转移病灶，并主要通过肾脏从血液中清除。此外，这些患者接受了[90Y]FAPI-04治疗，疼痛症状得到缓解，且未观察到明显的不良反应，尤其在血液毒性方面表现良好。 将FAPI-04与其它示踪剂进行比较的研究进一步加深了对相关问题的理解。在一项初步的剂量学评估中，Giesel等人比较了[68Ga]FAPI-02和[68Ga]FAPI-04，研究包括在注射示踪剂后不同时间点对两名患者进行观察。结果显示，在注射后1至3小时内，[68Ga]FAPI-02的肿瘤摄取下降幅度更大。然而，两种示踪剂在注射后1小时的肿瘤与背景组织比值相似（图4A）。此外，[18F]FDG与[68Ga]FAPI-02在肿瘤摄取方面的对比揭示了一个显著发现：[68Ga]FAPI-02在脑、肝以及口腔/咽部黏膜中的平均标准化摄取值最大值（SUVmax）明显低于[18F]FDG。这一差异有助于提高胰腺癌和结直肠癌肝转移灶的成像对比度，并改善食管癌的边界勾画。而在其他所有器官中，则未观察到显著差异。 图4. 用于临床前和临床研究的不同FAPIs的PET/CT对比。 FAPI-04 已在多种肿瘤类型中进行了研究。Kratochwil 等人开展的一项研究中，将 [68Ga]FAPI-04 注射给 80 名癌症患者，实现了对不同肿瘤类型中示踪剂摄取的定量评估，从而为未来潜在的适应症提供了线索。PET 显像结果显示，肉瘤、食管癌、乳腺癌和胆管癌患者的肿瘤摄取最高，注射后 1 小时的平均 SUVmax 超过 12。这些发现为检测和治疗具有高示踪剂摄取特征的肿瘤提供了宝贵见解。除了对肿瘤摄取的研究外，其他研究人员还探讨了 FAPI-04 的诊断准确性和时间敏感性。Chen 等人在 75 名不同类型癌症患者中比较了 [68Ga]FAPI-04 与 [18F]FDG PET/CT，结果表明，[68Ga]FAPI-04 在检测原发灶和转移灶方面比 [18F]FDG 更敏感、更精确（图 4B）。然而，[68Ga]FAPI-04 PET 出现的假阳性病例更多，导致其在检测转移灶方面的特异性较低。此外，丁等人评估了这两种示踪剂在肿瘤转移早期诊断中的潜力。对荷瘤小鼠进行PET成像显示，[68Ga]FAPI-04的敏感性更高，且在肺部和淋巴结转移灶中摄取增加，有助于在癌症环境中实现肺部和淋巴结转移的早期检测。 此外，研究人员还探讨了使用不同放射性核素对FAPI-04进行放射性标记。Watabe等人开展了一系列实验，利用半衰期较长的64Cu和225Ac对FAPI-04进行放射性标记。随后将这些放射性标记示踪剂注射到小鼠体内进行PET成像，研究结果表明其生理分布模式相似，均表现出在肝脏和肾脏中的显著富集。具体而言，[64Cu]FAPI-04显示出快速的肾清除以及肿瘤组织中逐渐减少的滞留特征。值得注意的是，与[68Ga]FAPI-04相比，[64Cu]FAPI-04在肿瘤及正常器官组织中的积累程度更高，且尿液排泄量更低。此外，[225Ac]FAPI-04在异种移植的人胰腺癌小鼠模型中显著抑制了肿瘤生长。这些发现支持这两种放射性示踪剂在胰腺癌治疗中的潜在应用价值，尤其是在FAP高表达的病例中。 在基于FAPI的放射性药物中，FAPI-04在临床环境中对FAP阳性肿瘤表现出较高的摄取率。为了提高其治疗效果、增强肿瘤内的示踪剂摄取并延长在肿瘤内的滞留时间，Loktev等人通过修饰喹啉结构单元以及喹啉与螯合剂之间的连接区域，合成了15种新型FAPI化合物。这些新化合物均表现出对FAP更高的亲和力，其结合亲和力与FAPI-04相当或更高。根据体外实验结果，从中筛选出10种化合物用于小鼠的PET成像研究。结果显示，所有化合物均能快速在肿瘤中积聚，并主要经肾脏排泄。值得注意的是，FAPI-21和FAPI-46（编号18和19，图3）的肿瘤摄取程度甚至超过FAPI-04，从而实现了显著更高的肿瘤/正常组织比值。因此，这两种示踪剂被选用于临床诊断的初步应用。后续的PET/CT成像证实，它们能够快速在原发性和转移性肿瘤中富集，同时在正常组织中的摄取较低，且以肾脏排泄为主。值得注意的是，与FAPI-21相比，FAPI-46在临床研究中表现出更优的治疗潜力，因其在正常组织中的摄取较低，而在肿瘤中的摄取更高. 此外，基于FAPI的成像最佳时机仍在研究之中。Ferdinandus等人对FAPI-46进行了全面综述，系统评估了其在不同癌症患者群体中早期和晚期成像中的应用价值。该研究共纳入69名患者，在两个不同时间点接受成像检查，共检出400个病灶，其中早期与晚期发现的病例数量几乎相等。然而，有2个病灶仅在早期成像时被识别。此外，从早期到晚期成像阶段，炎症性摄取明显减少，这一时间差异为区分炎症性摄取与恶性摄取提供了潜在可能。与晚期成像相比，早期成像流程更简化、扫描范围更大、等待时间更短，且已被证实具备临床实施可行性。此外，已对使用不同放射性核素标记的FAPI-46进行了研究。Liu等人评估了α辐射治疗[225Ac]FAPI-46和β辐射治疗[177Lu]FAPI-46在胰腺癌模型中的疗效。结果显示，两组均表现出与剂量相关的肿瘤抑制增强。其中，[177Lu]FAPI-46显示出相对较长的治疗反应持续时间，而[225Ac]FAPI-46则表现出更快的治疗起效速度。综上所述，放射性示踪剂作为胰腺癌治疗的潜在疗法具有前景。然而，未来仍需进一步研究以确定最适合临床治疗应用的放射性核素。 继新型FAP靶向放射性药物UAMC-1110取得成功后，Moon等人采用DOTA作为螯合剂、方形酰胺（SA）作为连接臂，合成了DOTA.SA.FAPi（20，图3）。SA是一种环状芳香二酸，构成连接臂结构的骨架，形成关键的squaramide基团。通过简便的化学过程将SA引入螯合剂和靶向载体中，赋予了所得化合物优良的药理特性。值得注意的是，此前对含SA抑制剂的研究，尤其是针对前列腺特异性膜抗原（PSMA）的化合物，已显示出高肿瘤摄取率和优异的体内动力学特征。DOTA.SA.FAPi对FAP表现出显著的抑制活性，其亲和力低至纳摩尔级别，与UAMC-1110相当。这表明，在喹啉环中引入额外的结构单元并未影响其对FAP的靶向亲和能力。此外，[68Ga]DOTA.SA.FAPi展现出卓越的稳定性，能够有效抵抗金属转移和螯合转移反应。后续的PET/CT成像证实了该示踪剂能够在肿瘤中快速积聚，同时在正常组织中的摄取保持在最低水平。该示踪剂主要通过肾脏清除。值得注意的是，与FAPI-04在多种肿瘤模型中的表现相比，尽管实验系列和肿瘤模型存在差异，仍观察到了一致的结果。 有趣的是，Ballal 等人进行的一项比较分析在 54 名患有 14 种不同类型癌症的患者中，同时采用了 [68Ga]DOTA.SA.FAPi 和 [18F]FDG PET/CT 扫描。该研究发现，[68Ga]DOTA.SA.FAPi 在肿瘤部位具有持续摄取的特点，且能快速从正常器官中清除。特别值得注意的是，在脑转移、肺结节和淋巴结等情况下，[68Ga]DOTA.SA.FAPi 表现出独特的行为特征，其在正常脑实质中的摄取极低，从而提高了对那些无法被 [18F]FDG 清晰检测出的病变的诊断价值。 此外，Millul 等人引入了 OncoFAP，这是一种新型的 FAP 特异性配体，对人源 FAP 具有亚毫摩尔级别的亲和力。OncoFAP 的化学结构包含一个羧酸片段，可通过酰胺偶联与多种有效载荷进行连接。经 177Lu 放射性标记后，合成了 OncoFAP-DOTAGA（21，图 3），并在小鼠中评估了其肿瘤靶向能力。结果显示，[177Lu]OncoFAP-DOTAGA 在 FAP 阳性肿瘤中选择性富集，摄取量随注射剂量增加而上升，直至在超过 500 nmol/kg 时达到饱和。 值得注意的是，OncoFAP-DOTAGA 的多功能性可扩展至与 68Ga 进行放射性标记。Backhaus 等人合成了 [68Ga]OncoFAP 并对其进行了评估，结果显示其对 FAP 具有显著的亲和力（IC50 = 0.51 ± 0.11 nmol/L），脂溶性低且稳定性优异。与 [68Ga]FAPI-46 相比，[68Ga]OncoFAP 在小鼠 FAP 阳性肿瘤中的摄取明显更高。基于良好的临床前研究结果，在 12 名癌症患者中进行的 [68Ga]OncoFAP 临床成像进一步证实了其对原发肿瘤、淋巴结及远处转移灶具有出色的靶向能力，使其成为现有 FAP 示踪剂的潜在替代选择，但仍需在临床环境中进一步验证。 与此同时，Slania 等人合成了基于(4-喹啉酰基)-甘氨酰-2-氰基吡咯烷骨架的小分子 FAPIs QCP01 和 QCP02（22，图3）。这些化合物在结构上与 FAPI-02 相似，但采用柔性线性连接基团取代了半刚性的哌嗪基团，可能增强了对靶点的结合能力。研究选用具有双光子发射和较长物理半衰期的 111In 作为成像放射性核素，这些示踪剂实现了较强的肿瘤摄取，这归因于 111In 与 QCP02 的螯合基团 DOTAGA 上羧酸根之间的强亲和力。值得注意的是，[111In]QCP02 在所有 FAP 阳性细胞系中均表现出显著结合，而在 FAP 阴性细胞系中则几乎无结合。此外，与 FAPI-02 和 FAPI-04 进行的摄取比较显示，[111In]QCP02 在肿瘤及正常器官中的积累更高。令人印象深刻的是，注射后 30 分钟即可获得最佳成像效果。该研究已在美国专利商标局获得专利（专利号：20200330624A1）。 通常，引入聚乙二醇（PEG）基团可延长药物在体内的半衰期。Lin 等人合成了[68Ga]FAPtp（23，图3），这是一种新型FAPI示踪剂，其特点是含有短的PEG化连接链和肽酰胺核心结构，用于FAP的诊断与治疗。与参考FAPI示踪剂相比，[68Ga]FAPI-04在携带U87MG肿瘤的小鼠中表现出相似的肿瘤摄取水平。值得注意的是，[68Ga]FAPtp在提高肿瘤摄取的同时，还加快了肾脏和肝脏的清除动力学，表现更优。[68Ga]FAPtp的肝脏清除率比[68Ga]FAPI-04高出三倍，这归因于聚乙二醇连接链的亲水特性。这种快速排泄为[68Ga]FAPtp的临床转化提供了潜在优势。 为进一步探索PEG在FAPI示踪剂开发中的应用，胡等人利用PEG设计了一种新型FAPI，命名为[18F]AlF–P-FAPI（24，图3）。该示踪剂的合成过程是在螯合剂NOTA与靶向药效团FAP之间引入PEG连接链，随后与Al18F进行螯合。其中，螯合剂NOTA有助于实现肽类化合物高效的Al18F放射性标记，确保高标记产率并支持自动化生产。在此过程中，PEG化修饰有效延长了示踪剂在体内的半衰期。[18F]AlF–P-FAPI表现出显著特性，包括高亲水性、良好的稳定性以及对FAP的特异性结合。与[18F]FAPI-42的对比评估显示，[18F]AlF–P-FAPI具有更低的清除率和更高的体内稳定性。PET/CT成像结果证实，其肿瘤摄取能力优于[18F]FAPI-42和[68Ga]FAPI-04，并且肿瘤与背景组织的信号比值更高。这些优异性能促使研究团队在鼻咽癌患者中开展初步临床研究，结果显示，使用[18F]AlF–P-FAPI进行PET/CT成像时，可在淋巴结转移灶和原发肿瘤中观察到明显的放射性摄取。重要的是，该示踪剂经肾脏排泄，脑部摄取极少，可清晰区分原发肿瘤病灶和淋巴结转移。综合证据表明，[18F]AlF–P-FAPI在临床前评估中具有良好的特性，提示其有望应用于临床实践。 与此同时，黄等人合成了另一种创新的PEG化FAPI示踪剂[18F]AlF-FAPT（25，图3）。通过将氨基酸和亲水性连接子引入[18F]AlF-FAPT中，提高了其亲水性并降低了脂溶性，从而显著减少了肝胆代谢。在荷瘤小鼠中的比较PET/CT成像研究表明，该示踪剂主要经尿液排泄。此外，[18F]AlF-FAPT表现出更高的稳定性，肿瘤摄取保持较高水平，并且在长达120分钟内保持稳定。相比之下，[18F]FAPI-42的肿瘤摄取随时间逐渐下降。最重要的是，[18F]AlF-FAPT的肝胆摄取低于[18F]FAPI-42，表明[18F]AlF-FAPT是腹部肿瘤成像的一种有价值的工具。 本节介绍了早期开发的多种放射性标记FAPIs。这些化合物大多含有喹啉-Val-Pro结构基序以保持结合亲和力，并通过不同连接子与螯合剂相连。其中，FAPI-04和FAPI-46表现出较高的结合亲和力和特异性。Ga-68标记的FAPIs在肿瘤诊断中具有更高的灵敏度。Lu-177标记的FAPI-04和FAPI-46是已进入临床研究的有效治疗性放射性药物。通过对FAPIs侧链进行化学修饰，可实现包括Ga-68、F-18和Lu-177在内的多种放射性核素对这些配体的标记。为开发靶向FAP活性更强的放射性药物，研究人员还合成了与更多功能化螯合剂偶联的FAPIs。 3.2. 螯合剂修饰的FAPI示踪剂研究进展   为优化FAPI的性能，研究人员探索了对螯合剂进行修饰的方法，并认识到其在放射性示踪剂动力学中的关键作用。当使用68Ga标记的FAPI进行PET/CT成像时，出现了一个反复存在的问题：示踪剂虽具有较高的内化率，但同时存在显著的外排现象，导致肿瘤内的有效半衰期相对较短。为了提升FAPI的治疗潜力，必须使标记用放射性核素的物理半衰期与配体的生物半衰期相匹配。鉴于FAPI在肿瘤组织中快速清除的特点，188Re比177Lu和225Ac更为理想。基于这一前提，Lindner等人设计并评估了适用于99mTc和188Re标记的特定FAPI变体。他们的初步工作成功开发出首个99mTc标记的衍生物FAPI-19。尽管FAPI-19表现出对FAP阳性细胞的高度特异性和亲和力，但其放射性活性在肝脏中积聚的比例明显高于肿瘤部位。为了提高肿瘤摄取率，研究团队在螯合部分引入了亲水性氨基酸。令人鼓舞的是，加入谷氨酸后促进了肿瘤的摄取。随后的结构优化得到了FAPI-34（26，图5），其含有羧基谷氨酸，具有良好的体内稳定性以及显著的肿瘤蓄积特性。因此，[99mTc]FAPI-34被选用于在无法进行PET检测时，监测癌症患者接受[90Y]FAPI-46治疗的情况。 图5. 不同螯合剂的FAPI结构（蓝色：用于多种放射性核素标记的各种螯合剂） 此外，Toms 等人利用点击化学法进行 18F-氟糖基化反应，合成了含炔基的 FAPI-04，构建出新型 FAPI 糖缀合物 [18F]FGlc-FAPI（27，图5），作为具有前景的FAP配体（FL）用于临床前评估。引入 18F 标记的糖基化基团有望改善放射性示踪剂的清除动力学，糖基化分子在血液中表现出良好的稳定性，并可实现更优化的活性药物递送。[18F]FGlc-FAPI 对FAP的亲和力略低于FAPI-04，但仍保持在纳摩尔浓度范围内的IC50值，并表现出较高的稳定性。小鼠PET/CT成像显示，该示踪剂主要通过肝胆系统排泄，与[68Ga]FAPI-04几乎完全经膀胱和肾脏排泄的特征不同。在小型动物PET成像中，两种示踪剂在注射后60分钟内均表现出特异性的肿瘤摄取（图4C），且[18F]FGlc-FAPI的肿瘤摄取量高于[68Ga]FAPI-04。此外，由于更高的血浆蛋白结合率，[18F]FGlc-FAPI 具有更低的肿瘤/背景比值和更慢的血液清除速率。值得注意的是，[18F]FGlc-FAPI 在骨组织中表现出较高的摄取率，使其有望成为监测关节炎等疾病的有效工具。 在DOTA.SA.FAPi的合成基础上，Moon等人利用双功能螯合剂DATA5m合成了新型FAP靶向放射性示踪剂DATA5m.SA.FAPi（28，图5）。与UAMC-1110类似，DATA5m.SA.FAPi也表现出对FAP的抑制活性，其对FAP的亲和力处于低纳摩尔范围。DATA5m螯合剂是DATA的双功能衍生物，可在室温下实现68Ga的标记。使用68Ga进行放射性标记后，可高效获得[68Ga]DATA5m.SA.FAPi，该化合物在体内外均表现出优异的稳定性。在与波恩大学医学中心合作开展的首项临床试验中取得重要突破：将[68Ga]DATA5m.SA.FAPi用于一名转移性癌症患者，获得了具有前景的PET/CT图像，清晰地显示出肿瘤特异性摄取。 与此同时，Kreppel 等人研究了 [68Ga]DATA5m.SA.FAPi 与神经内分泌肿瘤（NET）肝转移患者中肿瘤侵袭性标志物 Ki-67 之间的相关性。针对13名 NET 肝转移患者的 PET 成像研究表明，该示踪剂与 NET 中的 Ki-67 存在相关性。值得注意的是，[18F]FDG PET/CT 和 [68Ga]DATA5m.SA.FAPi 虽然均与 Ki-67 相关，但其成像原理截然不同：[18F]FDG 的摄取依赖于肿瘤细胞的葡萄糖代谢，信号主要集中在病灶中心；而 [68Ga]DATA5m.SA.FAPi 的 PET 信号则主要来自肿瘤间质中癌相关成纤维细胞（CAF）的 FAP 表达，因此其成像模式更集中于病灶周围区域。这种差异对诊断去分化型 NET 患者具有重要意义。此外，Greifenstein 等人证实了 [68Ga]DATA5m.SA.FAPi 自动合成的可行性和可重复性。此外，他们首次将该示踪剂应用于多种实体瘤患者，证实了其在检测包括脂肪肉瘤、软组织肿瘤和骨转移在内的多种癌症中癌相关成纤维细胞（CAF）方面的诊断潜力。 此外，Moon 等人探索了将 AAZTA5 配体（1,4-双(羧甲基)-6-[双(羧氨基-6-戊酸]-全4-二氮杂䓬）与含鱿胺的化合物 AAZTA5.SA.FAPi（29，图 5）相结合，以靶向 FAP。与 DATA5m.SA.FAPi 的方式类似，SA 被连接至 AAZTA5 的末端羧基，随后与靶向 FAP 的部分结合。AAZTA5.SA.FAPi 表现出亚纳摩尔级的 FAP 亲和力，与 DOTA.SA.FAPi 和 DATA5m.SA.FAPi 的 FAP 亲和特性相似。此外，AAZTA5.SA.FAPi 对 PREP 和 DPPs 具有高度选择性。AAZTA 因其在温和条件下即可形成稳定配合物并保持高稳定性而著称，能够快速与 44Sc 和 177Lu 配位，这对实现高配位效率至关重要。与 DOTA 衍生物相比，用 68Ga、44Sc 和 177Lu 标记的 AAZTA5.SA.FAPi 显示出更高的放射化学产率。值得注意的是，[44Sc]AAZTA5.SA.FAPi 所需前体更少，且比活度更高。有趣的是，所有放射性配合物均表现出优异的稳定性。 尽管68Ga标记的示踪剂表现出较高的肿瘤摄取率和成像对比度，但由于其半衰期短且发生器洗脱量少，导致远程供应受限，从而限制了其应用。相比之下，18F具有较长的半衰期、较短的正电子射程以及在PET/CT成像中更优的空间分辨率，成为一种极具吸引力的替代选择。基于这些优势，Wang等人合成了[18F]AlF-NOTA-FAPI（30，图5），一种用于靶向FAP的新型肿瘤显像示踪剂。该示踪剂表现出良好的稳定性，并能特异性结合FAP。与[68Ga]DOTA-FAPI-04相比，[18F]AlF-NOTA-FAPI显示出更高的清除率和更低的正常器官摄取。在癌症患者中的PET/CT成像结果显示，[18F]AlF-NOTA-FAPI比[18F]FDG能检测到更多的肿瘤病灶，并可更好地区分良恶性病变。尽管在部分患者中[18F]FDG的成像效果优于[18F]AlF-NOTA-FAPI，因而需保持谨慎态度，但[18F]AlF-NOTA-FAPI在脾脏和脑部的摄取明显低于[18F]FDG，从而实现了更优的肿瘤与背景组织信号比，这一点仍具有重要意义。这些发现共同使[18F]AlF-NOTA-FAPI成为临床成像中具有前景的候选分子和辅助工具。 根据先前的研究，[18F]AlF-NOTA-FAPI（[18F]FAPI-42）在肿瘤摄取和病灶检测方面表现出良好的性能。然而，PET成像的最佳时间点尚不明确，因此胡等人对不同癌症患者体内[18F]FAPI-42的药代动力学进行了研究。PET/CT成像结果显示，[18F]FAPI-42在肿瘤中具有显著的摄取能力，使病灶清晰可见。该示踪剂的一个显著特点是其在肿瘤中的快速积聚，注射后仅18分钟即可达到较高水平。此外，将[18F]FAPI-42与[68Ga]FAPI-04进行比较发现，两者在检测阳性病灶方面具有相当的能力，表明用NOTA替代DOTA并以Al18F螯合并未影响示踪剂对FAP的亲和力。事实上，[18F]FAPI-42在肝脏和骨骼病灶的摄取上优于[68Ga]FAPI-04，凸显了其在检测此类病灶方面的潜力。 如上所述，由于放射性核素的生产批次有限且半衰期较短，68Ga标记的FAPI在临床应用中受到限制。2021年，Lindner等人合成了七种新的氟代FAPI配体，所有化合物均表现出对FAP的高结合亲和力。值得注意的是，[18F]FAPI-74（31，图5）和[18F]FAPI-75成为极具前景的放射性示踪剂，显示出较高的肿瘤摄取率和高效的肾脏排泄。PET成像证实，它们的肿瘤聚集和对比度与[68Ga]FAPI-04相似。特别值得一提的是，含有氰基吡咯烷二氟取代的[18F]AlF-FAPI-75因亲和力增强而表现出更高的肿瘤摄取。然而，从时间-活度曲线来看，[18F]AlF-FAPI-74在非靶组织中的摄取更低，清除更快。因此，选择FAPI-74用于癌症患者的PET/CT成像，所获得的图像主要集中在原发灶和转移灶，正常组织几乎无信号，从而实现了高对比度成像。 FAPI-74中的NOTA基团可在常温下方便地标记68Ga和18F，使其适用于常规使用。利用这一优势，Giesel等人评估了采用18F标记和68Ga标记的FAPI-74进行PET扫描的生物分布及吸收剂量。结果显示，注射后1小时可获得原发肿瘤、淋巴结和远处转移灶的最佳对比度。在肺癌患者的PET/CT成像中，[18F]Al-FAPI-74在检测远处转移灶方面优于诊断性CT扫描，其效果与[18F]FDG PET相当。总体而言，作为一种实用且多功能的示踪剂，FAPI-74最适合用Al18F标记，便于通过卫星式概念实现大规模生产和分发，这在生产规模上优于以往的配体。 此外，Giesel 等人比较了在71名癌症患者中使用[68Ga]FAPIs（包括 FAPI-02、FAPI-04、FAPI-46 和 FAPI-74）进行PET成像与[18F]FDG的结果。与[18F]FDG相比，[68Ga]FAPI在大多数正常组织中的摄取较低，同时保持了相当甚至更高的肿瘤与背景比值。重要的是，在原发肿瘤或总转移灶中，这些示踪剂的平均SUVmax值之间没有显著差异。然而，如图4D所示，[68Ga]FAPI PET/CT显示出较强的肿瘤摄取，而[18F]FDG PET/CT在部分患者中仅表现出轻度至中度的摄取。这表明[68Ga]FAPI在提高对[18F]FDG生理摄取较高的肿瘤诊断价值方面具有潜在优势。 Dendl 等人对55名患有罕见肿瘤的患者进行了[68Ga]FAPI（FAPI-04、FAPI-46和FAPI-74）PET/CT扫描，以评估其在少见恶性肿瘤中的适用性。研究结果表明，大多数正常器官内的示踪剂摄取量极低。在多种罕见恶性肿瘤中，[68Ga]FAPI PET/CT展现出优异的肿瘤显像能力，实现了较高的肿瘤与背景组织对比度（图4E），这凸显了[68Ga]FAPI PET/CT作为评估各类恶性肿瘤不可或缺的影像工具的巨大潜力。 魏等人引入了一种新型示踪剂[18F]AlF-NOTA-FAPI-04（32，图5），该示踪剂是通过将Al18F标记的FAPI-04与NOTA螯合而成。该示踪剂表现出较强的FAP结合亲和力，并在U87MG肿瘤中快速摄取，注射后1小时达到峰值摄取，2小时仍保持较高滞留。值得注意的是，该示踪剂在大多数正常器官中的摄取极低。进一步通过PET/CT成像在不同癌症患者中评估了其应用价值。扫描结果显示，[18F]AlF-NOTA-FAPI-04在原发肿瘤、淋巴结以及肝转移和骨转移病灶中均有显著积聚（图4F）。此外，其他正常器官的摄取水平仍然较低，从而获得高对比度图像。放射性代谢产物主要经肾脏排泄。为验证其诊断效能，在七名晚期肺癌患者中进行了[18F]AlF-NOTA-FAPI-04与[18F]FDG的双示踪成像。与[18F]FDG相比，[18F]AlF-NOTA-FAPI-04在识别转移病灶方面表现更优，提示其在肿瘤分期中具有潜在应用价值。 此外，魏等人研究了[18F]AlF-NOTA-FAPI-04在基于不同放射性示踪剂摄取水平区分多种肺癌亚型方面的鉴别潜力。尽管在相同病理类型的原发肿瘤与原发加转移性肿瘤之间未观察到明显的示踪剂摄取差异，但在具有不同病理特征的转移性肿瘤中，摄取水平存在明显差异。这一有趣发现表明，[18F]AlF-NOTA-FAPI-04可能成为通过PET/CT成像区分肺癌不同病理亚型的有力工具，尤其适用于转移性肺癌病灶的评估。 为拓展其临床应用前景，研究人员已探索将FAP靶向示踪剂用于类风湿性关节炎（RA）的诊断。Ge等人利用[18F]AlF-NOTA-FAPI-04对RA开展了临床前及初步临床研究。与[18F]FDG形成鲜明对比的是，该示踪剂在RA早期阶段即可在炎症关节中表现出显著摄取，且摄取程度与RA严重程度评分呈正相关。而[18F]FDG在炎症关节中的积聚几乎可忽略不计，却在脑部、胸部和肌肉组织中出现明显摄取。此外，在两名RA患者中进行的PET/CT成像显示，放射性示踪剂在受累关节滑膜组织中的摄取显著升高。这些发现凸显了[18F]AlF-NOTA-FAPI-04作为RA影像学诊断工具的巨大潜力。 本节重点介绍用于FAP/PET成像的螯合剂。Ga-68通常是使用最广泛的放射性核素，通过DOTA进行螯合。为提高肿瘤摄取并减少正常器官积聚，已将多种螯合剂（如DATA5m和AAZTA5）引入FAPIs的侧链中。NOTA偶联的FAPIs已广泛开发用于F-18标记，以优化诊断准确性。表3展示了不同连接子和螯合剂对FAPIs与FAP之间药代动力学及结合亲和力的影响。 3.3. 白蛋白结合型FAPIs   由于放射性标记的FAPI在肿瘤内的滞留时间有限，近年来通过增强其与血清白蛋白的结合来调节其药代动力学（PK）的策略日益受到关注。该方法可提高放射性配体在肿瘤中的摄取和滞留，其理论基础是已知的白蛋白结合可改变药物分布的现象，这一现象最初是在化疗药物紫杉醇中被证实的。该策略已成功应用于增加靶向叶酸受体和PSMA等受体的放射性配体的摄取，而近期的研究进一步将其应用拓展至FAP抑制剂。 2021年，Kelly等人设计了一种靶向PSMA的三功能配体，通过柔性连接子将白蛋白结合基团、螯合剂和靶向部分整合在一起。该配体的药代动力学特性由靶向亲和力、血清白蛋白亲和力以及连接子构象之间的相互作用决定。该配体在异种移植瘤中表现出显著的摄取，同时在正常组织中快速清除。在此基础上，Kelly等人利用类似的结构框架设计了RPS-309（33，图6），一种靶向FAP的三功能小分子配体。RPS-309包含FAP靶向基团、螯合剂、白蛋白结合部分以及一个柔性PEG连接子。该化合物对FAP具有特异性结合能力，并可与68Ga或177Lu进行放射性标记，生成高纯度的放射性化合物。值得注意的是，[68Ga]RPS-309在SW872异种移植瘤中显著富集，肿瘤中的摄取量为5.0 ± 0.3 %ID/g，且未观察到明显的从肿瘤中清除（P = 0.31）。相比之下，[177Lu]RPS-309表现出相对较高的清除率，但仍能保持一定的肿瘤滞留。尽管RPS-309相对于此前报道的FAP靶向放射性配体表现出相对较长的血液滞留时间，但并未导致肿瘤随时间推移而持续生长。在4至24小时内观察到的肿瘤清除动力学与涉及其他FAPI放射性配体的初步研究结果一致。 图6. 白蛋白结合配体偶联的FAPIs结构（蓝色部分：白蛋白结合基团） 有研究指出，二氟化脯氨酸残基具有更高的脂溶性且与靶点契合度更好，从而降低了[68Ga]FAPtp与FAP结合的Km值。然而，在吡咯烷环上引入两个氟原子可显著增强腈类抑制剂的活性。基于二氟化脯氨酸残基对FAP靶向作用的潜在影响，并结合此前关于FAPtp的研究成果，Lin等人合成了[68Ga]Alb-FAPtp-01（34，图6），这是一种含有白蛋白结合基团——4-对氯苯基丁酸的白蛋白结合型FAPI。该结构修饰旨在优化药代动力学特性，延长示踪剂在体内的循环时间并增加肿瘤滞留时间。肿瘤摄取的平均标准摄取值（SUV）在1、2和3小时时分别为1.775 ± 0.179、1.533 ± 0.222和1.425 ± 0.204。与非白蛋白结合型FAPI示踪剂（[68Ga]FAPI-04和[68Ga]FAPtp）表现出的低肿瘤摄取和快速肾清除不同，[68Ga]Alb-FAPtp-01显示出快速的肿瘤摄取和持久的滞留效果。这种效应不仅源于其对FAP的靶向能力，也与其结合白蛋白的能力密切相关。白蛋白结合有助于通过内在的血管或内部液体压力实现示踪剂在肿瘤中的稳定扩散和转运。总体而言，[68Ga]Alb-FAPtp-01 的延长滞留可能增加肿瘤摄取并增强成像对比度。 两种常用的白蛋白结合剂——4-(对碘苯基)丁酸（IPBA）和截短的伊文思蓝（EB），在增强肿瘤摄取和延长滞留时间方面展现出良好前景，从而放大了治疗效果。2022年，徐等人利用这两种白蛋白结合剂的协同潜力优化了FAPI-04，成功开发出两种新型白蛋白结合型FAPI示踪剂TEFAPI-06和TEFAPI-07（35和36，图6）。分析证实了这些示踪剂对FAP具有高稳定性和高特异性。通过68Ga和86Y放射性标记验证了其强大的肿瘤靶向能力和延长的滞留时间。与[177Lu]FAPI-04相比，这些示踪剂的177Lu标记形式表现出更高的肿瘤摄取率和更长的滞留时间，主要归因于其针对FAP的靶向特性。此外，在放射治疗方面，两种示踪剂均显著抑制了肿瘤生长，效果优于[177Lu]FAPI-04所观察到的轻微抑制作用。这些结果凸显了TEFAPI-06和TEFAPI-07在进一步开展临床转化研究方面的巨大潜力。 EB 对血清白蛋白具有高亲和力，其与靶向分子结合的衍生物可延长药物在体内的循环时间。除上述 TEFAPI-07 外，Wen 等人基于 FAPI-02 合成了一系列白蛋白结合型 FAPIs，命名为 EB-FAPI-B1、B2、B3 和 B4（37–40，图6）。这些化合物包含四个部分：FAP 靶向基团、用于放射性核素标记的 DOTA 基团、PEG 连接臂以及截短的 EB。经 177Lu 标记后，所得示踪剂在体外表现出优异的稳定性和对 FAP 的特异性结合。SPECT 成像结果显示，[177Lu]EB-FAPI-B1 在大多数器官中的摄取较低，而其他三种示踪剂在肝脏和肾脏中放射性滞留时间较长，提示可能对正常器官产生毒性。这一结果表明，PEG 修饰的 EB-FAPI-Bn 可能并未改善 FAP 靶向效果，原因可能是大分子的细胞摄取被阻断，从而影响了药物向癌细胞的递送。此外，研究人员还考察了这些示踪剂在肿瘤中的摄取与滞留情况。在四种示踪剂中，[177Lu]EB-FAPI-B1表现出显著的肿瘤摄取和持久滞留，即使在注射后96小时仍保持较高的摄取水平。因此，使用三种不同剂量的[177Lu]EB-FAPI-B1进行治疗研究显示，所有测试剂量均能有效抑制肿瘤生长，且疗效无显著差异。 陈的团队合成了含放射性4-(对碘苯基)丁酸结构单元的一系列示踪剂，利用了该结构易于合成且与白蛋白结合能力强的特点。因此，Meng等人以FAPI-04为母体，通过将IPBA与双功能螯合剂偶联，合成了多种白蛋白结合型FAPI配体，即FSDD0I、FSDD1I和FSDD3I（41–43，图6）。研究结果表明，引入IPBA并未影响这三种FAPI配体对FAP的结合亲和力，同时凸显了IPBA在白蛋白结合中的重要作用。PET成像显示，[68Ga]FSDDnI相比[68Ga]FAPI-04具有更高的肿瘤摄取率。值得注意的是，[68Ga]FSDD0I的肿瘤摄取和滞留显著高于其他两种示踪剂，这可能归因于其更强的白蛋白结合能力或相对较低的亲水性。此外，[68Ga]FSDD3I表现出更短的血液滞留时间和更快的肾脏清除，这可能是由于插入了重复肽序列从而增强了亲水性所致。 丁等人合成了四种白蛋白结合型FAPI，即TE-FAPI-01、TE-FAPI-02、TE-FAPI-03和TE-FAPI-04（44–47，图6）。这些化合物在体外和体内均表现出优异的稳定性以及对FAP的强结合亲和力。研究发现，所引入的IPBA基团侧链的差异是导致其药代动力学特征（包括血液循环和肿瘤摄取）不同的关键因素。尤为重要的是，TE-FAPI-04的表现优于其他放射性药物示踪剂，具有更长的血液半衰期和更高的肿瘤摄取率。此外，与FAPI-04相比，TE-FAPI-04展现出更强的肿瘤滞留能力。给药24小时后，[177Lu]TE-FAPI-04的肿瘤摄取量是[177Lu]FAPI-04的10倍。这一结果表明，TE-FAPI-04有望延长诊断时间窗，并有助于后续的诊断分析。 除了传统的白蛋白结合基团外，脂肪酸（如棕榈酸C16）也被研究作为白蛋白结合结构。C16与其他脂肪酸相比具有更长的血液循环时间。Zhang等人将月桂酸（C12）和C16与FAPI-04偶联，得到了两种白蛋白结合型FAPI衍生物：FAPI-C12和FAPI-C16（图6中的48和49）。这两种放射性药物示踪剂均表现出优异的稳定性以及对FAP的高度特异性。尽管放射性标记的FAPI-C12在注射后第一小时内肿瘤摄取较高，但随后迅速下降，在后续时间点的摄取量较低。相比之下，[177Lu]FAPI-C16在肿瘤滞留时间上显著长于[177Lu]FAPI-12。较长的滞留时间和较高的摄取率是实现有效肿瘤治疗的关键因素。在与[177Lu]FAPI-04进行的比较治疗评估中，FAPI-C12和FAPI-C16均表现出更优的治疗效果，其中[177Lu]FAPI-C12虽中位生存期与[177Lu]FAPI-04相似，但抑制肿瘤生长的能力更强。 基于FAPI的癌症治疗已在临床前和临床研究中被证实有效。为了维持较高的肿瘤摄取率，已采用化学策略（如共价连接IPBA和伊文思蓝）来延长FAPI在体内的半衰期。这些方法能够使FAPI与白蛋白结合，从而延长其在肿瘤中的滞留时间。除了白蛋白结合策略外，多聚化也是一种有效增强肿瘤摄取和滞留时间的方法。 3.4. FAPI多聚体   尽管FAPI在临床前和临床研究中展现出良好前景，但其常面临肿瘤滞留时间较短和肾脏清除较快的问题。为克服这一挑战，研究人员开发了二聚体衍生物，该策略已被证实可增强肿瘤的积聚与滞留。多项研究（包括精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）二聚体的研究）表明，与单体分子相比，二聚体分子在肿瘤摄取方面始终表现出更显著的增强效果。 赵等人在FAPI-46的基础上合成了一个FAPI二聚体，即DOTA-2P(FAPI)₂（50，图7）。该二聚体通过两个微型聚乙二醇连接子将两个FAPI结构域整合于同源二聚肽骨架中。这种结构修饰引入了两亲性聚乙二醇连接链，这是一种被广泛认可的策略，用于优化化合物在体内的药代动力学特性。对合成的[⁶⁸Ga]DOTA-2P(FAPI)₂进行的深入体外结合实验表明，该分子不仅具有优异的稳定性，而且对FAP表现出显著且特异的亲和力。这一出色性能证实了多价策略并未削弱配体原有的FAP结合亲和力。事实上，多价策略不仅能增强肿瘤靶向能力，还能同时提升体内成像效果的质量。 图7. FAPI多聚体的结构（蓝色部分：靶向FAP的生物活性结构） 基于二聚体的优势，赵的研究团队在小鼠和癌症患者中开展了广泛的PET成像研究。与[68Ga]FAPI-46相比，该二聚体示踪剂在肿瘤中的摄取程度显著更高，在两种源自肝细胞癌患者的异种移植（HCC-PDX）模型中证实了其更快的肿瘤富集倾向。此外，注射后1小时和4小时的定量测量显示，肿瘤与肾脏的放射性浓度比值较高。小鼠模型的补充PET成像结果显示，示踪剂经肾脏快速清除。具体而言，注射后30分钟时，示踪剂在肾脏和肝脏中的摄取量较高，而到60分钟时摄取迅速下降，这可能归因于PEG基团增强了亲水性。这些令人鼓舞的小鼠实验结果为后续针对未分化鼻咽癌、乳头状甲状腺癌及肝细胞癌患者的临床研究奠定了基础。患者接受了静脉输注[68Ga]FAPI-46和[68Ga]DOTA-2P(FAPI)₂，并随后进行PET/CT成像检查。令人印象深刻的是，临床影像结果与动物实验的发现一致，再次证实了二聚体在肿瘤病灶中的加速积聚，并且持续优于[68Ga]FAPI-46。然而值得注意的是，在临床环境中，注射后4小时血液池中的示踪剂滞留仍较高，这与动物研究中的观察结果相反。临床结果提供了有力证据，表明DOTA-2P(FAPI)2有望成为诊断和靶向治疗FAP阳性恶性肿瘤的重要示踪剂。 Zhao 等人对 [177Lu]DOTA-2P(FAPI)2（实验组）与 [177Lu]FAPI-46（对照组）进行的比较进一步证实了该二聚体在FAP靶向放射性核素治疗中的有效性。在HCC-PDX模型和HT-1080-FAP细胞来源的异种移植瘤中，生物分布研究显示，该二聚体相较于单体[177Lu]FAPI-46表现出更高的肿瘤摄取率和更长的肿瘤滞留时间。体内实验中，对照组和实验组均显示出肿瘤进展显著减缓。然而，对照组超过一半的患者出现肿瘤复发，而实验组则未见肿瘤复发，表明[177Lu]DOTA-2P(FAPI)2在治疗FAP阳性恶性肿瘤方面具有良好的疗效和安全性。 利用二聚体的特性以增强肿瘤富集和延长滞留时间，Moon 等人设计了两种酰胺连接的 FAPIs：DOTA.(SA.FAPi)₂ 和 DOTAGA.(SA.FAPi)₂（51 和 52，图7）。与参照化合物 UAMC-1110 及单体示踪剂 DOTA.SA.FAPi 相比，该二聚体示踪剂对 FAP 的 IC₅₀ 值处于亚纳摩尔至低纳摩尔范围，而对 PREP 的亲和力则在微摩尔范围，从而实现了较高的 FAP/PREP 选择性指数，有利于 FAP 靶向。在 PET/CT 临床研究中，[⁶⁸Ga]DOTAGA.(SA.FAPi)₂ 相较于其单体形式表现出更高的肿瘤摄取和更长的肿瘤滞留时间。然而，在患有乳头状甲状腺癌和 III 型胰腺神经内分泌瘤的患者中，尽管该二聚体示踪剂保持了良好的滞留特性，但也出现了在血液池等正常器官中的滞留现象。有趣的是，当使用 [¹⁷⁷Lu]DOTAGA.(SA.FAPi)₂ 进行 SPECT 成像时，血液池的活性水平显著降低。这些观察结果表明，该示踪剂可能存在固有局限性，与正常器官的高辐射暴露以及患者间分布模式的差异有关。因此，单体引导的二聚体治疗可能更适合临床应用。 在一项平行研究中，Ballal 等人评估并比较了[177Lu]DOTA.SA.FAPi 和 [177Lu]DOTAGA.(SA.FAPi)₂ 在实体瘤患者中的应用。该研究包含两组：对照组包括3名接受单体示踪剂注射的患者，实验组则包括7名接受二聚体示踪剂治疗的患者。值得注意的是，实验组在非靶器官中的平均吸收剂量高于对照组。更重要的是，二聚体示踪剂表现出较强的摄取能力，且这一特征在治疗后168小时仍持续存在。相比之下，单体示踪剂则迅速清除，在治疗后较短时间内摄取有限。此外，实验组肿瘤组织中的中位吸收剂量是对照组的5.16倍。这种肿瘤部位滞留时间长、而从非靶器官快速清除的特点，为晚期癌症患者的治疗前景带来了希望。 除了上述的二聚体结构外，还采用了其他多聚体策略。Ruan 等人合成了两种含异氰基的单体（CN-PEG4-FAPI 和 CN-C5-FAPI）作为 FAPI 配体。这些研究充分利用了 99mTc 的独特核特性及其成本效益。这两种单体对 FAP 均表现出低纳摩尔级的 IC50 值，表明即使在 FAPI 结构优化的情况下，它们对 FAP 仍具有高度特异性亲和力。这些研究最终成功制备出高放射化学纯度的多聚体，即 [99mTc][Tc-(CN-C5-FAPI)6]+ 和 [99mTc][Tc-(CN-PEG4-FAPI)6]+（分别为 53 和 54，图 7）。将 CN-C5-FAPI 和 CN-PEG4-FAPI 与 99mTc 进行放射性标记，进一步提高了其良好的体外稳定性。 在小鼠肿瘤模型中，与多聚体53相比，54在静脉注射后仅1小时的肿瘤摄取量就增加了6倍。值得注意的是，54在肾脏中的摄取量低于53，而其他器官的摄取量则无显著差异。这些结果表明，PEG4连接子的存在与否不仅影响了非癌组织的摄取，也影响了示踪剂在肿瘤中的摄取。增加PEG含量成为提高肿瘤与器官摄取比值的关键策略。进一步证实这一观察结果，裸鼠的SPECT成像显示，54在肿瘤中的摄取更高，且背景图像更清晰。注射后30分钟内，54即产生强烈的肿瘤信号，并持续增强和稳定积累至少4小时，从而获得高对比度图像。然而，在排泄过程中，54在肠道胆道系统和肾脏中也表现出一定的摄取。综上所述，这些结果共同表明，54作为靶向FAP肿瘤成像候选物具有广阔前景。 采用双价结构作为药物设计策略以提高肿瘤摄取已引起广泛关注。值得注意的是，胡的研究团队报道了一种双价PSMA放射性配体（[18F]AlF-Bi-PSMA），其在肿瘤摄取和滞留时间方面优于单体形式。基于这一模式，李等人合成了一种双价配体ND-bisFAPI（55，图7），该配体结合了NOTA和DOTA螯合剂，用于靶向FAP。该配体中的NOTA螯合剂可与Al18F形成复合物，用于PET成像；而DOTA螯合剂则可用于标记177Lu，以实现放射治疗。两种放射性示踪剂均表现出良好的稳定性和对FAP的特异性结合。在A549-FAP和U87MG异种移植模型中的PET成像结果显示，[18F]AlF-ND-bisFAPI的肿瘤摄取量高于其单体形式。在A549-FAP荷瘤小鼠中，注射后6小时进行的PET成像显示该示踪剂具有快速的肿瘤摄取和优异的滞留能力，并伴有良好的肿瘤/非靶组织比值。此外，研究还进一步探讨了177Lu标记二聚体的治疗效果。具体而言，将[177Lu]FAPI-04和[177Lu]ND-bisFAPI分别注射至携带A549-FAP肿瘤的小鼠体内。注射24小时后，双价配体在肿瘤内的辐射累积量比单价配体高出4倍。然而，双价配体在非靶组织和器官中的摄取程度高于单价配体，这可能带来更高的体内毒性风险。在剂量-反应分析中，37 MBq剂量的双价配体表现出更显著的抑瘤效果；而相同剂量下，单价配体的中位生存期略长，这可能是由于双价配体在非靶器官中引发了一定程度的毒性所致。值得注意的是，当给药剂量减半时，两组小鼠的中位生存期变得相近。重要的是，在两种放射抑制剂给药后的30天内均未观察到长期毒性相关问题，且两者均显著抑制了肿瘤生长。这些结果共同表明，与37 MBq [177Lu]FAPI-04相比，37 MBq [177Lu]ND-bisFAPI治疗具有更优越的抑瘤效果。因此，基于上述全面分析，双价配体作为一种靶向FAP的放射性药物展现出良好的应用前景。 FAPI多聚体由两个或多个通过连接子偶联的FAPI组成。基于多价FAP配体的放射性药物比单体具有更强的结合能力，并可降低脱靶效应，从而有效延长肿瘤滞留时间。除了FAPI多聚体外，PSMA或整合素靶向分子也可与FAPI偶联，形成异源二聚体。 3.5. FAPI异源二聚体   与单体放射性示踪剂相比，二聚体放射性示踪剂具有优势，主要体现在提高靶向受体结合效率、增加局部配体浓度以及优化药代动力学。尽管同源二聚体放射性示踪剂在改善肿瘤摄取和滞留方面已显示出潜力，但要应对多细胞系统中复杂的肿瘤-基质相互作用及异质性问题，仍需新的思路。异源二聚体通过共价连接两个特异性不同的配体，以连接子相连接，为进一步提升疗效提供了可能。多种异源二聚体放射性示踪剂可增强肿瘤靶向能力，降低患者治疗成本，减轻不适感，并减少辐射负担。 FAP在癌症相关成纤维细胞（CAF）中具有特征性高表达，而PSMA则广泛存在于多种实体瘤新生血管区域的内皮细胞中，近年来受到越来越多关注。这两种蛋白在结直肠癌、胃癌、肺癌、甲状腺癌、前列腺癌和胰腺癌等多种恶性肿瘤中共同表达，表明开发可同时靶向FAP和PSMA受体的异源二聚体具有巨大潜力，有望用于诊断和治疗。本文介绍了三种类型的PSMA/FAP异源二聚体。 胡等人通过将连接子和NOTA偶联至喹啉类药效团以靶向FAP，并将赖氨酸-脲基-谷氨酸药效团用于靶向PSMA，设计出18F标记的双特异性PSMA/FAP异二聚体。通过引入特定修饰的连接子，调节了这些异二聚体的分子量和药代动力学性质。所得产物[18F]AlF-PSMA-FAPI-01和[18F]AlF-PSMA-FAPI-02（56和57，图8）对PSMA和FAP均表现出两倍于前者的受体结合亲和力，且对每种受体均具有特异性亲和性。这些异二聚体具有高亲水性和良好的稳定性，使其成为精准靶向受体的多功能探针。 图8. FAPI异二聚体的结构（蓝色：结合FAP的部分；绿色：结合PSMA/αvβ3的部分） 与携带肿瘤的小鼠中相应的单体示踪剂进行比较评估显示，异二聚体示踪剂的肿瘤摄取显著增强。裸鼠的PET图像表明，这些示踪剂在肿瘤中快速摄取、在肿瘤内滞留时间延长，并通过肾脏从非靶器官清除。关键的是，这些异二聚体示踪剂的肿瘤摄取能力优于[18F]FAPI-42和[18F]AlF-PSMA-BCH。 Boinapally 等人合成了同时靶向 FAP 和 PSMA 的异源二聚体 FP-L1 和 FP-L2（58 和 59，图 8）。利用“点击化学”技术，这些化合物被巧妙设计，以确保其在体外具有良好的稳定性以及强效的 FAP 结合亲和力。通过在携带 PSMA 阳性 PC3 PIP 和 FAP 阳性 U87MG 肿瘤的小鼠异种移植模型中使用 [64Cu]FP-L1 和 [64Cu]FP-L2 进行生物分布研究，结果显示 [64Cu]FP-L1 在两种肿瘤中的摄取显著增加，而肾脏摄取则明显降低。值得注意的是，与 [111In]QCP02 相比，这些异源二聚体表现出更显著的清除率（48 小时为 5.34 ± 0.29 % ID/g），但仍保持了更长的肿瘤滞留时间（[111In]QCP02 在 28 小时为 0.58 ± 0.03 % ID/g）。在小肿瘤模型中，[64Cu]FP-L1 注射后 2 小时的肿瘤摄取水平与 [64Cu]FAPI-04 相当。然而，需要注意的是，该方法可能需要组织取样才能实现病灶检测。 受通过靶向不同肿瘤标志物的异源二聚体PET探针增强肿瘤摄取和滞留概念的启发，Zang等人设计并合成了FAPI-RGD（60，图8），一种可同时靶向FAP和αvβ3的双特异性异源二聚体放射性示踪剂。该示踪剂结合了用于靶向FAP的FAPI-02、用于靶向αvβ3的RGDfK肽、聚乙二醇连接臂以及NOTA，表现出优异的结合亲和力和特异性。环状RGD肽对整合素αvβ3具有高度特异性，而该受体在血管生成的内皮细胞及大多数类型肿瘤细胞中高表达。研究结果表明，[68Ga]FAPI-RGD具有良好的结合亲和力和特异性。值得注意的是，在所有观察时间点上，该示踪剂与单体[68Ga]FAPI-02和[68Ga]RGDfK相比，均表现出显著更高的肿瘤摄取和更长的滞留时间。此外，初步的人体成像结果显示，该示踪剂耐受性良好，并显示出快速的肿瘤摄取。注射后2小时内，该示踪剂即表现出快速且高效的肿瘤摄取、持久滞留以及较高的肿瘤/背景比值。观察到泌尿系统放射性较高，表明其主要经肾脏排泄，这与其他报道的[68Ga]FAPI示踪剂的研究结果一致。尽管在原发性和转移性肿瘤中，该示踪剂与[18F]FDG之间未见显著差异，但在六名患者中，有一名肾癌患者的肿瘤摄取程度在使用[68Ga]FAPI-RGD时优于[18F]FDG。因此，有必要进一步研究[68Ga]FAPI-RGD，以评估其在未来不同癌症类型中的摄取情况。 双靶向策略在癌症成像和治疗中正受到越来越多的关注。与FAPI单体相比，FAP/αvβ3和FAP/PSMA表现出更高的结合亲和力和肿瘤摄取率。通过“点击”反应或其他化学反应，利用不同的化学连接子可构建双靶向分子。经放射性核素标记后，异源二聚体放射性示踪剂有望实现肿瘤的精准诊断与治疗。 3.6. 替代性FAPI结构   除了上述具有经典结构的FAPI（即FAP靶向基团通过连接子与螯合剂相连）外，一些其他化学结构也表现出对FAP的抑制活性。这些化合物按时间顺序陆续被引入，为FAP靶向成像和治疗提供了多种途径。 2015年，Meletta等人合成了基于硼酸的FAPI分子MIP-1232，并随后用¹²⁵I进行放射性标记，得到放射化学纯度超过90%的[¹²⁵I]MIP-1232（61，图9），该示踪剂被用于斑块成像的潜在应用评估。通过小鼠异种移植模型的体外放射自显影分析发现，易损斑块中的放射性信号略高于稳定斑块。这种细微差异源于放射性示踪剂在动脉粥样硬化斑块中比在正常动脉中具有更高的结合亲和力。然而，经仔细校正组织样本大小后，不同斑块之间或斑块与正常动脉之间的平均特异性结合并无显著差异。因此，使用[¹²⁵I]MIP-1232靶向FAP在动脉粥样硬化成像中的相关性较为有限。异种移植组织的放射自显影结果显示，与FAP表达水平较低的NCI-H69异种移植瘤相比，FAP+SK-Mel-187异种移植瘤表现出明显不同的放射性信号。过量MIP-1232导致[125I]MIP-1232结合饱和，证实了其靶向特异性，提示其在FAP成像中具有潜在应用价值。 图9. 不同的FAPI结构（蓝色：含硼酸或11C/131I/99mTc标记的FAPI的独特结构） 2020年，Roy等人合成了[99mTc]-FL-L3（62，图9），这是一种通过将FL与螯合剂99mTc偶联形成的靶向FAP的放射性化合物。体外实验证实了该化合物对表达FAP的HEK293细胞具有较强的特异性亲和力。在注射该示踪剂的MDA-MB231小鼠中观察到肿瘤摄取量为2.23 %ID/g。重要的是，即使同时给予未标记的FL，肾脏的高摄取量仍不受影响，表明该示踪剂在体内主要经肾脏排泄。 靶向FAP的放射性示踪剂的应用范围正不断扩大，已超越肿瘤学领域，延伸至心脏病学等其他领域。一项初步研究发现，通过靶向成像技术在心肌梗死（MI）小鼠模型中观察到病灶区域存在显著的FAP表达。为实现对小鼠心肌梗死后纤维化的无创动态监测，Langer等人于2021年通过一步化学合成获得了一种新型FAP靶向放射性示踪剂[68Ga]MHLL1（63，图9）。由于该示踪剂具有良好的稳定性并能特异性结合FAP，在小鼠体内的PET成像显示其具备优良特性，包括低血液滞留和高效的肾脏清除。随后在心肌梗死小鼠模型中进行的[68Ga]MHLL1 PET成像表明，该示踪剂可特异性地结合梗死区、梗死周边区域以及远端非梗死区域的FAP。这一示踪剂有望用于无创评估心肌梗死后早期FAP的表达情况。 尽管90Y、177Lu和225Ac等治疗性同位素具有较长的物理半衰期，但这些持续时间可能与肿瘤中的FAPI配体不匹配。相比之下，半衰期较短的放射性同位素，如188Re、211At和213Bi，能够向肿瘤递送更高的辐射剂量，从而提高治疗效果。其中，211At因其适中的半衰期（T1/2 = 7.21小时）、较高的线性能量转移以及有限的辐射射程而尤为突出，成为用于FAPI配体的理想选择。然而，211At的稀缺性给放射化学研究带来了挑战。幸运的是，碘与砹具有多种相似性质，可作为可行的替代物。碘的放射性核素，特别是125I和131I，易于获取。因此，利用碘开展基于FAPI衍生物的放射化学研究是一种理想的选择。Ma等人合成了适用于211At和131I标记的FAPI前体，成功制备出两种放射性示踪剂：[131I]FAPI-02和[131I]FAPI-04（64和65，图9）。这两种示踪剂均表现出超过99%的放射化学纯度，且[131I]FAPI-02在体外血清和生理盐水中的稳定性更优。在两种示踪剂中，[131I]FAPI-04 在FAP结合亲和力、细胞内化及滞留时间方面优于[131I]FAPI-02。在U87MG异种移植小鼠中的SPECT成像分析显示，两种示踪剂主要经胆道和肾脏清除。然而，[131I]FAPI-04表现出更高的肿瘤蓄积和更长的滞留时间，从而获得了更优的肿瘤/器官比值。这种改善源于[131I]FAPI-04更长的循环时间和更高的亲和力。在抗肿瘤效果方面，接受该示踪剂治疗的小鼠相比生理盐水组和Na131I组表现出肿瘤生长抑制和中位生存期延长。值得注意的是，未观察到任何代谢毒性迹象。鉴于碘与砹在结构上的相似性，进一步探索其在癌症治疗中的应用前景广阔。 SPECT的使用频率高于PET，而99mTc是临床上最常用的SPECT检测放射性核素。然而，99mTc在FAPIs的放射性标记中应用较少，且专门用于硼丙啶（boropro）衍生物靶向成像的放射性药物也几乎不存在。为弥补这一空白，Trujilo-Benitez等人于2022年开发了一种新型FAPI放射性药物[99mTc]iFAP（66，图9），用于SPECT成像。该放射性药物在用99mTc标记后，其放射化学纯度超过98%。体外实验表明其对FAP具有高稳定性和高特异性。随后在荷瘤小鼠中的SPECT/CT成像显示，注射后30分钟肿瘤摄取显著升高，并在24小时时仍持续保留在肿瘤部位。值得注意的是，该放射性药物在诱导炎症的左大腿未见摄取，进一步凸显了其高度特异性。有趣的是，尽管吡啶环4位氮原子的存在被认为是实现FAP特异性的关键因素，但在[99mTc]iFAP中，将吡啶4-羧基替换为6-肼基烟酸仍表现出良好的肿瘤选择性。6-肼基烟酸中的肼基团可能影响分子取向，并在与FAP活性中心结合时提供额外的范德华力作用和氢键作用。 尽管68Ga、64Cu和18F标记的FAPI在多种肿瘤的PET成像中已取得成功，但临床常用放射性核素11C的应用仍尚未被探索。11C的半衰期较短（20分钟），可显著缩短患者接受PET检查的等待时间。王等人通过将两种酚羟基前体（喹啉酰胺核心和2-氰基吡咯烷）与[11C]CH3I偶联，合成了[11C]RJ1101和[11C]RJ1102（67和68，图9），从而拓展了靶向FAP的示踪剂种类。在携带U87MG肿瘤的小鼠中进行PET成像显示，这些示踪剂表现出特异性的肿瘤摄取，类似于[68Ga]DOTA-FAPI-04所呈现的肿瘤富集特征。值得注意的是，与[11C]RJ1102相比，[11C]RJ1101在肝脏、肠道和肾脏中的代谢速度更快。生物分布研究表明，示踪剂主要在肿瘤、肾脏和肝脏中蓄积，并表现出优于[68Ga]DOTA-FAPI-04的肿瘤/肌肉比值。化合物68中脯氨酸衍生物残基上的两个氟原子提高了脂溶性，导致器官快速蓄积且清除缓慢，尤其在肿瘤组织中表现明显。这种差异促使我们对U87MG原位异种移植胶质瘤模型中[11C]RJ1102和[68Ga]DOTA-FAPI-04的脑部摄取进行了评估。值得注意的是，[11C]RJ1102在60分钟时表现出更高的肿瘤摄取率。11C具有优越的物理成像特性，并且半衰期较短，这使得[11C]RJ1101和[11C]RJ1102成为临床转化的潜在候选药物。 本节介绍了用于标记不同放射性核素（包括11C、99mTc和131I）的FAPI结构（表4）。[99mTc]iFAP的引入拓展了基于FAPI的肿瘤诊断在SPECT中的应用，目前已广泛应用于临床。FAP-2286（69，图9）是一种基于环肽的FAPI靶向放射性药物，在临床研究中表现出高结合亲和力、良好的体内稳定性以及显著的抗肿瘤活性（图10）。鉴于其广阔的前景，FAP-2286在肿瘤诊断和治疗方面均展现出巨大潜力。 图10. 177Lu-FAP2286的治疗效果比较。 4. 结论 近年来，小分子FAPIs的研究取得了显著进展，促使大量抑制剂进入临床研究阶段。2014年，Jansen等人首次报道了4-喹啉酰基-Gly-2-氰基-Pro骨架（UAMC-1110），这一结构成为多种FAPIs开发的基础。对于与喹啉连接不同接头的FAPIs，如保留活性结合核心结构模体（喹啉-Val-Pro）和二氟基团的FAPI-04和FAPI-46，已成功实现与成像或治疗性放射性核素的标记。它们在化学结构上密切相关，并在众多临床前研究中得到广泛探索。大量研究报道了不同FAPIs在正常器官中的摄取情况，以评估这些放射性药物的安全性。为提高Ga-68标记FAPIs的体内稳定性，研究人员合成了采用新型螯合剂的DATA5m.SA.FAPi和AAZTA5.SA.FAPi。为增强肿瘤摄取，主要采用了三种策略：白蛋白结合、多聚化以及异源二聚化。IPBA 和 EB 通过化学反应与喹啉-Val-Pro 结构基团共价结合，经修饰的 EB-FAPI 在临床肿瘤治疗中已被证实有效。FAPI 多聚体和异二聚体（如 FAPI/PSMA 或 FAPI/RGD）是实现更精准癌症诊断并降低脱靶效应的有效方法。多年来，研究人员通过对核心结构基团进行修饰，开发了多种基于 FAP 的放射性药物。与 [18F]FDG 相比，FAPI 在原发性和/或转移性肿瘤中表现出相当甚至更高的选择性，尤其在肝癌、乳腺癌、鼻咽癌和胃肠道肿瘤中效果显著。此外，FAPI 在正常脑组织中的摄取极低，使其在检测脑部病变方面具有重要价值。同时，FAPI 在心肌梗死、类风湿关节炎和动脉粥样硬化等其他疾病中也显示出明显的摄取特征。尤为重要的是，FAPI 在罕见癌症类型的显像方面展现出良好的应用前景。FAPIs的多聚体结构及其与白蛋白的结合特性使其在肿瘤中具有更长的滞留时间和更高的摄取效率，这可能使其相较于单体形式成为更优的治疗剂。 免责声明：文献版权归英文原版作者所有，翻译仅供学习交流，原创基于翻译，如涉及侵权，请联系公众号管理员处理。 参考文献：doi.org/10.1016/j.apsb.2025.07.009 扫码联系我们 电话：18455186404 微信：salepeptide 定制多肽，肽库生物