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精准医学与工程综述：核医学在肿瘤精准医学中的最新进展 2025年，北京大学肿瘤医院李囡主任医师/朱华研究员团队在《Precision Medicine and Engineering》 期刊在线发表了题为：“Recent advances of nuclear medicine for tumor precision medicine”的长篇综述文章。阐述核医学在肿瘤精准医学中的变革性作用及未来发展趋势。 1 引言 精准医学致力于改善患者治疗结局、减少不必要的治疗及副作用，并降低医疗成本。通过个体化医疗策略，精准医学有望为患者带来更优的健康效益。人口老龄化导致肿瘤患者数量持续增长，亟需精准的肿瘤诊断技术以提供更具针对性的治疗方案。本文综述了核医学分子影像技术在肿瘤诊断中的应用，并分析其对精准医学临床实践的重要价值（详见表1-3、图1-2）。  表1 HER2靶向探针对比表 表2 代表性PSMA小分子探针对比表 表3 靶向免疫检查点PD-1/PD-L1的PET探针 1.1 肿瘤精准医学的背景与发展趋势 精准医学是一种基于个体差异的医疗模式，旨在根据个体的遗传特征、环境因素、生活方式等，提供个性化的医疗与预防措施。它借助先进技术与大数据分析，深入解析疾病发病机制，为患者提供更精准、有效的诊断、治疗与预防方案。精准医学的概念可追溯至2003年，当时美国国立卫生研究院（NIH）启动“精准医学计划”，旨在通过全面分析个体基因组、环境因素与生活方式，实现个性化医疗[1]。该计划的目标是将医疗模式从“一刀切”转变为更精准、更个体化的形式。此后，精准医学理念逐渐获得广泛认可，并在医学研究与临床实践中不断发展应用。   2015年，美国提出“精准医学计划（PMI）”并全面实施，核心重点是覆盖全国公民健康的“‘我们所有人’研究计划”[2]。精准医学始终是重点关注领域[3,4]。在中国，精准医学也是“十三五”期间各项科技规划的重要方向。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》将精准医学相关领域纳入战略性新兴产业重点规划，提出大力推动“精准医学”等新兴前沿领域的创新与产业化，培育一批新增长点。国家还专门设计了五大研究任务：组学技术、大规模人群队列、大数据平台、疾病精准预防诊断治疗方案，以及临床应用示范推广体系，覆盖从基础研究到临床应用的完整链条。经过2016-2020年五年实施，“精准医学研究”重点专项成效显著，取得多项突破：初步建立国家队列框架与大数据平台，推出多款具有自主知识产权的临床级仪器与产品，部分自主研发的精准医学预防、诊断及治疗方案已开始应用[5]。   随着组学等技术的发展，疾病分子分型已从依赖单个或少数生物标志物，演进至基于组学特征谱与多组学联合分析的精准分型阶段，有效助力疾病的精准诊断、治疗与预后评估，并为药物研发提供新靶点与新思路。精准疾病诊断技术逐渐成熟，推动“早发现、早诊断、早治疗”目标的实现。基于下一代测序（NGS）、液体活检等技术的精准诊断方法，其灵敏度与特异性不断提升，多款产品已获批应用。靶向治疗、免疫治疗、基因治疗、RNA治疗等精准治疗技术的研发持续推进并进入临床，显著提升疾病治疗水平[3,5]。   全球癌症流行现状呈现明确趋势与挑战。根据国际癌症研究机构（IARC）最新数据，2022年全球新增癌症病例约2000万例，死亡病例约970万例。肺癌是最常见的癌症类型（占新发病例12.4%），也是癌症死亡的首要原因（占死亡病例18.7%）[6]；其次，乳腺癌、结直肠癌、前列腺癌与胃癌也占据重要地位。癌症已成为影响全球人群健康的重要因素之一，尤其随着人口老龄化与生活方式变化，全球癌症负担持续加重。   早期肿瘤诊断主要依赖患者临床症状、体征、实验室检查、影像检查及病理检查等临床数据的收集。随着科技进步，肿瘤诊断技术不断发展[7]，检验医学、放射影像医学、病理学等技术进一步突破[7]，肿瘤诊断已从最初基于病灶位置判断是否存在肿瘤，逐渐演进至细胞、分子乃至基因水平的早期诊断或癌症风险评估[8,9]。肿瘤个体化诊疗已成为肿瘤学领域新兴且关键的研究方向[10]。当前肿瘤领域精准医学的研究现状包括：从基因等多维度挖掘肿瘤个体差异，构建肿瘤分子分型；基于大数据理念建立大型协作平台，验证靶向治疗与干预措施的临床效果[11]；深入分析个体遗传因素、生活方式因素与外部环境因素，掌握不同因素间相互作用机制，系统评估疾病风险；应用以移动健康为代表的新一代信息采集技术，实时收集、整合与分析数据，系统评估健康状态。 1.2 分子影像技术的核心作用 分子影像是一门利用影像技术在组织、细胞及亚细胞水平可视化特定分子的学科，可反映体内分子水平变化，并通过成像对其生物学行为进行定性与定量研究。分子影像是融合医学影像技术与分子生物学、化学、物理学、放射医学、核医学及计算机科学的新兴技术。分子影像技术主要包括放射性核素显像（即核医学显像）、磁共振成像（MRI）、超声成像（UI）、光学成像（OI）、光声成像（PAI），以及结合多种成像技术的多模态成像[12]。   不同成像技术可提供不同信息：例如，X线可检测骨骼与肺部疾病，CT能提供更精细的骨骼与软组织影像，MRI可呈现高分辨率软组织影像，而正电子发射计算机断层扫描（PET）与单光子发射计算机断层扫描（SPECT）可检测肿瘤等疾病的代谢活性。全身PET/CT是近年来快速发展的革命性分子影像技术，其核心特征包括超长轴向视野（1-2米）与高灵敏度探测器（如uEXPLORER、Biograph Vision Quadra系统），可实现单次床位全身同步成像[13]。自2019年首次临床应用以来，该技术通过提升灵敏度（较传统PET/CT高10-40倍），显著降低辐射剂量——示踪剂剂量可减少（如18F-FDG剂量可降至0.1 MBq/Kg），或扫描时间缩短（如全身扫描仅需2-5分钟），尤其适用于儿童、孕妇及需多次随访的患者[14,15]。此外，全身PET支持动态成像与定量动力学分析，可同时获取多器官代谢参数（如K₁、Kᵢ）；还能提供影像衍生输入函数（IDIF），替代有创动脉采血，提升研究准确性[13]。其扩展应用包括延迟成像、双示踪剂方案与呼吸门控成像，但在大数据处理、模型验证及设备成本方面仍面临挑战[14,15]。 1.3 本综述的研究目的 在精准医学持续发展的背景下，本文系统综述了核医学领域分子影像技术与靶向探针的临床应用进展，并探讨了这些技术与先进成像、多组学方法整合的协同发展路径（见图1）。 图1：精准医学的持续发展为实现全面健康目标提供关键支撑。在此背景下，核医学分子影像发挥核心作用：该技术依托成像设备的不断改进与先进靶向分子探针的研发，提升肿瘤精准诊断水平，为患者提供更精准的个体化治疗。 2 核医学分子影像技术在精准医学中的应用价值 核医学成像技术是典型的多模态融合成像技术。PET通过检测注射药物发射的正电子，获取放射性标记药物在体内的分布与代谢情况，实现人体功能成像；PET/CT将PET与CT结合，弥补PET在病灶定位上的不足，实现功能成像与解剖成像的完美融合，显著提升诊断灵敏度与准确性[16]。PET/MRI是整合PET与MRI的大型功能代谢与分子影像诊断设备，兼具两种技术的检查能力，实现优势最大化互补。PET/MRI主要解决PET/CT的辐射损伤问题，可提供高质量分子影像，以及与组织分子结构、分子代谢、功能代谢相关的影像（如T1加权成像、T2加权成像、弥散加权成像（DWI）及正电子发射影像）[17]。   肿瘤的早期精准诊断至关重要，因为细胞水平的变化早于组织解剖学变化。PET可提供组织细胞异常代谢信息，检测早期微病灶或转移灶。   葡萄糖是人体重要能量来源。18F-FDG由放射性核素氟-18标记脱氧葡萄糖制备而成，可反映细胞葡萄糖代谢情况。18F-FDG PET在临床上主要应用于三大领域：肿瘤、心肌与神经系统成像。在肿瘤诊断中，18F-FDG PET不仅可鉴别病变良恶性，还能用于肿瘤分期、放化疗方案制定及原发肿瘤定位[16]，已广泛应用于肺癌、乳腺癌、结直肠癌、胰腺癌、淋巴瘤、骨髓瘤、胶质母细胞瘤及软组织肉瘤等多种肿瘤[18,19]。   随着肿瘤发生发展机制研究的深入，越来越多在肿瘤发生发展中起关键作用的疾病相关蛋白或分子被发现。除液体活检或组织活检外，传统方法无法在体内无创动态检测这些靶点的分布；而核医学分子影像技术可利用放射性核素的可探测性与标记生物分子的靶向性进行PET成像，实现体内示踪。 在治疗监测领域，分子影像技术通过放射性核素示踪剂实现疗效的动态定量评估。靶向放射性治疗药物（如177Lu-PSMA-617 和225Ac-PSMA-617）可通过PET成像实时追踪其在前列腺癌病灶中的分布与代谢，精准量化治疗反应；124I-JS001示踪剂可动态监测PD-1单克隆抗体（如特瑞普利单抗）的肿瘤靶向能力，为免疫治疗方案优化提供数据支持。这些技术克服了传统病理检测的时空局限性，推动肿瘤治疗从经验性干预向精准动态管理转变。   肿瘤精准医学的发展离不开PET分子影像技术的进步——PET是无创可视化评估肿瘤生物学行为的重要手段。人表皮生长因子受体2（HER2）、前列腺特异性膜抗原（PSMA）及PD-1/PD-L1是肿瘤免疫治疗与诊断的重要靶点。本文综述了针对HER2、PSMA、PD-L1及其他潜在生物靶点的探针，介绍这些PET探针的研究进展、创新点、优缺点及临床应用潜力（见图2）。    图2：靶点作用机制示意图。（注：图中展示了PSMA配体、抗HER2抗体、抗PD-1抗体、抗PD-L1抗体分别与肿瘤细胞表面PSMA、HER2、PD-1、PD-L1靶点结合的过程，以及T细胞与肿瘤细胞的相互作用，涵盖细胞内与细胞外靶点分布） 3 肿瘤精准诊断的靶向分子探针 3.1 HER2靶向分子探针研究进展 3.1.1 HER2的分子特征与乳腺癌相关性 HER2是一种酪氨酸激酶受体膜糖蛋白，是多种恶性肿瘤的重要分子靶点，在乳腺癌（20%-30%）、胃癌（20%-24%）及卵巢癌（25%-30%）中高表达[20]。乳腺癌的分子分型依赖HER2、雌激素受体（ER）及孕激素受体（PR）的表达状态，其中HER2阳性患者可从靶向治疗中显著获益。目前，免疫组织化学（IHC）与荧光原位杂交（FISH）是评估HER2状态的金标准[21]，但二者均无法解决肿瘤异质性与动态监测问题。放射性核素标记的HER2靶向探针结合分子影像技术（PET/CT、SPECT），为无创评估HER2表达异质性、指导治疗决策提供了新策略。  3.1.2 HER2靶向探针的研发与应用 （1）单克隆抗体标记探针   曲妥珠单抗是经典的HER2单克隆抗体，通过放射性核素标记可实现全身HER2表达的可视化。 89Zr-trastuzumab PET/CT：研究表明，该探针可识别常规方法难以确认的HER2异质性，并检测HER2阴性患者中的转移灶（其最大标准摄取值（SUVmax）显著高于HER2阴性组）[22,23]；另一项研究进一步验证其区分HER2阳性与HER2阴性乳腺癌的灵敏度（曲线下面积AUC=0.87）[24]。   64Cu-DOTA-trastuzumab PET/CT）：有研究显示，该方法可清晰显示原发肿瘤与脑转移灶（SUVmax=6.5±2.1），且内部辐射剂量仅为0.13 mSv/MBq [25]；Mortimer等对18例患者的研究发现，HER2阳性组的中位SUVmax显著高于HER2阴性组（5.2 vs 2.1），但患者间存在差异（变异系数CV>30%）[26]。   （2）亲和体分子探针   亲和体是一种人工设计的小分子蛋白（分子量6.5 kDa），具有高亲和力（解离常数KD=10-100 pM）、清除快（半衰期≈1小时）、免疫原性低等优势[27-29]。   111In-Affibody）：Tolmachev等在小鼠模型中证实其可特异性靶向HER2阳性肿瘤（肿瘤/血液比值=8:1）[30]。   68Ga-ABY-025：临床研究显示，68Ga-ABY-025 PET/CT可克服IHC的异质性局限，肝转移灶的肿瘤/背景比值提升至4.7±1.2[31]。   99mTc-ZHER2:41071：Bragina等的I期试验表明，1000 μg剂量的该探针可有效区分HER2阳性肿瘤与HER2低表达肿瘤（灵敏度92%、特异性85%），且无药物相关不良反应[32]。   Al18F-NOTA-HER2-BCH：基于亲和体的该探针检测HER2阳性乳腺癌的灵敏度为92%（18F-FDG为68%）、特异性为91%（18F -FDG为74%），肿瘤背景比（TBR）提升3.2倍，显著优化靶向成像效果[33]；其监测治疗反应的灵敏度达94%（传统影像为72%），治疗3周后即可检测到代谢变化（SUVmax下降40%），30%的患者据此调整治疗方案，凸显其在治疗反应早期评估中的优势[34]。  （3）纳米抗体   纳米抗体（分子量15 kDa）因分子量小、渗透性高、代谢快等特点，成为新兴的分子影像工具[35]。   68Ga-HER2-Nanobody：Keyaerts等对20例乳腺癌患者的I期研究显示，该探针半衰期仅1小时，90分钟时肝脏背景显著降低（SUVmean=2.1±0.8），原发肿瘤SUVmax达11.8，且可检测脑转移灶[36]。   99mTc-NM-02：Zhao等的临床试验（n=30）证实，该探针与HER2表达呈正相关（相关系数r=0.68，P<0.01），且可识别治疗诱导的HER2表达下调（治疗组SUVmax下降40%）[37]。   Al18F-RESCA-MIRC213：一项临床转化研究显示，注射后2小时，HER2阳性患者的肿瘤摄取量显著高于HER2阴性患者（SUVmax：3.62±1.56 vs 1.41±0.41，P=0.0012）[38]，提示该探针是无创诊断HER2阳性癌症的潜在PET示踪剂（详见表1）。 3.1.3 临床价值与挑战 （1）临床应用优势   无创评估异质性：可检测同一病灶内及不同转移灶间的HER2表达差异，例如99mTc-NM-02 SPECT/CT在30例患者中发现9例存在肿瘤内异质性[37]。   动态监测疗效：如64Cu-DOTA-trastuzumab PET/CT可显示靶向治疗后SUVmax下降，与病理反应一致[39]。   特定病灶检测：纳米抗体可穿透血脑屏障，99mTc-NM-02对脑转移灶的检出率比18F-FDG PET/CT高30%[37]。   （2）现存问题与挑战   靶点异质性：高达15%的患者存在原发肿瘤与转移灶HER2表达不一致[23]，治疗还可能诱导克隆进化。   探针局限性：部分亲和体因肝脏摄取高存在背景干扰（如ABY-002）；纳米抗体的亲和力需进一步优化（当KD>1 nM时，假阴性率升高）[40]。   制备与成本：放射性标记流程复杂，铜-64等核素生产成本高，限制临床推广。 3.1.4 未来发展方向 多模态探针研发：结合PET/MRI提升分辨率，整合治疗功能（如镥-177标记实现“诊疗一体化”）。   人工智能辅助分析：利用深度学习量化HER2表达的空间分布，减少主观判读误差。   新型核素应用：氟-18标记探针（如18F-FB-anti-HER2）具有更大潜力[41]。 3.2 PSMA在前列腺癌精准诊疗中的应用进展 3.2.1 PSMA的分子特征与靶向优势 前列腺癌是全球第二大常见癌症（男性第五大癌症死亡原因），中国前列腺癌发病率最高，年均增长率达7.1%[42,43]。传统影像技术（CT、MRI、超声）与血清前列腺特异性抗原（PSA）检测存在灵敏度低、假阳性率高、鉴别困难等局限。PSMA是一种II型跨膜糖蛋白，在前列腺癌细胞表面特异性高表达，并广泛存在于肿瘤新生血管中；其表达水平与格里森评分、雄激素抵抗转化及生化复发风险相关，具有预后价值[44]。近年来，放射性核素标记的PSMA靶向探针与治疗配体的研发，推动了前列腺癌分子影像与靶向治疗的创新[45]。 3.2.2 PSMA核医学分子探针研发进展 68Ga-PSMA-11：Joshua等研究显示，对于治疗后PSA升高的前列腺癌患者（尤其低PSA水平者），68Ga-PSMA PET/CT的病灶检出率与靶向治疗指导价值均优于18F-fluoromethyl choline [46]；2020年proPSMA III期临床试验发现，该探针检测淋巴结转移的灵敏度为85%（95%置信区间：77%-91%）、特异性为98%（95%置信区间：95%-99%），较传统影像提升40%[47]。   68Ga-PSMA-617：该探针在人体内肿瘤摄取量高（尤其转移灶），正常组织背景摄取低，辐射剂量安全可控。相关研究首次证实其对前列腺癌病灶的高灵敏度与特异性，凸显应用潜力[48]。   18F-DCFPyL：CONDOR III期临床试验显示，该探针检测生化复发前列腺癌的灵敏度达98.6%，显著提升隐匿性病灶检出率[49]。   18F-rhPSMA-7.3：SPOTLIGHT III期研究（N=366）表明，该探针在复发前列腺癌患者中具有良好诊断性能（如病灶检出率VDR、患者水平阳性预测值PPV）与安全性，尤其适用于病灶定位[50]；其他研究也证实其优于形态学影像[51,52]。   18F-PSMA-1007：研究显示，该探针在人体内生理性肾/膀胱摄取低（减少背景干扰），辐射剂量安全（有效剂量约4.4 mSv/200 MBq）[53]；经病理验证，其检测原发与转移性前列腺癌的灵敏度达93%，凸显高分辨率与准确定位优势（详见表2）。 3.2.3 PSMA靶向治疗的临床突破 （1）177Lu-PSMA-617：VISION III期临床试验（N=831）显示，177Lu-PSMA-617联合标准治疗组的中位总生存期（OS）为15.3个月，较对照组延长4.0个月（风险比HR=0.62，P<0.001），疾病进展风险降低60%[55]；TheraP II期临床试验（N=200）中，PSMA放射性配体治疗（PSMA-RLT）组的PSA反应率（66% vs 37%）与中位无进展生存期（5.1个月 vs 3.4个月）显著优于卡巴他赛组（HR=0.63，P=0.002）[56,57]。   （2）225Ac-PSMA-617：分次低剂量方案（50 kBq/kg/cycle）可将口干症发生率从70%降至25%，同时维持PSA下降>50%[58]；对于177Lu-PSMA-617耐药患者，其PSA控制率达40%，中位OS为8.1个月[59]。 3.2.4 未来展望 PSMA靶向诊疗仍需克服肿瘤异质性、治疗耐药及探针特异性不足等问题[60]。未来需通过多模态成像、“诊疗一体化”探针（如177Lu-PSMA-617）及人工智能辅助诊断，提升前列腺癌诊疗精准度。 3.3 PD-1/PD-L1靶向分子探针研究进展 3.3.1 PD-1/PD-L1的生物学意义 PD-1与PD-L1是免疫检查点调控领域的研究热点，在肿瘤免疫治疗中发挥关键作用。PD-1通过其配体PD-L1与PD-L2抑制T细胞活化及细胞因子产生，是肿瘤免疫逃逸的重要途径[61]。免疫检查点被喻为肿瘤免疫的“刹车”，但阻断该“刹车”以增强免疫系统抗肿瘤效应的过程并非简单线性——部分患者肿瘤组织病理检测显示PD-L1高表达，但免疫治疗效果不佳。PD-L1作为免疫治疗疗效预测生物标志物的局限性主要源于：肿瘤内PD-L1表达异质性、抗肿瘤治疗中PD-L1表达动态变化、部分患者无法获取组织标本、检测受组织固定保存方式影响、PD-L1检测抗体与平台差异、表达判读标准不统一[62,63]。因此，迫切需要无创、动态的全身PD-L1表达检测方法，以评估免疫治疗疗效。 3.3.2 PD-L1靶向核医学分子探针的研发与应用 PD-L1在多种肿瘤细胞中高表达，通过抑制T细胞免疫应答促进肿瘤免疫逃逸，因此精准评估PD-L1表达水平对指导免疫治疗至关重要。   （1）单克隆抗体探针   89Zr-atezolizumab：阿替利珠单抗是首个用于PD-L1成像的单克隆抗体之一，89Zr标记的该探针PET/CT可有效区分PD-L1高表达与低表达肿瘤[64]；在膀胱癌、非小细胞肺癌（NSCLC）或三阴性乳腺癌（TNBC）患者中，肿瘤部位SUVmax与PD-L1表达水平显著正相关，SUVmax高的患者对PD-L1抑制剂治疗反应更佳，无进展生存期（PFS）与总生存期（OS）显著延长。   89Zr-durvalumab：89Zr-durvalumab PET/CT可可视化全身PD-L1分布，SUVmax与患者临床反应密切相关[65]；肿瘤部位标准化摄取值（SUV）与PD-L1表达水平正相关，在局部晚期NSCLC患者中，PD-L1高表达肿瘤病灶的SUVmax显著高于低表达病灶；且SUVmax高的患者对PD-L1抑制剂治疗反应更佳，表现为肿瘤缩小或病情稳定。   （2）纳米抗体探针   68Ga-THP-APN09：APN09是高亲和力PD-L1靶向纳米抗体，可在体内特异性结合PD-L1阳性肿瘤细胞。基于该纳米抗体的PET探针68Ga-THP-APN09 PET/CT临床研究显示，肿瘤部位SUV值与PD-L1表达水平显著正相关（相关系数rs=0.8763，P=0.019）[66]；在9例NSCLC患者中，达到主要病理缓解（MPR）患者的肿瘤SUVmax显著高于未达MPR者（中位SUVmax：2.73 vs 2.10，P=0.036），进一步证实该探针评估肿瘤PD-L1表达水平的有效性。   68Ga-NOTA-RW102：基于重链可变区（VHH）的PD-L1靶向PET探针，具有特异性高、清除快、肿瘤/背景比值高的优势，在多种肿瘤模型中均表现出显著肿瘤摄取，可清晰区分PD-L1阳性与阴性肿瘤，适用于单日成像与PD-L1表达动态监测[67]。   （3）肽类探针   68Ga-NOTA-WL12：基于高亲和力PD-L1结合肽WL12，可在体内特异性结合PD-L1阳性肿瘤细胞。临床研究显示，肿瘤SUVmax与PD-L1表达肿瘤比例评分（TPS）显著正相关（相关系数r=0.9349，P=0.002）；PD-L1 TPS为80%的患者肿瘤SUVmax达4.87，而TPS为8%的患者肿瘤SUVmax仅1.84[68]。   18F-NOTA-NF12P：基于D型肽的PD-L1靶向PET探针，可用于评估实体瘤PD-L1状态。在NSCLC或食管癌患者中，肿瘤对18F-NOTA-NF12P的摄取量与PD-L1表达水平相关；其中，PD-L1 TPS为90%的患者肿瘤SUVmax与SUVmean分别为3.29与2.75，而TPS较低患者的SUVmax与SUVmean分别为2.22与1.75[69]。   68Ga-AUNP-12：基于肽的PD-L1靶向PET探针，可清晰区分不同PD-L1表达水平的肿瘤。在食管鳞状细胞癌（OSCC）患者中，PD-L1综合阳性评分（CPS）为70%者肿瘤摄取量高（SUVmax=3.30）；在肺腺癌患者中，PD-L1 TPS为60%者肿瘤SUVmax=3.00，而TPS为15%者肿瘤摄取量低（SUVmax=2.26）[70]。   （4）其他类型探针   18F-BMS-986192：基于锚蛋白重复蛋白（Adnectin）的PD-L1靶向PET探针，可高效区分PD-L1阳性与阴性肿瘤。体外放射自显影实验显示，该探针在PD-L1阳性人NSCLC组织中结合力高，结合强度与免疫组织化学（IHC）检测的PD-L1表达水平一致[71,72]。   64Cu–DOTA–HAC：放射性核素铜-64标记的高亲和力PD-1变体（HAC-PD-1）可特异性靶向PD-L1表达肿瘤细胞，实现肿瘤无创诊断；注射后1小时即可实现显著肿瘤信号增强，适用于快速诊断[73]。 3.3.3 PD-1靶向PET探针的研发与应用 PD-1主要表达于活化T细胞表面，通过与PD-L1结合抑制T细胞活化，其表达水平可反映肿瘤微环境中T细胞的浸润程度与免疫活性。PD-1靶向PET探针以单克隆抗体探针为主：   89Zr/64Cu-Keytruda：可瑞达是一类阻断PD-1/PD-L1通路的单克隆抗体药物，通过阻断二者相互作用增强T细胞介导的抗肿瘤免疫应答，目前是美国食品药品监督管理局（FDA）批准的首个与化疗联合用于治疗晚期复发子宫内膜癌成人患者的抗PD-1疗法。89Zr-Keytruda与64Cu-Keytruda是新型免疫PET探针[74]，可特异性靶向肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）表面表达的PD-1，实现肿瘤无创诊断；其中，肿瘤部位89Zr-Keytruda摄取量为（3.8±0.4 %ID/g），提示肿瘤部位PD-1高表达，且锆-89半衰期长，适用于长期成像，肿瘤/肌肉比值达45，可提供高对比度PET信号；64Cu-Keytruda在肿瘤部位摄取量高（6.4±0.7 %ID/g），铜-64半衰期适中，肿瘤/肌肉比值高达12.3，更适用于临床应用。   89Zr-Df-nivolumab：纳武利尤单抗是一种抗PD-1单克隆抗体，经锆-89标记后，可在人源化小鼠模型中清晰显示肿瘤轮廓，并通过靶向肿瘤中表达PD-1的T细胞实现肿瘤成像[75]；注射后168小时，人源化小鼠模型（PBL）肿瘤部位SUV值为（9.85±2.73 %ID/g），显著高于非人类化小鼠模型（3.88±0.38 %ID/g），提示肿瘤部位PD-1高表达，且该探针可特异性结合这些PD-1阳性T细胞。   124I-JS001：通过放射性核素碘-124标记抗PD-1单克隆抗体JS001制备而成；在人源化PD-1小鼠模型（C57BL/6）中，注射后24小时肿瘤部位SUV值为2.5±0.3，显著高于对照组（1.2±0.2）[76]。作为PD-1靶向PET探针，124I-JS001标记方法简单，无需复杂化学合成，且碘-124半衰期长（4.18天），适用于长期成像。   PD-1-Liposome-DOX-DOTA-64Cu：铜-64标记PD-1抗体靶向的脂质体系统，可特异性结合表达PD-1的TILs[77]；在4T1乳腺癌小鼠模型中，注射后12小时与24小时，该探针在肿瘤部位的SUV值分别为1.40与1.80，显著高于IgG对照组（12小时1.00、24小时1.20），提示肿瘤部位PD-1高表达且该探针可特异性结合这些PD-1阳性T细胞；结合近红外荧光（NIRF）成像，可提供更全面的肿瘤信息。   PD-1高表达是免疫检查点抑制剂治疗的潜在靶点，因此示踪剂摄取量可作为评估肿瘤对免疫检查点抑制剂治疗反应的指标。基于单克隆抗体的PD-1靶向PET探针可特异性结合结合PD-1阳性T细胞，实现肿瘤精准成像，但此类探针的临床转化应用仍较少（详见表3）。 3.3.4 临床价值与挑战 PD-1/PD-L1靶向探针可无创评估PD-1/PD-L1表达水平，优化免疫治疗患者筛选（如NSCLC、黑色素瘤患者）；其SUVmax与患者生存期（PFS/OS）显著相关，可为预后评估提供参考。   免疫PET探针：特异性与亲和力高，可精准靶向PD-1/PD-L1；经长半衰期核素锆-89标记后，适用于长期PET成像。但单克隆抗体PET探针分子量较大、清除慢，存在肝脏摄取高与潜在免疫原性问题，限制临床应用。   纳米抗体：分子量小、半衰期短、体内循环时间短，适用于单日成像；对PD-L1亲和力高、肿瘤穿透性好、免疫原性低，但肾脏摄取量较高。   肽类探针：分子量小、清除快、特异性高、易于合成修饰，但存在肿瘤摄取量低及肝脏、肠道、肾脏摄取量高的缺点。 3.4 其他潜在生物靶点探针 本文还系统综述了多个具有显著临床转化潜力的潜在治疗靶点，包括磷脂酰肌醇蛋白聚糖3（GPC3）、滋养层细胞表面抗原2（Trop2）、Nectin-4、Delta样配体3（DLL3）及5T4肿瘤相关抗原。这些分子靶点已在临床前研究中显示疗效，相应分子探针已进入临床转化研究阶段。 3.4.1 GPC3靶向放射性药物 GPC3是一种通过糖基磷脂酰肌醇（GPI）锚定于细胞膜的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖，在正常成人组织中几乎不表达，但在肝细胞癌（HCC）、卵巢透明细胞癌等肿瘤中高表达[78-80]。   GPN02006：由格兰德制药公司研发，是全球首个靶向GPC3的放射性核素偶联药物（RDC）。基于核素-抗体偶联技术，该药物特异性与亲和力高，适用于HCC精准诊断，目前正开展研究者发起的临床试验（IIT）[78]。临床前研究显示，该探针通过PET成像成功定位HCC，灵敏度显著优于传统18F-FDG PET成像（后者灵敏度仅36%-70%），为HCC早期诊断提供新选择。   荧光-PET双模态探针：通过合成化学方法制备的GPC3靶向探针，在小鼠模型中实现荧光信号与PET成像的双重验证，可高特异性识别GPC3高表达HCC细胞，为术中导航与治疗监测提供支持[79,80]。   ABZ-706（RYZ801）：百时美施贵宝公司（BMS）通过收购RayzeBio公司获得的靶向GPC3的锕-225放射性配体药物，目前处于I期临床试验阶段。临床前数据显示，单剂量该药物可显著抑制HCC异种移植模型的肿瘤生长（肿瘤生长抑制率TGI高达109%），并延长生存期，且耐受性良好[81,82]，有望成为未来HCC放射性配体治疗的重要候选药物。 3.4.2 Trop2靶向放射性药物 Trop2是上皮细胞黏附分子（EpCAM）家族的I型跨膜糖蛋白，在乳腺癌、肺癌、胃癌等多种实体瘤中高表达，可促进肿瘤增殖、转移与化疗耐药[83,84]。   99mTc-MY6349：新型SPECT探针，通过靶向Trop2实现乳腺癌无创分子成像。临床前研究显示，其肿瘤摄取量与Trop2表达水平显著相关，可用于评估肿瘤异质性；初步临床试验（纳入8例患者）显示探针安全性良好，阳性成像结果可有效指导个体化治疗方案（如应用戈沙妥珠单抗）[85]。   68Ga-DOTA-T4：靶向Trop2的显像剂，在胰腺癌、胃癌等肿瘤小鼠模型中成功识别原发灶与转移灶（如淋巴结、肺转移灶），为泛癌种影像诊断提供新工具[83]。   124I-IMMU-132：碘-124标记的Trop2靶向分子探针，用于微PET成像。该探针可实现Trop2体内无创成像，为临床诊断Trop2高表达肿瘤与监测治疗疗效提供关键方法；通过多时间点PET/CT成像与感兴趣区（ROI）分析，证实其肿瘤追踪能力，核心特点包括成像窗口宽（肿瘤摄取量随时间逐渐增加）、体内代谢速率适中[84]。   此外，Trop2靶向药物戈沙妥珠单抗已获批用于三阴性乳腺癌等适应证，放射性配体探针可通过成像动态评估药物靶点表达变化，优化治疗策略[86]。作为泛癌种靶点，Trop2探针的应用不仅限于乳腺癌，还可扩展至肺癌、膀胱癌等上皮来源肿瘤，推动分子影像指导的精准治疗。 3.4.3 Nectin-4靶向放射性药物 Nectin-4是Nectin家族成员，在胚胎组织中高表达，在正常成人组织中低表达，但在尿路上皮癌、乳腺癌、肺癌中显著上调，通过PI3K/AKT信号通路促进肿瘤血管生成与转移[87]。   68Ga-FZ-NR-1：靶向Nectin-4的放射性探针，体内外实验均证实其高亲和力与特异性，可有效识别Nectin-4高表达肿瘤。在三阴性乳腺癌（TNBC）患者中，68Ga-FZ-NR-1 PET/CT成功定位9例患者的肿瘤病灶，免疫组织化学验证显示探针成像区域与Nectin-4高表达区域一致，证实其临床诊断准确性[87]；与依赖葡萄糖代谢的传统18F-FDG PET/CT相比，该探针直接结合肿瘤表面Nectin-4标志物，减少假阳性，提升诊断特异性。临床前研究显示，68Ga-FZ-NR-1在血液中清除快、靶向效率高、对正常组织影响小，安全性与灵敏度良好[87]。   68Ga-N188：另一款靶向Nectin-4的镓-68放射性示踪剂，主要用于胰腺癌、尿路上皮癌（UC）等多种实体瘤的PET/CT成像[88]。在UC患者中，68Ga-N188成像的SUV值与Nectin-4表达水平正相关，提示该探针可反映肿瘤生物学特征，用于预后评估[89]；其可用于评估肿瘤Nectin-4表达水平，辅助筛选适合抗体药物偶联物（ADC）治疗（如恩诺单抗）或双环肽靶向治疗的患者。值得注意的是，膀胱癌与TNBC中Nectin-4高表达的患者更易从ADC治疗中获益[90]。   由于镓-68半衰期较短（约68分钟），上述两种探针均适用于多次重复扫描，便于动态监测肿瘤Nectin-4表达变化与治疗反应。具体而言，68Ga-FZ-NR-1聚焦于TNBC的Nectin-4靶向成像，具有良好靶向性与安全性；68Ga-N188在胰腺癌、UC等实体瘤中诊断灵敏度高、预后价值显著。此外，将68Ga-N188与PD-L1、HER2等其他肿瘤标志物成像结合，可全面评估肿瘤微环境，指导个体化联合治疗策略。 3.4.4 DLL3靶向放射性药物 DLL3是Notch信号通路的抑制性配体，在小细胞肺癌（SCLC）、神经内分泌前列腺癌（SCNPC）等神经内分泌肿瘤中高表达，而在正常组织中表达受限且主要定位于细胞内[91-93]。其肿瘤特异性表面表达特征使其成为诊断与治疗的关键靶点。   89Zr-DFO-SC16：基于人源化单克隆抗体SC16，通过非位点特异性或位点特异性方法与去铁胺（DFO）偶联，再经锆-89标记制备而成。在SCLC异种移植模型中，该探针可有效区分DLL3高表达（H82细胞系）与低表达（H69细胞系）肿瘤，肿瘤摄取量分别为27.3%ID/g与16.2%ID/g[91]；肿瘤/血液比值随时间显著升高（24小时达4.6±1.17），且与DLL3表达水平正相关。该探针可作为罗伐匹单抗替司汀（Rova-T）的伴随诊断工具，筛选DLL3高表达患者；临床前研究证实，探针摄取量与ADC治疗反应呈梯度相关[91]。   89Zr-DFO-DLL3-scFv：基于单链抗体片段（scFv），与DFO偶联后经锆-89标记制备而成。其分子量较小（约27 kDa），药代动力学特性优异。在神经内分泌前列腺癌患者来源异种移植（PDX）模型中，该探针可区分DLL3高表达（LTL-545细胞系，H评分=280）与低表达（LTL-331R细胞系）肿瘤，肿瘤/肌肉比值与肿瘤/血液比值分别达（具体数值原文未明确），解离常数KD=50.3±2.0 nM，满足高灵敏度检测需求[92]。该探针适用于早期诊断与治疗监测，尤其在检测脑转移灶方面优势显著（18F-FDG易受脑背景干扰）；多项临床案例证实其可识别卵巢转移灶与骨转移灶[92]。 3.4.5 5T4靶向放射性药物 5T4是一种癌胚抗原，在多种癌症中高表达，在正常成人组织中低表达；其在肿瘤细胞中的高表达与肿瘤侵袭性、转移能力及不良预后密切相关，因此成为肿瘤精准诊断与治疗的重要靶点。基于5T4的靶向探针在肿瘤无创诊断中显示出显著应用潜力。   68Ga-NOTA-H006：通过核素镓-68标记5T4靶向纳米抗体H006制备而成，可特异性靶向表达5T4抗原的肿瘤细胞。在食管鳞状细胞癌患者中，该探针对原发灶与转移灶的SUVmax分别为2.50与3.13；在肺鳞状细胞癌患者中，原发灶SUVmax为2.45，但均显著低于相应病灶的18F-FDG摄取量[94]。   尽管5T4抗原在胃癌中分布广泛，但文献显示仅20%的样本可归为高表达/阳性（病理评分2-3分），未来研究需更全面评估肿瘤整体5T4表达状态。此外，由于68Ga-NOTA-H006在体内清除快，相关临床研究仍有限。 4 多靶点分子探针的诊断灵敏度评估 多靶点探针的设计是提升分子影像特异性的关键策略。双靶点正电子发射断层显像（PET）探针通过同时结合两种不同生物标志物（如程序性死亡蛋白1（PD-1）/5T4、 Claudin 18.2/T细胞免疫球蛋白黏蛋白分子3（TIM-3）），展现出尤为广阔的应用前景——其不仅能提高肿瘤靶向特异性，还可通过互补性靶点检测，克服肿瘤异质性带来的诊断局限[95]。例如，在胃癌诊断中，可同时分析人表皮生长因子受体2（HER2）表达与免疫微环境特征的探针，能实现多维度分子分型，为靶向治疗提供指导。然而，该领域仍面临靶点选择依据不明确、交叉反应控制难度大等挑战：高效的探针设计需在亲和力优化与交叉反应抑制之间实现平衡。 选择具有靶点特异性的探针至关重要。以HER2检测为例，亲和体分子（分子量6.5 kDa）的清除速度更快（半衰期<2小时），且亲和力达nM级，可实现实时成像，因此其性能优于传统免疫球蛋白G（IgG）抗体（分子量150 kDa）[95]。通过策略性工程改造可进一步提升探针性能：纳米载体（如金纳米颗粒、脂质体）能提高探针稳定性（酶抗性>50%）并增强信号强度（信噪比提升3-5倍）[96]；多重检测策略（如光谱标记、时间分辨探针）可实现HER2/表皮生长因子受体（EGFR）/程序性死亡配体1（PD-L1）的同步检测[97]。化学修饰也可优化探针功能：聚乙二醇（PEG）修饰能将探针半衰期从1小时延长至12小时；锁核酸（LNA）修饰可提高杂交稳定性（熔解温度ΔTm提升5-8℃），同时减少70%的非特异性结合[98]。 探针设计参数需精确控制。例如，核酸探针的长度应维持在15-20个碱基对，鸟嘌呤-胞嘧啶（GC）含量需控制在40%-60%，以在灵敏度与特异性之间实现平衡，同时避免形成二级结构[99]。多模态整合可通过正交检测系统（如PET与荧光耦合）及探针空间排布优化，解决交叉反应问题[99-102]——这些方法在减少信号干扰的同时，可实现多靶点的同步检测。未来研究需优先开发能适应动态肿瘤微环境的探针结构，在保证高亲和力的同时降低脱靶效应，并建立从合成到临床应用的标准化流程。 目前已研发或报道的肿瘤双靶点PET探针类型包括但不限于以下几种： PD-1/细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4（CTLA4）：这两种免疫检查点在T细胞活化的不同阶段发挥作用——CTLA4抑制T细胞早期活化，而PD-1在后期诱导T细胞耗竭。二者联合使用可在不同阶段协同激活免疫应答，增强T细胞活化能力、提高肿瘤浸润程度，并提升联合治疗的反应率[103]。124I-AK104是基于卡度尼利单抗（AK104）开发的新型双靶点分子探针，可同时靶向PD-1与CTLA4[104]。该探针已用于结直肠癌的微PET显像：在人源化小鼠模型中，124I-AK104对人PD-1/CTLA4表现出强靶向性，不仅在肿瘤病灶中大量聚集，在脾脏组织中也有明显富集。对比分析显示，与传统基于PD-1/CTLA4单克隆抗体的成像方法相比，124I-AK104成像的肿瘤部位最大标准摄取值（SUVmax）更高，肿瘤与非肿瘤（T/NT）比值也显著提升。 EGFR/c-Met原癌基因产物（c-Met）：使用EGFR抑制剂治疗后，肿瘤可能通过激活c-Met旁路通路产生耐药性[105]。同时靶向这两条通路可阻断主要信号与旁路信号，而靶向EGFR与c-Met的双特异性抗体Amivantamab能克服这种耐药性，提高治疗效果[106]。研究人员利用89Zr标记Amivantamab，开发出可同时靶向EGFR与c-Met的PET成像探针，用于三阴性乳腺癌的检测。Micro-PET定量结果显示，在MDA-MB-468和MDA-MB-231细胞异种移植模型中，89Zr-DFO-Amivantamab在肿瘤部位的特异性聚集量显著高于89Zr-DFO-IgG1对照组。定量分析表明，MDA-MB-468肿瘤的平均标准摄取值（SUVmean）为6.0±1.1，显著高于MDA-MB-231肿瘤（4.2±1.4，P=0.04）与MDA-MB-453肿瘤（1.5±1.4，P<0.0001）[107]。值得注意的是，89Zr-DFO-Amivantamab在EGFR与c-Met共表达的肿瘤中摄取量最高。 生长激素释放肽受体（GRPR）/整合素αvβ3：整合素αvβ3在肿瘤新生血管内皮细胞及部分肿瘤细胞表面高表达，可促进肿瘤侵袭与血管生成[108]；GRPR抑制剂能阻断肿瘤细胞生长信号，而αvβ3抑制剂（如cilengitide）可通过抑制血管生成与细胞黏附减少肿瘤转移，二者联合使用可协同抑制肿瘤微环境[109]。68Ga-BBN-RGD是一种用于乳腺癌micro-PET成像的双靶点分子探针，可同时靶向GRPR与整合素αvβ3，且对乳腺癌原发灶与转移灶均呈阳性显像。该探针在不同病灶中的肿瘤与血液比值如下：原发癌为2.10-9.44，腋窝淋巴结转移灶为1.10-3.71，远处淋巴结转移灶为3.80-10.7，肺转移灶为2.70-5.35，骨转移灶为3.17-22.8。在原发灶中，雌激素受体（ER）阳性组的68Ga-BBN-RGD PET显像SUVmax显著高于ER阴性组（P<0.01）[110]。此外，对于原发灶与转移灶，68Ga-BBN-RGD PET定量得出的SUVmean与GRPR、整合素αvβ3的表达水平均呈强相关。 目前，已有多种双靶点抗体被开发出来，例如用于乳腺癌治疗的HER2/人表皮生长因子受体3（HER3）双特异性抗体（Zenocutuzumab[111]）、用于晚期实体瘤免疫治疗的PD-L1/血管内皮生长因子（VEGF）双特异性抗体（HB0025[112]），以及用于实体瘤免疫治疗的5T4/4-1BB双特异性抗体与5T4/CD3双特异性抗体[113,114]。然而，这些抗体尚未被用于制备放射性探针。 5 人工智能在核医学分子影像与靶向探针研究中的整合 人工智能（AI）与影像组学的整合，在核医学分子影像与靶向探针研发领域具有变革性潜力[115-117]。尽管初步研究已凸显其广泛适用性，但目前针对AI在该领域的具体作用、优势及挑战的系统性分析仍较为缺乏[118]。本文将围绕AI在三个关键领域的核心应用展开讨论，同时分析相关挑战[119]。 5.1 人工智能驱动的影像分析 AI算法（尤其是卷积神经网络（CNN）等深度学习模型）能显著提升图像分辨率与病灶检测能力。例如，基于AI的去噪与超分辨率技术可改善低计数PET图像的质量[120,121]，使常被背景噪声掩盖的微小病灶得以清晰显示——这对多种肿瘤的早期诊断至关重要，因为微小转移灶直接决定肿瘤分期与治疗策略的制定。此外，AI驱动的分割工具可自动量化放射性药物在异质性肿瘤中的摄取量（如SUVmax）及其他参数（如肿瘤代谢体积（MTV）、总病灶糖酵解（TLG）等体积参数）[122,123]，不仅减少了观察者间的差异，还加快了工作流程。 5.2 靶点识别与探针优化 AI可通过分析多组学数据（基因组学、蛋白质组学、影像组学）加速肿瘤特异性生物标志物的发现[124-126]。机器学习模型能预测配体-受体相互作用，优化抗体-抗原结合动力学，进而辅助设计具有更高肿瘤与背景比值的探针，为高亲和力探针的研发提供支持[127]。同时，AI还可通过模拟探针在体内的生物分布，预测其脱靶效应。 5.3 个性化治疗的预测分析 AI模型能整合影像数据、临床参数与分子图谱，预测肿瘤对靶向放射性配体治疗的反应[128,129]。 尽管具备上述优势，AI在该领域的应用仍面临关键挑战，如数据局限性、可解释性不足及计算成本高昂[130]。要解决这些问题，需制定标准化的成像方案，并建立AI与临床医生结合的验证体系[118]。 6 结论与展望 PET探针在肿瘤精准诊疗中具有广阔的应用前景：通过PET成像，可实现肿瘤的早期检测与诊断，提高患者生存率；可评估肿瘤的侵袭性与转移潜力，为患者预后评估提供重要依据；还可用于评估肿瘤对免疫治疗的反应，指导临床治疗方案的制定与调整，同时也能在新药的临床前与临床研究中，评估药物的靶向性与疗效。 针对HER2、前列腺特异性膜抗原（PSMA）、PD-L1及PD-1的PET探针研究进展，为肿瘤精准诊疗带来了新希望。不同类型的PET探针各具优缺点，其核心优势主要体现在以下四方面： 1. 无创评估肿瘤异质性：可检测同一病灶内及不同转移灶间的靶点表达差异。例如，HER2靶向探针（如99mTc-NM-02）能识别治疗诱导的HER2表达下调（SUVmax下降40%）[37]；PSMA探针（如68Ga-PSMA-11）可检测低PSA水平患者的转移灶[46]。 2. 动态监测治疗疗效：通过代谢参数（如SUVmax）的变化，可早期评估治疗效果并优化方案。例如，64Cu-DOTA-trastuzumab PET/CT显示，治疗后SUVmax的下降与病理反应一致[25]；PD-L1探针（如68Ga-THP-APN09）的SUVmax与免疫治疗结局相关[66]。 3. 高灵敏度与特异性：可精准靶向生物标志物（如PSMA、PD-L1），提升诊断准确性。例如，68Ga-PSMA-11检测前列腺癌淋巴结转移的灵敏度达85%、特异性达98%[47]；18F-PSMA-1007）在低背景干扰下，检测原发与转移性前列腺癌的灵敏度达93%[53]。 4. 多靶点策略克服单靶点局限：例如，PD-1/CTLA4或EGFR/c-Met双靶点探针可实现更全面的肿瘤评估。124I-AK104，PD-1/CTLA4双特异性）在结直肠癌模型中表现出更高的肿瘤与非肿瘤比值[104]；68Ga-BBN-RGD（GRPR/整合素αvβ3）可对乳腺癌转移灶进行多维度成像[110]。 随着分子影像技术的不断发展，未来有望出现更多用于肿瘤精准诊疗的新型PET探针，为患者带来福音。未来研究应重点关注以下方向：提高探针的肿瘤摄取量与靶点性价比，优化探针的代谢特性，探索其在更多肿瘤类型中的应用潜力；同时，需加强PET探针的临床转化研究，推动其在临床实践中的广泛应用。 尽管分子影像技术已取得显著进展，但其临床应用仍存在局限，主要挑战包括： 肿瘤异质性干扰：如病灶内部或原发灶与转移灶间的靶点表达不一致（例如，15%的患者存在HER2表达差异[23]）； 探针局限性：单克隆抗体探针（如89Zr-trastuzumab））因分子量较大（约150 kDa），存在清除缓慢、肝/肾背景摄取高的问题[22,23]；纳米抗体或肽类探针（如68Ga-THP-APN09）虽清除迅速，但肿瘤摄取量较低[66]；部分探针（如ABY-002）因肝脏滞留率高，导致显像对比度降低[40]； 靶点覆盖不足与标准化缺失：部分肿瘤（如胰腺癌）缺乏特异性分子标志物，导致靶向探针覆盖不足；不同检测平台的标准差异降低了结果的可比性，延长了临床验证周期。 针对上述问题，影像组学与人工智能的整合提供了新的解决方案：深度学习算法可通过挖掘多模态图像的深层特征，预测表皮生长因子受体（EGFR）突变、微卫星不稳定等分子表型，实现“以影像替代活检”；此外，基因组学、蛋白质组学与影像组学数据的整合，将推动多组学诊疗模型的构建，进一步完善患者分层策略。值得注意的是，本土化设备与探针（如68Ga-PSMA-11）的研发正在加速，有望降低对外部技术的依赖并减少医疗成本。 综上，分子影像技术与靶向探针正在重塑肿瘤精准医学的实践模式。通过不断扩大靶点覆盖范围、优化多模态成像策略、深化多学科整合，该领域将为肿瘤的早期诊断、个体化治疗与预后管理提供更高效的技术支持。 本综述通讯作者为北京大学肿瘤医院朱华研究员和李囡主任医师。第一作者分别为北京大学肿瘤医院博士研究生李丹、硕士研究生刘怡彤。 网页链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2950482125000178 引用：Dan Li1, Yitong Liu1, Zhi Yang, Nan Li**, Hua Zhu*, Recent advances of nuclear medicine for tumor precision medicine, Precision Medicine and Engineering, Volume 2, Issue 2, 2025, 100032, ISSN 2950-4821, https://doi.org/10.1016/j.preme.2025.100032.

神经胶质瘤是指起源于脑和脊髓神经胶质细胞的多种肿瘤，是中枢神经系统中最常见的脑癌。其种类繁多，从生长缓慢、低度恶性的毛细胞型星形细胞瘤到侵袭性强、恶性程度高的胶质母细胞瘤不等，其侵袭性和预后也差异显著。在美国，每 10 万人中每年就有 6 例新发神经胶质瘤病例。神经胶质瘤可影响脑的任何部位，肿瘤形态可为界限清晰的，也可为弥漫性浸润型。根据世界卫生组织的评估技术，神经胶质瘤分为 1 级肿瘤（毛细胞型星形细胞瘤）和 4 级肿瘤（胶质母细胞瘤）。此前弥漫性神经胶质瘤的组织病理学分类和亚型包括弥漫性星形细胞瘤、少突胶质细胞瘤以及混合型神经胶质瘤/少突星形细胞瘤。 根据其表型细胞特征，神经胶质瘤可分为三种典型类别：少突胶质细胞瘤、室管膜瘤和星形细胞瘤。根据分子标志物、有丝分裂活性和细胞形态，这些神经胶质瘤又可被分为低级别、非典型/间变性和高级别肿瘤。世界卫生组织（WHO）分级系统采用分子标志物，已被证明对治疗和预后具有重要影响。 在美国，每年约有 8 万至 9 万例新发原发性脑肿瘤病例，其中约 25% 为神经胶质瘤。每年约有 12000 例胶质母细胞瘤病例，占近期检查的所有脑肿瘤的 15%，占所有严重脑肿瘤的 50%。尽管少数患者可能患有肿瘤易感综合征，但神经胶质瘤通常出现在没有相关病史的个体身上。患有神经纤维瘤病 1 型和 2 型的患者分别有患室管膜瘤和星形细胞瘤的风险。结节性硬化症患者中，室管膜下巨细胞星形细胞瘤也更为常见。另一种肿瘤易感综合征——李-弗拉梅尼综合征，其特征为 p53 突变，且 IDH 野生型的高级别星形细胞胶质瘤发生频率增加。世界卫生组织（WHO）根据组织学标准将神经胶质瘤分为 I 至 IV 级。II 级肿瘤在组织学检查中表现为细胞增多，而 I 级肿瘤预后良好，且在儿童中更为常见。II 级肿瘤患者的中位生存期为 5 至 8 年。对 III 级星形细胞瘤（间变性星形细胞瘤）进行组织病理学分析，可发现核异型性、有丝分裂特征和细胞密度增加。间变性星形细胞瘤患者的中位生存期为 3 年。IV 级胶质瘤，也称为胶质母细胞瘤（GBM），通过组织病理学分析可发现核异型性、有丝分裂特征、细胞密度增加以及血管生成和/或坏死的迹象。 当前胶质瘤治疗策略面临的挑战 中枢神经系统中最恶性的原发性肿瘤被认定为多形性胶质母细胞瘤（GBM），其患者通常预后极差。恶性脑瘤的长期生存率最低，5 年生存率不足 6%，中位生存期约为 15 至 23 个月。2017 年，预计新增原发性脑及其他中枢神经系统（CNS）肿瘤病例 79270 例。人们正在寻找和发现单一蛋白质靶点，以增加治疗选择。然而，在早期临床前研究中发现的有前景的靶向药物，通常在昂贵的 III 期人体临床试验中失败。最终，药物失败的原因包括肿瘤内异质性复杂、耐药途径的形成、药代动力学特性不佳以及临床试验设计欠佳等重要因素。为了避开后期失败，迫切需要一种更高效的方法来在临床前阶段识别和测试潜在药物。基因组学和蛋白质组学研究能够识别出导致化疗耐药机制的蛋白质和通路，这些机制会引发疾病复发。 癌症基因组分析在癌症基因组图谱（TCGA）联盟和相关设施成立之后，引领了药物研发领域的发展。蛋白质组学在药物研发项目中的应用也日益增多。定量蛋白质组学能够在任何给定的时间点对细胞内多达 8000 种以上的蛋白质的表达情况，以及在某些情况下其翻译后修饰的状态进行定量分析。除了为解决胶质母细胞瘤（GBM）缺乏治疗方法的问题所拨出的资金外，过去十年中新型蛋白质组学技术的发展将加快寻找治疗方法的步伐，并为精准医疗的潜力提供见解。 胶质母细胞瘤（GBM）确诊后的治疗包括在最大范围手术切除后进行放疗和替莫唑胺治疗。由于胶质母细胞瘤具有侵袭性，手术切除很难清除所有肿瘤细胞，因此术后护理通常也是必要的，以防止复发。治疗方案根据患者的年龄和疾病阶段来确定。患者还会根据其整体健康状况和病情，参加相关的临床试验。 2005 年，美国食品药品监督管理局（FDA）批准了 DNA 甲基化药物替莫唑胺用于治疗新发现的脑癌。在 1993 年进行的首次药物试验中，接受辅助替莫唑胺治疗的 10 名患者中有 5 名在临床和放射学状况方面有了显著改善。随后在胶质母细胞瘤（GBM）患者中对替莫唑胺疗法的成功研究受到了这一初步研究成功的激励。与低甲基化的甲基鸟嘌呤甲基转移酶（MGMT）基因患者相比，应答者具有甲基化的启动子，并表现出更高的生存率。替莫唑胺烷基化的 N7 和 O6 鸟嘌呤位点由 DNA 修复酶 MGMT 进行修复。尽管替莫唑胺是 GBM 标准化疗方案的一部分，但它会导致不必要的损伤且无法治愈疾病。作为另一种策略，靶向药物可能更有效地抑制肿瘤扩张并减少不必要的损伤。 一种可能的靶向治疗药物是贝伐珠单抗，这是一种单克隆抗体，可抑制血管内皮生长因子（VEGF）。美国食品药品监督管理局（FDA）最初于 2004 年批准贝伐珠单抗用于转移性结直肠癌的治疗。此后，它又被批准用于治疗更多恶性肿瘤，例如 2009 年批准用于胶质母细胞瘤（GBM）。由于肿瘤需要血管营养才能生长，血管生成是大多数恶性肿瘤的重要生存特征。肿瘤新生血管生成通常由 VEGF 介导，而胶质母细胞瘤的致瘤性与 VEGF 表达有关。 肽在胶质瘤治疗中的作用 在靶向治疗的背景下，肽被发现是高效的肿瘤靶向配体，尤其是对于胶质母细胞瘤而言。已设计并批准了几种药物用于癌症治疗。 肿瘤归巢肽以及细胞穿透肽（CPP）都是“肽”这个词最常被归类的两大类中的两个实例。最近发现的三种肽类也补充了针对胶质母细胞瘤的策略，即抗癌肽（ACPs）、穿刺肿瘤肽（TPPs）和其他肽类。肿瘤归巢肽（THPs）是指具有容易且选择性地整合到肿瘤细胞内部这一特性的寡肽。THPs 主要用于检测肿瘤细胞的表面受体。人们普遍认为，CPPs 可以有效地穿过细胞膜，使各种有效载荷得以通过。CPPs 的一个子类，即肿瘤穿透肽（TPPs），也可能对膜受体有偏好。由于 THPs 和 CPPs 可以影响促进肿瘤增殖和存活的途径，它们经常被赋予作为治疗肽的额外角色。 用于胶质母细胞瘤治疗的肿瘤归巢肽 通常由少于 40 个氨基酸组成，肿瘤归巢肽是微小的寡肽，可以人工合成或天然存在。大分子穿过血脑屏障（BBB）的主要方式是受体介导的转胞吞作用（RMT），这使得大肽能够快速进入细胞而不损害细胞功能。在胶质母细胞瘤（GBM）的背景下，通过噬菌体展示筛选获得了大量针对 GBM 肿瘤发展过程中各种过程的肽库，包括脑癌细胞、血管生成、血脑屏障（BBB）和血脑肿瘤屏障（BBTB）的参与、细胞外基质的修饰以及炎症通路。RGD 家族肽通过特异性结合整合素受体来阻止血管发育、扩散、转移和生长。肽 C6 和氯毒素（CTX）可分解细胞外基质。然而，Angiopep-2 或 An2 肽通过选择低密度脂蛋白受体相关蛋白（LRP-1）抑制 AKT 通路并恢复细胞凋亡。 免疫调节肽靶向剂 胶质母细胞瘤细胞表现出两种全球性白细胞介素受体的上调，即 IL-4R 以及 IL-13Rα2。癌症耐药性与白细胞介素-4 受体（即 IL-4R）有关，它抑制细胞凋亡并促进局部转移的发展。通过噬菌体展示技术，从人类动脉粥样硬化斑块组织筛选中分离出了动脉粥样硬化斑块肽或 AP-1 肽。9 个氨基酸序列（CRKRLDRNC）的 AP-1 肽已被频繁用作靶向胶质母细胞瘤的有效工具。弹性蛋白样多肽（ELP）生物聚合物，一种由促凋亡肽 KLAKLAK 支持的新型药物递送机制，与 AP-1 肽相关联。与在健康脑组织中发现的 IL-13 不同，白细胞介素-13 受体（IL-13α2）是胶质母细胞瘤中另一种最常报道的肿瘤特异性受体。Pep-1 肽（PeCNL）用于脂质体功能化，与抗癌药物 cilengitide 结合。本试验中使用的抗癌药物 cilengitide 是 RGD 肽的环状衍生物。总体而言，与未包被的西仑吉肽脂质体（CNL）相比，Pep-1 包被使 U87 细胞对脂质体的吸收分别增加了 89.8% 和 47.5%。结果表明，U87 胶质母细胞瘤细胞的凋亡水平更高，这表明 PeCNL 制剂更具毒性。此外，Pep-1 通过体内实验证明其成功穿越了血脑屏障。 血脑屏障靶向肽 恶性肿瘤细胞和脑毛细血管内皮细胞（BCECs）过度表达内吞转铁蛋白受体（TfR），这是在细胞表面发现的几种受体之一。T7 与 TAT 肽（AYGRKKRRQRRR）的共同作用促进了载有阿霉素的脂质体的双重靶向活性。肽在细胞内渗透的协同作用已在体内和体外研究中被证明能增强阿霉素的细胞毒性。与其他制剂不同，这种含有 T7 和 A7R 肽的脂质体制剂，已知 A7R 肽可与血管内皮生长因子 2 受体（VEGFR-2）结合，在体内显示出 T7-AR7-LS 在脑内的定位，并增强了长春新碱（VCR）和阿霉素的共递送。低密度脂蛋白受体蛋白 1（LRP1）在胶质母细胞瘤细胞和 BCECs 中水平升高，也可靶向血脑屏障。该受体参与大分子的运输，属于低密度脂蛋白类别。载脂蛋白 A（ApoA）、B（ApoB）和 E（ApoE）是受体介导的转胞吞作用（RMT）途径中研究最为广泛的，它们是低密度脂蛋白受体（LDR）家族的天然配体。根据载脂蛋白的特性，人们设计并测试了多种肽段以探究其穿越血脑屏障的能力。在对低密度脂蛋白受体相关蛋白（LRP）结合域的初步研究中，曾对 Angiopep-1、-2、-5 和 -7 等肽段进行了检测。其中，与 LRP1 结合效率最高的肽段是 Angiopep-2，也称为 An2，它是从抑肽酶的 Kunitz 结构域衍生而来的。 这种双配体替莫唑胺（TMZ）包封免疫脂质体在 U87MG 胶质瘤干细胞（或 GSCs）中表现出的细胞毒性活性优于独立的替莫唑胺以及非靶向替莫唑胺脂质体。已开发出众多肽来靶向烟碱型乙酰胆碱受体（nAChRs），这是毛细血管细胞上最丰富的受体之一，需要特别关注。存在于蛇体内的神经毒素坎多辛提供了 CDX 肽的 D 型（具有 FKESWREARGTRIERG 序列）。由于其存在多种缺点，如靶向活性、较短的血液循环持续时间和蛋白酶攻击，因此选择了这种肽的 D 型。通过诱导免疫细胞活化和肿瘤细胞自噬，CDX-LIPO 治疗抑制了肿瘤生长。 具有细胞外基质调节作用的肽类物质 氯离子通道 3（cic-3）和基质金属蛋白酶 2（MMP-2）在胶质母细胞瘤中表达上调，导致肿瘤侵袭和增殖。由于其对 MMP-2 的强亲和力，本研究使用了蝎毒产生的氯毒素（ctx）肽。脂质体与 ctx 肽结合，包裹着舒尼替尼（ctx-ls-stb）——一种酪氨酸激酶抑制剂，显著降低了 U87 细胞的迁移和活力，并抑制了 bcl2、vegfr2、pecam1 和 ki67 的表达。有趣的是，MMP-2 受体作为癌症成像诊断的有前景靶点，引起了广泛关注。 基质金属蛋白酶 - 2 受体作为癌症成像诊断的关键靶点受到了广泛关注。由 Blaze Bioscience 公司研发的 BLZ-100 肽（Tumor Paint®）包含 36 个氨基酸，并与荧光化合物吲哚菁绿（ICG）结合。在一期临床试验中，BLZ-100 在检测胶质母细胞瘤（GBM）肿瘤以及作为其手术切除的信号方面表现良好。 血管生成调节肽 血管生成现象对于肿瘤细胞的存活至关重要，因为营养物质的运输是肿瘤生长所必需的。在肿瘤血管表面，常见一类跨膜糖蛋白受体——整合素。整合素通过 PI3K 通路调节细胞骨架、血管生成、炎症和转移。此外，当与层粘连蛋白、纤维连接蛋白、Ⅰ型和Ⅳ型胶原蛋白以及骨桥蛋白等细胞外基质蛋白相互作用时，αvβ3/αvβ5 整合素受体在胶质母细胞瘤微环境中发挥作用。作为受体识别信号，这些蛋白质还表达精氨酸 - 甘氨酸 - 天冬氨酸（RGD）三肽序列。研究最深入的肽是 RGD，有许多实例表明其作为脂质体载体的有效性。自 1984 年在纤维连接蛋白中发现以来，RGD 肽经历了多次序列变化，并开发出了新一代产品以提高细胞靶向性和渗透性。此外，确实有报道称其与线性 RGD 相比，对整合素受体的亲和力可高达 1000 倍。此外，由于阻碍了蛋白水解降解，肽的稳定性得以增强（Egorova 和 Nikitin 2022）。抗 c(RGDfK)/c(RGDyK) IgG 抗体通过补体激活以及细胞因子释放使免疫系统发生调理作用，从而有条不紊地引发了从器官损伤到体温过低等一系列症状。科学家们开发了一种创新的 mnRwr 序列，以线性五肽 mn 为代表，该序列可能还用于确定αvβ3 受体。免疫毒性研究显示调理作用有所减弱，包括针对 Mn-脂质体的 IgG 和 IgM 抗体减少、补体激活、抗体结合以及巨噬细胞吞噬作用。一种名为 c(RGDfN(Me)V) 的多环 RGD 药物已被发现，并以 Cilengitide 的名称进行了各种临床试验。Cilengitide 在新诊断和复发性胶质母细胞瘤（GBM）患者中成功完成了 II 期临床试验研究，表明其毒性极小，具有作为强效疗法的治疗前景。然而，在 III 期临床试验（NCT00689221）中，该肽未显示出治疗效果。因此，卫生部门尚未批准它；然而，它仍是治疗脑瘤和防止血脑屏障被穿透最有前景的肽类物质。 肽类药物治疗胶质瘤的作用机制 被动扩散以及增强的渗透与滞留（EPR）效应 一种主要的不依赖能量的过程，其依赖于小分子的亲脂性，被称为被动扩散或简单扩散（图 1）。内皮细胞两侧的浓度梯度调节这一功能。无论是穿过内皮细胞（或细胞间）还是通过内皮细胞膜（跨细胞扩散），像气体（氧气）、疏水化合物（苯）以及药物（阿片类药物）这样的分子都可以通过血脑屏障。由于这些物质已证明通过被动扩散与血脑屏障的通透性有关，因此在中枢神经系统药物的开发中，对其物理化学性质的改进得到了利用。例如，许多药物输送技术都集中在提高中枢神经系统药物的亲脂性上，因为这会导致血脑屏障通透性成比例地增大。至关重要的是，非特异性脑组织结合的增加会影响脑内未结合药物的浓度，因为只有未结合的药物才能与脑内的靶点相互作用。此外，亲脂性较高的药物有穿过血脑屏障并到达其他器官的倾向，这会减少进入大脑的药物量。药物亲脂性的增加可能会提高其与血浆蛋白的结合能力，从而降低药物的游离血浆浓度。多形性胶质母细胞瘤（GBM）中的肿瘤微环境（TME）由癌细胞和非癌细胞（如星形胶质细胞、神经元、淋巴细胞、血管细胞、免疫细胞）以及包括外泌体和细胞因子在内的非细胞成分组成。肿瘤微环境（TME）中的肿瘤血管细胞通过促进血管生成（即新血管的形成）对恶性肿瘤的生长至关重要。肿瘤组织中增强的渗透保留（EPR）效应和血管通透性使得被动靶向脂质体能够进入并聚集在肿瘤核心部位。然而，由于脂质体药物递送系统并非不受血浆蛋白相互作用的影响，EPR效应严重限制了其应用。抗聚乙二醇抗体的发现最近修正了这一观点。随着聚乙二醇（PEG）替代脂质体结合，近期的研究表明，使用透明质酸（HA）、聚甘油或糖基化乳铁蛋白等多种聚合物的可能性。 载体介导的转胞吞作用（CMT） 小分子通过血脑屏障的细胞膜转运（CMT）发生在底物物质与特定转运蛋白相互作用时，这种转运蛋白可能表达在脑毛细血管内皮细胞的腔面膜或非腔面膜上，甚至同时表达在两面。分子是单向还是双向运输取决于脑毛细血管内皮细胞内转运蛋白的活性和表达情况，这意味着溶质可以依据浓度梯度通过血脑屏障（BBB）流入或流出。根据能量来源的应用方式，转运蛋白介导的吸收可分为主动或被动（也称为易化或平衡转运）两类。在膜两侧，主动转运蛋白产生溶质梯度，并利用多种能量耦合机制，而像葡萄糖转运蛋白这样的被动转运蛋白则允许溶质在细胞膜的电化学梯度下自由移动。根据细胞能量驱动转运蛋白活性的位置，主动转运蛋白可分为初级或次级载体。尽管存在浓度梯度，但原发性主动转运蛋白利用 ATP 水解产生的能量将溶质转运进或转运出细胞。次级主动离子偶联转运蛋白利用由主动转运离子（包括 K+、H+、Na+、Ca2+ 和 Cu2+）的离子泵所建立和维持的电化学离子梯度，通过同向转运（也称为协同转运）或反向转运来移动分子。协同转运的溶质不限于离子。每个转运周期在离子或溶质通过转运蛋白的移动方面都有独特的化学计量关系。协同转运是一个饱和的、温度依赖的过程，具有米氏动力学特性，可受到多种抑制剂类型的影响。这些抑制剂类型包括混合抑制剂、通过变构改变底物结合的非竞争性抑制剂、因竞争转运活性结合位点而起作用的竞争性抑制剂以及阻止底物-转运蛋白复合物构象变化的非竞争性抑制剂。 在血脑屏障（BBB）中表达的大部分转运蛋白属于两个主要的超家族，它们在转运底物的方式上有所不同：溶质载体（SLCs）和 ATP 结合盒转运蛋白（ABC 转运蛋白）。定量绝对蛋白质组学已被用于评估分离的人脑毛细血管内皮细胞中许多 SLC 和 ABC 转运蛋白的蛋白质表达。重要的是，血脑屏障（BBB）和脑脊液屏障（BCSFB）中表达的转运蛋白影响药物的排出，而脑实质细胞膜中表达的转运蛋白则调节药物在脑内的细胞内分布。 囊泡运输 转胞吞作用可以是非特异性的，比如阳离子化和吸附诱导的转胞吞作用，也可以是选择性的，比如与特定受体结合，这是一种大分子量物质能够穿过对于正常脑功能所必需的化学物质（如蛋白质和肽）的机制。 内吞作用、细胞内囊泡运输和外排作用是受体介导的转胞吞作用（RMT）的三个阶段。细胞改变其质膜蛋白质含量的主要方式之一是通过内吞作用。蛋白质结合化合物以及蛋白质的内化均可由能与膜蛋白结合的化学物质触发。在通过分选小管将蛋白质-配体复合物输送至外排作用之前，早期内体网络通过执行细胞内分选来完成转胞吞作用过程。在分选过程中，蛋白质、与受体结合的配体类型以及内化蛋白质-配体复合物的细胞类型都不会影响蛋白质-配体复合物的命运。除了其天然功能外，受体介导的转胞吞作用已被用于将药物转运过血脑屏障，例如通过瘦素受体将瘦素递送至大脑；据认为这是将药物递送至大脑最有前景的方法之一；关于这一主题的最新进展已在其他地方进行了讨论。 吸附介导的转胞吞作用（AMT）是由内皮细胞上的阴离子微区与阳离子蛋白（如亲和素和组蛋白）之间的非特异性静电相互作用驱动的。构成腔内内皮细胞膜上糖萼的糖蛋白羧基提供了阴离子区域，阳离子分子可以在此结合，从而促进细胞内化。当生物分子的带正电部分与脑毛细血管内皮细胞的带负电质膜结合时，该过程便开始了。 肽基治疗策略的类型 针对胶质瘤治疗的肽基疗法策略有几种（图 2）。具体如下： 用于胶质瘤治疗的肽-药物偶联物（PDCs） 肽类物质免疫原性较弱，可生物降解，且具有较为成熟的修饰位点，这使得生产效率更高，纯化也更容易。然而，肽偶联药物（PDC）的发展受到严重限制，因为天然肽在血液中很容易被酶水解。目前，国际上仅有诺华公司通过辐照获批的两款 PDC，即 Lutathera 和 Pluvicto。与此同时，许多 PDC 候选药物已获得临床研究许可，这表明 PDC 在肿瘤靶向药物递送方面具有广泛的潜在临床应用。在构建 PDC 时，选择合适的靶向肽至关重要，因为它们的结构和功能直接影响偶联物的稳定性、靶向活性和治疗效果。为了将细胞毒性载荷对正常组织的潜在危害降至最低，肿瘤细胞必须选择性地过度表达这些靶向肽的受体。 PDCs的机理与设计 葡萄糖调节蛋白 78（GRP78）是热休克蛋白家族中的重要成员，仅存在于肿瘤细胞和新生血管中，而在健康细胞表面几乎不存在。因此，它有望成为治疗肿瘤的令人兴奋的靶点。DVAP 是一种用于胶质瘤靶向药物递送的多功能肽配体，由七个 D 型构型氨基酸组成，对 GRP78 具有高亲和力。它能够穿过血脑屏障肿瘤相关血管和胶质瘤细胞所在区域，但无法穿过正常的血脑屏障。多巴胺受体属于 G 蛋白偶联受体家族，对控制多种生物活动至关重要。苯甲酰胺类似物和小分子配体对羟基苯甲酸（pHA）对中枢神经系统中的多巴胺受体具有高结合亲和力，能够穿过血脑屏障。通过利用 6-氨基己酸（AHX）将两个肽结合成“Y”形，并在相同的材料分子上对其进行修饰，已证明在不损害其靶向能力的情况下，可增加纳米颗粒上靶向肽的变异密度。然而，目前的研究表明，连接子的亲水性决定了碳链的长度、“Y”形肽对受体的特异性以及所得 PDC 的溶解性。 肽药物偶联物的组成成分 肽药物偶联物（PDC）是一种结构上类似于抗体药物偶联物（ADC）的特定治疗药物，由多个肽与药物连接而成。PDC 的三个关键组成部分是连接链、细胞毒性药物和靶向肽。这三个部分协同作用，旨在靶向肿瘤细胞受体，以增强化疗药物的治疗效果。 归巢肽 归巢肽通常被称为载体，是肽偶联药物（PDCs）的初始部分，其作用是肿瘤靶向。除了适配体外，还有许多生物制剂被研究用于提高肿瘤选择性，包括蛋白质、肽、抗体和小分子化合物。一种典型的肽，即“归巢肽”，能够选择性地将分子与癌细胞上特定类型的蛋白质受体结合。它通常以高亲和力与特定的靶向受体位点结合。归巢肽减少了脱靶分布，并引导 PDC 到特定的细胞或组织，因为它们与靶点的结合更牢固。归巢肽的结合亲和力是关键特性，这取决于其二级结构，如无规卷曲、β-折叠和α-螺旋。通过增强归巢肽的二级结构稳定性，可以提高其结合亲和力。然而，该技术存在一些缺点，如通过肾脏快速清除、酶降解和化学不稳定。然而，这些缺陷可以通过肽修饰的方法来解决，比如环化方法或非天然氨基酸。据多个来源报道，头尾、头尾到侧链或侧链到侧链的改变都可以实现环化。与线性肽相比，这些环化肽活性更强且更稳定。几种归巢肽已被用于设计肽-药物偶联物。 链接器 因为连接子能将微小的药物分子与肽连接起来，同时保持肽药物偶联物（PDCs）的结构完整性，所以在肽药物偶联物中连接子是必不可少的。从 PDC 的机制来看，必须根据在血液中的稳定性来选择连接子，以防止药物在受体部位过早和非选择性地释放，从而产生不良影响。因此，在选择连接子时，会考虑多个参数，包括 pH 值、非共价连接子、对酶的响应性以及对氧化还原的响应性。最常见的 H 响应连接子存在于细胞内囊泡和细胞器、肿瘤微环境以及炎症部位的低 pH 环境中，显著调节 PDC 中药物的释放。在药物偶联中，通过 pH 敏感连接子形成缩酮/缩醛、顺式阿康酸酯、亚胺和腙连接。由于羰基（酮或醛）与肼或胺在微酸性环境中相互作用良好，胺和腙连接子最常被使用。人们利用多种化学功能（如缩醛、邻酯、胺和腙）设计出了能在酸性环境（如肿瘤或感染病灶）中释放有效载荷的材料。 例如蛋白酶之类的蛋白水解酶能够在诸如癌症等进行性疾病的初期阶段调节自身活性。具有生物意义的分子被分解并释放到细胞环境中，这是疾病进展的方式之一。此外，当有包括甲基在内的多个烷基基团位于其附近时，二硫键会得到稳定。例如，某些恶性肿瘤的肿瘤微环境中缺乏控制先天免疫和适应性免疫系统的溶酶体半胱氨酸蛋白酶，如木瓜蛋白酶和组织蛋白酶 B。利用蛋白酶特异性可裂解化合物，非侵入性体内蛋白酶活性成像在监测疾病状态方面具有独特的优势。为了制备蛋白酶敏感的可激活配体，会使用一种含荧光报告分子的聚合物载体。 细胞毒性药物 细胞毒性药物根据其一般作用模式分为第一类细胞毒性药物，其作用机制是干扰细胞 DNA 及 DNA 蛋白质复合物，从而诱导细胞凋亡。第一类药物通常使用蒽环类药物，包括喜树碱（CPT）、阿霉素（DOX）和柔红霉素（DAU）。第二类药物阻止 DNA 的生物合成，从而导致细胞凋亡。这类药物属于抗代谢药物。最常用的药物是脱氧胞苷核苷类似物吉西他滨和叶酸类似物甲氨蝶呤（MTX）。第三类药物作用于抗有丝分裂微管。紫杉醇（PTX）和长春花生物碱类似物属于此类药物。 市场上有许多细胞毒性药物和数千种抗肿瘤药物；然而，每种药物都有其自身的缺点，包括药代动力学特性较弱以及在试图摧毁受感染细胞的同时会对周围健康细胞造成损害。为了减少这些副作用，细胞毒素以较低的量与肽结合，因为肽具有靶向输送功能，这能确保更大比例的药物到达特定的需要部位。选择用于 PDC 的适当有效载荷的因素包括效力、通过连接体释放以及血液稳定性。由于某些细胞毒性化合物比其他化合物毒性更强，通常会选择 IC50 值在纳摩尔范围降低的有效载荷；因此，会采用皮摩尔范围。 药物的效力以及连接体的靶向能力是影响抗体药物偶联物（PDC）治疗效果的主要因素。因此，PDC 应具备特定的特性，使其成为理想的治疗选择。 1、PDC 的肽必须特异性地与特定受体（例如类固醇受体）结合，该受体位于目标组织的细胞膜上，而非细胞质或细胞核内，并且要以尽可能高的亲和力和特异性进行结合。 2 、通常，所选受体在癌细胞上的表达量应为正常细胞的三倍或更多，且仅在癌细胞上表达。此外，其表达量还必须足够高，以使细胞能够获得适当的药物剂量。 3、 载体肽的设计需要确保药物或荧光团能够与其连接。当通过固相合成肽来进行连接时，连接通常发生在未保护的肽 N 端，或者通过谷氨酸、赖氨酸和半胱氨酸的正交偶联进行。但选择连接位置时应格外谨慎，因为对肽结构微环境的修饰可能会使其对靶受体的结合偏好和特异性失效。 4、要使肽药物偶联物（PDC）发挥最佳效能，连接子的选择至关重要。随意选择连接子会导致肽与受体的结合亲和力降低，或者药物的治疗窗口变窄。连接子还必须在整个血液循环过程中保持酶稳定性，以便有效地靶向恶性肿瘤部位，并在肿瘤微环境中释放有效载荷，从而最大程度减少脱靶损伤。 5、为了保持初始的细胞毒性作用，细胞毒性药物必须具有适当的官能团，能够与肿瘤归巢肽连接（如吉西他滨）；若不具备，则必须根据细胞毒性药物的最终衍生物合理应用。接下来的部分将涵盖特别针对癌细胞的肽 - 药物偶联物的基本设计概念。 胶质母细胞瘤肽药物偶联物（PDCs）的最新进展 在向大脑施用多种化学物质方面，肽药物偶联物（PDCs）表明了一种重要的治疗策略。与抗体相比，肽的生产成本更低，且生产速度更快、更简单。如今的研究可以利用大量用于治疗胶质母细胞瘤的治疗性肽库，这些肽要么可以直接靶向在胶质母细胞瘤肿瘤中过度表达的受体（肿瘤归巢肽），要么能够高度渗透胶质母细胞瘤组织以及血管（细胞穿透肽）。此外，由于其靶向效果以及其他生物相容性和免疫原性特性，肽包被脂质体是降低化疗毒性极具前景的纳米系统。该综述中的许多实例完美地说明了携带抗癌药物的肽功能化脂质体能够增强脂质体配方的渗透性，并增强对癌症生长的抑制作用。肽功能化脂质体制剂的研究正在不断扩展和改进。然而，应当指出的是，自最初生产脂质体药物多柔比星（Doxil®）以来，尽管脂质体的成分有了显著改进，但脂质体的研究却停滞不前。这些发现引发了对其未来作为治疗胶质母细胞瘤（GBM）药物的潜在用途的严重担忧。肽功能化脂质体系统的创建是癌症诊断和治疗发展中的关键工具之一。应当投入大量精力开发靶向肽功能化脂质体系统，以增强化疗的积极效果并减少其负面影响，从而用于工业应用。 此外，需要记住的是，配体修饰脂质体只是可用于治疗胶质母细胞瘤的众多药物递送系统（DDS）中的一种，每种系统都有其独特的优点和缺点。由于有如此多不同的DDS可用，因此可以进行多种比较。为了对脂质体纳米系统的作用提出质疑，一项研究专注于另一种类型的DDS，特别关注聚合物纳米颗粒。由于基于聚合物的药物递送方法能够靶向特定的肿瘤细胞，并能显著提高药物的生物利用度，因此它们近年来越来越受欢迎。当与肽类药物联合使用时，它们还具有额外的优势。聚合物纳米颗粒因其微小的尺寸和安全性而成为胶质母细胞瘤治疗剂的潜在选择。通常使用可生物降解的聚合物（如聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA））来构建它们，利用EPR效应促进药物释放和沉积。胶质母细胞瘤可以通过使用诸如Lupron和Decapeptyl等获得FDA批准的基于PLGA的治疗药物进行治疗。它仍被视为绕过化疗药物递送限制的最有效方法之一。然而，需要指出的是，聚合物纳米粒子确实难以穿过血脑屏障。将它们与脂质纳米粒子结合以形成杂化纳米粒子（HN）解决了这一问题。 参考文献：doi.org/10.1007/s10989-025-10755-6 扫码联系我们 电话：18455186404 微信：salepeptide 定制多肽，肽库生物