整合素受體核素顯像診斷乳腺癌骨轉(zhuǎn)移病灶的實驗研究

趙 駿, 邵國強, 薛衛(wèi)紅

(1. 江蘇省常州市第二人民醫(yī)院 核醫(yī)學科, 江蘇 常州, 213022;2. 江蘇省南京市第一醫(yī)院 臨床核醫(yī)學中心, 江蘇 南京, 210006)

整合素受體核素顯像診斷乳腺癌骨轉(zhuǎn)移病灶的實驗研究

趙 駿1, 邵國強2, 薛衛(wèi)紅1

(1. 江蘇省常州市第二人民醫(yī)院 核醫(yī)學科, 江蘇 常州, 213022;2. 江蘇省南京市第一醫(yī)院 臨床核醫(yī)學中心, 江蘇 南京, 210006)

目的 探討68鎵-1, 4, 7, 10一四氮雜環(huán)十二烷-l, 4, 7, 10-四乙酸-(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸)2(68Ga-DOTA-RGD2)正電子發(fā)射microPET/CT顯像探測乳腺癌骨轉(zhuǎn)移病灶的價值。方法 采用人乳腺癌骨轉(zhuǎn)移細胞株(MDA-MB-231), 在左心室進行細胞懸液注射并構(gòu)建裸鼠乳腺癌骨轉(zhuǎn)移模型，在其頂骨注射甲狀旁腺激素(PTH)模擬溶骨型骨病變，設為RGD組和FDG組，每組6只，分別行68Ga-DOTA-RGD2和18F-NaFmicroPET/CT顯像，進行病理學檢查驗證。結(jié)果 PTH注射側(cè)頂骨部位與周圍正常頂骨8Ga-DOTA-RGD2放射性攝取比值為(4.18±0.57), 顯著高于FDG組18F-NaFmicroPET/CT顯像(1.24±0.28)(P<0.05)。68Ga-DOTA-RGD2microPET顯像對骨轉(zhuǎn)移病灶的檢出率顯著高于microCT顯像(P<0.05)。結(jié)論68Ga-DOTA-RGD2整合素受體αvβ3顯像可有效探測并定位乳腺癌骨轉(zhuǎn)移病灶。

溶骨型病變; 乳腺癌; 骨轉(zhuǎn)移; 整合素

乳腺癌骨轉(zhuǎn)移是晚期乳腺癌患者的最常見并發(fā)癥，可導致高血鈣、頑固性疼痛、病理性骨折甚至截癱等一系列不良事件[1], 嚴重影響生活質(zhì)量，增加死亡風險。放射性核素99Tcm-MDP及氟化鈉(18F-NaF)骨骼顯像是目前常用的篩查、診斷乳腺癌患者骨轉(zhuǎn)移的影像學方法，相較于X攝片、CT等形態(tài)學手段，其具有早期、簡便、一次成像掃描全身的優(yōu)點，但其對單純?nèi)芄切圆∽兲綔y靈敏度低。本研究采用新型核素顯像藥物68Ga-DOTA-RGD2探測乳腺癌骨轉(zhuǎn)移病灶，并與18F-NaF及CT成像比較，探討68Ga-DOTA-RGD2對溶骨性骨病變的診斷價值，報告如下。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

人乳腺癌(MDA-MB-231)、BALB/cnunu裸鼠[雄性，鼠齡4～5周，(18±2) g]由南京凱基生物發(fā)展科技有限公司提供。68Ga-DOTA-RGD2由南京市第一醫(yī)院臨床核醫(yī)學中心制備和提供;18F-NaF由上海原子科興藥業(yè)有限公司提供; 甲狀旁腺激素(PTH-34, 以色列ProSpec公司); MicroPET/CT (Inveon, 德國Siemens公司)。

1.2 細胞培養(yǎng)和單細胞懸液的制備

人乳腺癌骨高轉(zhuǎn)移細胞株MDA-MB-231, 加入新鮮的RPM1640培養(yǎng)基和10%新生牛血清，放入37 ℃的CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，待培養(yǎng)瓶中細胞80%～90%融合時，傳代培養(yǎng)，選取狀態(tài)和活性均較好的人乳腺癌骨高轉(zhuǎn)移細胞株MDA-MB-231, 將貼壁細胞吹打成單細胞懸液, 1 500 r/min離心6 min, 磷酸鹽緩沖液(PBS)調(diào)整細胞懸液濃度分別為1.0×107/mL, 分裝于EP管中待用。

1.3 動物模型制備

1.3.1 乳腺癌骨骼轉(zhuǎn)移動物模型的構(gòu)建: 參照文獻[2], 裸鼠左心室注射人乳腺癌細胞懸液(1×107/L)共0.1 mL, 細胞注射后將裸鼠置于籠中并隔天稱體質(zhì)量，密切觀察動物一般狀態(tài)，待出現(xiàn)體質(zhì)量降低、運動障礙等或細胞注射后7周注射甲狀旁腺激素(PTH)。

1.3.2 注射PTH誘導溶骨性骨病變模型的構(gòu)建: 參照文獻[3]方法，在裸鼠頂骨偏左側(cè)部位皮下注射PTH 10 μg/次，間隔6 h注射1次，連續(xù)4 d。最后1次注射PTH后取12只裸鼠，隨機數(shù)字表法分為RGD組和FDG組，每組6只，分別行68Ga-DOTA-RGD2和18F-NaFmicroPET/CT顯像，顯像后處死實驗動物，取骨放射性濃聚部位進行病理學檢查。

1.4 MicroPET/CT顯像

裸鼠尾靜脈注射0.1 mCi(3.7 MBq)68Ga-DOTA-RGD2或18F-NaF，靜態(tài)掃描數(shù)據(jù)采集順序為在電壓80 kV、電流500 μA和曝光時間1 100 ms下掃描CT數(shù)據(jù)10 min, 然后采集PET數(shù)據(jù)15 min。數(shù)據(jù)通過濾波反投影法重建冠狀面、橫斷面、矢狀面斷層圖像?；趍icroPET/CT融合圖像，勾畫感興趣區(qū)(ROI)進行定量和半定量分析。

1.5 統(tǒng)計學處理

2 結(jié) 果

2.1 RDG和FDG組裸鼠分別進行68Ga-DOTA-RGD2和18F-NaFmicroPET/CT顯像

68Ga-DOTA-RGDmicroPET/CT融合影像見圖1。microCT未見明顯骨質(zhì)破壞，病理檢查[蘇木素-伊紅(HE)染色]結(jié)果證實BP組裸鼠顱骨溶骨性骨病變部位可見部分骨質(zhì)破壞及破骨細胞增多存在。見圖2。

圖1 68Ga-DOTA-RGD2microPET/CT顯像3D圖像

圖2 顱骨病灶部位病理 HE染色 10倍

2.2 頂骨部位放射性攝取比值

RDG組PTH注射側(cè)頂骨部位(溶骨型病灶)與周圍正常頂骨68Ga-DOTA-RGD2放射性攝取比值為(4.18±0.57), 高于FDG組18F-NaFmicroPET/CT顯像(1.24±0.28), 差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

2.3 RGD組裸鼠的骨轉(zhuǎn)移病灶探測性能比較

microCT發(fā)現(xiàn)可疑轉(zhuǎn)移灶1個，經(jīng)病理證實的轉(zhuǎn)移灶為1個，檢出率16.6%;68Ga-DOTA-RGD2microPET發(fā)現(xiàn)可疑轉(zhuǎn)移灶21個，經(jīng)病理證實的轉(zhuǎn)移灶為16個，檢出率為100.0%。68Ga-DOTA-RGD2microPET和microCT對骨轉(zhuǎn)移病灶的檢出率有顯著差異(P<0.05)。

3 討 論

腫瘤骨轉(zhuǎn)移是乳腺癌常見的并發(fā)癥，尸檢表明75%～90%乳腺癌患者有骨轉(zhuǎn)移，其中常見溶骨性骨病灶[4], 因此相關骨轉(zhuǎn)移尤其是溶骨型病灶的早期診斷和治療具有重要意義。核醫(yī)學方法是目前診斷骨轉(zhuǎn)移的有效手段，但99Tcm-MDP和18F-NaF核素骨骼顯像均以成骨型或成骨溶骨混合型病灶為主，而對單純?nèi)芄切筒≡畹脑\斷價值較低。研究[5-6]發(fā)現(xiàn)放射性核素標記RGD多肽在乳腺癌內(nèi)明顯濃聚，把其列為乳腺癌靶向顯像的研究方向，而異二聚體跨膜糖蛋白整合素αvβ3可在破骨細胞表面高水平表達。文獻[3, 7]表明整合素αvβ3受體作為骨轉(zhuǎn)移部位破骨細胞、乳腺癌細胞等共同高表達受體，因此可為乳腺癌溶骨性轉(zhuǎn)移的放射性診斷提供良好靶點。二者優(yōu)勢互補后可以作為核素骨顯像的優(yōu)良載體，發(fā)揮其對骨轉(zhuǎn)移病灶尤其是溶骨型病灶的探測效能優(yōu)勢。

作者采用一步法合成的68Ga-DOTA-RGD2多肽體外穩(wěn)定性好，在肝、腎等重要非靶器官的排泄迅速[8], 滿足了進一步研究利用的基本條件和輻射安全可靠性。本研究中68Ga-DOTA-RGD2顯像的頂骨(溶骨型病灶)/周圍正常骨ROI比值顯著高于18F-NaF顯像，表明68Ga-DOTA-RGD2可以靶向聚集于骨轉(zhuǎn)移病灶，不僅可以準確定位溶骨型病變，還可清晰地顯示病灶范圍，彌補了既往核素骨顯像方法的盲區(qū)。68Ga-DOTA-RGD2和CT顯像對于整體骨轉(zhuǎn)移病灶的探測比較表明,68Ga-DOTA-RGD2對于骨轉(zhuǎn)移病灶的探測效能均顯著高于CT。這是因為骨轉(zhuǎn)移病灶的骨密度要降低30%～75%[2], 才能在X攝片或CT上肉眼分辨，而基于骨骼功能性變化的核素顯像則可提前3～6月發(fā)現(xiàn)骨轉(zhuǎn)移灶，這對于患者的治療決策具有重要價值。

綜上所述,68Ga-DOTA-RGD2整合素受體αvβ3顯像可有效探測并定位乳腺癌骨轉(zhuǎn)移病灶，尤其對于溶骨型病灶的探測效能優(yōu)于18F-NaF顯像，具有進一步研究價值。

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Experimental study of integrin αvβ3micro positron emission tomography (microPET)/CT imaging with68Ga-DOTA-RGD2in diagnosis of breast cancer osteolytic bone metastases

ZHAO Jun1, SHAO Guoqiang2, XUE Weihong1

(1. Department of Nuclear Medicine, Changzhou Second People′s Hospital, Changzhou, Jiangsu, 213022; 2. Clinical Nuclear Medicine Center, Nanjing First Hospital, Nanjing, Jiangsu, 210006)

Objective To explore the value of integrin αvβ3micro positron emission tomography (microPET)/CT imaging with68Ga-DOTA-RGD2in diagnosis of breast cancer osteolytic bone metastases. Methods MDA-MB-231 was injected in left ventricle of hairless mice at the density of 1.0×107/mL. Animal model with parathyroid hormone(PTH)-induced osteolysis in the calvarium was established. Animals were randomly divided into RGD group (n=10) and FDG group (n=10), and were detected by68Ga-DOTA-RGD2microPET/CT and18F-NaFmicroPET/CT respectively. Animals were sacrificed and bone lesions were collected for pathological examination. Results Bone radiotracer uptake ratio of osteolytie lesion to normal calvrium (O/N) was (4.18±0.570) by68Ga-DOTA-RGD2, which was significantly higher than (1.24±0.28) in group FDG by 18F-NaFmicroPET/CT imaging (P<0.05). Conclusion68Ga-DOTA-RGD2 integrin receptor αvβ3imaging can effectively detect breast cancer bone metastases and locate osteolytic lesions.

osteolytic lesion; breast carcinoma; bone metastasis; integrin

2017-01-25

江蘇省常州市應用基礎研究計劃項目(CJ20140051)

R 737.9

A

1672-2353(2017)15-101-03

10.7619/jcmp.201715028