68Ga標(biāo)記藥物研究進(jìn)展

郭志德，張現(xiàn)忠，杜 進(jìn)

(1.中國原子能科學(xué)研究院 同位素研究所，北京 102413；2.廈門大學(xué) 分子影像暨轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心，福建 廈門 361102；3.中國同輻股份有限公司，北京 100045)

正電子發(fā)射型計算機(jī)斷層顯像(positron emission tomography, PET) 是重要的影像檢測手段，通常其顯像所用放射性核素半衰期(T1/2)較短且依賴于加速器生產(chǎn)[1-3]。如加速器生產(chǎn)的18F，其T1/2為110 min。其他PET核素如11C、13N、15O等也依賴于加速器，限制了核素的使用范圍。68Ge/68Ga正電子核素發(fā)生器可有效解決該問題。68Ga是最早運(yùn)用于臨床醫(yī)學(xué)的正電子核素之一，可追溯到50多年前[4-5]，圍繞68Ga核素的研究也越來越多。以商業(yè)化68Ge/68Ga發(fā)生器為基礎(chǔ)，68Ga的標(biāo)記策略、純化方法得到了不斷改進(jìn)，將68Ga核素通過雙功能螯合劑連接到不同的生物分子(靶向分子、多肽、蛋白、納米顆粒等)上，可賦予探針不同的功能。由于獲得途徑和標(biāo)記手段與99mTc核素類似，研究人員希望68Ga標(biāo)記藥物能夠廣泛應(yīng)用于正電子顯像領(lǐng)域。關(guān)于68Ga-DOTA-TOC等顯像劑在臨床實驗中的研究已有多篇文獻(xiàn)詳細(xì)闡述[6-7]，本文主要介紹68Ga的產(chǎn)生途徑、用于68Ga標(biāo)記的雙功能螯合劑及68Ga標(biāo)記的放射性藥物的臨床前研究進(jìn)展。

1 68Ga發(fā)生器

68Ga可以通過68Ge/68Ga發(fā)生器獲得，具有較高的淋洗頻率。母體核68Ge可以利用高能加速器發(fā)生69Ga(p,2n)68Ge反應(yīng)獲得，使用壽命較長，T1/2為287 d；子體核68Ga的T1/2較短(68.3 min)，作為PET顯像核素可有效降低患者所受輻射劑量。

Gleason最早提出了68Ge/68Ga發(fā)生器，并利用乙酰丙酮環(huán)己烷從68Ge中提取了68Ga核素[8]。色譜型68Ge/68Ga發(fā)生器基于Al2O3-EDTA體系，通過Al2O3吸附68Ge，再用EDTA 淋洗68Ga形成Ga-EDTA。但是68Ga與EDTA的絡(luò)合物十分穩(wěn)定，需要通過離子交換法或溶劑萃取法得到離子型的68Ga，繁瑣的提取步驟限制了68Ga的使用。Kopecky等[9]采用HCl淋洗Al2O3可直接得到離子型的68Ga，促進(jìn)了68Ga的進(jìn)一步應(yīng)用[10]。后期發(fā)展中，柱填充材料及淋洗劑的選擇更加注重化學(xué)分離的特異性及穩(wěn)定性。68Ge/68Ga發(fā)生器使用的無機(jī)柱填充染料及淋洗劑包括SnO2(1 mol/L HCl)、TiO2(1 mol/L HCl)、CeO2(0.1 mol/L HCl)、ZrO2(0.1 mol/L HCl)、Zr-Ti陶瓷體(0.5 mol/L NaOH, 4 mol/L HCl, acetate)及Zirconia納米 (0.01 mol/L HCl)；有機(jī)柱填充材料及淋洗劑包括N-methylglucamine(0.1 mol/L HCl, NaOH, citrate)、Pyrogalci-fprmaldetryde (0.3 mol/L HCl)、Nanoceria-polyacrylonitride (0.1 mol/L HCl)等。

幾種常用商業(yè)化的68Ge/68Ga發(fā)生器列于表1，對柱填料、淋洗劑、68Ge漏穿、洗出液體積、化學(xué)雜質(zhì)、柱子重量進(jìn)行比較[11]。由于廣泛采用不同濃度的HCl溶液作為淋洗劑，68Ge/68Ga發(fā)生器酸性過高及流出體積過大，可采用微陽離子交換柱等方法控制流出液酸度及體積。

2 68Ga標(biāo)記化學(xué)

溶液中的68Ga以68Ga3+形式存在，可通過雙功能螯合配體將68Ga3+連接到化學(xué)結(jié)構(gòu)中。68Ga的配位性質(zhì)可簡化標(biāo)記和純化步驟，有利于藥盒化。螯合配體的化學(xué)結(jié)構(gòu)涉及N雜環(huán)、多元胺、多羧基化合物。常見的68Ga配位基團(tuán)是以N為配位原子的環(huán)多胺多羧基和鏈多胺多羧基化合物及其衍生物，配位數(shù)可為四、五、六多種。幾種常見鏈狀及環(huán)狀的螯合劑結(jié)構(gòu)示于圖1[12-17]。其中1,4,7-三氮雜環(huán)壬烷-1,4,7-三乙酸(NOTA)、1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7,10-四乙酸(DOTA)、二亞乙基三胺五乙酸(DTPA)等多氮類配體，選擇性高，可修飾性好，廣泛應(yīng)用于68Ga標(biāo)記研究中。研究最多的68Ga配位基團(tuán)為DOTA，代表性的標(biāo)記藥物有68Ga標(biāo)記的靶向生長激素抑制素受體的一系列探針，如68Ga-1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-N,N,N,N-四乙酸-D-苯丙氨酸1-酪氨酸3-奧曲肽(68Ga-DOTA-TOC)、68Ga-1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-N,N,N,N-四乙酸-D-苯丙氨酸1-酪氨酸3-蘇氨酸-8-奧曲肽(68Ga-DOTA-TATE)、68Ga-1，4，7，10-四氮雜環(huán)十二烷-N,N,N,N-四乙酸-1-萘丙氨酸-奧曲肽(68Ga-DOTA-NOC)等[18]。但DOTA的環(huán)半徑較大，68Ga-DOTA配位形式并不穩(wěn)定；且用DOTA標(biāo)記68Ga時需要加熱縮短標(biāo)記時間，不利于對多肽、蛋白、抗體等溫度敏感的生物分子進(jìn)行標(biāo)記。NOTA與68Ga的配位條件相對溫和，反應(yīng)時間較短，形成的68Ga-NOTA配合物熱力學(xué)穩(wěn)定性高于68Ga-DOTA，故NOTA發(fā)展成為性質(zhì)優(yōu)良的68Ga配位基團(tuán)并廣受關(guān)注。通過68Ga-NOTA配位的代表性標(biāo)記化合物有靶向整合素ανβ3受體的68Ga-NOTA-RGD2(NOTA修飾的RGD二聚體)，ανβ3和胃液素釋放肽受體(gastrin-releasing peptide receptor，GRPR)雙靶向的68Ga-NOTA-RGD-BBN(NOTA修飾的RGD-蛙皮素融合肽)等。DTPA除了可以標(biāo)記單光子核素99mTc與111In之外，也可進(jìn)行68Ga標(biāo)記。代表性標(biāo)記物有低密度脂蛋白(68Ga-DTPA-LDL)和半乳糖基血清蛋白(68Ga-DTPA-GSA)等[19-20]。

表1 商業(yè)化68Ge/68Ga發(fā)生器[11]Table 1 Examples of commercial 68Ge/68Ga generators[11]

圖1 常見的用于放射性核素68Ga標(biāo)記的開鏈及大環(huán)多胺雙功能螯合劑[12-17]Fig.1 Chemical structures of chelators for 68Ga labeling[12-17]

雖然DOTA與NOTA使用廣泛，但其他金屬離子對其干擾較大。Jakub等[17]驗證了Zn2+、Cu2+、Fe3+、Al3+、Ti4+及Sn4+等金屬對68Ga3+標(biāo)記NOTA、DOTA、TRAP-NOPO(三氮雜環(huán)壬烷-次膦酸類螯合物)的影響。結(jié)果表明，與TRAP及NOPO相比，NOTA及DOTA受其他金屬離子影響較大，在低濃度金屬離子存在時標(biāo)記率明顯下降；在亞磷酸鹽類型的結(jié)構(gòu)(TRAP、NOPO)中，Zn2+和Ga3+能夠快速地進(jìn)行交換，提供了一種可再生的標(biāo)記方法，認(rèn)為TRAP與NOPO是進(jìn)行68Ga標(biāo)記的理想結(jié)構(gòu)。

3 68Ga標(biāo)記探針及其研究進(jìn)展

3.1 小分子探針

3.1.1奧曲肽靶向探針

Asti等[21]報道了一種有效的純化方法并用于68Ga-DOTA-TOC的制備，該純化技術(shù)也可用于其他68Ga標(biāo)記的DOTA修飾的多肽制備。DOTA修飾的一系列奧曲肽類似物68Ga-DOTA-TOC、68Ga-DOTA-TATE及68Ga-DOTA-NOC(圖2)是目前研究最多的一類68Ga標(biāo)記化合物[6,23-25]。該類探針主要用于診斷生長激素抑制素受體高表達(dá)的腫瘤，與111In標(biāo)記的同類物質(zhì)相比更具優(yōu)勢。其制備過程簡單，核素獲取容易，半衰期適宜，PET顯像分辨率也優(yōu)于SPECT顯像。Hofmann等[26-27]研究發(fā)現(xiàn)68Ga-DOTA-TOC用于檢測神經(jīng)內(nèi)分泌瘤時表現(xiàn)優(yōu)異，在8個病例中，68Ga-DOTA-TOC的病灶檢出率達(dá)到100%且具有高的腫瘤顯像對比度，而111In標(biāo)記的奧曲肽病灶檢出率只有85%。

3.1.2RGD靶向探針

腫瘤的生長、侵襲等行為依賴血管生成，整合素在血管生成過程中有重要作用，整合素αvβ3受體在某些腫瘤細(xì)胞及新生血管內(nèi)皮細(xì)胞高表達(dá)。RGD小分子多肽是含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(Arg-Gly-Asp)的短肽，可與整合素αvβ3受體特異性結(jié)合。放射性核素68Ga標(biāo)記到含有RGD肽結(jié)構(gòu)的分子上用于PET顯像已經(jīng)有許多報道，68Ga-NOTA-RGD與68Ga-NOTA-PRGD2也已經(jīng)進(jìn)入臨床實驗階段[28-29]。

NOTA修飾的RGD探針c(RGDyK)(RGD1)、E[c(RGDyK)]2(RGD2)、E{E[c(RGDyK)]2}2(RGD4)在U87MG細(xì)胞上的受體結(jié)合實驗表明：三種探針對整合素受體的親和力大小為NOTA-RGD4>NOTA-RGD2>NOTA-RGD1[30]。PET顯像實驗顯示，四聚體68Ga-NOTA-RGD4在腫瘤上攝取值最高(注射后1 h腫瘤攝取2.8%ID/g)，但在腎臟部位也有明顯的放射性滯留，從而影響了顯像效果。相比于68Ga-NOTA-RGD1，二聚體68Ga-NOTA-RGD2腫瘤攝取明顯提高(注射后1 h腫瘤攝取值為(2.2±0.1)%ID/g)，且在其他臟器中的攝取值較低，綜合優(yōu)勢明顯。

為解決RGD探針在體內(nèi)代謝快、腫瘤攝取較低、肝腎等非靶部位攝取較高的問題，研究者在探針中引入15-amino-4,7,10,13-tetraoxapentadecanoic acid(PEG4)或Gly-Gly-Gly(Gly3)等基團(tuán)提高腫瘤的攝取率。68Ga標(biāo)記的RGD二聚體探針NOTA-G3-RGD2與NOTA-P4-RGD2，均能在30 min實現(xiàn)68Ga標(biāo)記且比活度為8.88×109～11.84×109MBq/mol。相比68Ga-NOTA-RGD2，兩個探針在腫瘤病灶富集效果更好，證明PEG4及Gly3連接基團(tuán)起到了重要作用[31]。Blom等[32]在RGD與DOTA/NOTA之間增加PEG鏈，獲得了可以靶向于腫瘤的68Ga-DOTA-PEG-RGD與68Ga-NOTA-PEG-RGD，但沒有進(jìn)行顯像實驗研究。除NOTA外，DOTA是另一種可用于68Ga標(biāo)記的大環(huán)多胺類雙功能螯合基團(tuán)。如圖3所示，68Ga-DOTA標(biāo)記的RGD單體(DOTA-E-c(RGDfK))，二聚體(DOTA-E-[c(RGDfK)]2)及四聚體，(DOTA-E{E[c(RGDfK)]2}2)的半數(shù)抑制濃度(IC50)分別為(23.9±1.22)、(8.99±1.20)、(1.74±1.18) nM，注射后2 h在SK-RC-52腫瘤中的攝取值分別為(3.30±0.30)、(5.24±0.27)、(7.11±0.67)%ID/g，表明連接的RGD結(jié)構(gòu)越多在腫瘤中的放射性攝取越高[33]。

圖2 DOTA-TOC、DOTA-NOC及DOTA-TATE奧曲肽類似物結(jié)構(gòu)[24]Fig.2 Structural formulas of DOTA-TOC, DOTA-NOC, and DOTA-TATE octreotide[24]

a——DOTA-E-c(RGDfK)；b——DOTA-E-[c(RGDfK)]2；c——DOTA-E{E[c(RGDfK)]2}2圖3 用于68Ga標(biāo)記的RGD單聚體及多聚體結(jié)構(gòu)[33]a——DOTA-E-c(RGDfK)；b——DOTA-E-[c(RGDfK)]2；c——DOTA-E{E[c(RGDfK)]2}2Fig.3 Structural formula of the DOTA-conjugated monomeric, dimeric, tetramericRGD peptide[33]

Ferreira等[12]比較了68Ga-PCTA-RGD與68Ga-NOTA-RGD在HT-29小鼠腫瘤中的顯像效果。PCTA-RGD與NOTA-RGD在室溫下反應(yīng)5 min放化產(chǎn)率即大于95%；68Ga-PCTA-RGD體外4 h穩(wěn)定性(93±2)%不如68Ga-NOTA-RGD(98±1)%；標(biāo)記化合物主要分布在腎、肝以及腫瘤部位，在其他的器官中能迅速清除。68Ga-PCTA-RGD的腎攝取較低，瘤/腎比值達(dá)到1.5±0.4，有可能使68Ga-PCTA-RGD獲得更多的應(yīng)用。Dumont等[14]比較64Cu及68Ga標(biāo)記的NODAGA-c(RGDfK)、DOTA-c(RGDfK)及CB-TE2A-c(RGDfK)在U87腫瘤模型中的PET顯像效果。68Ga標(biāo)記NODAGA-c(RGDfK)在室溫下反應(yīng)10 min即可。注射后1 h，68Ga-NODAGA-c(RGDfK)的腫瘤攝取值為(5.19±1.45)%ID/g，68Ga-DOTA-c(RGDfK)的腫瘤攝取值為(3.47±0.78)%ID/g，68Ga-NODAGA-c(RGDfK)擁有更好的靶/非靶比值。該研究證明螯合基團(tuán)對探針靶向能力會造成影響。64Cu-CB-TE2A-c(RGDfK)和64Cu-NODAGA-c(RGDfK)在18 h有較高的靶/非靶比值，在腫瘤診療方面具有良好的潛力。

68Ga標(biāo)記的RGD探針在其他疾病監(jiān)測方面也取得了一定成果。Haukkala等[34]通過放射自顯影技術(shù)驗證了68Ga-DOTA-RGD在動脈粥樣硬化斑塊里的攝取值明顯高于正常的血管壁。Paeng等[19]研究發(fā)現(xiàn)，與正常小鼠相比，68Ga-NOTA-RGD在ApoE-/-(載脂蛋白E基因敲除)模型小鼠中的主動脈上有更高的攝?。煌ㄟ^68Ga-NOTA-RGD與18F-FDG對比研究，發(fā)現(xiàn)68Ga-NOTA-RGD圖像對比度與靈敏度較18F-FDG低，有可能限制68Ga-NOTA-RGD在動脈粥樣硬化疾病顯像方面的應(yīng)用。

3.1.3CXCR4靶向探針

趨化因子受體CXCR4在腫瘤生長、轉(zhuǎn)移等過程中有重要的作用。Eleni等[35-37]合成了一種68Ga標(biāo)記的CPCR4靶向探針68Ga-CXCR4-2(68Ga-pentixafor，圖4a)，其IC50值為(4.99±0.72) nM，具有較好的體內(nèi)穩(wěn)定性及腫瘤攝取。OH1小鼠中生物分布實驗結(jié)果顯示，注射后1、2 h的腫瘤攝取值分別為(6.16±1.16)%ID/g與(4.63±1.54)%ID/g。該探針具有良好的親水性，能夠快速從腎臟清除。PET顯像結(jié)果顯示，68Ga-pentixafor在其他非靶器官中的滯留少，腫瘤對比度高。此外，普樂沙福(AMD3100)是CXCR4的抑制劑，基于AMD3100結(jié)構(gòu)的68Ga標(biāo)記化合物也受到關(guān)注。Poty等[38]在AMD3100上修飾了PEG水溶性基團(tuán)及p-NCS-Benzyl-NODAGA雙功能連接劑，成功制備了68Ga標(biāo)記的AMD3100類似物68Ga-11(圖4b)，該標(biāo)記探針肝、脾、肺、骨等CXCR4高表達(dá)的臟器中有較高的攝取，但在腫瘤中的攝取較低，導(dǎo)致靶/非靶比值較差。

圖4 68Ga-pentixafor(a)及AMD3100類似物68Ga-11(b)結(jié)構(gòu)[35-38]Fig.4 Chemical structure of 68Ga-pentixafor(a) and AMD3100 analogues68Ga-11(b)[35-38]

CXCR4受體在炎癥細(xì)胞表面高表達(dá)，Hyafil等[39]利用68Ga-pentixafor在兔子模型上進(jìn)行動脈粥樣硬化PET/MRI顯像。注射68Ga-pentixafor后1 h，PET顯像能夠清晰辨認(rèn)腹主動脈及頸動脈上的粥樣硬化斑塊。注射AMD3100后，斑塊對探針的攝取明顯被抑制。

胃泌素釋放肽受體(gastrin-releasing peptide receptors, GRPR)存在于多種腫瘤中。Gourni等[40]利用MJ9多肽結(jié)構(gòu)(Pip-D-Phe-Gln-Trp-Ala-Val-Gly-His-Sta-Leu-NH2)與NOTA及NODAGA結(jié)合，制備NOTA-MJ9和NODAGA-MJ9并進(jìn)行68Ga標(biāo)記，兩種標(biāo)記物68Ga-NOTA-MJ9和68Ga-NODAGA-MJ9在PC3腫瘤模型中1 h的攝取值分別為(23.3±2.0)%ID/g及(16.7±2.0)%ID/g，均有良好的腫瘤顯像效果。

3.1.4葉酸靶向探針

多種癌癥細(xì)胞會高表達(dá)葉酸受體。在活體組織中，葉酸受體在除腎臟以外的正常組織表達(dá)很低，可以作為腫瘤或炎癥病灶的一個特殊靶點。將葉酸分子與雙功能螯合官能團(tuán)連接并進(jìn)行放射性核素標(biāo)記，可通過葉酸的靶向性將核素運(yùn)輸?shù)桨悬c進(jìn)行顯像，68Ga標(biāo)記的葉酸受體靶向探針成為研究的熱點。

將DOTA結(jié)構(gòu)修飾到葉酸上，可用111In,67Ga,68Ga,177Lu等核素進(jìn)行標(biāo)記。Fani等[41]合成了用乙二胺結(jié)構(gòu)連接的DOTA類葉酸探針(編號P3026)與用短鏈PEG連接的葉酸類似物(編號P1254)類似物(圖5)。在體外實驗中，P3026與P1254標(biāo)記物在KB細(xì)胞中均有較高的放射性攝取，滯留效果優(yōu)于111In-DTPA-folate；在生物分布實驗中，這兩種68Ga-DOTA-folate探針在注射后2 h腫瘤放射性攝取約為10%ID/g，在腎臟中的放射性攝取差別較大，分別為67/68Ga-P3026:(87.78±12.37)%ID/g，67/68Ga-P1254:(98.43±15.40)%ID/g；注射探針后20 min～24 h，瘤/腎的比值維持在0.08～0.14。Müller等[42]用68Ga對葉酸靶向探針DOTA-Bz-EDA-folate(編號EC0800)進(jìn)行標(biāo)記并用于PET顯像，注射后1.5 h該探針在KB腫瘤中有較高攝取，在腎臟和膀胱中有很高的放射性滯留，若提前注射培美曲塞(pemetrexed)，可有效抑制腎臟的攝取且不影響腫瘤攝取。

Fani等[43]研究了68Ga-NODAGA標(biāo)記的靶向于葉酸受體的NODAGA-folate P3246及NODAGA-dideaza-folate P3238(圖6)。68/67Ga-

圖5 DOTA連接的葉酸類似物結(jié)構(gòu)[41-42]Fig.5 Chemical structures of the DOTA-folate[41-42]

P3246及68/67Ga-P3238的Kd值(解離常數(shù)，指引起最大效應(yīng)一半(50%受體被占位)時的藥物濃度)分別為(5.61±0.96) nM及(7.21±2.46) nM，葉酸受體親和力高。注射后1 h兩種探針在葉酸高表達(dá)的KB腫瘤中攝取達(dá)(16.56±3.67)%ID/g、(10.95±2.12)%ID/g，4 h仍維持該水平；但腎臟攝取高，采用pemetrexed進(jìn)行抑制，提高了瘤/腎比值；兩種探針在腫瘤病灶部位均表現(xiàn)出良好的腫瘤顯像效果，68Ga-P3246性質(zhì)更為優(yōu)越，有望成為葉酸受體靶向性質(zhì)優(yōu)良的顯像應(yīng)用探針。

Mathias等[44]報道了68Ga與DF-folate偶聯(lián)后對葉酸受體具有特異性，可作為葉酸受體腫瘤顯像劑(圖7)。去胺鐵(deferoxamin)在分子中作為螯合劑可與Ga3+形成配合物，不需要DOTA及NOTA等大環(huán)多胺類連接結(jié)構(gòu)。

a——NODAGA-folate P3246；b——NODAGA-dideaza-folate P3238；c——荷KB腫瘤裸鼠尾靜脈注射68Ga- P3246后1 h的PET/CT顯像圖；d——注射68Ga-P3246之前注射pemetrexed進(jìn)行抑制圖6 NODAGA-folate P3246及NODAGA-dideaza-folate P3238結(jié)構(gòu)及顯像圖[43]a——NODAGA-folate P3246；b——NODAGA-dideaza-folate P3238；c——MIP images of 68Ga-P3246 1 h pi；d——MIP images of 68Ga-P3246 1 h pi；d——MIP images of 68Ga-P3246 1 hour pi with preinjection of pemetrexedFig.6 The structures of NODAGA-folate P3246 and NODAGA-dideaza-folate P3238 and MIP images[43]

圖7 DF-folate的結(jié)構(gòu)[44]Fig.7 Structures of the DF-folate[44]

3.1.5伊文思藍(lán)探針

伊文思藍(lán)(evans blue)為一種偶氮類染料，能夠與血漿白蛋白高度親和。將放射性核素標(biāo)記到伊文思藍(lán)結(jié)構(gòu)上，可實現(xiàn)白蛋白在生物體內(nèi)的標(biāo)記，從而延長探針的體內(nèi)半衰期，該方法克服了體外白蛋白標(biāo)記的缺點，可用于血池、淋巴結(jié)及腫瘤顯像。以伊文思藍(lán)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的68Ga-NOTA-NEB(圖8)在臨床轉(zhuǎn)化方面取得了較大進(jìn)展。健康人及肝血管瘤患者靜脈注射68Ga-NOTA-NEB 90 min后，PET全身顯像結(jié)果顯示，在肝血管瘤中，該探針相比于18F-FDG表現(xiàn)出更高的腫瘤/肝組織對比度；其他肝臟病灶例如肝細(xì)胞癌，肝囊腫和神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤肝轉(zhuǎn)移病灶對68Ga-NOTA-NEB的攝取顯著低于周邊正常肝組織[45]。Zhang等[46]運(yùn)用該探針進(jìn)行淋巴病變患者的PET顯像，結(jié)果顯示，PET圖像上可觀察到患者的淋巴病變，獲得的疾病信息多于99mTc-SC淋巴顯像且更準(zhǔn)確。

圖8 68Ga-NOTA-NEB的結(jié)構(gòu)[45]Fig.8 Chemical structure of 68Ga-NOTA-NEB[45]

3.1.6雙靶向探針

Liu等[47]通過含有Arg-Gly-Asp(RGD)與bombesin(BBN)結(jié)構(gòu)的雙靶向探針評價腫瘤整合素αvβ3及胃泌素釋放肽受體的表達(dá)(圖9)。與68Ga-NOTA-RGD以及68Ga-NOTA-BBN比較發(fā)現(xiàn)，雙受體靶向的68Ga-NOTA-RGD-BBN在PC-3腫瘤中有更高的攝取值，該攝取可以被過量的RGDyK及BBN抑制，證明該探針同時具有整合素受體及胃泌素釋放肽受體的雙重靶向性。有研究比較了18F、64Cu及68Ga標(biāo)記的RGD-BBN用于乳腺癌顯像的效果[48]，結(jié)果顯示，64Cu-NOTA-RGD-BBN及68Ga-NOTA-RGD-BBN相比18F-FB-PEG3-RGD-BBN制備更加快速簡單，雖然64Cu-NOTA-RGD-BBN及68Ga-NOTA-RGD-BBN在MDA-MB-435腫瘤中攝取值高，但背景值也較高。

3.1.7其他小分子探針

Yang等[49]將DOTA與D-葡萄糖胺進(jìn)行連接合成DOTA-DG(圖10a)，并進(jìn)行68Ga標(biāo)記后靶向腫瘤部位。在A431細(xì)胞中，68Ga-DOTA-DG與18F-FDG在60 min的放射性攝取值分別為15.7%和16.2%。生物分布實驗中，68Ga-DOTA-DG在A431腫瘤的攝取值分別為(2.38±0.30)%ID/g(10 min),(0.75±0.13)%ID/g(30 min),(0.39±0.04)%ID/g(60 min)。小動物PET顯像顯示，注射68Ga-DOTA-DG 60 min后顯影腫瘤清晰可見，且瘤/心、瘤/腦、瘤/肌肉都顯著高于18F-FDG顯像(圖10b)。

圖9 NOTA-RGD-BBN異質(zhì)二聚體結(jié)構(gòu)(a)及荷PC-3腫瘤鼠PET顯像圖(b)[47]Fig.9 Chemical structure of NOTA-RGD-BBN heterodimer(a)and microPET images of PC-3 tumor-bearingmice(b)[47]

圖10 DOTA-DG合成及68Ga標(biāo)記過程(a)與68Ga-DOTA-DG的A431腫瘤與非靶器官比值(b)[49]Fig.10 Synthesis of the precursor compound DOTA-DG and labeling of it with 68Ga(a)and comparison of the tumor: nontumor (T/NT) uptake ratios for 18F-FDG and 68Ga-DOTA-DG in mice bearing A431 tumors at 1 hour after radiotracer (b)[49]

Notni等[50]合成了含有TRAP及DOTA結(jié)構(gòu)的PET/MRI雙模態(tài)顯像劑(圖11)，基于TRAP特有的結(jié)構(gòu)，在其分子外部直接連接三個DOTA結(jié)構(gòu)。TRAP可進(jìn)行68Ga的標(biāo)記，而Gd可標(biāo)記在DOTA結(jié)構(gòu)，因而同時具有PET顯像與核磁共振顯像(magnetic resonance imaging，MRI)顯像功能。

除以上介紹的RGD、BBN、葉酸等靶向結(jié)構(gòu)外，研究人員還將DOTA或NOTA等螯合結(jié)構(gòu)與生物素類似物[51]、表面膜抗原[52]、硝基咪唑結(jié)構(gòu)[53,54]、氨基酸類似物[55-57]、二磷酸鹽[58]等進(jìn)行連接，合成了一系列68Ga標(biāo)記的顯像探針。

3.2 大分子探針

3.2.1以白蛋白為載體的分子探針

Haubner等[59]用68Ga標(biāo)記GSA大分子靶向肝細(xì)胞中的ASGP受體(圖12)，與99mTc-GSA對比發(fā)現(xiàn)，68Ga-DTPA-GSA及99mTc-DTPA-GSA在肝臟部位攝取均較高，在血液中68Ga-DTPA-GSA的濃度要高于99mTc-DTPA-GSA。將DTPA螯合結(jié)構(gòu)換成NOTA用于68Ga標(biāo)記，可提高探針的代謝穩(wěn)定性，但沒有顯著提高肝臟疾病診斷價值，68Ga-NOTA-GSA相對于68Ga-DTPA-GSA優(yōu)勢并不明顯[60]。

3.2.2以特異性抗體為載體的分子探針

以特異性抗體為載體，并利用68Ga進(jìn)行標(biāo)記及顯像受到廣泛關(guān)注。HER2受體過度表達(dá)是乳腺癌及多種惡性腫瘤的征兆之一。親和性物質(zhì)ZHER2:342(約7 kD)是利用噬菌體展示技術(shù)篩選得到的可與HER2特異性結(jié)合的多肽，111In-DOTA-ZHER2:342-pep2(ABY-002)在HER2表達(dá)的乳腺癌中有優(yōu)良的顯像效果。Tolmachev等[61]用68Ga替代111In對ABY-002進(jìn)行標(biāo)記，68Ga-ABY-002能夠特異性靶向SKOV-3腫瘤，且在血液、肺部、腸道、肌肉的清除更加迅速，注射后的2 h即可得到(12.4±3.8%)ID/g的腫瘤攝取值。

3.3 以納米顆粒為載體的分子探針

納米顆粒的表面修飾對納米探針的功能化和體內(nèi)分布至關(guān)重要。通過納米載體負(fù)載各種功能基團(tuán)是實現(xiàn)多功能診療的重要途徑。Lee等[62]通過三辛基氧化膦在Qdot表面修飾了多肽、糖以及可用于68Ga標(biāo)記的NOTA結(jié)構(gòu)(圖13)，該探針能夠特異性靶向整合素受體高表達(dá)的腫瘤，同時進(jìn)行熒光顯像及PET顯像。Frigell等[63]制備了糖修飾的金納米顆粒，該納米顆粒連接能穿過血腦屏障(blood-brain barrier，BBB)的神經(jīng)肽以及螯合基團(tuán)NOTA。在PET顯像及生物分布實驗中，不同神經(jīng)肽修飾的納米顆粒體現(xiàn)出不同的生物分布，修飾有Leu-enkephalin肽(Enk)的金納米顆粒相比于沒有修飾靶向多肽的納米顆粒表現(xiàn)出更高的腦攝取值。

圖11 68Ga標(biāo)記的TRAP(HMDA-DOTA)3(a)與Wistar大鼠注射3a及5的混合物之前及25 min后的PET/MRI顯像圖(b)[50]Fig.11 Synthesis of metal complexes and 68Ga labeling of TRAP (HMDA-DOTA)3 (a) and PET/MRI of a Wistar rat (coronal plane through kidneys) before and 25 min after injection of a mixture of 3a and 5(b)[50]

圖12 68Ga標(biāo)記的GSA結(jié)構(gòu)圖[59]Fig.12 Schematic structure of 68Ga-DTPA-GSA[59]

4 小結(jié)與展望

68Ga標(biāo)記藥物在靶向NET腫瘤方面取得了較好的成績，有多個藥物正在進(jìn)行臨床研究。FDA批準(zhǔn)了68Ga-DOTATATE藥物用于生長抑制素受體陽性神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤的診斷。鑒于68Ga優(yōu)良的核素性質(zhì)、方便的獲取途徑及成熟的標(biāo)記條件，68Ga標(biāo)記的放射性藥物將獲得更多的發(fā)展。在今后的研究中，研制出穩(wěn)定性高、生物活性好、特異性強(qiáng)、藥代動力學(xué)性質(zhì)突出的68Ga標(biāo)記藥物用于腫瘤的診斷和療效監(jiān)測，仍然是研究重點和目標(biāo)。PET顯像藥物將逐漸擺脫過于依賴18F-FDG的狀態(tài)，以68Ga標(biāo)記藥物為代表的PET顯像劑將發(fā)揮更大的作用，促進(jìn)正電子藥物的多元發(fā)展并最終為人類健康服務(wù)。

圖13 Qdot表面通過三辛基氧化膦修飾的雙親性鏈[62]Fig.13 Tails of these amphiphileshydrophobically interact with trioctylphosphine oxide on Qdot surfaces[62]