表皮生長因子受體靶向治療分子影像研究進展

莫純威，黃曉新，金觀橋，蘇丹柯

(廣西醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院醫(yī)學影像中心，廣西 南寧 530021)

分子靶向治療針對特定靶點干擾細胞信號傳導通路，進而抑制腫瘤細胞生長，準確性和安全性好，可延長腫瘤患者生存期，并改善其生活質量。以表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor, EGFR)為靶點的分子靶向治療現(xiàn)已成為研究熱點。部分患者對靶向治療無反應，或在治療過程中產(chǎn)生耐藥性[1-2]，故有必要對靶向治療優(yōu)勢人群進行篩選，以評估療效與預后。活檢和血清學檢查均可檢測EGFR表達水平?；顧z是最常用方法，也是金標準，但存在局限性：為侵入性檢查，不宜重復操作；腫瘤異質性可能導致活檢結果準確性降低[2-3]，同一腫瘤內或原發(fā)腫瘤與轉移灶之間EGFR表達可有所不同[4]；活檢結果并不總與血清學檢查結果保持一致[2]。分子成像技術以放射性標記的分子探針與細胞內外EGFR特定靶分子結合，可無創(chuàng)、重復、實時地評價EGFR表達，具有特異性、靈敏度和分辨率高、無創(chuàng)定位、定性和定量數(shù)據(jù)采集等優(yōu)點[5]。本文就PET各類EGFR分子探針研究進展進行綜述。

1 EGFR與EGFR靶向藥物

EGFR是ErbB受體家族成員，在許多惡性腫瘤的增殖、分化、轉移中發(fā)揮重要作用。表皮生長因子(epidermal growth factor, EGF)結合胞外結構域，引起胞內酪氨酸激酶結構域磷酸化，啟動絲裂原活化蛋白激酶、磷脂酰肌醇-3激酶等信號通路，使DNA轉錄增加，從而發(fā)揮抗細胞凋亡、血管生成和細胞增殖和轉移作用[6-7]。

目前美國食品和藥物管理局(Food and Drug Administration, FDA)批準的以EGFR為靶點并用于臨床治療的靶向藥物中，一類是單克隆抗體(monoclonal antibodies, MAb)，包括西妥昔單抗、帕尼單抗等，主要競爭抑制EGFR與相關配體的結合，阻斷EGFR通路的信號傳導；另一類是酪氨酸激酶抑制劑(tyrosine kinase inhibitor, TKI)，包括吉非替尼、厄洛替尼等，主要與ATP競爭結合胞內酪氨酸激酶，間接抑制EGFR[8]。但靶向治療并非對所有患者有效，非小細胞肺癌患者中，TKI治療僅對EGFR突變的第19外顯子缺失和外顯子21點突變L858R有效，而外顯子20突變T790M或間充質表皮轉化因子(mesenchymal to epithelial transition factor, MET)擴增可致耐藥[2]。

2 EGFR靶點顯像劑分類

2.1 EGFR配體分子顯像劑 作為EGFR的天然配體，EGF對其具有較高結合親和力和特異性，利用放射性核素標記可作為分子探針，反映EGFR表達情況。

18F-FBEM-cEGF在UM-SCC1細胞(EGFR+)中顯像劑攝取較高，在肝和腎中的攝取也很高，對靶向成像造成影響[9]。REILLY等[10]對比以111In標記的人EGF與抗EGFR單克隆抗體528對EGFR陽性乳腺癌進行顯像，發(fā)現(xiàn)In-DTPA-MAb 528腫瘤攝取、腫瘤與正常組織比率更高，表明MAb是比EGF更有效的腫瘤靶向載體。

2.2 EGFR抗體分子顯像劑

2.2.1 西妥昔單抗(cetuximab) 西妥昔單抗是首個被FDA批準的MAb，其與EGFR配體結合域結合的親和力與天然配體相似。LEE等[11]研究證明64Cu-PCTA-cetuximab的結合代表EGFR表達水平，可用于選擇表達靶分子患者和監(jiān)測臨床分子靶向治療效果。BENEDETTO等[12]認為89Zr-DFO-cetuximab可用于監(jiān)測頭頸部鱗癌患者治療期間的耐藥性。EGFR抗體分子顯像劑可提供許多有價值的信息，包括腫瘤位置、表型、對治療的敏感性和治療反應等，特別是靶向放射免疫治療。SONG等[13]指出，放射性標記的西妥昔單抗在食管鱗狀細胞癌中的特異性攝取與EGFR表達水平相關，且177Lu-cetuximab對腫瘤放射免疫治療14天后有明顯抑制作用。

2.2.2 帕尼單抗(panitumumab) 帕尼單抗是一種完全人源性IgG2 MAb，可與EGFR結合。NAYAK等[14]發(fā)現(xiàn)89Zr-panitumumab具有腫瘤攝取特異性，可用于檢測腹腔和胸腔腫瘤轉移和擴散。CHANG等[15]認為89Zr-panitumumab與EGFR表達攝取直接相關，但無法檢測EGFR突變和下游信號蛋白(如Kras和PTEN)的突變，而這些突變在頭頸部和食管惡性腫瘤中很少見，故可用于對上述腫瘤患者進行抗EGFR治療。

總之，mAb探針不僅可清晰顯像腫瘤EGFR表達，還能檢測探針攝取，量化EGFR表達水平。但抗體分子顯像劑的分子量大，在血液中停留時間較長，腫瘤穿透速度較慢，對比度較低，使其成像敏感度較低[16-17]。

2.3 抗體片段分子顯像劑 Fab是抗體的抗原結合片段，免疫原性較低。2價抗體片段的血液清除率較低，腫瘤與背景比率較高，非特異性分布減少，同時保留了與雙價相關的較高親和力優(yōu)勢和靶向特異性[18]。

腫瘤攝取64Cu-cetuximab-F(ab')2與EGFR表達存在顯著相關，注射后24 h內可得到優(yōu)質圖像和良好的腫瘤-背景對比[19-20]。111In-cetuximab-F(ab')2有類似111In-cetuximab的分布模式和信號定位，注射后早期可得到更高的腫瘤與血液和肌肉比率，且cetuximab-F(ab')2血液清除率較快，更適于EGFR可視化，可用于選擇反應性患者[20]。Fab顯像劑有著更好生物分布和血液清除率。TURKER等[21]利用合成64Cu-DOTA-cetuximab-F(ab')2在結腸炎背景下觀察到結腸腫瘤高攝取，提示其在炎癥性腸病背景下檢測原位病灶有更好的成像特性，為篩查結腸癌高危患者提供了新方法。

2.4 EGFR-TKI分子顯像劑 EGFR-TKI與EGFR的胞內酪氨酸酶結構域特異性結合，以放射性核素標記，可作為分子探針反映EGFR表達和突變。

2.4.1 厄洛替尼(erlotinib) 厄洛替尼為經(jīng)FDA認證的可逆型TKI。ABOURBEH等[22]認為11C-erlotinib可區(qū)分erlotinib敏感腫瘤和不敏感腫且提到影響erlotinib攝取的主要因素是EGFR TK域的突變狀態(tài)，即EGFR受體表達水平對腫瘤11C-erlotinib攝取存在一定作用。BAHCE等[23-24]提出11C-erlotinib不僅與EGFR突變特異性結合，還能識別可能受益于TKI治療的患者，可由此預測并通過其放射性攝取變化監(jiān)測療效。11C-erlotinib PET/CT可發(fā)現(xiàn)18F-FDG PET/CT未發(fā)現(xiàn)的淋巴結轉移灶[25]。11C放射性顯像劑具有半衰期短、對回旋加速器的依賴性高、生產(chǎn)成本高等缺點。JAIN等[26]利用68Ga替代11C合成68Ga-NOTA-erlotinib，發(fā)現(xiàn)其具有較高的穩(wěn)定性，并保留了厄洛替尼的特異性，在肝內累積少于11C-erlotinib。有學者[27]認為18F-FEA-erlotinib作為PET顯像劑具有特異性，且腫瘤-背景對比度良好，可作為顯像劑選擇TKI治療反應患者；但也有研究[28]發(fā)現(xiàn)11C-erlotinib不能區(qū)分敏感與耐藥的非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)。

2.4.2 阿法替尼(afatinib) 阿法替尼是第2代不可逆TKI，通過與EGFR (Cys 797)、HER2 (Cys 805)和ERBB4 (Cys 803)ATP結合域的半胱氨酸殘基共價結合而發(fā)揮作用。SLOBE等[29]18F-afatinib發(fā)現(xiàn)未在A549(EGFR野生型)、H1975(L858R/T790M突變)、HCC827(19外顯子缺失突變)3種荷瘤裸鼠模型中表現(xiàn)出腫瘤區(qū)特異性濃聚，認為這與EGFR突變型和野生型NSCLC細胞的作用相關，其作為分子探針來檢測EGFR蛋白突變效果不甚理想。

大多數(shù)EGFR-TKI顯像劑在體外特異性結合試驗表現(xiàn)出很好的親和性，但在動物成像研究中表現(xiàn)非常低或中等特異性攝取，導致成像信噪比不足[30]；且TKI的肝臟高攝取和腸道排泄[22-27]會對評估腹部和骨盆等區(qū)域造成影響。

2.5 親和體分子顯像劑 親和體分子是小尺寸支架蛋白的非免疫球蛋白，有類似于抗體的功能和一些抗體所不具備的性質，如相對分子質量小、特異性和親和力高、結構穩(wěn)定性好等，可滿足小尺寸和無激動劑作用要求[16]，通過腎臟迅速從血液中清除，可能在注射后數(shù)小時后獲得高對比度圖像[17]。

GAROUSI等[16]報道Zr-DFO-ZEGFR:237789對EGFR具有特異性且親和力高，注射后3 h和24 h可得到較好的靶/本底腫瘤成像。與89Zr-DFO-cetuximab成像對比，89Zr-DFO-ZEGFR:237789具有更好的對比度和靈敏度，并能更早成像。OROUJENI等[17]合成的68Ga-DFO-ZEGFR:2377同樣對EGFR具有特異性且親和力高，用Ga取代Zr，使腫瘤中放射性積累顯著增加、脾與骨中積累顯著減少，可顯著提高腫瘤與非腫瘤比率。BURLEY等[31]利用親和體分子ZEGFR:03115合成分子探針89Zr-DFO-ZEGFR:03115，通過觀察靶向治療對EGFR的動態(tài)變化而評估療效。

2.6 小分子顯像劑 小分子探針(分子量<500 Da)具有較高親和力和選擇性，并有足夠的脂性或親水性，是目前最有前途的體內成像分子顯像劑。

PD153035(4-N-[3-溴苯胺]-6,7-二甲氧基喹唑啉)是一種可逆的TKI，對胞內酪氨酸激酶結構域具有高親和力。11C標記的PD153035不僅具有高活性和放射化學純度，還具有較高的生物穩(wěn)定性和較低的代謝率。11C-PD153035的攝取與EGFR表達有關，有助于助于監(jiān)測EGFR靶向治療的反應[32-34]。在PD153035基礎上合成N-(3-氯-4-氟苯基)-7-(2-(2-(2-(2-18F-氟乙氧基)乙氧基)乙氧基)乙氧基)-6-甲氧基喹唑啉-4-胺(18F-MPG)，用于75例NSCLC患者，檢測EGFR突變與組織活檢的一致性達到84.29%，并可預測EGFR-TKI的反應率和中位無進展生存期[35]。相比18F-FDG，18F-MPG有更好的成像對比度和特異性。

2.7 其他多肽分子顯像劑 HACKEL等[36]合成的結合EGFR的纖連蛋白結構域的新型探針Cu-纖連蛋白具有較好穩(wěn)定性和高度特異性，在荷瘤裸鼠成像中表現(xiàn)出良好的腫瘤積累、滯留性和高的腫瘤與背景比，但有高腎攝取的缺點。

GOUX等[37]利用納米肽合成的18F-FBEM-Cys-B10分子探針具有很好的特異性，并表現(xiàn)出優(yōu)秀的腫瘤成像質量，具有很好的腫瘤與血液比率和保留時間，但在腎臟、肝臟和腸道攝取仍較高。

PYO等[38]報道的重復體是一種新設計的腫瘤靶向非抗體蛋白支架，含有豐富亮氨酸重復模塊，是針對多種表位的高親和力蛋白結合體，可在大范圍pH值和溫度值下高度穩(wěn)定，且易于工程設計；以之合成的64Cu標記的抗EGFR重復體可得到清晰的腫瘤成像，有較高的腫瘤與背景比。

3 展望

分子靶向治療是新興腫瘤治療手段，MAb和酪氨酸激酶抑制劑等EGFR靶向藥已用于臨床，并逐漸成為治療惡性腫瘤的一線藥物，顯著改善患者生活質量和預后。開展靶向治療需要準確通過評估腫瘤EGFR表達來篩選優(yōu)勢患者、進行療效和預后判斷，制定個性化治療方案，這些問題目前仍阻礙著靶向治療的廣泛臨床應用。分子成像有望克服傳統(tǒng)方法的局限性，通過無創(chuàng)、實時、在體評價提供更準確的體內EGFR表達，監(jiān)測治療期間EGFR變化，實現(xiàn)靶向治療優(yōu)勢人群篩選及療效和預后評估。另外免疫PET不僅反映EGFR表達，同時具有靶向放射免疫治療作用，可實現(xiàn)診療一體化。未來分子成像將會在腫瘤診斷、評估、治療中發(fā)揮越來越重要的作用。目前大多數(shù)的分子影像研究仍處于實驗階段，尚無統(tǒng)一標準。隨著分子探針和成像技術的不斷發(fā)展，相信不久分子影像將在個體化治療中發(fā)揮更大作用。