68Ga-FAPI 在疾病診療中的應(yīng)用

張曉瑤 方琪 王欣璐

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，510120

惡性腫瘤的發(fā)病率逐年攀升，其臨床表現(xiàn)隱匿，早期診斷和治療對改善患者預(yù)后及提高生存率至關(guān)重要。近20 年來，PET/CT 在腫瘤臨床診療中的應(yīng)用日益廣泛，并獲得了越來越多臨床醫(yī)師和患者的認(rèn)可。18F-FDG 是目前最常用的PET/CT 正電子顯像劑，其在鑒別病灶的良惡性、惡性腫瘤治療的療效評估以及疾病的術(shù)前評估中具有重要作用，是臨床上不可或缺的影像學(xué)輔助手段。但顱腦和胃腸道等部位也會(huì)生理性攝取18F-FDG，這會(huì)在一定程度上降低PET/CT 的診斷準(zhǔn)確率。2019 年，一種新型的正電子放射性示蹤劑即68Ga 標(biāo)記的成纖維細(xì)胞激活蛋白抑制劑（fibroblast activation protein inhibitor，F(xiàn)API）問世，其可在近30 種不同類型的惡性腫瘤中呈高攝取，且具有高T/NT 的特性，未來或可替代傳統(tǒng)的18F-FDG[1]。我們就68Ga-FAPI 的靶點(diǎn)作用機(jī)制及臨床應(yīng)用作一綜述。

1 成纖維細(xì)胞激活蛋白（fibroblast activation protein，F(xiàn)AP）的特性及表達(dá)

腫瘤的生長和擴(kuò)散不僅取決于腫瘤細(xì)胞的生長特性，還取決于腫瘤的微環(huán)境，即間質(zhì)。多種惡性腫瘤（尤其是乳腺癌、結(jié)腸癌以及胰腺癌等）的間質(zhì)都選擇性地高表達(dá)FAP[2]。FAP 于1986 年被Rettig等[3]首次研究，其是一種二肽基肽酶4 家族的Ⅱ型跨膜絲氨酸蛋白酶。FAP 在人體的發(fā)育過程中表達(dá)，但在健康的成人組織中卻很少表達(dá)[2]，僅在傷口愈合、纖維化以及癌癥等組織重塑活躍的部位才會(huì)高表達(dá)，尤其在活化的成纖維細(xì)胞中，其表達(dá)水平很高[4]。腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞（cancer-associated fibroblast，CAFs）是腫瘤上皮細(xì)胞周圍間質(zhì)的主要成分，占比高達(dá)90%[5-6]；FAP 是CAFs 的重要標(biāo)志物，因其同時(shí)具有外肽酶和內(nèi)肽酶活性[2,7]，故具有強(qiáng)大的促腫瘤作用，其作用機(jī)制是通過肽酶活性促使腫瘤細(xì)胞基質(zhì)溶解和腫瘤微環(huán)境重塑，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移[8]。神經(jīng)肽Y 是FAP 的天然底物，其裂解產(chǎn)物具有促進(jìn)血管生成的作用，研究結(jié)果表明，F(xiàn)AP 的表達(dá)與腫瘤中的微血管生成具有密切關(guān)系[7,9]。Ⅰ型膠原的主要來源是CAFs，其會(huì)減少腫瘤對化療藥物的攝取，使得化療效果減弱，而FAPI 可以抑制或消除CAFs，從而在一定程度上增加腫瘤對化療藥物的攝取并改善治療的效果[10]。此外，Kraman 等[11]發(fā)現(xiàn)FAP 具有免疫調(diào)節(jié)作用，其作為胞外催化位點(diǎn)，具有較大的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域，這一特性確保了FAPI 具有較高的T/NT 和較少的藥物不良反應(yīng)。有研究結(jié)果表明，F(xiàn)AP 的表達(dá)會(huì)促進(jìn)小鼠模型中腫瘤的生長，而抑制其表達(dá)即可抑制腫瘤的生長[12]，這為癌癥藥物的開發(fā)提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。然而，由于FAP 在傷口愈合、動(dòng)脈粥樣硬化、關(guān)節(jié)炎、纖維化以及癌癥中均呈高表達(dá)[7,13-14]，故以其為標(biāo)志物在對腫瘤與炎癥進(jìn)行鑒別診斷時(shí)可能存在一定的困難[15]。

2 68Ga-FAPI PET/CT 的患者準(zhǔn)備及注射劑量

68Ga-FAPI PET/CT 在患者的準(zhǔn)備以及注射劑量上與18F-FDG PET/CT 存在差異，在Chen 等[16]探索18F-FDG PET/CT 和68Ga-1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7,10-四羧酸（1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid，DOTA）-FAPI-04 PET/CT 對不同類型癌癥原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移灶的診斷價(jià)值的比較研究中，18F-FDG 的注射劑量是3.7 MBq（0.1 mCi）/kg，而68Ga-DOTA-FAPI-04 的注射劑量是1.8～2.2 MBq（0.05～0.06 mCi）/kg，同時(shí)，在注射18F-FDG 前，患者需禁食至少5 h，并控制血糖在正常范圍內(nèi)，圖像采集的間隔時(shí)間為1 h；而行68Ga-DOTA-FAPI-04 PET/CT 前，患者不需禁食，且在注射后數(shù)分鐘即可進(jìn)行圖像采集，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，即使在給藥10 min 后進(jìn)行掃描也能觀察到轉(zhuǎn)移灶[17]，也有研究結(jié)果表明，在人體靜脈注射68Ga-DOTA-FAPI-04 后15 min 即可進(jìn)行圖像采集[18]。

3 68Ga-FAPI PET/CT 對腫瘤的診斷效能的研究進(jìn)展

2018 年，Loktev 等[19]首次研發(fā)出了基于FAPI的小分子放射性藥物125I-FAPI-01 和177Lu-FAPI-02，125I-FAPI-01 在人體中的清除率比177Lu-FAPI-02 高；注射24 h 后，177Lu-FAPI-02 的攝取約是125I-FAPI-01 的10 倍，由此證明FAPI-02 的臨床應(yīng)用價(jià)值比FAPI-01 高。而68Ga-FAPI-02在腦和肝臟中均無攝取或攝取極低，且具有很高的靶向親合力、腫瘤內(nèi)化速率和體內(nèi)清除率，與18F-FDG 相比，其較高的腎臟清除率更有利于腎臟疾病的診斷，有助于降低腎臟惡性腫瘤的漏診率和患者使用呋塞米及延遲顯像的頻率。FAPI-02 雖具有T/NT 高等優(yōu)勢，但其腫瘤攝取低，在臨床實(shí)際應(yīng)用中仍存在不足。同年，Lindner 等[17]通過生物分布實(shí)驗(yàn)和小鼠PET 成像發(fā)現(xiàn)FAPI-04 更具臨床應(yīng)用潛力，相比于FAPI-02，F(xiàn)API-04 在小鼠血清中表現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性和更低的清除率，且在小鼠腫瘤病灶中呈現(xiàn)出更高且更長時(shí)間的攝取。2019 年，Giesel 等[2]的研究結(jié)果表明，注射68Ga-FAPI-02 1～3 h 后，其在腫瘤中的攝取減少了75%，而68Ga-FAPI-04 呈現(xiàn)出更長時(shí)間的腫瘤攝取。注射1 h 后，68Ga-FAPI-02 和68Ga-FAPI-04 的T/NT 的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但是兩者在腦、肝臟、口腔和咽黏膜的生理性攝取均比18F-FDG 顯著降低，這將更有利于發(fā)現(xiàn)以上部位的腫瘤，然而，68Ga-FAPI 和18F-FDG 在腫瘤中的SUVmax的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。2020 年，Meyer 等[20]發(fā)現(xiàn)，相比于68Ga-FAPI-04，68Ga-FAPI-46 呈現(xiàn)出更長時(shí)間的腫瘤攝取，且具有良好的劑量學(xué)特征，當(dāng)劑量為200 MBq（5.4 mCi）時(shí)，68Ga-FAPI-46 全身估算劑量為5.3 mSv，生物分布研究結(jié)果顯示，其T/NT隨時(shí)間延長而增高，這提示68Ga-FAPI-46 具有較高的診斷性能和良好的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，或可應(yīng)用于腫瘤的診療。

Kratochwil 等[1]對患有28 種不同類型實(shí)體腫瘤的80 例患者行68Ga-FAPI-04 PET/CT，結(jié)果表明，肉瘤、食管癌、乳腺癌、膽管癌以及肺癌的平均SUVmax較高（均>12）；嗜鉻細(xì)胞瘤、腎細(xì)胞癌、DTC、腺樣囊性癌和胃癌的平均SUVmax較低（均<6）；肝細(xì)胞癌、結(jié)直腸癌、頭頸部癌、卵巢癌、胰腺癌和前列腺癌的平均SUVmax適中（6～12），并且由于肌肉和血池的生理性攝取較低（SUVmax<2），68Ga-FAPI-04 適中攝取組的T/NT>3，高攝取組的T/NT>6。在Chen 等[21]2020 年發(fā)表的個(gè)案報(bào)道中，1 例71 歲的直腸癌男性患者在術(shù)前被發(fā)現(xiàn)左肺結(jié)節(jié)在68Ga-FAPI PET/CT 中呈高攝取，而在18F-FDG PET/CT 中呈低攝取，行CT 引導(dǎo)下的穿刺活體組織病理學(xué)檢查后被確診為原發(fā)性肺腺癌，這表明68Ga-FAPI PET/CT 對早期肺腺癌的診斷效能可能優(yōu)于18F-FDG PET/CT。在一些無條件行PET 的醫(yī)院，可以采用一種單光子核素顯像劑99Tcm-FAPI-34進(jìn)行SPECT 成像[22]。

2020 年，Chen 等[16]發(fā)現(xiàn)，68Ga-DOTA-FAPI-04 PET/CT 對不同類型腫瘤原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移灶的診斷效能均優(yōu)于18F-FDG PET/CT，特別是肝轉(zhuǎn)移瘤、腹膜癌和腦轉(zhuǎn)移瘤。據(jù)報(bào)道，68Ga-FAPI-04 PET/CT檢出了一例肺部有一孤立性結(jié)節(jié)且縱隔4R 組淋巴結(jié)可疑轉(zhuǎn)移的患者的腦部轉(zhuǎn)移灶，并促使臨床醫(yī)師改變了治療方案[18]。亦有研究者將68Ga-FAPI-04 用于前列腺特異性膜抗原顯像結(jié)果呈陰性的前列腺癌患者的影像學(xué)診斷[23]。68Ga-FAPI 在檢出下消化道惡性腫瘤的原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移灶中也具有重要價(jià)值[24]，其中，肝轉(zhuǎn)移瘤和肛門癌的放射性攝取最高，最高SUVmax分別為9.1 和13.9，且其對TNM 再分期、治療方案的制定及放療靶區(qū)的勾畫均有一定的指導(dǎo)意義。Voltin 等[25]在論述18F-FDG PET/CT 在霍奇金淋巴瘤和彌漫大B 細(xì)胞淋巴瘤中的應(yīng)用現(xiàn)狀中提到，68Ga-FAPI 有望作為一種新型示蹤劑來闡明淋巴瘤治療和治愈的機(jī)制。以上研究結(jié)果表明，68Ga-FAPI 在腫瘤診斷中的應(yīng)用還處于初步探索階段，大部分還只是個(gè)案報(bào)道，盡管如此，我們?nèi)钥梢钥闯?8Ga-FAPI 具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

4 68Ga-FAPI PET/CT 對非腫瘤疾病的診斷效能的研究進(jìn)展

動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性依賴于其厚實(shí)的纖維帽，而斑塊中的蛋白酶可以溶解纖維帽，其中的蛋白酶之一就是FAP-α。Brokopp 等[26]的研究結(jié)果表明，F(xiàn)AP 是動(dòng)脈粥樣硬化中一種炎癥誘導(dǎo)的蛋白酶。Meletta 等[27]以FAP 為顯像靶點(diǎn)，制備出了125I-對碘取代苯甲酰胺-甘氨酸-硼脯氨酸類似物（MIP-1232）并進(jìn)行了臨床前研究，結(jié)果表明，該化合物與動(dòng)脈粥樣硬化顯像的相關(guān)性較低，因此，使用其進(jìn)行動(dòng)脈粥樣硬化顯像可能存在一定困難。Laverman 等[28]和van der Geest 等[29]用111In、89Zr 或99Tcm標(biāo)記的抗體28H1（一種非內(nèi)在化的抗FAP 抗體）在動(dòng)物模型中進(jìn)行了類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的對比顯像，結(jié)果顯示，放射性攝取與類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的嚴(yán)重程度具有相關(guān)性。由于損傷心肌中存在活化的成纖維細(xì)胞，Varasteh 等[30]在小鼠心肌梗死模型中通過行68Ga-FAPI-04 PET/CT 探討了活化的成纖維細(xì)胞在心肌梗死后對心臟重構(gòu)的意義，并發(fā)現(xiàn)在小鼠冠狀動(dòng)脈結(jié)扎后的第6 天，損傷心肌對68Ga-FAPI-04 的攝取達(dá)到高峰，免疫熒光染色結(jié)果也證實(shí)損傷心肌內(nèi)存在FAP 陽性的肌成纖維細(xì)胞，這一臨床前研究結(jié)果表明，活化的成纖維細(xì)胞顯像可能對心肌梗死患者有一定的診斷及預(yù)后提示價(jià)值。在炎癥誘導(dǎo)的纖維化疾病中，炎癥病灶對68Ga-FAPI 高攝取。有個(gè)案報(bào)道指出，激素敏感器官（如乳房或子宮）中FAP 的表達(dá)受激素刺激的調(diào)節(jié)[31]。此外，68Ga-DOTA-FAPI-04 在肺、腦以及脊柱等部位的活動(dòng)性結(jié)核病變中的攝取高于18F-FDG，這有助于評估肺內(nèi)和肺外活動(dòng)性結(jié)核病灶的范圍[32]。免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）G4 相關(guān)性疾病具有淋巴漿細(xì)胞浸潤、IgG4 陽性漿細(xì)胞豐富和不同程度的纖維化等特征，因此，68Ga-FAPI 可用于其診斷。在一篇IgG4 相關(guān)性炎癥疾病的個(gè)案報(bào)道中，68Ga-FAPI PET/CT 可檢出18F-FDG PET/CT 未能檢出的胰腺病變，然而，縱隔和頸部淋巴結(jié)顯示出對18F-FDG 的高攝取，但其在68Ga-FAPI PET/CT 中卻未見攝取，這可能是由同一患者不同的組織器官處于不同的病變進(jìn)程所致[33-34]。同樣，Luo 等[35]在一項(xiàng)最新的研究中發(fā)現(xiàn)，68Ga-FAPI 在IgG4 相關(guān)性疾病的累及器官（尤其是胰腺、膽管、肝臟和唾液腺）中有較高的攝取，但累及淋巴結(jié)不攝取68Ga-FAPI。研究結(jié)果表明，大部分淋巴結(jié)病變中均無纖維化[34,36-37]，這也解釋了上述研究中淋巴結(jié)不攝取68Ga-FAPI 的原因。目前，國內(nèi)就68Ga-FAPI 在非腫瘤性疾病中的診斷價(jià)值的探索性研究還較少，且絕大多數(shù)尚處于臨床前研究階段或是個(gè)案報(bào)道，未來應(yīng)對慢性炎癥和IgG4 相關(guān)性疾病進(jìn)行更為深入的研究。

5 以FAP 為靶點(diǎn)對腫瘤治療的研究進(jìn)展

FAP 不僅可作為影像學(xué)診斷的靶點(diǎn)，還可以作為腫瘤治療的靶點(diǎn)。目前，已針對FAP 為靶點(diǎn)設(shè)計(jì)出了靶向各種惡性腫瘤的治療方法。雖然大部分研究尚處于臨床前階段，但仍具有不可估量的價(jià)值。在乳腺癌的放射性核素診療一體化研究中，姚蘭琳等[38]總結(jié)了乳腺癌核素顯像與治療的靶點(diǎn)。而FAP 也可以作為相關(guān)研究的靶點(diǎn)，如Lindner 等[17]將90Y-FAPI-04 應(yīng)用于乳腺癌患者的疼痛治療并取得了很好的療效。Loeffler 等[10]以FAP 為靶點(diǎn)，研發(fā)出了一種口服DNA 疫苗，其可特異性地殺滅多重抗藥的結(jié)腸癌和乳腺癌模型中表達(dá)FAP 的成纖維細(xì)胞，促使CD8+T 細(xì)胞介導(dǎo)對成纖維細(xì)胞的殺傷作用，抑制腫瘤細(xì)胞的生長及轉(zhuǎn)移；此外，他們還觀察到Ⅰ型膠原的表達(dá)水平降低，使得腫瘤對化療藥物的攝取率提高了70%。Watabe 等[39]使用半衰期相對較長的放射性核素[64Cu（半衰期為12.7 h）和225Ac（半衰期為10 d）]標(biāo)記FAPI 并應(yīng)用于人胰腺癌移植瘤小鼠，結(jié)果表明，64Cu-FAPI-04 在腫瘤和正常器官中的攝取均顯著高于68Ga-FAPI-04，但心臟除外；同時(shí)發(fā)現(xiàn)68Ga-FAPI-04 的清除率較高，而225Ac-FAPI-04 對人胰腺癌移植瘤小鼠的腫瘤生長有明顯的抑制作用，且對小鼠體重?zé)o明顯影響。另有研究結(jié)果表明，F(xiàn)AP 表達(dá)陽性的CAFs 耗盡會(huì)導(dǎo)致抗腫瘤免疫治療的療效增強(qiáng)[11,40-41]。故在抗腫瘤治療時(shí)，F(xiàn)AP 靶向治療聯(lián)合化療、疫苗接種以及抗體治療等可能會(huì)有更好的療效。

6 小結(jié)與展望

FAP 在活化的成纖維細(xì)胞上高表達(dá)，這種選擇性表達(dá)和雙重酶活性使其成為腫瘤和炎癥診斷的重要靶點(diǎn)，同時(shí)也是潛在的化療藥物治療靶點(diǎn)。行68Ga-FAPI PET/CT 前，患者不需禁食及控制血糖，且注射藥物后等待的時(shí)間很短，這均優(yōu)于18F-FDG PET/CT。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)結(jié)果均顯示，相比于68Ga-FAPI-02，68Ga-FAPI-04 更具臨床應(yīng)用價(jià)值，其在病灶中具有更高且更長時(shí)間的攝取，而兩者T/NT 的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，故大部分研究者均選擇68Ga-FAPI-04 作為示蹤劑[2,17]。68Ga-FAPI 在腦、肝臟、口腔和咽黏膜的生理性攝取均比18F-FDG 顯著降低，因此，68Ga-FAPI PET/CT 更易檢出上述部位的病變。此外，有研究結(jié)果表明，肉瘤、食管癌、乳腺癌、膽管癌和肺癌對68Ga-FAPI-04 的攝取較高[1]。在將68Ga-FAPI PET/CT 應(yīng)用于非腫瘤性疾病的研究中，已有研究者對動(dòng)脈粥樣硬化、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎及心肌梗死進(jìn)行相關(guān)的臨床前研究[27-30]，而對于IgG4 相關(guān)性疾病及結(jié)核等感染性疾病，我國的研究團(tuán)隊(duì)也進(jìn)行了相關(guān)臨床研究，個(gè)案報(bào)道及前瞻性研究均有涉及[32-37]。此外，90Y-FAPI-04 亦被應(yīng)用于乳腺癌患者的疼痛治療，并取得了很好的療效[17]，但大部分以FAP 為治療靶點(diǎn)的研究還局限于臨床前階段。相比于18F-FDG，68Ga-FAPI 對多種不同類型的腫瘤具有更高的診斷效能，其能夠檢出18F-FDG 無法檢出的隱匿性病灶，從而改變疾病的診療方向。68Ga-FAPI 還有望成為繼18F-FDG 后第2 個(gè)用于惡性腫瘤TNM 再分期、療效評估及放療靶區(qū)勾畫的放射性示蹤劑，為惡性腫瘤的臨床診療提供了更多選擇。當(dāng)然，因?yàn)镕API 的靶點(diǎn)是FAP，故在腫瘤與炎癥的鑒別方面仍存在一定的困難，仍需進(jìn)一步研究以作出更好的判斷，但總體來說，其優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)多于缺點(diǎn)。近年來，國內(nèi)發(fā)表的文章僅限于研究FAP 在不同惡性腫瘤中的表達(dá)及作用機(jī)制[42-43]，鮮有在非腫瘤性疾病中以FAP 為靶點(diǎn)的正電子顯像研究。國外及部分我國研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了較多探討FAP 及FAPI 在腫瘤和非腫瘤性病變中的診療價(jià)值的臨床前研究，但FAPI 在疾病治療中的應(yīng)用仍然鮮有報(bào)道。因此，F(xiàn)AP 靶向示蹤劑是未來的研究熱點(diǎn)，尤其在IgG4 相關(guān)性疾病和肺間質(zhì)纖維化的診療以及作為18F-FDG 的補(bǔ)充顯像劑等方面，其臨床價(jià)值有待進(jìn)一步探索。

利益沖突本研究由署名作者按以下貢獻(xiàn)聲明獨(dú)立開展，不涉及任何利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明張曉瑤負(fù)責(zé)綜述的撰寫與修訂；方琪負(fù)責(zé)綜述的指導(dǎo)；王欣璐負(fù)責(zé)綜述的審閱。