靶向PSMA放射性小分子藥物研究進(jìn)展

穆博帥，徐 洋，劉志博,2

(1.北京大學(xué) 化學(xué)與分子工程學(xué)院，北京 100871；2.北京大學(xué)-清華大學(xué)生命科學(xué)聯(lián)合中心，北京 100871)

前列腺癌(PCa)是常見(jiàn)的癌癥之一，也是男性死亡的常見(jiàn)誘因。2020年，全球前列腺癌新增病例高達(dá)140萬(wàn)，死亡近40萬(wàn)[1]?，F(xiàn)階段，雖然原發(fā)性前列腺癌可以通過(guò)手術(shù)、化療和放療得到有效治療[2]，但仍然存在著較高的復(fù)發(fā)可能，特別是腫瘤擴(kuò)散至淋巴結(jié)和骨骼后，其致死率將大幅提高。因此，前列腺癌的早期診斷和精準(zhǔn)治療具有重要意義。

臨床上通常通過(guò)檢測(cè)血液前列腺特異性抗原(PSA)水平和直腸指診對(duì)前列腺癌進(jìn)行診斷，但仍有10%～20%的PSA低表達(dá)患者未能得到確診，這一問(wèn)題有望通過(guò)高靈敏度的正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)和單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(SPECT)技術(shù)有效解決。特別是基于前列腺特異性膜抗原(PSMA)靶標(biāo)的放射性核素顯像受到了廣泛研究。

PSMA是一種由750個(gè)氨基酸組成的Ⅱ型跨膜蛋白質(zhì)，包括胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和胞外結(jié)構(gòu)域，在前列腺癌患者的前列腺上皮細(xì)胞中的表達(dá)是正常人的100～1 000倍，故被認(rèn)為是前列腺癌診療的理想靶點(diǎn)[3-4]。111In標(biāo)記的單克隆抗體ProstaScint?是美國(guó)FDA最早批準(zhǔn)上市的靶向PSMA的前列腺癌放射性診斷藥物，但由于較大的分子體積影響了其細(xì)胞膜通透性和內(nèi)化速率[5]。相比之下，放射性核素標(biāo)記的小分子藥物具有更好的膜通透性，不僅在前列腺癌診斷中表現(xiàn)出良好的靈敏度，還在前列腺癌放療中具有巨大潛力。

1 靶向PSMA小分子藥物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

早期靶向PSMA小分子藥物主要基于2-PMPA等磷酸結(jié)構(gòu)單元發(fā)展而來(lái)。雖然與PSMA具有良好的親和力(<1 nmol/L)[6-7]，但是較高的極性和不利的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)限制了其在臨床上的應(yīng)用[8]。于是，基于巰基發(fā)展的小分子藥物作為磷酸藥物的替代品，顯著增強(qiáng)了分子的膜通透性和口服生物利用率[9-12]。然而，臨床上這些替代結(jié)構(gòu)的藥物分子在腫瘤細(xì)胞中的特異性攝取和代謝穩(wěn)定性均不理想[8]。針對(duì)這些問(wèn)題，直到脲基衍生的靶向PSMA藥物問(wèn)世才取得突破性進(jìn)展。該類(lèi)結(jié)構(gòu)單元(如：Cys-urea-Glu和Lys-urea-Glu)對(duì)PSMA具有良好的特異選擇性，基于此結(jié)構(gòu)發(fā)展新型放射性藥物用來(lái)診療前列腺癌已成為目前重要的研究領(lǐng)域[13](圖1)。本文也將重點(diǎn)介紹基于脲基發(fā)展而來(lái)的靶向PSMA放射性藥物。

圖1 靶向PSMA藥物結(jié)構(gòu)單元Fig.1 PSMA-targeted drug structures

2 基于脲基發(fā)展的靶向PSMA放射性藥物

近些年，基于脲基結(jié)構(gòu)發(fā)展而來(lái)的PSMA靶標(biāo)的放射性藥物受到了廣泛研究。不僅實(shí)現(xiàn)了診斷性核素，如：11C、18F、68Ga、99mTc、123I、125I、64Cu對(duì)PSMA藥物的成功標(biāo)記，還發(fā)展了諸如131I、177Lu、225Ac、213Bi和212Pb等治療性核素標(biāo)記的PSMA藥物(表1)，下面對(duì)這兩類(lèi)核素標(biāo)記的PSMA靶標(biāo)的小分子藥物分別進(jìn)行介紹。

表1 基于脲基發(fā)展的靶向PSMA放射性藥物Table 1 Urea-based PSMA-targeted radiopharmaceuticals

3 診斷性核素標(biāo)記的靶向PSMA藥物

用于診斷的放射性藥物通常具有較高的檢測(cè)靈敏度，僅需少量劑量即可通過(guò)PET或SPECT顯像技術(shù)對(duì)患者進(jìn)行無(wú)創(chuàng)精準(zhǔn)的診斷[14]。早期，PSMA靶標(biāo)的放射性藥物的相關(guān)研究也主要集中于前列腺癌的診斷。

3.1 11C標(biāo)記的靶向PSMA藥物

首例基于脲基發(fā)展而來(lái)的靶向PSMA放射性藥物[11C]MCG/[11C]DCMC是由Pomper等[15]在2002年報(bào)道(圖2)。起初該分子主要應(yīng)用于谷氨酸羧肽酶Ⅱ(GCP Ⅱ)的PET顯像中。直到2005年，該藥物才應(yīng)用于前列腺癌的診斷中。小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示，[11C]MCG在前列腺癌細(xì)胞LNCaP(PSMA陽(yáng)性)中具有良好的特異性攝取，腫瘤與正常組織攝取比(T/NT)達(dá)10.8；在乳腺癌細(xì)胞(PSMA陰性)和前列腺癌細(xì)胞PC-3(PSMA陰性)中有較低的攝取[16]。雖然該藥物后續(xù)也應(yīng)用于臨床PET診斷，但受限于11C半衰期僅為20.4 min，以及其他放射性核素的發(fā)展，11C-PSMA藥物的發(fā)展變得緩慢。

圖2 11C標(biāo)記的靶向PSMA藥物Fig.2 11C-labeled PSMA-targeted drug

3.2 18F標(biāo)記的靶向PSMA藥物

相比于11C，放射性核素18F具有更長(zhǎng)的半衰期(109.8 min)，方便由加速器制備使用。18F主要通過(guò)正電子發(fā)射衰變(97%)，平均能量為0.25 MeV，最大能量為0.64 MeV，在組織中湮滅距離短(約2.4 mm)，可以得到高分辨率的圖像，因此廣泛用于臨床PET顯像。2008年，Mease等[7]基于[11C]DCMC的結(jié)構(gòu)，合成了首例18F標(biāo)記的PSMA靶標(biāo)藥物[18F]DCFBC(圖3a)。小鼠PET顯像結(jié)果顯示，PC3-PIP細(xì)胞對(duì)[18F]DCFBC有較高的特異性攝取(8.16±2.55)% ID/g，在除腎臟和膀胱外的非靶組織中清除較快。但后續(xù)臨床研究表明，[18F]DCFBC與血清蛋白有較強(qiáng)的親和力，導(dǎo)致血液清除速率較慢，T/NT降低[18]。為了改善[18F]DCFBC的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，Chen等[19]于2011年合成了[18F]DCFPyL(圖3b)。該藥物不僅在陽(yáng)性腫瘤中有很高的攝取(16.0±2.9)% ID/g，并且在非靶組織中能夠快速清除，有望成為新的前列腺癌PET診斷藥物。但在制備過(guò)程中，[18F]DCFPyL放化產(chǎn)率僅為(2.8±1.2)%。為了更加高效地進(jìn)行18F標(biāo)記，Harada等[20]使用[18F]SFB標(biāo)記試劑，以30%～50%的放化產(chǎn)率以及大于95%的放化純度成功地合成了四種18F標(biāo)記的PSMA靶標(biāo)小分子藥物。其中[18F]FSU880(圖3c)與PSMA的結(jié)合常數(shù)為2.23 nmol/L，且在前列腺癌細(xì)胞中的攝取可以達(dá)到(14.0±3.1)% ID/g，接近[18F]DCFPyL。

受PSMA-617(3.3節(jié)介紹)的啟發(fā)，Cardinale等在其結(jié)構(gòu)上引入谷氨酸殘基來(lái)增加分子的親水性，再與氟煙酸縮合合成了[18F]PSMA-1007(圖3d)，但放化產(chǎn)率僅為25%[21]。這一問(wèn)題被后續(xù)發(fā)展的高效18F標(biāo)記方法有效解決，放化產(chǎn)率可以提高到80%[22]。相比于[18F]DCFPyL，[18F]PSMA-1007具有更快的腎臟和膀胱清除速率，但卻以更高的肝臟攝取作為代價(jià)，這可能是由于[18F]PSMA-1007具有較高的親脂性所致。此外，相關(guān)臨床實(shí)驗(yàn)還對(duì)[18F]DCFPyL和[18F]PSMA-1007進(jìn)行了比較。12名患者被分成兩組分別注射[18F]DCFPyL和[18F]PSMA-1007，結(jié)果顯示在原位腫瘤、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移腫瘤和骨轉(zhuǎn)移腫瘤的顯像效果上均有很高的靈敏度，但是[18F]DCFPyL在腎臟、膀胱和淚腺中有較高的攝取，而[18F]PSMA-1007則在肌肉、脾臟、胰腺、肝臟和膽囊等中攝取更高。因此，[18F]DCFPyL更側(cè)重于晚期肝臟轉(zhuǎn)移腫瘤診斷，而[18F]PSMA-1007在檢測(cè)腎臟等泌尿系統(tǒng)腫瘤轉(zhuǎn)移上具有更高的靈敏度[23]。

圖3 18F標(biāo)記的靶向PSMA藥物Fig.3 18F-labeled PSMA-targeted drugs

基于[18F]DCFPyL的結(jié)構(gòu)，Zlatopolskiy等[24]利用其課題組發(fā)展的18F標(biāo)記的“極簡(jiǎn)方法”(minimalist approach)合成了8種[18F]JK-PSMA藥物。其中，[18F]JK-PSMA-7(圖3e)表現(xiàn)出最好的細(xì)胞活性，與LNCaP C4-2細(xì)胞的親和力高于[18F]DCFPyL，并且在血液中的清除速率高于[68Ga]Ga-PSMA-11和[18F]PSMA-1007，因此具有更好的顯像分辨率。臨床研究顯示[25]，10名前列腺癌患者接受診斷，均未出現(xiàn)不良反應(yīng)，檢出率約為60%。并且，隨著注射后時(shí)間延長(zhǎng)，該藥物表現(xiàn)出更理想的T/NT，為后續(xù)相關(guān)臨床實(shí)驗(yàn)提供了依據(jù)。

2017年，Kelly等[26]還利用點(diǎn)擊化學(xué)合成了含有三氮唑結(jié)構(gòu)的藥物[18F]RPS，放化產(chǎn)率提高為20%～40%，放化純度大于99%。其中，[18F]RPS-040(圖3f)與LNCaP細(xì)胞有更高的親和力；小鼠PET顯像實(shí)驗(yàn)中，[18F]RPS-040具有優(yōu)秀的T/NT。為了進(jìn)一步提高放射性標(biāo)記效率，Boschi等[27]利用[18F]AlF標(biāo)記方法以50%的放化產(chǎn)率和97%的放化純度一步合成了[18F]AlF-PSMA-11(圖3g)。但是[18F]AlF-PSMA-11在體內(nèi)穩(wěn)定性略差，脫氟副反應(yīng)會(huì)影響對(duì)骨轉(zhuǎn)移的檢測(cè)。Liu等[28]基于該標(biāo)記方法發(fā)展了[18F]AlF-PSMA-BCH(圖3h)，與22Rv1細(xì)胞的親和力為(2.90±0.83)nmol/L。小鼠PET顯像顯示，22Rv1腫瘤對(duì)[18F]AlF-PSMA-BCH有良好的特異性攝取，能夠明顯區(qū)分于PC-3腫瘤；對(duì)11名前列腺癌患者的臨床試驗(yàn)中，共檢測(cè)出37處腫瘤病灶。此外，基于[18F]AlF標(biāo)記方法發(fā)展的[18F]AlF-NOTA-DUPA-Pep[29]，[18F]AlF-P16-093[30]等，在前列腺癌細(xì)胞顯像中均具有較好效果。

3.3 68Ga標(biāo)記的靶向PSMA藥物

與18F相比，68Ga的優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)與螯合劑作用實(shí)現(xiàn)標(biāo)記，進(jìn)而與177Lu等治療性核素聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)前列腺癌的“診療一體化”。68Ga的半衰期為68 min，主要通過(guò)正電子發(fā)射衰變(87.94%)，平均能量為0.89 MeV，最大能量為1.9 MeV。目前68Ga可以通過(guò)商業(yè)化的68Ge/68Ga發(fā)生器經(jīng)過(guò)鹽酸洗脫方便獲得。近些年，68Ga標(biāo)記的靶向PSMA小分子藥物也得到了較好的發(fā)展。

2012年，Eder等[31]基于Lys-urea-Glu結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成了68Ga標(biāo)記的PSMA靶標(biāo)藥物[68Ga]Ga-PSMA-11(圖4a)。該藥物與PSMA有良好的親和力，IC50為(7.5 ± 2.2)nmol/L，Ki為(12.0±2.8)nmol/L。臨床實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)319名前列腺癌患者的診斷檢出率高達(dá)82.8%；根治性前列腺切除術(shù)后的PSA檢出率為64.5%[32]；特別是對(duì)于PSA低水平表達(dá)的前列腺癌患者的診斷效果也明顯優(yōu)于18F-Fluoromethylcholine。該藥物目前已獲美國(guó)FDA批準(zhǔn)上市，主要用于前列腺癌的初期和復(fù)發(fā)性診斷。遺憾的是[68Ga]Ga-PSMA-11螯合基團(tuán)并不適合與治療性核素(90Y和177Lu等)螯合，限制了該藥物在臨床治療上的研究。針對(duì)這一問(wèn)題，Weineisen等[33]于2014年通過(guò)引入DOTA和DOTAGA螯合劑成功合成了DOTA-FFK(Sub-KuE)、DOTAGA-FFK(Sub-KuE)，并發(fā)現(xiàn)螯合劑的類(lèi)型對(duì)藥物的生物活性有明顯的影響。其中，68Ga標(biāo)記的DOTAGA-FFK(Sub-KuE)以及其非對(duì)映異構(gòu)體DOTAGA-ffk(Sub-KuE)均能夠表現(xiàn)出比DOTA-FFK(Sub-KuE)更優(yōu)的親和力、體內(nèi)代謝穩(wěn)定性和更快的細(xì)胞內(nèi)化速率(圖4c)。除此之外，[177Lu]Lu-DOTAGA結(jié)構(gòu)的藥物也同樣表現(xiàn)出良好的生物活性，這為診療結(jié)合的放射性藥物開(kāi)發(fā)提供了有利依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，該課題組通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化，合成了[68Ga]Ga-PSMA-I&T(圖4b)[31]。該藥物與PSMA的親和力同樣可達(dá)到納摩爾水平，且體內(nèi)腫瘤靶向性良好，代謝速率快。臨床PET診斷實(shí)驗(yàn)中，[68Ga]Ga-PSMA-I&T能夠以高腫瘤背景比跟蹤骨、淋巴結(jié)以及肝臟腫瘤轉(zhuǎn)移，適用于轉(zhuǎn)移性及去勢(shì)性前列腺癌的診斷。

圖4 68Ga標(biāo)記的靶向PSMA藥物Fig.4 68Ga-labeled PSMA-targeted drugs

2015年，Bene?ová等[34]報(bào)道的含有DOTA螯合基團(tuán)的[68Ga]Ga-PSMA-617(圖4d)同樣具有理想的T/NT和良好的陽(yáng)性腫瘤特異性攝取。相應(yīng)的[177Lu]Lu-PSMA-617在前列腺癌臨床治療上也具有突出效果。值得一提的是，[68Ga]Ga-PSMA-617的標(biāo)記過(guò)程需要在加熱和酸性條件下才能進(jìn)行，不利于藥物分子的官能團(tuán)兼容性。為了更加高效地進(jìn)行標(biāo)記實(shí)驗(yàn)，Young等[35]設(shè)計(jì)合成了THP-PSMA，在室溫、中性條件下即可高效實(shí)現(xiàn)68Ga標(biāo)記。相關(guān)細(xì)胞和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，[68Ga]Ga-THP-PSMA對(duì)腫瘤組織具有良好的特異選擇性，細(xì)胞內(nèi)化、體內(nèi)代謝速率與生物分布均達(dá)到了與[68Ga]Ga-PSMA-11相似的水平。2021年，Duan等[36]基于ODAP-urea的結(jié)構(gòu)成功合成了12種小分子藥物，其中[68Ga]Ga-P137(圖4e)憑借優(yōu)秀的體內(nèi)外穩(wěn)定性、高PSMA親和力和腫瘤細(xì)胞22Rv1高特異性攝取被用于臨床研究。結(jié)果表明，相比[68Ga]Ga-PSMA-617，[68Ga]Ga-P137有更好的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)一步證實(shí)了ODAP-urea藥效團(tuán)結(jié)構(gòu)的可行性。

3.4 99mTc標(biāo)記的靶向PSMA藥物

99mTc是應(yīng)用最為廣泛的醫(yī)用放射性核素，可通過(guò)99Mo/99mTc發(fā)生器方便獲得，在SPECT顯像診斷中具有重要地位。其半衰期為6 h，衰變時(shí)會(huì)釋放低能量γ射線(140 keV)，對(duì)生物體的輻射損傷小并且具有良好的顯像分辨率。由于锝元素的價(jià)態(tài)豐富，因此可以與多種結(jié)構(gòu)的螯合劑作用形成不同立體構(gòu)型的配合物，有利于相關(guān)放射性藥物的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。

首例99mTc標(biāo)記的靶向PSMA小分子藥物由Mishra等于2007年報(bào)道[37]。他們基于磷酸酯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成了三種含有金剛烷基的99mTc標(biāo)記的PSMA藥物。其中三聚結(jié)構(gòu)的[99mTc]Tc-MAS3-IVa(圖5a)與PSMA的親和力最高，半數(shù)抑制濃度可達(dá)3 nmol/L，并且在血清中具有很高的穩(wěn)定性。隨后，Lu等[38]基于Lys-urea-Glu結(jié)構(gòu)單元設(shè)計(jì)合成了一系列含有吡啶和咪唑螯合基團(tuán)的靶向PSMA小分子藥物，并成功實(shí)現(xiàn)99mTc的標(biāo)記。其中，含有四羧基螯合基團(tuán)(TIM)的[99mTc]Tc-MIP-1404和[99mTc]Tc-MIP-1428(圖5b)不僅在生物體外和體內(nèi)均表現(xiàn)出對(duì)PSMA良好的特異選擇性和親和力，還能夠表現(xiàn)出更快的腎臟及非靶組織的代謝速率[39]。相關(guān)臨床實(shí)驗(yàn)完成了對(duì)471名無(wú)前列腺癌臨床癥狀患者的診斷，結(jié)果顯示[99mTc]Tc-MIP-1404的特異性能夠達(dá)到71%～75%，但是靈敏度仍有待于提高[40-43]。

圖5 99mTc標(biāo)記的靶向PSMA藥物Fig.5 99mTc-labeled PSMA-targeted drugs

2013年，Bay和Banergee等[44]利用不同99mTc標(biāo)記方法，系統(tǒng)研究了螯合劑對(duì)PSMA靶標(biāo)藥物生物活性的影響。通過(guò)考察不同價(jià)態(tài)[99mTc(CO)3]+、[99mTcO]3+和[99mTcNHNR]2+標(biāo)記的12種小分子藥物，發(fā)現(xiàn)[99mTc(CO)3]+標(biāo)記的藥物對(duì)腫瘤有著最高的攝取量，并且在包括腎臟等非靶組織內(nèi)的滯留時(shí)間最短，具有進(jìn)入相關(guān)臨床實(shí)驗(yàn)的潛力。

隨著[111In]In-PSMA-I&T在放射性顯像導(dǎo)向手術(shù)(radioguided surgery,RGS)中的應(yīng)用[45]，2017年Wirtz等[46]報(bào)道了具有相似結(jié)構(gòu)的PSMA放射性探針[99mTc]Tc-PSMA-I&S(圖5c)。該99mTc探針不僅能夠方便地利用發(fā)生器制備降低使用成本，還具有與[111In]In-PSMA-I&T相同水平的LNCaP細(xì)胞內(nèi)化效率，且親水性提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。在臨床SPECT顯像中，[99mTc]Tc-PSMA-I&S的全身清除速率較慢，導(dǎo)致5 h之后才獲得優(yōu)秀的T/NT。基于以上人體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，放射性顯像導(dǎo)向手術(shù)在患者注射[99mTc]Tc-PSMA-I&S后16 h進(jìn)行；注射12 h后的SPECT顯像能夠清晰的發(fā)現(xiàn)腫瘤向淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)病灶部位的精準(zhǔn)識(shí)別和切除。

3.5 放射性碘同位素標(biāo)記的靶向PSMA藥物

放射性碘同位素包括123I、124I、125I和131I，它們的性質(zhì)和制備方法存在差異，在核醫(yī)學(xué)中有著不同的應(yīng)用范圍。其中，123I和124I分別應(yīng)用于SPECT和PET顯像；125I可用于近距離放射性治療；而131I則既可用于SPECT顯像又可以應(yīng)用于放射治療。

放射性碘同位素標(biāo)記的靶向PSMA藥物由Pomper課題組在2005年首次報(bào)道[16]。他們基于Lys-urea-Glu結(jié)構(gòu)單元合成了[125I]DCIT(圖6a)，盡管與PSMA有著良好的親和力(1.5 nmol/L)，但病灶部位的清除速率明顯快于陽(yáng)性對(duì)照分子[11C]DCMC，不利于腫瘤診斷。后續(xù)研究中，該課題組又發(fā)展了一種[125I]DCIBzl藥物(圖6b)，與PSMA的親和力達(dá)到10 pmol/L，這也成為PSMA靶標(biāo)藥物開(kāi)發(fā)過(guò)程中理想的陽(yáng)性對(duì)照[47]。

2009年，Maresa等[48]基于Lys-urea-Glu結(jié)構(gòu)單元合成了一系列小分子藥物，通過(guò)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的篩選發(fā)現(xiàn)，碘取代的MIP-1072和MIP-1095的半數(shù)抑制濃度均可以達(dá)到納摩爾水平，遂對(duì)其進(jìn)行放射性核素標(biāo)記，成功獲得了相應(yīng)的[123I]MIP-1072和[131I]MIP-1095(圖6c)。隨后的臨床SPECT顯像中，[123I]MIP-1072具有高達(dá)20的腫瘤背景比。并且，[123I]MIP-1072在除膀胱外的非靶組織攝取量均低于[131I]MIP-1095，而膀胱的攝取量卻是[131I]MIP-1095的4倍，這也是藥物快速通過(guò)尿液代謝的有利信號(hào)。果然血液清除實(shí)驗(yàn)顯示，[123I]MIP-1072具有更快的血液清除速率[49]。由于131I可用于放射治療的核素，[131I]MIP-1095也成為了首個(gè)PSMA靶標(biāo)的用于臨床放療實(shí)驗(yàn)的藥物。28名去勢(shì)抵抗性前列腺癌患者接受了[131I]MIP-1095的注射(平均放射性活度:4.8 GBq)，其中攝取劑量最高的非靶器官分別為唾液腺(3.8 mSv/MBq)、肝臟(1.7 mSv/MBq)和腎臟(1.4 mSv/MBq)。首輪放療后，60.6%的患者PSA水平降低了50%以上；84.6%的骨痛患者有了完全或明顯的緩解；僅有25%的患者出現(xiàn)口干癥狀；患者腎臟均未見(jiàn)明顯不適[50]。遺憾的是，雖然首輪治療取得了較好的效果和較小的藥物副作用，但是隨后的治療周期并未取得進(jìn)一步的療效[51]。

圖6 放射性碘同位素標(biāo)記的靶向PSMA藥物Fig.6 Radioiodine labeled PSMA-targeted drugs

3.6 64Cu標(biāo)記的靶向PSMA藥物

放射性核素64Cu主要通過(guò)反應(yīng)堆或粒子加速器兩種途徑制備，半衰期為12.7 h，適合于放射性藥物中心批量化制備及發(fā)運(yùn)，其衰變性質(zhì)(β+17.4%，Emax=0.655 MeV，β-39.6%，Emax=0.573 MeV以及電子俘獲)使其不僅可應(yīng)用于PET顯像，還在放療中具有一定的應(yīng)用前景。

2016年，Grubmüller等[52]報(bào)道了首例[64Cu]Cu-PSMA-617在PET/CT臨床診斷中的研究。結(jié)果顯示該藥物在前列腺原發(fā)腫瘤或復(fù)發(fā)性腫瘤均有較高的攝取，29名患者在給藥1 h后就能夠以良好的T/NT檢測(cè)出腫瘤病變，其中有23名被探測(cè)到至少1個(gè)病灶，即使在PSA低水平表達(dá)患者中也具有很高的檢出率。并且，接受治療的患者均未出現(xiàn)不良反應(yīng)。但是次年的一項(xiàng)工作[53]指出該藥物在體內(nèi)穩(wěn)定性較差，有較高的肝臟攝取量和較慢的腎臟清除速率，該現(xiàn)象在之前合成的64Cu-DOTA型藥物中也有出現(xiàn)[54]。分析認(rèn)為64Cu不再與DOTA配位，轉(zhuǎn)而與肝臟中的超氧化物歧化酶(SOD)結(jié)合[55]，從而造成肝臟放射活性的積累。因此，為提高腫瘤肝臟比，需要使用其他螯合劑取代DOTA，如CB-TE2A[56]，NODAGA[57]，NODIA-Me[58]，AAZTA[59]等。

2014年，Banerjee等[56]利用五種不同的大環(huán)螯合劑NOTA、PCTA、oxo-DO3A、CB-TE2A、DOTA分別合成了相應(yīng)64Cu標(biāo)記的小分子藥物。小鼠PET顯像表明，CB-TE2A衍生的64Cu-PSMA型藥物在PC3-PIP細(xì)胞中攝取最高，且在非靶向組織中清除速率最快。這一結(jié)果與CB-TE2A和Cu的穩(wěn)定螯合作用密不可分。2015年，Gourni等[57]合成了[64Cu]Cu-CC34(圖7b)。體內(nèi)生物學(xué)分布顯示，[64Cu]Cu-CC34在非靶組織中積聚少、清除快、腫瘤背景比高，表明NODAGA能與64Cu穩(wěn)定配位，有較高的體內(nèi)穩(wěn)定性。Ghosh等[60]也通過(guò)體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)證明螯合劑NODAGA相比DOTA更有應(yīng)用前景。

圖7 64Cu標(biāo)記的靶向PSMA藥物Fig.7 64Cu-labeled PSMA-targeted drugs

2020年，Santos等[61]基于PSMA-617結(jié)構(gòu)發(fā)展了[64Cu]Cu-CA003，并與[64Cu]Cu-PSMA-617進(jìn)行了比較。小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，[64Cu]Cu-CA003有較低的肝臟攝取、較高的體內(nèi)穩(wěn)定性、較快的腎臟清除和較好的顯像對(duì)比，有望取代[64Cu]Cu-PSMA-617成為新的臨床候選藥物。此外，Liu等在[18F]AlF-PSMA-BCH的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的藥物[64Cu]Cu-PSMA-BCH也有較高的體內(nèi)穩(wěn)定性，但仍需更多的臨床前研究和臨床研究證明其有效性[62]。

為更好地探測(cè)小轉(zhuǎn)移瘤，Müller課題組設(shè)計(jì)合成了一系列白蛋白結(jié)合劑修飾的PSMA靶標(biāo)藥物[64Cu]Cu-PSMA-ALB，該類(lèi)藥物特別是[64Cu]Cu-PSMA-ALB-89(圖7c)有較長(zhǎng)的血液循環(huán)時(shí)間，能夠提高小轉(zhuǎn)移瘤部位的放射活性[63]。受到上述工作啟發(fā)，Babich課題組[64-66]在MIP-1095的基礎(chǔ)上合成了RPS系列小分子藥物。其中，[64Cu]Cu-RPS-085[67]在靜脈注射4 h后，表現(xiàn)出比[64Cu]Cu-PSMA-ALB-89更高的T/NT，有很好的應(yīng)用前景。

4 治療性核素標(biāo)記的靶向PSMA藥物

目前，用于PSMA靶標(biāo)的治療性核素主要包括131I、177Lu、225Ac、213Bi和212Pb等。隨著68Ga-PSMA型藥物在臨床診斷中的應(yīng)用，一些效果較好的藥物分子也被用于腫瘤的放療。

4.1 177Lu標(biāo)記的靶向PSMA藥物

前文提到的[131I]MIP-1095是基于脲基發(fā)展的最早用來(lái)放射性治療前列腺癌的小分子藥物。但是131I所產(chǎn)生的γ輻射較強(qiáng)，對(duì)腫瘤細(xì)胞以外的正常細(xì)胞也有殺傷作用，導(dǎo)致其毒副作用相對(duì)較強(qiáng)。而177Lu作為一種β放射性核素，其γ輻射較弱、射程較短，因此對(duì)正常細(xì)胞的殺傷力較弱，并且其半衰期長(zhǎng)達(dá)6.7 d，是較為理想的用于放射性治療的核素[68]。目前，用于臨床研究的靶向PSMA藥物[177Lu]Lu-PSMA-I&T(圖8a)和[177Lu]Lu-PSMA-617(圖8b)，在臨床實(shí)驗(yàn)中均可大幅降低前列腺癌患者的PSA水平，有很好的抗腫瘤活性和安全性[69]。

圖8 177Lu、225Ac和213Bi標(biāo)記的靶向PSMA藥物Fig.8 177Lu-/225Ac-/213Bi-labeled PSMA-targeted drugs

2015年，Eder等[34]與Weineisen等[32]分別合成了[177Lu]Lu-PSMA-617和[177Lu]Lu-PSMA-I&T藥物。最近，一項(xiàng)臨床前研究對(duì)這兩種藥物進(jìn)行了系統(tǒng)的比較[70]。體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，三種陽(yáng)性腫瘤細(xì)胞(PC295，PC82，PC310)對(duì)[177Lu]Lu-PSMA-617和[177Lu]Lu-PSMA-I&T都有較高的攝取，而陰性腫瘤細(xì)胞(PC324)基本無(wú)攝取。小鼠體內(nèi)生物學(xué)分布結(jié)果顯示，腫瘤部位對(duì)兩種藥物都有較高攝取，并且隨著時(shí)間的推移，T/NT不斷提高。但是，[177Lu]Lu-PSMA-I&T在腎臟中的積聚遠(yuǎn)高于[177Lu]Lu-PSMA-617。隨著諾華(Novartis)加入對(duì)[177Lu]Lu-PSMA-617的臨床研究，該藥物分子依然成為了當(dāng)下的明星分子。由于[177Lu]Lu-PSMA-617在治療轉(zhuǎn)移性去勢(shì)抵抗性前列腺癌中有較理想的療效，因此被美國(guó)FDA授予突破性藥物資格(BTD)。近期，諾華公布的臨床III期結(jié)果顯示，[177Lu]Lu-PSMA-617聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)護(hù)理SOC顯著改善了前列腺癌患者總生存期和放射學(xué)無(wú)進(jìn)展生存期[71]。

此外，Babich課題組發(fā)展的RPS系列藥物[64-66]和Müller課題組發(fā)展ALB系列藥物[72-73]，也在臨床前研究中表現(xiàn)出很好的性質(zhì)，如[177Lu]Lu-RPS-072(圖8c)和[177Lu]Lu-PSMA-ALB-56(圖8d)均有較高的腫瘤攝取和較快的背景清除速率，有良好的應(yīng)用前景，需要臨床研究的進(jìn)一步驗(yàn)證。

4.2 225Ac、213Bi和212Pb標(biāo)記的靶向PSMA藥物

盡管177Lu在腫瘤放療中有很好的應(yīng)用前景，但臨床研究表明大約30%的患者對(duì)177Lu-PSMA型藥物沒(méi)有響應(yīng)，同時(shí)，β輻射可能會(huì)帶來(lái)血液學(xué)毒性[74]。不同于β粒子，α粒子傳能線密度(LET)高、射程短(50～90 μm)，能在短距離內(nèi)釋放出大量能量，可有效導(dǎo)致雙鏈DNA斷裂、染色體畸變和細(xì)胞死亡，對(duì)癌細(xì)胞具有更高的殺傷力。盡管如此，α放射性核素標(biāo)記的靶向PSMA藥物僅處在起步階段。下面將介紹基于225Ac、213Bi和212Pb等α放射性核素發(fā)展的靶向PSMA放射性藥物。

225Ac或213Bi標(biāo)記的PSMA-617或PSMA-I&T是目前具有臨床代表性的藥物。關(guān)于[225Ac]Ac-PSMA-617[75-76]和[213Bi]Bi-PSMA-617[77]的臨床研究顯示，二者均在前列腺癌的治療上具有理想的效果，使患者體內(nèi)PSA水平明顯下降。但也有數(shù)據(jù)表明[213Bi]Bi-PSMA-617在治療過(guò)程中出現(xiàn)脫靶的情況，有對(duì)非靶組織殺傷的潛在弊端[78]。

最近，Zacherl等[79]報(bào)道了[225Ac]Ac-PSMA-I&T的第一例臨床研究，超過(guò)70%的患者在接受治療后，體內(nèi)PSA水平出現(xiàn)不同程度的下降，其中部分患者先前對(duì)[177Lu]Lu-PSMA-I&T治療無(wú)響應(yīng)。對(duì)[213Bi]Bi-PSMA-I&T的臨床前研究由Nonnekens在2017年報(bào)道[80]，[213Bi]Bi-PSMA-I&T在體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中均可誘導(dǎo)雙鏈DNA的斷裂，對(duì)腫瘤細(xì)胞造成更大的殺傷。但該藥物也具有腎臟攝取較高的通病，可能帶來(lái)的腎毒性將成為后續(xù)臨床研究需要面臨的問(wèn)題。除此之外，可與白蛋白結(jié)合的[225Ac]Ac-RPS-074[81]、225Ac/213Bi標(biāo)記的PSMA-DA1[82]和PSMA-L1[83]也相繼被報(bào)道，但相關(guān)的臨床研究仍有待進(jìn)行。

相比于225Ac(半衰期9.9 d)和213Bi(半衰期46 min)，212Pb的半衰期較為適中(10.6 h)，可以提供理想的內(nèi)照射治療周期。2019年，Dos等[84]研究了[212Pb]Pb-CA012(圖9)在前列腺腫瘤治療上的效果?；颊邌蝹€(gè)治療周期的最大耐受劑量可以達(dá)到150 MBq，并且在骨腫瘤上的特異性攝取高于[213Bi]Bi-PSMA-617，但不及[225Ac]Ac-PSMA-617，有待改善。

圖9 212Pb標(biāo)記的靶向PSMA藥物Fig.9 212Pb-labeled PSMA-targeted drugs

5 總結(jié)與展望

PSMA能夠在前列腺癌患者的前列腺上皮細(xì)胞中高特異性表達(dá)，是現(xiàn)階段前列腺癌放射性診斷和治療的理想靶點(diǎn)?；谠摪悬c(diǎn)發(fā)展的靶向PSMA放射性藥物受到了廣泛研究，在前列腺癌診療中具有廣闊的應(yīng)用前景。其核心結(jié)構(gòu)單元主要分為磷酸衍生的2-PMPA、巰基衍生的2-MPPA以及脲基衍生的Cys-urea-Glu和Lys-urea-Glu。但基于磷酸和巰基結(jié)構(gòu)發(fā)展的放射性藥物由于藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)上的不足，尚未在臨床研究上取得顯著進(jìn)展。相比之下，基于脲基發(fā)展的靶向PSMA放射性藥物得到了更好的發(fā)展。例如診斷型放射性藥物[68Ga]Ga-PSMA-617、[68Ga]Ga-PSMA-I&T、[68Ga]Ga-PSMA-11、[18F]DCFBC、[18F]DCFPyL和[99mTc]Tc-MIP-1404等均實(shí)現(xiàn)了在臨床PET或SPECT醫(yī)學(xué)顯像中的應(yīng)用。而用于治療的放射性藥物則需要更高的劑量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)病灶部位的有效治療，同時(shí)還需避免過(guò)高的輻射劑量對(duì)非靶組織帶來(lái)的損傷，這對(duì)藥物在體內(nèi)的代謝和生物分布有著更高的要求。隨著含DOTA螯合劑“診療一體化”藥物分子的發(fā)展，[177Lu]Lu-PSMA-617、[177Lu]Lu-PSMA-I&T等β放射性核素標(biāo)記的藥物也相繼進(jìn)入了臨床研究。近期諾華(Novartis)公司在[177Lu]Lu-PSMA-617三期臨床研究中取得了新的進(jìn)展，受到了同行的廣泛關(guān)注。盡管如此，二期臨床研究結(jié)果顯示該藥物仍存在一定的唾液腺和腎毒性，部分患者出現(xiàn)了1級(jí)或2級(jí)口干副作用以及1級(jí)或2級(jí)腎功能紊亂副作用[85]。因此，發(fā)展新的藥物結(jié)構(gòu)和探索新的給藥方法[86]來(lái)降低藥物對(duì)非靶組織的毒性是PSMA靶標(biāo)藥物研發(fā)中需要改善與解決的問(wèn)題。此外，α放射性核素標(biāo)記的PSMA靶標(biāo)藥物可通過(guò)釋放α射線使雙鏈DNA斷裂從而對(duì)癌細(xì)胞進(jìn)行有效殺傷，特別是212Pb標(biāo)記的藥物，其半衰期為10.6 h，不僅可以提供有效的放射治療時(shí)長(zhǎng)，還可以避免半衰期過(guò)長(zhǎng)為后處理帶來(lái)的不便，是一種具有研究前景的治療用放射性核素[87]。此外，224Ra也是一種具有良好衰變性質(zhì)的α放射性核素，但目前仍需發(fā)展新型匹配的螯合劑以提高其標(biāo)記藥物的體內(nèi)穩(wěn)定性。所以，新型治療性核素的開(kāi)發(fā)以及新型螯合劑[88]的篩選是靶向PSMA放射性藥物研發(fā)的重要環(huán)節(jié)，也是推動(dòng)整個(gè)放射性藥物研究領(lǐng)域不斷進(jìn)步的重要?jiǎng)恿Α?/p>