161Tb標(biāo)記放射性藥物的研究進(jìn)展

李 鵬，尹晶晶，周文華,2，高 潔，龔佳格，張夢(mèng)丹,2，李建國(guó)

(1.中國(guó)輻射防護(hù)研究院 中核放射毒理與放射性藥物臨床前評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 藥物毒理與放射損傷藥物山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室CAEA核技術(shù)(放射性藥物非臨床評(píng)價(jià))研發(fā)中心，太原 030006；2.山西中醫(yī)藥大學(xué)，晉中 030619)

放射性核素治療是將放射性核素或放射性標(biāo)記物靶向運(yùn)送到病變部位，利用核素發(fā)出的射線粒子(α、β、俄歇電子等)產(chǎn)生的電離輻射生物效應(yīng)，抑制或破壞病變組織，而鄰近的正常組織幾乎無損傷。在諸多的治療用放射性核素中，放射性鑭系元素161Tb因其良好的醫(yī)用性能而受到越來越多的關(guān)注[1]。本研究對(duì)161Tb的基本特性、生產(chǎn)路線及其標(biāo)記放射性藥物的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為放射性核素治療及臨床應(yīng)用提供參考。

1 161Tb的基本特性及生產(chǎn)

表1 177Lu和161Tb的生產(chǎn)和衰變特性比較Table 1 Comparison of the production and decay properties of 177Lu and 161Tb

161Tb在化學(xué)上也類似于177Lu，都可以通過螯合劑配位形成高度穩(wěn)定的絡(luò)合物，因此可以使用相同的標(biāo)記程序[1]。其中使用的螯合劑例如大環(huán)1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1，4，7，10-四羧酸(DOTA)和無環(huán)二乙烯-三胺-五乙酸(DTPA)等，均對(duì)鑭系元素表現(xiàn)出高親和力，幾十年來被放射性藥物界廣泛使用[5]。目前為止，多數(shù)的161Tb標(biāo)記反應(yīng)均在90 ℃以上的條件中進(jìn)行，遠(yuǎn)大于與熱敏生物分子(如單克隆抗體和抗體片段)相容的溫度[6]，為了防止生物分子的熱分解，最近Cassells等[7]首次開發(fā)了一種溫和的放射性標(biāo)記方法，通過賴氨酸偶聯(lián)方法將一系列常用的螯合劑與人血清白蛋白(HSA)偶聯(lián)，所有的HSA構(gòu)建體在40 ℃下用161TbCl3進(jìn)行標(biāo)記，放化產(chǎn)率高于98%，在體內(nèi)和體外都具有良好的生理穩(wěn)定性。目前161Tb通過160Gd(n，γ)161Gd→161Tb核反應(yīng)生產(chǎn)，類似于177Lu的生產(chǎn)(表1)。Lehenberger等[1]曾報(bào)道了無載體添加161Tb的生產(chǎn)，高度富集的160Gd靶在保羅·謝勒研究所(PSI)的層裂誘導(dǎo)中子源SINQ上輻照2～3周或在勞厄-朗之萬研究所(ILL)的高通量核反應(yīng)堆上輻照1周。最后該產(chǎn)品使用離子交換色譜方法從Gd目標(biāo)材料中分離出來，以161TbCl3的形式提供。最近，保羅·謝勒研究所[8]對(duì)這條生產(chǎn)路線進(jìn)行了逐步優(yōu)化，進(jìn)一步開發(fā)了161Tb與Gd靶材料和其他雜質(zhì)的分離，該方法制備的161Tb放化純度≥99%，可與商用、無載體添加的177Lu相媲美。

2 161Tb標(biāo)記放射性藥物的研究進(jìn)展

2.1 161Tb標(biāo)記的生長(zhǎng)抑素類似物

1995年，de Jong等[19]首次對(duì)161Tb進(jìn)行了臨床前研究，評(píng)估了161Tb-DTPA標(biāo)記的奧曲肽與大鼠腦皮質(zhì)膜上生長(zhǎng)抑素受體的特異性結(jié)合，以及在正常和荷瘤大鼠體內(nèi)的生物分布，并與111In-DTPA-奧曲肽進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，161Tb-DTPA-奧曲肽是生長(zhǎng)抑素受體的高親和力放射性配體，其親和力與111In-DTPA-奧曲肽相當(dāng)，且兩者具有相似的藥效。生長(zhǎng)抑素受體陽性的組織，如CA20948腫瘤(大鼠胰腺細(xì)胞系)、胰腺和腎上腺的攝取被證明具有特異性，其中161Tb-DTPA-奧曲肽的攝取低于111In-DTPA-奧曲肽。根據(jù)這項(xiàng)研究的結(jié)果，結(jié)合161Tb的良好物理特性，作者認(rèn)為161Tb-DTPA-奧曲肽是一種很有前途的放射治療藥物。現(xiàn)在需要臨床研究，以確定161Tb-DTPA-奧曲肽是否真的能為攜帶奧曲肽受體陽性腫瘤的患者提供有效治療。

Borgna等[20]對(duì)161Tb和177Lu標(biāo)記的生長(zhǎng)抑素(SST)類似物DOTATOC(激動(dòng)劑)和DOTA-LM3(拮抗劑)進(jìn)行了體外實(shí)驗(yàn)，然后用雙同位素(161Tb/177Lu)SPECT/CT顯像方法進(jìn)一步研究了放射性多肽在AR42J荷瘤裸鼠體內(nèi)的分布情況。研究表明，161Tb和177Lu標(biāo)記的SSTR類似物顯示出相似的分配系數(shù)(logD)(161Tb-/177Lu-DOTATOC分別為3.3±0.2和3.1±0.2；161Tb/177Lu-DOTA-LM3分別為2.5±0.1和2.5±0.1)，且兩者在AR42J細(xì)胞中的的攝取和內(nèi)化也相同。用SPECT/CT顯像方法進(jìn)一步研究了AR42J荷瘤小鼠體內(nèi)的分布情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論是用161Tb還是177Lu標(biāo)記，兩種多肽的藥代動(dòng)力學(xué)特征相同，且具有相同的生物分布。這些研究證實(shí)了161Tb和177Lu可互換，而不會(huì)改變放射性標(biāo)記生物分子的化學(xué)和藥代動(dòng)力學(xué)特性。

此外Borgna等[21]研究了161Tb和177Lu標(biāo)記的生長(zhǎng)抑素(SST)類似物在AR42J荷瘤小鼠上的臨床前治療研究。研究表明，無論采用何種SST類似物，161Tb在降低AR42J腫瘤細(xì)胞生存能力和存活率方面比177Lu更有效。其中161Tb標(biāo)記的DOTATOC和DOTATOC-NLS對(duì)腫瘤細(xì)胞活力的抑制作用是177Lu標(biāo)記的4～5倍，161Tb-DOTA-LM3的效力比177Lu-DOTA-LM3高102倍。這一結(jié)果在體內(nèi)也得到證實(shí)，臨床前治療研究發(fā)現(xiàn)，161Tb標(biāo)記的SST類似物的療效優(yōu)于用177Lu標(biāo)記的類似物，其中161Tb-DOTA-LM3誘導(dǎo)的腫瘤生長(zhǎng)延遲超過44 d，是最有力的候選藥物，明顯優(yōu)于臨床應(yīng)用的177Lu-DOTATOC，后者誘導(dǎo)的腫瘤生長(zhǎng)延遲僅為(6±4) d。在任何接受治療的小鼠中都沒有觀察到明顯的早期副作用，也沒有肝或腎毒性的跡象?；谶@些臨床前數(shù)據(jù)，161Tb-DOTA-LM3可能優(yōu)于臨床使用的177Lu-DOTATOC，是治療NENs的強(qiáng)效藥物，結(jié)合了SSTR拮抗劑的良好特性和161Tb 的優(yōu)點(diǎn)。

2.2 161Tb標(biāo)記的葉酸

葉酸受體(FR)在多種不同類型的腫瘤中都有表達(dá)，包括卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌、肺癌和腎癌[22]，因此，在臨床前被開發(fā)為靶點(diǎn)，用于核醫(yī)學(xué)顯像[23-24]。細(xì)胞表面的受體結(jié)合后，葉酸及其結(jié)合物通過FR介導(dǎo)的內(nèi)吞作用被內(nèi)化[25-26]。這種攝取機(jī)制使得葉酸對(duì)FR靶向化療也很有吸引力[27]。其中177Lu標(biāo)記的DOTA-葉酸結(jié)合物[28]，應(yīng)用≥20 MBq的177Lu-葉酸可使攜帶KB腫瘤異種移植物的小鼠完全緩解。

2012年，Müller等[29]在KB荷瘤小鼠上使用161Tb-葉酸偶聯(lián)物(cm09)進(jìn)行驗(yàn)證。生物分布研究顯示，161Tb-cm09在FR陽性的移植瘤上具有較高的特異性攝取(注射后4 h為23.8%±2.5%，注射后24 h為22.0%±4.4%，注射后48 h為18.4%±1.8%)，而且腫瘤組織的放射性清除緩慢，即使在注射后7 d，仍有相當(dāng)數(shù)量的放射性攝取(5.7±1.9)%ID/g。注射24 h后，良好的腫瘤背景比(腫瘤與血液的比值為15；腫瘤與肝臟的比值為5.9；腫瘤與腎臟的比值為0.8)使SPECT能夠顯示小鼠體內(nèi)的腫瘤。另外在體內(nèi)治療研究中發(fā)現(xiàn)，與未經(jīng)治療的對(duì)照組相比，161Tb-cm09組中所有小鼠的腫瘤生長(zhǎng)都明顯減少，甚至完全緩解(80%)，證實(shí)了其抑制腫瘤生長(zhǎng)的潛力。

此外，Müller等[2]還通過161Tb和177Lu標(biāo)記的葉酸偶聯(lián)物在FR陽性KB和IGROV-1小鼠腫瘤模型上的比較，研究了臨床前SPECT的顯像潛力以及161Tb-葉酸的治療效果。體外研究發(fā)現(xiàn)，161Tb-cm09和177Lu-cm09對(duì)兩種細(xì)胞系中都有大致相同的攝取和FR特異性的抑制作用，但161Tb-cm09的細(xì)胞抑制作用比177Lu-cm09更明顯。在腫瘤模型中，與177Lu-cm09(半抑制濃度IC50：0.063 MBq/mL和4.52 MBq/mL)相比，161Tb-cm09(IC50：0.014 MBq/mL和2.53 MBq/mL)的半抑制濃度分別低4.5倍(KB)和1.7倍(IGROV-1)。SPECT顯像顯示了具有兩種放射性結(jié)合物的小鼠腫瘤，體內(nèi)治療研究顯示在KB腫瘤模型中，161Tb-葉酸處理組小鼠的中位生存期(54 d)比177Lu-葉酸處理組(35 d)或?qū)φ招∈?31 d)要長(zhǎng)。同樣的情況也適用于IGROV-1腫瘤模型，對(duì)照組、161Tb-cm09治療組和177Lu-cm09治療組的平均存活時(shí)間分別為19、31和30 d。由此可見，與177Lu-cm09相比，161Tb-cm09在KB和IGROV-1荷瘤小鼠中具有更強(qiáng)的抗腫瘤作用。

然而，以葉酸為基礎(chǔ)的放射性結(jié)合物的靶向腫瘤治療存在腎臟損傷的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榉派湫匀~酸專門聚集在表達(dá)FR的近端小管細(xì)胞中[22,30]。為此Haller等[31]進(jìn)行了一項(xiàng)為期8個(gè)月的研究，旨在探討應(yīng)用161Tb-葉酸對(duì)腎臟的不良副作用，并將其與177Lu-葉酸對(duì)腎臟的影響進(jìn)行比較。研究結(jié)果表明，由于俄歇/轉(zhuǎn)換電子的共同發(fā)射，161Tb-葉酸的腎臟平均吸收劑量(3.0 Gy/MBq)比177Lu-葉酸的平均吸收劑量(2.3 Gy/MBq)高約24%。應(yīng)用161Tb-葉酸后，腎功能呈劑量和時(shí)間依賴性降低，表現(xiàn)為腎攝取99mTc-DMSA減少，血尿素氮和肌酐水平升高。當(dāng)177Lu-葉酸應(yīng)用于相同的劑量時(shí)，也得到了類似的結(jié)果。組織病理學(xué)檢查證實(shí)，在應(yīng)用相同活度的161Tb-葉酸和177Lu-葉酸后，腎皮質(zhì)受到了類似的損傷。其特征是中度損傷的腎臟出現(xiàn)腎小管塌陷、腎小球增大并伴有纖維蛋白沉積，嚴(yán)重受損的腎臟出現(xiàn)腎小球硬化。由此可見，與177Lu-葉酸相比，使用161Tb-葉酸后，盡管俄歇/轉(zhuǎn)換電子對(duì)平均吸收的腎臟劑量有貢獻(xiàn)，但不會(huì)造成額外的腎臟損害。 可見，161Tb的臨床應(yīng)用能提高治療的成功率。

2.3 針對(duì)卵巢癌的單克隆抗體161Tb-DOTA-chCE7

L1細(xì)胞黏附分子(L1CAM)是一種高度糖基化的I型跨膜蛋白，在多種腫瘤中過度表達(dá)，被認(rèn)為是新療法的一個(gè)有前途的靶點(diǎn)[32-36]。L1CAM的異常表達(dá)與腫瘤細(xì)胞的侵襲和運(yùn)動(dòng)有關(guān)[34]，而且與卵巢癌、子宮癌和結(jié)直腸癌的不良預(yù)后和進(jìn)展的高風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)[37-39]。單克隆抗體chCE7是一種與人L1CAM高親和力的嵌合IgG1分子。已有研究表明，使用177Lu標(biāo)記的單克隆抗體chCE7的抗L1CAM放射免疫治療(RIT)在治療人卵巢癌異種移植物有效[40]。

最近Grünberg等[41]將單克隆抗體chCE7用161Tb標(biāo)記，在卵巢癌治療模型中與177Lu標(biāo)記的對(duì)應(yīng)物進(jìn)行比較。研究結(jié)果顯示，177Lu-DOTA-chCE7和161Tb-DOTA-chCE7在荷瘤裸鼠體內(nèi)的分布相似，且都有著較高的腫瘤放射性攝取率(37.8%ID/g～39.0%ID/g，注射144 h后)，在非靶器官中含量很低，SPECT/CT圖像證實(shí)了生物分布情況。161Tb標(biāo)記的chCE7(最大耐受劑量MTD:10 MBq)在裸鼠中的放射性毒性高于177Lu標(biāo)記的chCE7(MTD:12MBq)，因?yàn)?61Tb發(fā)射的能量更高。在50%MTD的對(duì)比治療研究中，161Tb-DOTA-chCE7的腫瘤生長(zhǎng)抑制率比177Lu-DOTAchCE7高82.6%。證明在同等毒性劑量下，161Tb-chCE7比177Lu-chCE7更有效地延緩IGROV-1腫瘤的生長(zhǎng)。

2.4 針對(duì)前列腺癌的小分子探針161Tb-PSMA-617

前列腺特異性膜抗原(PSMA)是一種細(xì)胞表面糖蛋白，在正常前列腺組織中表達(dá)，在前列腺癌中過度表達(dá)[42-43]。有跡象表明，PSMA的表達(dá)水平與疾病的分期和疾病進(jìn)展的風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[44-45]。因此，PSMA是使用放射性核素治療轉(zhuǎn)移性去勢(shì)抵抗性前列腺癌(MCRPC)的一個(gè)有價(jià)值的靶點(diǎn)[46-49]。基于該靶點(diǎn)發(fā)展的靶向PSMA放射性藥物受到了廣泛的關(guān)注，在前列腺癌診療中具有廣闊的應(yīng)用前景[50]。最初的設(shè)計(jì)是用放射性碘來標(biāo)記化合物，適合于放射性顯像，并且是第一個(gè)用于患者治療的化合物[51]。隨后，人們開發(fā)出帶有螯合劑的PSMA配體，使其與放射性金屬結(jié)合使用，用于顯像和治療[46,49,52]。PSMA-617和PSMA I&T分別配備了DOTA和DOTAGA螯合劑，已經(jīng)在臨床上用于mCRPC的放射性核素靶向治療[53-54]，其中大多用177Lu標(biāo)記[55]。

為了找到替代的放射性金屬核素用于mCRPC的靶向放射性核素治療，Müller等[56]評(píng)估了161Tb-PSMA-617作為177Lu-PSMA-617更有效治療替代物的潛力。研究發(fā)現(xiàn)，161Tb-PSMA-617和177Lu-PSMA-617表現(xiàn)出相同的體外性質(zhì)和組織分布特征。其中161Tb-PSMA-617在PC-3 PIP腫瘤異種移植物中的攝取在4 h后達(dá)到最大值(49±5.5)%ID/g，并隨時(shí)間緩慢下降(96 h后變?yōu)?22±4.3)%ID/g。在整個(gè)研究濃度范圍內(nèi)，161Tb-PSMA-617與相同活度的177Lu-PSMA-617相比，PC-3 PIP腫瘤細(xì)胞的生存活力和存活率明顯降低。用161Tb-PSMA-617(分別為5.0 MBq/只和10 MBq/只)治療荷瘤小鼠，與未處理的對(duì)照動(dòng)物(19 d)和之前報(bào)道的使用5.0 MBq177Lu-PSMA-617治療的小鼠(32 d[57])相比，小鼠的中位生存期(5.0 MBq為36 d；10 MBq為65 d)明顯延長(zhǎng)，并且當(dāng)使用161Tb-PSMA-617時(shí)，已經(jīng)消失的腫瘤再生長(zhǎng)頻率較低。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，證實(shí)了161Tb相對(duì)于177Lu的假設(shè)優(yōu)勢(shì)，并為未來161Tb-PSMA-617用于治療轉(zhuǎn)移性去勢(shì)抵抗性前列腺癌(mCRPC)的臨床轉(zhuǎn)換提供了基礎(chǔ)。

3 161Tb的臨床研究

目前關(guān)于161Tb的臨床研究較少，大部分仍處于臨床前階段。最近，Baum等[58]在臨床中首次應(yīng)用了161Tb-DOTATOC。在這項(xiàng)研究中，分別對(duì)一名35歲的轉(zhuǎn)移性、分化良好、非功能性惡性副神經(jīng)節(jié)瘤患者和一名70歲的男性胰腺尾部轉(zhuǎn)移性功能性神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤患者使用了596 MBq和1 300 MBq的161Tb-DOTATOC。平面圖像和劑量學(xué)提供了預(yù)期的161Tb-DOTATOC在肝、腎、脾和膀胱中隨時(shí)間變化的生物分布。其中在患者1中，盡管161Tb-DOTATOC的使用活度較低，但所得到的圖像顯示了已知的骨轉(zhuǎn)移，這與前一周使用68Ga-DOTATOC進(jìn)行的PET/CT掃描所顯示的病灶一致，此外還發(fā)現(xiàn)161Tb-DOTATOC在脾臟中有較高的積聚，這是一種多肽特異性特征。在患者2中應(yīng)用161Tb-DOTATOC后獲得的圖像顯示，在雙葉肝臟中以及多發(fā)性骨轉(zhuǎn)移病灶有顯著的攝取，具有視覺上優(yōu)異的靶與背景比。患者2更好的圖像質(zhì)量和更多病理?yè)p傷的檢測(cè)與應(yīng)用了大約兩倍的劑量活度有關(guān)。在這兩名患者中，161Tb-DOTATOC耐受性良好，在手術(shù)過程中或手術(shù)后沒有任何不良反應(yīng)，表明應(yīng)用161Tb-DOTATOC安全。研究結(jié)果證明，161Tb發(fā)射的γ輻射可用于全身平面顯像，甚至低活度161Tb也可用于SPECT/CT顯像，為161Tb放射性藥物的進(jìn)一步臨床研究提供參考。

4 結(jié)論

已有的161Tb標(biāo)記放射性藥物研究結(jié)果表明，161Tb在腫瘤治療方面比177Lu更有效。但，由于嚴(yán)重缺乏161Tb放射性核素，臨床前和臨床研究相關(guān)的工作開展不足，在用于人體進(jìn)行治療或診斷之前，還需要大量此類研究。主要的制約因素有高濃縮靶的成本、低反應(yīng)截面、放射性雜質(zhì)、非放射性同位素的存在等。同位素在線分離(ISOL)已成為目前備受關(guān)注的加速器技術(shù)，也是未來解決鋱同位素生產(chǎn)難題的關(guān)鍵?？傮w而言，161Tb有望成為新型的放射性治療核素，可為腫瘤患者提供更優(yōu)選擇。