靶向成纖維細(xì)胞活化蛋白放射性探針研究進(jìn)展

陸智彭，許慶龍，陳盼盼，3，秦亞娟，3，唐立鈞，厲廷有，3*

（1南京醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，南京 211166；2中國(guó)藥科大學(xué)藥物科學(xué)研究院，南京 210009；3南京醫(yī)科大學(xué)核醫(yī)藥臨床轉(zhuǎn)化中心，南京 210029; 4江蘇省人民醫(yī)院，南京 210029）

1 成纖維細(xì)胞活化蛋白（FAP）

癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAF）、免疫細(xì)胞、血管成分等構(gòu)成的腫瘤微環(huán)境在腫瘤的發(fā)生、遷移、免疫抑制和治療抵抗方面發(fā)揮重要作用。FAP 是一種Ⅱ型跨膜糖蛋白，屬于二肽基肽酶Ⅳ樣家族，能夠催化裂解脯氨酸后面的酰胺鍵從而實(shí)現(xiàn)底物活化，在細(xì)胞外基質(zhì)重塑和纖維化過(guò)程中發(fā)揮重要作用，在健康組織中表達(dá)水平低，但在超過(guò)90%以上的惡性上皮腫瘤中高表達(dá)。FAP 高表達(dá)已被證明是肺癌、肝細(xì)胞癌和結(jié)腸癌一種獨(dú)立的不良預(yù)后的標(biāo)志物。另外，F(xiàn)AP 也參與了組織炎癥、疤痕形成和纖維化過(guò)程。因此FAP 靶向的分子影像［正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像（PET）和單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描（SPECT）］正在成為一種癌癥、纖維化、炎癥等疾病的有力診療手段［1-3］。

2 靶向成纖維細(xì)胞活化蛋白（FAP）的放射性探針及其應(yīng)用

2.1 125I-FAPI-01和68Ga-FAPI-02

2018年，海德堡大學(xué)醫(yī)院Haberkorn 研究小組［4］開(kāi)發(fā)了基于5-碘喹啉-4-酰胺的放射性探針125I-FAPI-01 和與DOTA 偶聯(lián)的探針68Ga-DOTAFAPI-02（圖1），兩種探針在體外和體內(nèi)都顯示出高特異性、親和力和FAP 表達(dá)細(xì)胞的快速內(nèi)化。動(dòng)物模型和臨床PET 研究表明，探針在腫瘤內(nèi)高攝取并且能夠快速清除，顯像對(duì)比度高，健康組織所受輻射可忽略不計(jì)。在局部晚期肺腺癌患者中的顯像效果明顯優(yōu)于18F-FDG。

圖1 125I-FAPI-01和基于FAPI-02的放射性探針的化學(xué)結(jié)構(gòu)

2.2 68Ga/64Cu/90Y/225Ac-FAPI-04

Haberkorn 研 究 小 組［5-7］分 析 了68Ga-FAPI-02和68Ga-FAPI-04（圖2）的組織生物分布并進(jìn)行了初步劑量測(cè)定。結(jié)果顯示，與68Ga-FAPI-02 相比，68Ga-FAPI-04 表現(xiàn)出了更長(zhǎng)時(shí)間的腫瘤滯留，兩者的顯像靶本比（注射后1 h）基本相同。與18F-FDG相比，兩者的腫瘤攝取與18F-FDG 幾乎相等，但是68Ga-FAPI 在腦（0.32vs11.01）、肝 臟（1.69vs2.77）和口腔/咽黏膜（2.57vs4.88）等背景攝取顯著降低。在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系U87MG、FAP 轉(zhuǎn)染的纖維肉瘤細(xì)胞和CD26 轉(zhuǎn)染的人胚胎腎細(xì)胞中，177Lu-FAPI-02/04 顯示出對(duì)FAP 的高特異性結(jié)合。對(duì)于藥代動(dòng)力學(xué)和生物分布研究，在U87MG異種移植小鼠模型中，68Ga-FAPI-04 表現(xiàn)出更高的腫瘤積累和延遲消除。之后，他們將FAPI-02 和FAPI-04 PET 顯像應(yīng)用于神經(jīng)膠質(zhì)瘤的分型，對(duì)18名膠質(zhì)瘤患者靜脈注射68Ga-FAPI-02/04 后30 min進(jìn)行臨床PET/CT掃描，結(jié)果表明，在IDH野生型膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和Ⅲ/Ⅳ級(jí)IDH 突變型膠質(zhì)瘤中探針攝取增加，但在彌漫性星形細(xì)胞瘤中沒(méi)有增加，因此有助于低級(jí)別IDH 突變和高級(jí)別膠質(zhì)瘤之間分型。與FAPI-02 相比，F(xiàn)API-04 在人血清中表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，對(duì)FAP 的親和力更高（與CD26 相比），消除更慢。在荷瘤動(dòng)物體內(nèi)達(dá)到了更高的標(biāo)化攝取值，血藥濃度-時(shí)間曲線(xiàn)下面積更大。使用68Ga-FAPI-04對(duì)2名轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者進(jìn)行PET/CT掃描顯示轉(zhuǎn)移性乳腺癌的探針攝取率較高。最后，在使用相當(dāng)?shù)蛣┝康?0Y-FAPI-04 治療后疼痛癥狀減輕，表明 FAP靶向內(nèi)放射療法在治療乳腺癌方面具有巨大潛力。

圖2 基于FAPI-04的放射性探針的化學(xué)結(jié)構(gòu)

為了探究68Ga-FAPI-04 和18F-FDG 在腫瘤轉(zhuǎn)移的縱向監(jiān)測(cè)中的表現(xiàn)和FAP 的表達(dá)水平與腫瘤轉(zhuǎn)移的發(fā)展之間的相關(guān)性，Ding 等［8］使用雌性BALB/c 小鼠建立了40 個(gè)4T1 轉(zhuǎn)移性乳腺癌小鼠模型，然后每周使用68Ga-FAPI-04 和18F-FDG 進(jìn)行持續(xù)長(zhǎng)達(dá)6 周的縱向成像，并進(jìn)行體外蘇木精和伊紅（HE）和免疫化學(xué)（IHE）染色以評(píng)估轉(zhuǎn)移性病變上的FAP 表達(dá)。進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)分析表明，68Ga-FAPI-04在檢測(cè)腫瘤轉(zhuǎn)移的早期階段比18F-FDG 更敏感，但在腫瘤轉(zhuǎn)移的晚期階段不如18F-FDG 敏感，在這個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程中，68Ga-FAPI-04 和18F-FDG 的吸收或信噪比之間也沒(méi)有直接相關(guān)性。

Kesch 等［9］嘗試?yán)?8F-FDG-PET/CT 對(duì)1 名經(jīng)tru-cut 活檢確診為浸潤(rùn)性乳腺癌的女性患者進(jìn)行分期，腫瘤位于右乳房的上外象限，但并未表現(xiàn)出病理性攝取。隨后，進(jìn)行68Ga-FAPI-04 PET/CT 顯像，原發(fā)腫瘤顯示出強(qiáng)烈的放射性探針?lè)e聚，表明68Ga-FAPI PET/CT 顯像在檢測(cè)乳腺癌原發(fā)腫瘤方面優(yōu)于18F-FDG 顯像，因此，他們建議未來(lái)在乳腺癌分期中用68Ga-FAPI替代18F-FDG。

前列腺癌患者中，F(xiàn)AP 表達(dá)隨疾病進(jìn)展顯著上升，K?mek 等［10］使用68Ga-FAPI-04 PET/CT 成像對(duì)前列腺癌不同臨床階段中成纖維細(xì)胞活化蛋白（FAP）的表達(dá)進(jìn)行了評(píng)估，發(fā)現(xiàn)FAP在去勢(shì)抵抗性前列腺癌（CRPC）患者中呈高度表達(dá)。

Hatazawa 等［11］向人胰腺癌細(xì)胞（PANC-1 和MIA PaCa-2）異種移植小鼠靜脈注射64Cu-FAPI-04（7.21 ± 0.46 MBq）后進(jìn)行動(dòng)態(tài)和延遲PET 掃描。動(dòng)態(tài)掃描結(jié)果顯示探針通過(guò)腎臟快速清除，但從腫瘤中清除緩慢。注射后2.5 h 的延遲PET 掃描顯示探針在腫瘤中輕微攝取，在肝臟和腸道中攝取相對(duì)較高。除心臟和尿液外，64Cu-FAPI-04 在腫瘤或正常器官中的累積水平顯著高于68Ga-FAPI-04。與對(duì)照小鼠相比，225Ac-FAPI-04（34 kBq）在PANC-1 異種移植小鼠中顯示出明顯的腫瘤生長(zhǎng)抑制，而體重沒(méi)有顯著變化。該研究對(duì)64Cu-FAPI-04 和225Ac-FAPI-04 能夠用于治療FAP 陽(yáng)性胰腺癌做了概念驗(yàn)證。

Wang 等［12］使 用18F-FDG 和68Ga-FAPI-04 PET/CT 對(duì)一名懷疑患有晚期鼻咽癌的處于排卵期的45 歲女性進(jìn)行了評(píng)估，檢測(cè)到原發(fā)性鼻咽癌和右頸部淋巴結(jié)、肝臟和骨骼中的轉(zhuǎn)移灶，另外在兩個(gè)乳房中都發(fā)現(xiàn)了68Ga-FAPI-04 的強(qiáng)烈彌漫性攝取，提示激素刺激可能會(huì)影響相關(guān)組織對(duì)68Ga-FAPI-04的攝取。

Fu 等［13］報(bào)告了第1 例使用68Ga-FAPI-04 對(duì)乙狀結(jié)腸印戒細(xì)胞癌（SRCC）的顯像結(jié)果，表明68Ga-FAPI-04在檢測(cè)和描繪結(jié)直腸SRCC 的原發(fā)病變和腹膜癌變轉(zhuǎn)移方面比18F-FDG更為敏感。

活化的滑膜成纖維細(xì)胞是類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎中的關(guān)鍵效應(yīng)細(xì)胞。Dorst等［14］首次報(bào)道了在類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者中使用68Ga-FAPI-04 對(duì)發(fā)炎關(guān)節(jié)活化的滑膜成纖維細(xì)胞FAP 進(jìn)行PET 顯像。結(jié)果表明，探針在關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)中高度積累，背景信號(hào)低。

Zhou 等［15］對(duì)探針68Ga-FAPI-04 顯像在腎纖維化診斷中的價(jià)值進(jìn)行了評(píng)估。68Ga-FAPI-04 PET/CT 檢查結(jié)果表明，幾乎所有患者（12/13）都表現(xiàn)出放射性探針攝取增加。輕度、中度和重度纖維化患者的最大標(biāo)準(zhǔn)化攝取值分別為3.92 ± 1.50、5.98 ± 1.6和7.67 ± 2.23。與腎穿刺檢查相比，探針能夠?qū)AP 表達(dá)進(jìn)行無(wú)創(chuàng)成像可以快速顯示雙側(cè)腎臟狀況，靈敏度高。

心肌梗死后心肌細(xì)胞的大量突然丟失導(dǎo)致活化的成纖維細(xì)胞上調(diào)，并形成膠原瘢痕，這可以通過(guò)對(duì)活化的成纖維細(xì)胞進(jìn)行68Ga-FAPI PET顯像檢測(cè)到。Varasteh 等［16］對(duì)心肌梗死和假手術(shù)大鼠在不同時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行68Ga-FAPI-04 和18F-FDG PET/CT掃描。在冠狀動(dòng)脈結(jié)扎后7 d 對(duì)心肌梗死大鼠進(jìn)行動(dòng)態(tài)68Ga-FAPI-04 PET 掃描和阻斷研究。體內(nèi)掃描后，心臟冷凍切片用于放射自顯影、蘇木精和伊紅（HE）以及免疫熒光染色。結(jié)果顯示，冠狀動(dòng)脈結(jié)扎后第6 天，受傷心肌中68Ga-FAPI-04 的攝取達(dá)到峰值。探針在心肌梗死區(qū)域強(qiáng)烈積累，與18FFDG 攝取減少、PET/MR 和HE 染色的結(jié)果一致。橫截面的放射自顯影和HE 染色顯示，68Ga-FAPI-04 主要聚集在梗死心肌的邊界區(qū)。相比之下，在阻塞大鼠的梗死中只有很少的攝取，與遠(yuǎn)端非梗死心肌的攝取相當(dāng)。免疫熒光染色證實(shí)受損心肌中存在FAP 陽(yáng)性肌成纖維細(xì)胞。全心切片的形態(tài)計(jì)量分析表明，邊界區(qū)的 FAP 陽(yáng)性成纖維細(xì)胞密度分別比梗死中心和偏遠(yuǎn)地區(qū)高3 倍和8 倍，與PET 顯像結(jié)果一致，表明68Ga-FAPI-04 可用于心肌梗死后成纖維細(xì)胞活化的體內(nèi)成像，有助于心肌梗死后患者的臨床管理。

2.3 [18F]AlF標(biāo)記的FAP靶向探針

Hu 等［17］根據(jù)22 名不同類(lèi)型癌癥患者接受［18F］AlF-FAPI-42（圖3）全身PET/CT顯像的結(jié)果發(fā)現(xiàn)［18F］AlF-FAPI-42 在腫瘤中的攝取可迅速達(dá)到較高水平，在18 min 時(shí)平均SUVmax為15.8，在2 h內(nèi)保持在類(lèi)似的高水平，［18F］AlF-FAPI-42 的最佳圖像采集時(shí)間確定為注射后1 h，［18F］AlF-FAPI-42在腫瘤中高攝取，病灶清晰可見(jiàn)。［18F］AlF-FAPI-42表現(xiàn)出與68Ga-FAPI-04 相當(dāng)?shù)牟≡顧z測(cè)能力，在肝臟和骨骼病變部位的攝取更高。

圖3 [18F]AlF標(biāo)記的FAP靶向探針的化學(xué)結(jié)構(gòu)

2.4 131I-FAPI-02、131I-FAPI-04和211At-FAPI-04

Ma等［18-19］報(bào)道了使用含三甲基芳基錫的FAPI前體，利用放射性碘化脫錫的方法進(jìn)行131I標(biāo)記，獲得了131I-FAPI-02 和131I-FAPI-04 兩種放射性探針（圖4）。在體外U87MG 細(xì)胞模型上，131I-FAPI-04表現(xiàn)出更高的親和力、更多的細(xì)胞內(nèi)攝取和更長(zhǎng)的保留時(shí)間。131I-FAPI-04 在SPECT/CT 顯像中體現(xiàn)更高的腫瘤積累、更長(zhǎng)時(shí)間的腫瘤滯留和更高的腫瘤與器官比值。腫瘤內(nèi)注射131I-FAPI-04 顯著抑制U87MG 異種移植小鼠的腫瘤生長(zhǎng)，且沒(méi)有觀(guān)察到明顯的毒性。211At 的半衰期為7.2 h，適合用于靶向FAP 的治療探針，類(lèi)似方法制備得到的211At-FAPI-04（圖4）可與FAP 陽(yáng)性的U87MG 細(xì)胞快速特異結(jié)合，顯著降低細(xì)胞活力，將細(xì)胞分裂阻止在G2/M 期從而抑制細(xì)胞增殖。在U87MG 異種移植物中，211At-FAPI-04 明顯抑制腫瘤生長(zhǎng)并以劑量依賴(lài)性方式延長(zhǎng)中位生存期，對(duì)正常器官?zèng)]有明顯毒性，可以為治療膠質(zhì)瘤提供一種新的靶向性α粒子療法。

圖4 131I-FAPI-02、131I-FAPI-04和211At-FAPI-04的化學(xué)結(jié)構(gòu)

2.5 68Ga-FAPI-21和68Ga/90Y/153Sm-FAPI-46

之后，Loktev 等［20］又合成了15 個(gè)基于喹啉的新型放射性探針。表征結(jié)果顯示：與FAPI-04 相比，其中有11 個(gè)探針在體外顯示出與FAP 結(jié)合力增加，有7 個(gè)探針在荷瘤小鼠中的腫瘤攝取增加。大多數(shù)探針的腫瘤與正常器官的攝取比率都得到了改善，顯像對(duì)比度更高。值得注意的是，68Ga-FAPI-21 和68Ga-FAPI-46（圖5）顯示出了增強(qiáng)的腫瘤與背景比（TBR），在癌癥患者中PET顯像結(jié)果顯示：在給藥后10 min，兩個(gè)探針的腫瘤內(nèi)攝取都很高，但FAPI-21 在口腔黏膜、唾液腺和甲狀腺中的攝取更高。由于使用十二烷四乙酸（DOTA）配體用作螯合劑，F(xiàn)API-46 也可以用治療性核素90Y、177Lu 和225Ac 進(jìn)行放射性標(biāo)記成為治療型放射性藥物（圖5）［21］。

圖5 基于FAPI-21和FAPI-46的放射性探針的化學(xué)結(jié)構(gòu)

Kratochwil 等［22］使 用153Sm-FAPI-46 對(duì) 肉 瘤肺轉(zhuǎn)移患者進(jìn)行治療，結(jié)果顯示患者對(duì)結(jié)累積20 GBq153Sm-FAPI-46 的3 個(gè)周期治療表現(xiàn)出了良好的耐受性并且8個(gè)月病情穩(wěn)定。

Liu 等［23］在胰腺癌模型中使用177Lu-FAPI-46與225Ac-FAPI-46 進(jìn)行成纖維細(xì)胞活化蛋白靶向治療，結(jié)果顯示，兩者均被腎臟快速清除并且3 h 后在腫瘤中有相對(duì)較高的蓄積，兩者均顯示出腫瘤抑制作用。與225Ac-FAPI-46 相比，177Lu-FAPI-46 的療效顯現(xiàn)相對(duì)緩慢，但持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。

2.6 99mTc-FAPI

與PET 相比，SPECT 是一種成本更低且更廣泛可用的顯像技術(shù)，因此99mTc-FAPI 探針因其經(jīng)濟(jì)性可能會(huì)更受患者接受和歡迎。

Trujillo-Benítez 等［24］以6-肼基煙酸、D-丙氨酸等為原料合成了2-硼酸基四氫吡咯骨架的新型靶向FAP 的探針99mTc-iFAP（圖6），利用SPECT 顯像對(duì)其進(jìn)行了臨床前評(píng)價(jià)。體外和體內(nèi)研究表明，探針在人血清中的穩(wěn)定性高（24 h 后純度仍大于95%），能夠?qū)AP 特異性識(shí)別，腫瘤攝取率高（30 min時(shí)為7.05 %ID/g）和腎臟清除快。

圖6 含硼酸結(jié)構(gòu)的99mTc標(biāo)記靶向FAP的放射性探針的化學(xué)結(jié)構(gòu)

Lindner等［25］基于原始探針構(gòu)建了一種平臺(tái)策略來(lái)制備99mTc-三羰基配合物，所選擇的螯合劑的羧酸結(jié)構(gòu)可以很容易地轉(zhuǎn)化為終產(chǎn)物的各種衍生物。99mTc-FAPI-19（圖7）顯示出與重組FAP表達(dá)細(xì)胞的高親和力和特異性結(jié)合。遺憾的是，在HT-1080-FAP異種移植小鼠的掃描中未觀(guān)察到腫瘤攝取。將親水性氨基酸連接到化合物的螯合劑部分后，得到的99mTc-FAPI 探針顯示出優(yōu)異的靶標(biāo)結(jié)合特性和高親和力（IC50= 6.4 ~ 12.7 nmol/L）以及顯著的腫瘤攝取。優(yōu)選探針99mTc-FAPI-34（圖7）被應(yīng)用于轉(zhuǎn)移性卵巢癌和胰腺癌患者的診斷性閃爍顯像和SPECT 顯像，與68Ga-FAPI-46 PET/CT 顯像結(jié)果一致。

圖7 含99mTc-三羰基配位結(jié)構(gòu)的靶向FAP的放射性探針的化學(xué)結(jié)構(gòu)

Ruan等［26］合成了兩種含異氰基的靶向FAP探針［99mTc］［Tc-（CN-C5-FAPI）6］+和［99mTc］［Tc-（CNPEG4-FAPI）6］+（圖8）。兩者是良好的親水復(fù)合物，在生理鹽水和小鼠血清中都表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。體外細(xì)胞水平實(shí)驗(yàn)表明，兩者對(duì)FAP 具備很強(qiáng)的靶向能力和親和力（2.01 nmol/L 和3.90 nmol/L）。在攜帶U87MG 腫瘤的BALB/c 裸鼠中進(jìn)行的生物分布和阻斷研究表明，兩者都表現(xiàn)出特異性的腫瘤攝取。［99mTc］［Tc-（CN-PEG4-FAPI）6］+顯示出比前者更高的腫瘤攝取和更高靶本比。SPECT顯像結(jié)果與生物分布結(jié)果一致，表明［99mTc］［Tc-（CN-PEG4-FAPI）6］+是一種很有前途的靶向FAP 的腫瘤顯像劑。

圖8 含99mTc-異氰配位結(jié)構(gòu)的靶向FAP的放射性探針的化學(xué)結(jié)構(gòu)

2.7 基于肽/擬肽骨架的FAP靶向探針

Lin 等［27］通過(guò)優(yōu)化合理設(shè)計(jì)獲得了含有白蛋白結(jié)合對(duì)氯苯丁酰胺片段的FAP 靶向PET 探針68Ga-Alb-FAPtp-01（圖9），并與臨床使用的探針68Ga-FAPI-04 進(jìn)行了比較，動(dòng)態(tài)/靜態(tài)PET-CT 顯像表明，隨著時(shí)間的推移68Ga-Alb-FAPtp-01表現(xiàn)出顯著的腫瘤攝取，注射探針后，3 h內(nèi)平均標(biāo)準(zhǔn)攝取值（SUVmean）在1.775 ~ 1.425區(qū)間內(nèi)，1 h時(shí)腫瘤/肌肉（T/M）比值為5.9。而注射68Ga-FAPI-04后在3 h內(nèi)SUVmean在0.10 ~ 0.015 區(qū) 間 內(nèi)，1 h 時(shí)T/M 為1.1，腫瘤攝取的增加和藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的改善有望使得此探針更好地對(duì)腫瘤進(jìn)行分期。

圖9 基于A(yíng)lb-FAPtp-01的放射性探針的化學(xué)結(jié)構(gòu)

Baum等［28］報(bào)道了使用肽類(lèi)177Lu-FAP-2286（圖10）進(jìn)行靶向放射性核素治療（PTRT）的首次人體試驗(yàn)結(jié)果。177Lu-FAP-2286 表現(xiàn)出了腫瘤顯著攝取和長(zhǎng)期滯留，在11名晚期腺癌（胰腺、乳腺、直腸或卵巢晚期腺癌）患者中耐受性良好，均未發(fā)現(xiàn)不良反應(yīng)，為多種惡性腫瘤提供了極具前景的治療選擇。

圖10 基于FAP-2286的放射性探針的化學(xué)結(jié)構(gòu)

2.8 使用方酰胺作為偶聯(lián)基團(tuán)的FAP靶向探針

方酸二酯的酯基可在其他親核基團(tuán)存在下選擇性地與胺反應(yīng)，沒(méi)有副反應(yīng)，不發(fā)生水解，反應(yīng)條件溫和，在有機(jī)和水性介質(zhì)都可以進(jìn)行。通過(guò)控制水性條件下的pH 或有機(jī)溶劑中的堿性條件，可以不對(duì)稱(chēng)地進(jìn)行酰胺化。方酸還可能對(duì)放射性藥物的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生有益影響，因此，方酰胺結(jié)構(gòu)可作為螯合劑和靶向部分的偶聯(lián)單元［29］。

Ballal等［30-31］評(píng)估了一種改良的FAP 靶向的探針68Ga-DOTA. SA. FAPi（圖11）的生物分布、藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)及給藥劑量并與18F-FDG PET/CT 在各種癌癥患者中的顯像效果進(jìn)行了頭對(duì)頭比較。結(jié)果顯示：68Ga-DOTA. SA. FAPi PET/CT 顯像最早可在放射性探針注射后10 min 進(jìn)行，探針的診斷準(zhǔn)確性與18F-FDG-PET/CT 結(jié)果密切匹配［30］。他們還報(bào)道了1 例對(duì)所有既往傳統(tǒng)治療方案無(wú)效的終末期乳腺癌患者在68Ga-DOTA. SA. FAPi PET/CT 引導(dǎo)下的施以177Lu-DOTA. SA. FAPi 內(nèi)放射療法，177Lu-DOTA.SA.FAPi 在所有病變組織表現(xiàn)出強(qiáng)烈積累效應(yīng)，與68Ga-DOTA. SA. FAPi 的攝取情況一致。治療后，患者頭痛程度有所減輕。治療后4周的實(shí)驗(yàn)室參數(shù)均在正常范圍內(nèi)，未觀(guān)察到與治療相關(guān)的不良事件。

Moon 等［32］合成了一類(lèi)基于藥效團(tuán)UAMC1110的含有方酸的68Ga-DOTA. SA. FAPi 和68Ga-DATA5m. SA. FAPi（圖11），二者的放射化學(xué)產(chǎn)率可以高達(dá)97%以上，并在2 h 內(nèi)表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性。兩者及其各自的前體都對(duì)FAP 表現(xiàn)出了很強(qiáng)的親和力（IC50= 0.7 ~ 1.4 nmol/L）。68Ga-DOTA. SA.FAPi 在HT-29 人結(jié)腸直腸癌異種移植小鼠模型中顯示出高腫瘤積累（SUVmin= 0.75）和低背景信號(hào)，注射后60 min 的離體生物分布結(jié)果表明其在腫瘤中的攝取量最高（5.2% ID/g），而在健康組織中的整體攝取量較低。

圖11 含有方酰胺連接子的靶向FAP的放射性探針的化學(xué)結(jié)構(gòu)

2.9 基于FAPI-02/04 的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)改良型探針

FAP 已成為癌癥診斷和治療的一個(gè)有吸引力的靶點(diǎn)，一系列基于FAPI 的放射性探針已被開(kāi)發(fā)出來(lái)，并在臨床應(yīng)用中初步顯示出良好的診斷效果。然而，它們的快速清除和腫瘤滯留不足阻礙了其在癌癥治療上的應(yīng)用。因此，旨在改善其藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的改良型的FAP靶向探針應(yīng)運(yùn)而生。

Wen 等［33］報(bào)道了幾種截短的Evans blue 修飾的FAPI-02衍生放射性探針的合成及評(píng)價(jià)，引入截短的Evans blue 片段作為白蛋白結(jié)合劑，旨在改善FAPI-02 的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，增強(qiáng)其腫瘤駐留。這些探針在體內(nèi)外對(duì)FAP 均表現(xiàn)出了高親和力和靶向特異性。與未修飾的 FAPI-02 相比，EB-FAPIB1（圖12）的腫瘤攝取和滯留顯著增強(qiáng)。177Lu-EBFAPI-B1 在U87MG 腫瘤模型中表現(xiàn)出顯著的腫瘤長(zhǎng)效抑制作用，具備臨床轉(zhuǎn)化的潛力。

圖12 含截短的Evans blue 修飾的靶向FAP 的放射性探針的化學(xué)結(jié)構(gòu)

基于FAPI-04 的主體結(jié)構(gòu)，Xu 等［34］開(kāi)發(fā)了兩種白蛋白結(jié)合劑4-（對(duì)碘苯基）丁酸和截短的Evens blue 片段偶聯(lián)的FAP 放射性示蹤劑68Ga-TEFAPI-06 和68Ga-TEFAPI-07（圖13），以期延長(zhǎng)其在血液循環(huán)中的時(shí)間。結(jié)果表明：68Ga-TEFAPI-06 （Kd= 10.16 ± 2.56 nmol/L）和68Ga-TEFAPI-07（Kd= 7.81 ± 2.28 nmol/L）與FAP 的結(jié)合力與68Ga-FAPI-04 與FAP 的結(jié)合力相當(dāng)，在HT-1080-FAP 荷瘤小鼠模型中也表現(xiàn)出了較好的FAP 靶向能力。177Lu-TEFAPI-06 和177Lu-TEFAPI-07 在人 源 腫瘤 異種移植模型上均表現(xiàn)出顯著的生長(zhǎng)抑制作用且副作用基本可以忽略，顯示出較大的臨床轉(zhuǎn)化的潛力。

圖13 含白蛋白結(jié)合劑偶聯(lián)片段的靶向FAP的放射性探針的化學(xué)結(jié)構(gòu)

Zhang 等［35］將月桂酸（C12）和棕櫚酸（C16）分別與FAPI-04 綴合制備得到兩種可與白蛋白結(jié)合的FAPI 放 射性探針：FAPI-C12 和FAPI-C16（圖14）。兩者對(duì)FAP 的親和力均較強(qiáng)，IC50分別為6.80 和5.06 nmol/L，它們?cè)谏睇}水和血漿中穩(wěn)定 性 好。86Y-FAPI-C12 和86Y-FAPI-C16 在HT-1080-FAP腫瘤中的攝取均遠(yuǎn)高于HT-1080-Vehicle腫瘤，表明這兩種放射性藥物具有很高的FAP 特異性。與FAPI-04 相比，F(xiàn)API-C12 和FAPI-C16 都顯示出顯著增長(zhǎng)的體內(nèi)循環(huán)時(shí)間和顯著增強(qiáng)的腫瘤攝取。177Lu-FAPI-C16在24 h和72 h的腫瘤攝取均高于177Lu-FAPI-C12，兩者均遠(yuǎn)高于177Lu-FAPI-04。動(dòng)物模型上，在29.6 MBq 的活度下可以觀(guān)察到177Lu-FAPI-C16 能夠顯著抑制腫瘤體積增大，中位 生 存 期 遠(yuǎn) 長(zhǎng) 于177Lu-FAPI-04 治 療 組（28 dvs

圖14 長(zhǎng)鏈脂肪酸修飾的靶向FAP的放射性探針的化學(xué)結(jié)構(gòu)

10 d）。

2.10 基于增強(qiáng)瘤內(nèi)相關(guān)靶點(diǎn)親和力的雙靶向探針

為了增加單體FAPI小分子在腫瘤中的保留時(shí)間、降低其腎臟清除速度，Moon等［36］開(kāi)發(fā)了兩種具備“雙同彈頭”的靶向FAP 的68Ga 標(biāo)記放射性探針，其前體的結(jié)構(gòu)為在螯合基團(tuán)DOTA或者DOTAGA 的對(duì)角位置偶聯(lián)兩個(gè)完全相同的方酰胺連接子-UAMC1110結(jié)構(gòu)（圖15）。兩者對(duì)FAP表現(xiàn)出了優(yōu)異的親和力和選擇性。人體的PET/CT 掃描結(jié)果顯示：與68Ga-DOTA. SA. FAPi 相比，68Ga-DOTAGA.（SA.FAPi）2表現(xiàn)出了更高的腫瘤攝取和更長(zhǎng)時(shí)間的腫瘤滯留。因此，二聚體結(jié)構(gòu)的使用可能是增加FAP 抑制劑攝取的有效策略。Ballal 等［37］報(bào)道作為對(duì)接受酪氨酸激酶抑制劑治療但進(jìn)展的放射性碘難治性分化型甲狀腺癌（RR-DTC）患者的挽救治療選擇，15 名患者接受177Lu-DOTAGA.（SA. FAPi）2內(nèi)放射療法后表現(xiàn)評(píng)分顯著提高，所有患者均未出現(xiàn)Ⅲ/Ⅳ級(jí)血液學(xué)、腎或肝毒性。驗(yàn)證了此治療性探針的安全性和有效性，有望為已用盡所有標(biāo)準(zhǔn)療法的侵襲性RR-DTC 患者開(kāi)辟一條新的治療途徑。Li 等［38］合成了一種二價(jià)FAP 配體（ND-bisFAPI）并用18F 或177Lu 對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記（圖15），ND-bisFAPI 與FAP 的結(jié)合親和力為（0.25 ± 0.05）nmol/L，效力比單體DOTA-FAPI-04 高7 倍（IC50：0.25 nmol/Lvs2.0 nmol/L）。在FAP-A549細(xì)胞中，ND-bisFAPI 顯示出特異性攝取、高內(nèi)化分?jǐn)?shù)和緩慢的細(xì)胞外流。與單體［18F］AlF-FAPI-42 相比，［18F］AlF-ND-bisFAPI-PET 顯像顯示出更高的特異性腫瘤攝取和至少6 h 的腫瘤保留。生物分布研究表明，177Lu-ND-bisFAPI 在各時(shí)間點(diǎn)比177Lu-FAPI-04 具有更高的腫瘤攝取，前者提供的輻射劑量是后者的4倍，能夠顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)。為了優(yōu)化FAPI 探針的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，Zhao 等［39］設(shè)計(jì)了一種68Ga 標(biāo)記的FAPI 二聚體探針68Ga-DOTA-2P（FAPI）2（圖15），探針在磷酸鹽緩沖液和胎牛血清中能夠穩(wěn)定存在4 h，在體外和體內(nèi)對(duì)FAP 顯示出高親和力和特異性。在FAP 陽(yáng)性患者來(lái)源的異種移植腫瘤模型中，F(xiàn)API 二聚體探針的腫瘤攝取大約是68Ga-FAPI-46 的2 倍，在健康器官的攝取低，體內(nèi)清除速度快。在3名癌癥患者中的PET/CT 掃描顯示，68Ga-DOTA-2P（FAPI）2的腫瘤內(nèi)攝取高于68Ga-FAPI-46（最大標(biāo)準(zhǔn)化攝取值：8.1 ~ 39.0vs1.7 ~ 24.0，P＜ 0.001）。表明與68Ga-FAPI-46 相比，68Ga-DOTA-2P（FAPI）2腫瘤攝取增加和滯留時(shí)間增長(zhǎng)，在FAP 陽(yáng)性表達(dá)的惡性腫瘤的診斷顯像和靶向治療方面具備優(yōu)勢(shì)。

圖15 具備“雙同彈頭”的靶向FAP的放射性探針的化學(xué)結(jié)構(gòu)

由于腫瘤的異質(zhì)性和復(fù)雜的腫瘤-基質(zhì)相互作用，目前用于腫瘤診斷和治療的單靶向探針的效率有限?；谀[瘤細(xì)胞中的前列腺特異性膜抗原（PSMA）過(guò)表達(dá)和腫瘤基質(zhì)中成纖維細(xì)胞活化蛋白（FAP）上調(diào)的藥理學(xué)證據(jù)，Hu 等［40］報(bào)道了兩種異二聚體雙重靶向PSMA 和FAP 的18F 標(biāo)記探針［18F］AlF-PSMA-FAPI-01 和［18F］AlF-PSMA-FAPI-02（圖16）的合成、體外表征和PET/CT 顯像。這些具備“雙異彈頭”的二聚體探針在體外和體內(nèi)均顯示出對(duì)PSMA 和FAP的高特異性和親和力，與單靶向探針相比，這兩種探針在荷瘤小鼠中表現(xiàn)出更好的腫瘤攝取。

圖16 具備“雙異彈頭”的同時(shí)靶向FAP和PMSA的放射性探針的化學(xué)結(jié)構(gòu)

3 總結(jié)及展望

近年來(lái)，基于FAPI 的放射性探針的研究已經(jīng)成為腫瘤顯像和治療領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。本文從放射藥物化學(xué)角度出發(fā)，以結(jié)構(gòu)演進(jìn)為主線(xiàn)，對(duì)放射性元素標(biāo)記FAP 靶向探針的優(yōu)化、臨床前和臨床研究做了詳盡闡述，有助于進(jìn)一步理解其構(gòu)效關(guān)系和明晰進(jìn)一步深入改造的切入點(diǎn)，為未來(lái)通過(guò)化學(xué)修飾改善探針的藥代動(dòng)力學(xué)特性提供參考。對(duì)目前已經(jīng)進(jìn)入臨床研究的靶向FAP 放射性探針而言，通過(guò)設(shè)計(jì)方案更加合理、樣本量更大的臨床試驗(yàn)，進(jìn)一步探索放射性FAPI 在診斷和治療中的臨床價(jià)值是亟需開(kāi)展的工作。從開(kāi)發(fā)新的探針的角度而言，靶向FAP 的雙模態(tài)探針、同時(shí)靶向腫瘤內(nèi)FAP 和其他靶點(diǎn)的雙靶點(diǎn)探針是未來(lái)可以探索的方向。未來(lái)基于靶向FAP 治療性探針的內(nèi)放射治療是未來(lái)核醫(yī)學(xué)需要重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域。