放射性蛋白藥物在PD-1/PD-L1 靶向免疫治療評(píng)估中的應(yīng)用進(jìn)展

黃文鵬，孫昕瑤，楊琦，宋樂樂，康磊

（北京大學(xué)第一醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，北京 100034）

近年來(lái)，免疫治療迅猛發(fā)展，在惡性腫瘤治療方面展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，成為繼手術(shù)治療、放射治療、化學(xué)治療、靶向治療之后的一種有效的治療方法[1]。免疫治療通過調(diào)節(jié)、重新激活免疫系統(tǒng)，識(shí)別進(jìn)而殺滅腫瘤細(xì)胞。在眾多新的治療靶點(diǎn)中、針對(duì)程序性細(xì)胞死亡受體1（programmed cell death receptor 1，PD-1）和程序性細(xì)胞死亡配體1（programmed cell death ligand 1，PD-L1）的免疫抑制劑在臨床上已得到廣泛應(yīng)用。其通過阻斷PD-1與PD-L1 結(jié)合使負(fù)向調(diào)控信號(hào)受阻，解除T 淋巴細(xì)胞受抑制的狀態(tài)，進(jìn)而增強(qiáng)免疫應(yīng)答，延長(zhǎng)患者的生存期。然而并非所有腫瘤患者對(duì)PD-1/PD-L1 靶向治療均有良好的應(yīng)答療效，其原因在于PD-1 或PD-L1 在腫瘤的表達(dá)各異[2]。隨著新型放射性藥物的研發(fā)，利用核素藥物進(jìn)行靶向診斷和治療在腫瘤研究和臨床應(yīng)用中起到越來(lái)越重要的作用。放射性核素標(biāo)記完整單克隆抗體、抗體片段和多肽等進(jìn)行靶向PD-1/PD-L1 顯像的主要目的是在免疫治療過程中實(shí)時(shí)、無(wú)創(chuàng)、動(dòng)態(tài)地篩選潛在受益者、預(yù)測(cè)治療效果，從而指導(dǎo)PD-1/PD-L1 靶向治療和預(yù)后評(píng)估。本文對(duì)目前已開展的臨床前及臨床研究的核素標(biāo)記靶向PD-1/PD-L1 蛋白藥物探針進(jìn)行綜述，總結(jié)臨床前應(yīng)用狀況、效果及其臨床價(jià)值，為進(jìn)一步臨床轉(zhuǎn)化和優(yōu)化提供依據(jù)。

1 PD-1/PD-L1 信號(hào)通路與靶向PD-1/PD-L1抑制劑

PD-1 是一種I 型跨膜糖蛋白，由PDCD1基因編碼，是CD28 家族成員之一，在多種免疫細(xì)胞表面表達(dá)（如T 淋巴細(xì)胞、B 淋巴細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、髓系細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、單核細(xì)胞等）。PD-1由288 個(gè)氨基酸組成，包括細(xì)胞外免疫球蛋白V（immunoglobulinV，IgV）樣結(jié)構(gòu)域、疏水跨膜結(jié)構(gòu)域和具有酪氨酸信號(hào)基序的細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域，促進(jìn)調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞增殖，抑制免疫應(yīng)答[3]。

PD-L1 和PD-L2 是PD-1 已發(fā)現(xiàn)的配體，具有不同表達(dá)模式，其中PD-L1 為最主要配體。PD-L1由CD274基因編碼，屬于B7 家族，含有290 個(gè)氨基酸，是一種相對(duì)分子質(zhì)量為33 000 的Ⅰ型跨膜糖蛋白，細(xì)胞外區(qū)域有IgV 和IgC 樣結(jié)構(gòu)域。正常情況下表達(dá)水平較低，可通過促炎性細(xì)胞因子（如干擾素γ 和白細(xì)胞介素4）誘導(dǎo)表達(dá)上調(diào)，表達(dá)細(xì)胞包括活化的T 細(xì)胞、B 細(xì)胞、白細(xì)胞、上皮細(xì)胞、抗原提呈細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等[4-5]。在多種實(shí)體類型的腫瘤中可檢測(cè)到高于正常組織的PD-L1 表達(dá)，如頭頸部鱗狀細(xì)胞癌、乳腺癌、黑色素瘤、非小細(xì)胞肺癌、甲狀腺癌、胃腸道癌、腎癌、尿路上皮癌、膀胱癌和卵巢癌等[6]。

免疫檢查點(diǎn)機(jī)制是重要的分子細(xì)胞系統(tǒng)，PD-1/PD-L1信號(hào)通路對(duì)機(jī)體免疫平衡的維持起重要作用，可維持對(duì)自身抗原的耐受性，在生理?xiàng)l件下阻礙自身免疫[5]。針對(duì)PD-1/PD-L1 的免疫療法在多種人類腫瘤中取得成功。PD-1/PD-L1 異常激活后，免疫相關(guān)細(xì)胞接收避免激活的負(fù)向調(diào)控信號(hào)，維持免疫耐受。腫瘤細(xì)胞在細(xì)胞膜上過度表達(dá)PD-L1 分子，將在T 細(xì)胞受體（T cell receptor，TCR）和CD28信號(hào)通路附近聚集Src 同源酪氨酸磷酸酶-2 （Src homology phosphotyrosyl phosphatase 2，SHP-2），從而導(dǎo)致TCR 和CD28 途徑中關(guān)鍵分子的去磷酸化、T 細(xì)胞衰竭、下調(diào)抗凋亡分子和炎癥因子表達(dá)和免疫逃逸，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞快速增殖、轉(zhuǎn)移。因此PDL1/PD-1的過度激活會(huì)導(dǎo)致腫瘤患者的生存率下降。

目前，多種PD-1/PD-L1 單克隆抗體藥物已上市或進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段[7]。已被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）批準(zhǔn)的用于惡性腫瘤治療的靶向PD-1 的人源化單抗藥物有3 種，包括納武利尤單抗（nivolumab）[8]、派姆單抗（pembrolizumab）[9]和西米普利單抗（cemiplimab）[10]。PD-L1 在腫瘤細(xì)胞中的N35、N192、N200 和N219殘基處存在N-糖基化位點(diǎn)，這些修飾可以穩(wěn)定蛋白質(zhì)，防止其與糖原合成酶激酶3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK3β）相互作用，從而保護(hù)PD-L1 不被磷酸化依賴的蛋白酶體降解[11]。靶向PD-L1 的人源化單抗藥物包括阿特利珠單抗（atezolizumab）[12]、度伐單抗（durvalumab）[13]、阿維單抗（avelumab）[14]（見表1）。以上抗PD-L1 單抗已被證明在不同水平上誘導(dǎo)PD-L1 內(nèi)源性抗腫瘤免疫效應(yīng)，不與任何糖基化位點(diǎn)相互作用，并且有報(bào)道稱PD-L1 糖基化不影響與抗PD-L1 單抗的結(jié)合[15]。2021 年，PD-1單抗特瑞普利（JUPITER-02）的臨床研究取得成功，使其成為首個(gè)入選美國(guó)臨床腫瘤學(xué)會(huì)年會(huì)的中國(guó)創(chuàng)新藥物[16]。

表1 FDA 批準(zhǔn)的靶向PD-1/PD-L1 單克隆抗體藥物Table 1 FDA-approved monoclonal antibody drugs targeting PD-1/PD-L1

2 核素標(biāo)記PD-1/PD-L1 分子探針概述

精準(zhǔn)醫(yī)療是未來(lái)醫(yī)學(xué)發(fā)展的主要趨勢(shì)。隨著核素藥物研發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，以及國(guó)家藥品監(jiān)督管理局鼓勵(lì)新藥研發(fā)政策的出臺(tái)，供醫(yī)學(xué)診斷或治療用的核素藥物研發(fā)具有廣闊的發(fā)展前景，在腫瘤臨床治療中的地位愈發(fā)重要。核素標(biāo)記的PD-1/PD-L1 分子探針的結(jié)構(gòu)一般由3 部分組成：放射性核素、靶向載體分子以及介于兩者之間的連接基團(tuán)。放射性核素自發(fā)地放出射線，衰變后形成穩(wěn)定核素。用于標(biāo)記的核素多是金屬元素，如銦-111（111In）、锝-99m（99mTc）、銅-64（64Cu）、鋯-89（89Zr）、鎵-68（68Ga）等。根據(jù)藥物在生物體內(nèi)的存留時(shí)間選擇適當(dāng)半衰期的核素，盡量允許核素藥物在溫和的條件下標(biāo)記并且在生物體內(nèi)保持高穩(wěn)定性[17]。靶向載體分子是專門針對(duì)組織或細(xì)胞中表達(dá)的生物分子，將放射性核素引導(dǎo)至正確的位置。載體分子可由小的無(wú)機(jī)或有機(jī)分子、抗體、基因工程抗體片段、多肽、納米顆粒等組成，其相對(duì)分子質(zhì)量及親和力影響顯像質(zhì)量。重要的是靶向載體分子與放射性核素偶聯(lián)后仍保持對(duì)靶點(diǎn)的高特異性和親和力[18]。連接基團(tuán)在放射性核素和載體分子之間形成穩(wěn)定的化學(xué)連接。在放射性金屬標(biāo)記的藥物中，需要具有反應(yīng)性官能團(tuán)的雙功能螯合劑作為連接劑，確保與放射性金屬形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，與載體分子形成共價(jià)鍵。常用的雙功能螯合劑包括1，4，7，10-四氮雜環(huán)十二烷-N，N＇，N＇，N＇- 四乙酸（1，4，7，10-tetraazacyclododecane-N，N＇，N＇＇，N＇＇-tetraacetic acid，DOTA）、二乙烯三胺 五 乙 酸（diethylene triamine pentoacetic acid，DTPA）、1，4，7-三氮環(huán)壬烷-1，4，7-三乙酸（1，4，7-triazacyclononane-tetraacetic acid，NOTA）和去鐵胺（deferoxamine，DFO）等[19]。精心設(shè)計(jì)的體外和體內(nèi)試驗(yàn)構(gòu)成核素標(biāo)記PD-1/PD-L1 分子探針的非臨床驗(yàn)證，最終經(jīng)毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)及生物分布等評(píng)估后，用于臨床驗(yàn)證，符合靜脈注射藥物的監(jiān)管要求。放射性核素標(biāo)記PD-1/PD-L1 分子探針在全身或特定部位的分布，可以通過使用單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像（single-photon emission computed tomography，SPECT）或正電子發(fā)射斷層顯像（positron emission tomography，PET）檢測(cè)γ 和/或X 射線來(lái)確定[18]。

3 核素標(biāo)記PD-1/PD-L1 分子探針的免疫顯像

通常使用免疫組織化學(xué)（immunohistochemistry，IHC）方法來(lái)檢測(cè)PD-1/PD-L1 表達(dá)水平，以評(píng)估患者的免疫抑制療效。IHC 檢查具有創(chuàng)傷性，并且活檢組織樣本有限，可能對(duì)整個(gè)腫瘤狀態(tài)的評(píng)估存在偏倚，導(dǎo)致部分PD-L1 陰性患者也顯示出臨床受益；此外，多次連續(xù)的病理活檢是不切實(shí)際的，并有可能出現(xiàn)額外風(fēng)險(xiǎn)，難以進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[20-21]。非侵入性核素藥物分子成像技術(shù)提供了一種可行的解決方案，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)PD-1/PD-L1的表達(dá)并定量表達(dá)水平，可用于患者在接受PD-1/PD-L1 治療之前進(jìn)行篩查，還可作為臨床治療和隨訪的重要指導(dǎo)方法。

3.1 放射性核素標(biāo)記單克隆抗體顯像

3.1.1 放射性核素標(biāo)記單克隆抗體SPECT 顯像SPECT顯像是基于旋轉(zhuǎn)探測(cè)器探測(cè)放射性核素衰變時(shí)發(fā)射的單光子，具有檢查成本相對(duì)較低、顯像藥物選擇廣等優(yōu)點(diǎn)。Heskamp 等[22]于2015 年首次使用111In 標(biāo)記PD-L1.3.1（IgG1 抗體）后在荷瘤小鼠體內(nèi)進(jìn)行SPECT/CT 成像顯示PD-L1 的表達(dá)，用于SPECT/CT 成像的最佳抗體劑量不大于1 μg，成像最佳時(shí)間為注射后3 ～ 7 d，PD-L1 陽(yáng)性腫瘤的攝取量較高，PD-L1 陰性腫瘤未見攝取，為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。隨后該團(tuán)隊(duì)在乳腺癌（MDA-MB231 細(xì)胞系）、腎細(xì)胞癌（Renca 細(xì)胞系）、結(jié)腸癌（CT26細(xì)胞系）和黑色素瘤（B16F1 細(xì)胞系）的小鼠模型中成功檢測(cè)到腫瘤的PD-L1 表達(dá)，具有特異性的高攝取，在注射后第1 天和第3 天較高[分別為（23.3±3.5）和（21.3±3.7）%ID · g-1][23]。另外Chatterjee 等[24]使用111In 標(biāo)記atezolizumab 后進(jìn)行SPECT/CT 成像、生物分布和阻斷研究，顯像劑在體外與腫瘤細(xì)胞特異性結(jié)合，與PD-L1 表達(dá)水平相關(guān)，核素藥物在乳腺癌（MDA-MB231 細(xì)胞系）和非小細(xì)胞肺癌（H2444細(xì)胞系）的PD-L1 陽(yáng)性小鼠模型中具有特異性的高攝取以及分級(jí)表達(dá)水平，72 h 后乳腺癌腫瘤放射性攝取較高[（8.9±0.26）%ID · g-1]，在120 h 后非小細(xì)胞肺癌的腫瘤攝取為（7.46±0.12）%ID · g-1，而對(duì)照組無(wú)攝取。但是上述研究使用的是免疫缺陷小鼠模型，免疫相關(guān)組織中觀察到的放射性攝取可能比免疫功能正常的小鼠要少。于是Josefsson 等[25]在免疫功能正常的小鼠中進(jìn)行SPECT 成像研究，使用111In 標(biāo)記抗PD-L1 抗體，在注射后72 h 觀察到腫瘤及脾、胸腺中的高攝取，144 h 后核素藥物從所有臟器中清除。Nedrow 等[26]開發(fā)了[111In]In-DTPAInVivoPlus（抗PD-L1 單抗），在黑色素瘤小鼠模型內(nèi)識(shí)別PD-L1 陽(yáng)性腫瘤，并且評(píng)價(jià)了蛋白濃度對(duì)顯像劑在模型中分布的影響。研究發(fā)現(xiàn)顯像劑在腫瘤中的攝取量隨著蛋白濃度的提高而增加，在72 h時(shí)達(dá)到頂峰（3 mg · kg-1），證明了PD-L1 抗體的生物分布依賴于注射劑量，當(dāng)?shù)鞍诐舛雀邥r(shí)胸腺中的攝取量顯著增加，確定了相對(duì)于正常器官其能最大限度地傳遞至腫瘤的抗體水平。相關(guān)放射性核素標(biāo)記單抗SPECT 顯像的具體內(nèi)容見表2。

表2 放射性核素標(biāo)記抗PD-L1 完整單克隆抗體SPECT/CT 顯像研究Table 2 SPECT/CT imaging of radionuclide-labeled anti-PD-L1 intact monoclonal antibodies

3.1.2 放射性核素標(biāo)記抗PD-1 單克隆抗體PET 顯像PET 具有靈敏度和空間分辨率高以及可定量分析等特點(diǎn)，顯像的優(yōu)勢(shì)相比SPECT 更加明顯。腫瘤浸潤(rùn)性淋巴細(xì)胞（tumor infiltrating lymphocytes，TIL）上PD-1 的表達(dá)可作為預(yù)測(cè)免疫檢查點(diǎn)抑制劑反應(yīng)的生物學(xué)標(biāo)志物[27-28]。Natarajan 等[29]開發(fā)了一種64Cu 標(biāo)記的小鼠抗PD-1 顯像劑，在小鼠黑色素瘤模型中對(duì)TIL 進(jìn)行PET 成像。48 h 后顯示腫瘤放射性攝取為（7.4±0.7）%ID · g-1，當(dāng)結(jié)合被未標(biāo)記抗體進(jìn)行阻斷時(shí)，攝取量降低，但存在注射后48 h 血液中的背景信號(hào)仍很高的缺點(diǎn)，并且使用鼠源性抗體未能解決臨床情況所面臨的障礙。隨后該團(tuán)隊(duì)使用89Zr 和64Cu 標(biāo)記pembrolizumab 后進(jìn)行活體顯像定量測(cè)量腫瘤微環(huán)境中表達(dá)PD-1 的TIL 細(xì)胞[30]，2 種顯像劑在腫瘤及脾中均有很高的攝取，與其他組織背景區(qū)分良好。1 年后進(jìn)一步驗(yàn)證了[64Cu]Cu-pembrolizumab探針的特異性PD-1 受體靶向性并預(yù)測(cè)了人體劑量學(xué)[31]。England 等[32]在人外周血白細(xì)胞免疫重建的嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷疾?。╯evere combined immunodeficient disease，SCID）小鼠模型和（nonobese diabetes-SCID gamma，NSG）小鼠模型上進(jìn)行了[89Zr]Zr-pembrolizumab 的藥代動(dòng)力學(xué)、生物分布和劑量學(xué)的研究，發(fā)現(xiàn)核素藥物在血液循環(huán)中保持穩(wěn)定，并在人源化小鼠模型中無(wú)創(chuàng)性地顯示PD-1的表達(dá)。Niemeijer 等[33]于2022 年首次對(duì)12 例非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）患者進(jìn)行[89Zr]Zr-pembrolizumab 的臨床顯像試驗(yàn)，以評(píng)價(jià)腫瘤PD-1 的表達(dá)情況。單次注射后，至少有1 個(gè)腫瘤病變出現(xiàn)高攝取，不同患者之間和同一患者的不同腫瘤間具有異質(zhì)性，在PET/CT 中的攝取是不均勻的，長(zhǎng)軸≥20 mm的病灶中僅有47.2%的病灶顯示攝取，同時(shí)其安全耐受性很好，僅1 例患者在注射核素藥物后出現(xiàn)3 級(jí)肌肉疼痛不良反應(yīng)。

Hettich 等[34]進(jìn)行64Cu 標(biāo)記脂質(zhì)體靶向的RMP1-14 后進(jìn)行黑色素瘤小鼠模型PET/CT 顯像，可特異性檢測(cè)到PD-1/PD-L1 的表達(dá)，并且使用PD-1 單抗顯像劑檢測(cè)到淋巴結(jié)特別顯著，同時(shí)發(fā)現(xiàn)經(jīng)干擾素-γ 治療后，肺是PD-L1 表達(dá)上調(diào)最明顯的器官，其T 細(xì)胞反應(yīng)受到PD-1 檢查點(diǎn)的強(qiáng)烈抑制。Du 等[35]使用64Cu 標(biāo)記RMP1-14 進(jìn)行乳腺癌小鼠靶向成像和治療研究，進(jìn)一步說(shuō)明PD-1 靶向探針用于檢測(cè)PD-1表達(dá)水平的潛力。Cole等[36]開發(fā)了[89Zr]Zr-Df-nivolumab 核素藥物，具有良好的純度和放化產(chǎn)率，首次進(jìn)行PET/MR 成像評(píng)估其在健康非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物體內(nèi)的PD-1 結(jié)合和生物分布。藥物過量加入時(shí)顯著降低了脾的放射性信號(hào)，顯示出[89Zr]Zr-Df-nivolumab 在脾內(nèi)的特異性分布。England 等[37]使用[89Zr]Zr-Df-nivolumab 用于人源化小鼠肺癌模型中TIL 的PET 成像，注射后24 h 腫瘤攝取量達(dá)到最大值，168 h 后仍可清楚顯示皮下腫瘤。與鼠抗體相比，人源化抗體需要更長(zhǎng)的積聚，并且驗(yàn)證了示蹤劑的積累是高度特異的。除了腫瘤攝取外，唾液腺中的攝取也較明顯，一般是由于移植物抗宿主病和其他自身免疫性疾病導(dǎo)致的T 細(xì)胞向唾液腺的運(yùn)輸[38]。相關(guān)放射性核素標(biāo)記抗PD-1 單克隆抗體PET 顯像的具體內(nèi)容見表3。

表3 放射性核素標(biāo)記抗PD-1 完整單克隆抗體PET 顯像研究Table 3 PET imaging of radionuclide-labeled anti-PD-1 intact monoclonal antibodies

3.1.3 放射性核素標(biāo)記抗PD-L1 單克隆抗體PET 顯像Lesniak 等[39]和Chatterjee 等[40]使用[64Cu]Cu-DOTAGA-atezolizumab 證實(shí)了其在小鼠乳腺癌模型和肺轉(zhuǎn)移模型中檢測(cè)PD-L1 表達(dá)的潛力，其放射性攝取量與PD-L1 表達(dá)之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性。Kikuchi 等[41]在頭頸部鱗狀細(xì)胞癌和黑色素瘤小鼠模型中，通過外照射放射治療（radiation therapy，RT）上調(diào)細(xì)胞PD-L1 表達(dá)水平，可通過使用89Zr標(biāo)記的抗鼠PD-L1 單抗的免疫PET/CT 成像監(jiān)測(cè)PD-L1在腫瘤及其微環(huán)境中的表達(dá)。2019年Ehlerding等[42]發(fā)現(xiàn)[89Zr]Zr-Df-atezolizumab 在大細(xì)胞肺癌（H460 細(xì)胞系）的PD-L1 陽(yáng)性小鼠模型中具有特異性的放射性高攝取，RT 后PD-L1 的表達(dá)上調(diào)，核素?cái)z取量增加，與免疫組化顯示的PD-L1 結(jié)果一致，該核素藥物有望監(jiān)測(cè)不同劑量RT 后PD-L1表達(dá)的變化。Christensen 等[43]同樣發(fā)現(xiàn)[89Zr]Zr-DFO-6E11（抗PD-L1 單抗）可在NSCLC 小鼠模型中檢測(cè)RT 后PD-L1 的表達(dá)水平，從而預(yù)測(cè)PD-L1免疫抑制劑的反應(yīng)。Bensch 等[44]評(píng)估89Zr 標(biāo)記的atezolizumab 在局部晚期或轉(zhuǎn)移性膀胱癌、NSCLC或TNBC 成像的可行性，探針在腫瘤中的攝取量很高但不均勻，隨著最佳腫瘤免疫治療反應(yīng)敏感性的增加而增加；此外探針攝取量與病變的大小有關(guān)，在同一患者不同病灶和不同腫瘤類型間存在差異。另外PD-L1 抑制效果與PET 定量數(shù)據(jù)有更好的相關(guān)性，接受[89Zr]Zr-atezolizumab 治療后完全緩解患者的最大標(biāo)準(zhǔn)攝取值（maximal standardized uptake value，SUVmax）比出現(xiàn)進(jìn)展的患者高235%（P=0.000 21），此外每個(gè)患者的平均SUVmax與無(wú)進(jìn)展生存期（progression-free survival，PFS）和總生存期（overall survival，OS）密切相關(guān)。Vento 等[45]在轉(zhuǎn)移性腎透明細(xì)胞癌PDX 模型中發(fā)現(xiàn)腫瘤對(duì)[89Zr]Zr-Df-atezolizumab 的攝取明顯高于對(duì)照腫瘤，有望對(duì)采用PD-L1 抑制劑治療干預(yù)的腎癌患者進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估。2022 年Smit 等[46]納入10 例NSCLC 患者進(jìn)行[89Zr]Zr-durvalumab 臨床試驗(yàn)顯像，腫瘤病灶可以被可視化，核素藥物在血池、肝和脾中蓄積，注射后120 h 的圖像靶本比最佳，但在對(duì)durvalumab 治療有反應(yīng)的患者中，腫瘤對(duì)[89Zr]Zr-durvalumab 的攝取與其PD-L1 表達(dá)無(wú)相關(guān)性，二者關(guān)系仍需深入研究。

2019 年Jagoda 等[47]使用89Zr 標(biāo)記avelumab 進(jìn)行臨床前研究，并對(duì)人體劑量學(xué)進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)[89Zr]Zr-DFO-avelumab 在體外對(duì)PD-L1 具有特異性和高親和力，在體內(nèi)具有與PD-L1 表達(dá)水平相關(guān)的靶向組織攝取。隨后Li 等[48]合成并初步評(píng)價(jià)了[89Zr]Zr-avelumab 用于研究PD-L1 在乳腺癌小鼠體內(nèi)的表達(dá)，PET 顯像顯示注射后48 h 放射性攝取在腫瘤[（6.4±1.0）%ID · g-1]、脾[（10.2±0.7）%ID · g-1]和淋巴結(jié)[（6.9±1.0）%ID · g-1]達(dá)到峰值，生物學(xué)分布與PET 顯像的定量數(shù)據(jù)一致。Truillet 等[49]開發(fā)了一種新型重組人IgG1（稱為C4），對(duì)PD-L1親和力高，免疫反應(yīng)分?jǐn)?shù)大于90%，經(jīng)89Zr 放射性標(biāo)記后不影響其特征，在NSCLC 人 PDX 模型中檢測(cè)到PD-L1 的表達(dá)和變化。

Giesen 等[50]設(shè)計(jì)了一種PD-L1 靶向的全人IgG4 抗體CX-072，通過腫瘤相關(guān)的蛋白酶去除了阻斷CX-072 與PD-L1 結(jié)合的掩蔽肽，實(shí)現(xiàn)了PD-L1 抗體結(jié)合的活化功能。與未活化形式的抗體相比，CX-072 的靶向親和力增加了約100 倍，并且CX-072 的蛋白酶激活不會(huì)阻礙腫瘤攝取，極大地提高了腫瘤攝取靶本比并減少了免疫相關(guān)不良反應(yīng)。CX-072 經(jīng)89Zr 標(biāo)記后在乳腺癌荷瘤小鼠模型中實(shí)現(xiàn)了特異性的聚集，并且在小鼠外周淋巴組織和棕色脂肪中攝取有限，支持CX-072 可能降低免疫組織中抗PD-L1 介導(dǎo)細(xì)胞毒性的假設(shè)。1 年后該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開展了臨床試驗(yàn)[51]，納入了8 例晚期或轉(zhuǎn)移性實(shí)體惡性腫瘤患者，注入核素藥物后在第2、4 和7天進(jìn)行PET/CT 顯像發(fā)現(xiàn)腫瘤攝取在第7 天最高，平均SUVmax為5.89，甚至在PD-L1 表達(dá)不大于1%的病灶中也存在攝取，健康組織中未出現(xiàn)額外攝取，具有抗PD-L1 治療的潛能。

以上研究進(jìn)一步鼓勵(lì)了核素藥物分子成像在用于評(píng)估PD-1/PD-L1 狀態(tài)和臨床反應(yīng)預(yù)測(cè)方面的發(fā)展，核素標(biāo)記單克隆抗體的一個(gè)限制是相對(duì)分子質(zhì)量較大，需要數(shù)小時(shí)或數(shù)天才能獲得充分的生物分布和最佳的腫瘤背景對(duì)比進(jìn)行成像，未標(biāo)記核素藥物的結(jié)合可能會(huì)影響PD-1/PD-L1 表達(dá)測(cè)定的準(zhǔn)確性。相關(guān)放射性核素標(biāo)記抗PD-L1 單克隆抗體PET顯像的具體內(nèi)容見表4。

表4 放射性核素標(biāo)記抗PD-L1 完整單克隆抗體PET 顯像研究Table 4 PET imaging of radionuclide-labeled anti-PD-L1 intact monoclonal antibodies

3.2 放射性核素標(biāo)記單域抗體顯像

重鏈抗體的重鏈可變區(qū)（variable domain of heavy chain of heavy-chain antibody，VHH），亦稱單域抗體或納米抗體（nanobody，Nb），是指一類在駱駝科動(dòng)物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的天然缺失抗體輕鏈和重鏈恒定區(qū)的重鏈抗體，由于其相對(duì)分子質(zhì)量較小（＜15 000），能迅速通過腎從血液循環(huán)中清除，同時(shí)保留穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在臨床前和臨床模型中都顯示出巨大的分子成像潛力[52-53]。2018 年Li 等[54]研制了工程化抗體KN035，相對(duì)分子質(zhì)量為79 600，通過[89Zr]Zr-DF-KN035 免疫PET 顯像實(shí)時(shí)評(píng)估PD-L1 的表達(dá)，24 和120 h 的小鼠體外放射性生物分布研究顯示腫瘤-肌肉比率分別高達(dá)5.64±0.65 和7.70±1.37，并進(jìn)行了其在健康非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物體內(nèi)的PET 成像，肝和腎呈中度攝取，72 h 的平均SUVmax值分別為1.15±0.15 和2.13±0.10，然而腫瘤與血液的攝取比率很低，僅為1.10±0.12。Xing 等[55]首次在16 例NSCLC 患者中進(jìn)行99mTc 標(biāo)記抗PD-L1 單域抗體（NM-01）的SPECT/CT 顯像Ⅰ期臨床試驗(yàn)，[99mTc(OH2)3(CO)3]+與NM-01 的C-末端六氫異硫氨酸標(biāo)記結(jié)合，注射后2 h 的顯像清晰，平均有效劑量為（3.59±0.74）mSv，呈現(xiàn)出與PD-L1 免疫組織化學(xué)結(jié)果相關(guān)的良好的生物分布和圖像特征，無(wú)不良反應(yīng) 。Broos 等[56]設(shè)計(jì)了單域抗體K2，使用99mTc 標(biāo)記1 h 后進(jìn)行SPECT/CT 成像，在黑色素瘤和乳腺癌2 個(gè)表達(dá)PD-L1 的腫瘤模型中表現(xiàn)出明顯的特異性攝取、高信噪比以及相對(duì)較低的腎滯留，腫瘤與血液的比率分別為20.2 和8.9。研究人員篩選并鑒定了一種對(duì)PD-L1 具有高特異性親和力的非封閉單域抗體Nb109，與螯合劑NOTA 連接后，68Ga 標(biāo)記的放化產(chǎn)率和放化純度較高，在腫瘤中攝取相對(duì)穩(wěn)定，并能迅速?gòu)募∪夂脱褐星宄瑥亩@得較高的靶向/本底比值[57]。Broos 等[58]使用99mTc 標(biāo)記C3、E2 Nb，在肺癌小鼠模型中注射后1 h 進(jìn)行SPECT/CT 顯像發(fā)現(xiàn)其可以對(duì)腫瘤中的PD-L1 進(jìn)行定量成像，信號(hào)強(qiáng)度與PD-L1 表達(dá)水平相關(guān)，但該Nb 不與人的PD-L1 結(jié)合，需要進(jìn)一步開發(fā)與人PD-L1 結(jié)合的Nb。Gao 等[59]制備的[99mTc]Tc-MY1523 納米抗體具有較高的比活度和放化純度，與PD-L1 特異性結(jié)合力強(qiáng)，與治療性抗體無(wú)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合。在SPECT/CT 顯像確定的治療時(shí)間窗內(nèi)開始PD-L1 阻斷治療可顯著提高荷瘤小鼠模型的治療效果，同時(shí)有效地抑制腫瘤生長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)上調(diào)的PD-L1 表達(dá)與PD-L1 阻斷治療效果的改善相關(guān)。相關(guān)放射性核素標(biāo)記單域抗體顯像的具體內(nèi)容見表5。

表5 放射性核素標(biāo)記單域抗體的顯像研究Table 5 Imaging of radionuclide-labeled single-domain antibodies

3.3 放射性核素標(biāo)記的其他蛋白顯像劑

3.3.1 胞外區(qū)可溶性抗體片段Maute 等[60]制備PD-1胞外結(jié)構(gòu)域的可溶性片段，命名為高親和力PD-1（HAC-PD-1），相對(duì)分子質(zhì)量為14 000，沒有抗體Fc 部分，比單抗表現(xiàn)出更好的腫瘤穿透性，用64Cu標(biāo)記后進(jìn)行PET 顯像，PD-L1 陽(yáng)性腫瘤特異性高攝取，特異性拮抗PD-1/PD-L1 的相互作用，有效區(qū)分活體小鼠的PD-L1 陽(yáng)性和陰性腫瘤。68Ga 的半衰期為1.1 h，Mayer 等[61]認(rèn)為對(duì)HAC-PD-1 此類小分子蛋白，68Ga 可能是更合適的選擇，將HACPD-1 及其變體（HACA）主鏈上的游離半胱氨酸殘基連接DOTA 或NOTA 后，注射后1 h 時(shí)顯像劑即可表現(xiàn)出良好的靶向/本底比值（腫瘤-肌肉比率分別為12.3 和15.2），相比以往研究報(bào)道能更早地檢測(cè)到人類PD-L1 的表達(dá)。

3.3.2 AdnectinAdnectin 是一個(gè)基于人纖連蛋白第10 個(gè)Ⅲ型結(jié)構(gòu)域（10Fn3）合成的工程化靶向蛋白家族，相對(duì)分子質(zhì)量小于10 000，具有很高的穩(wěn)定性，由于沒有半胱氨酸或二硫鍵，因此可以引入單個(gè)半胱氨酸，與核素特異性結(jié)合的穩(wěn)定性高[62]。BMS-986192 是一種可與人PD-L1 受體高親和性結(jié)合的Adnectin，Donnelly 等[62]使用[18F]F-BMS-986192對(duì)肺腺癌、結(jié)腸癌小鼠進(jìn)行PET 顯像，顯示PD-L1高表達(dá)的腫瘤攝取量明顯高于PD-L1 低表達(dá)的腫瘤，并且腫瘤與肌肉的比率仍然很高（大于11 : 1）。隨后Niemeijer 等[63]在13 例晚期NSCLC 患者中進(jìn)行[18F]F-BMS-986192 的首次臨床試驗(yàn)，當(dāng)天成像效果最佳，有利于日常實(shí)踐，而且腫瘤攝取在不同患者之間以及同一患者不同病灶之間是不同的，與腫瘤組織中免疫組化檢測(cè)PD-L1 的表達(dá)呈正相關(guān)。Huisman 等[64]進(jìn)一步建立了可逆單室模型描述了[18F]F-BMS-986192 在病變中攝取的動(dòng)力學(xué)，對(duì)核素藥物的攝取量進(jìn)行量化。

3.3.3 多肽分子WL12 是由14 個(gè)氨基酸構(gòu)成的環(huán)形多肽分子，具有鳥氨酸殘基，與常規(guī)PD-L1 靶向的單克隆抗體相比，其具有相對(duì)分子質(zhì)量小、代謝迅速、親和性高等優(yōu)點(diǎn)（IC50約為23 nmol · L-1）。Chatterjee 等[40]使用[64Cu]Cu-WL12 進(jìn)行荷瘤小鼠PET 成像，1 h 內(nèi)快速檢測(cè)到PD-L1 的表達(dá)，并且PD-L1 高表達(dá)腫瘤的攝取量顯著高于PD-L1 低表達(dá)腫瘤。隨后，De Silva 等[65]對(duì)WL12 進(jìn)行68Ga 標(biāo)記后PET 顯像，得到了同樣的結(jié)果，并且由于多肽使用68Ga 標(biāo)記親水性增加，圖像對(duì)比度提高。相關(guān)放射性核素標(biāo)記其他相對(duì)分子質(zhì)量小的蛋白藥物顯像的具體內(nèi)容如表6 所示。

表6 放射性核素標(biāo)記其他相對(duì)分子質(zhì)量小的蛋白藥物的顯像研究Table 6 Imaging of other radionuclide-labeled protein drugs with low relative molecular weight

4 結(jié)語(yǔ)與展望

PD-1/PD-L1 靶向治療作為一種新型免疫療法，改變了許多癌癥的治療格局。放射性藥物作為分子成像和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的基石之一，已成功地應(yīng)用于惡性腫瘤臨床治療。綜上所述的多種靶向PD-1/PD-L1放射性蛋白藥物，無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)PD-1/PD-L1 的表達(dá)并定量表達(dá)水平，在惡性腫瘤中的攝取具有特異性和異質(zhì)性，在非侵入性、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)揭示PD-1/PD-L1 體內(nèi)表達(dá)的動(dòng)態(tài)演變方面顯示出巨大的潛力，具有廣闊的研究與應(yīng)用前景，然而也存在一定的局限性和挑戰(zhàn)，未來(lái)仍需要更多臨床試驗(yàn)及臨床轉(zhuǎn)化研究推動(dòng)靶向PD-1/PD-L1 核素藥物的發(fā)展，為PD-1/PD-L1 免疫治療患者的篩選、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、療效評(píng)估等方面提供更科學(xué)的依據(jù)和治療思路。