基于B7-H3靶點(diǎn)的分子影像技術(shù)在腫瘤診斷方面的研究進(jìn)展①

鄭 夢(mèng) 王 燕 傅豐慶 繆麗燕（蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院，蘇州 215006）

癌癥的發(fā)生率和病死率逐年上升，嚴(yán)重威脅人們的身體健康和生命安全。雖然免疫治療等療法取得了重大突破，但癌癥患者病情的晚期診斷和有限的治療時(shí)間是導(dǎo)致其低生存率的主要原因［1］。早期、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)腫瘤可顯著提高患者生存率，如乳腺癌在原位癌階段時(shí)，患者五年生存率約為90%，而在區(qū)域轉(zhuǎn)移階段時(shí)，其五年生存率僅有約27%［2］。因此早期診斷是治療癌癥的關(guān)鍵因素之一。

目前用于癌癥早期診斷的方法以組織病理學(xué)和分子影像診斷為主。雖然病理學(xué)診斷是公認(rèn)的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但僅能提供組織局部情況，而各種現(xiàn)代分子影像技術(shù)，包括光學(xué)成像（生物熒光或熒光）、計(jì)算機(jī)斷層掃描（computed tomography，CT）、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）、正電子發(fā)射斷層掃描（positron emission tomography，PET）、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描（single photon emission computed tomography，SPECT）和超聲（ultrasound，US）等，已廣泛應(yīng)用于監(jiān)測(cè)癌癥組織的結(jié)構(gòu)、功能和分子變化，結(jié)合特異性治療靶點(diǎn)可更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)病變并確定早期病變的性質(zhì)［3-7］。

最近，既可用于癌癥早期診斷，又可用于治療癌癥和預(yù)后評(píng)估的治療靶點(diǎn)備受關(guān)注。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，負(fù)性B7 家族分子B7-H3，又稱CD276，在多種腫瘤（如胃癌、胰腺癌、成神經(jīng)細(xì)胞瘤、子宮內(nèi)膜癌、膠質(zhì)瘤、黑色素瘤、肺癌、卵巢癌和前列腺癌）細(xì)胞、腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞、腫瘤浸潤(rùn)樹(shù)突細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中廣泛異常高豐度表達(dá)，而在正常組織中表達(dá)極低或幾乎不表達(dá)［8］；20 世紀(jì)80 年代，一株識(shí)別腫瘤相關(guān)抗原的單抗（克隆號(hào)：376.96）被鑒定出其識(shí)別的分子就是B7-H3，因此B7-H3 被認(rèn)為是一個(gè)廣泛表達(dá)在腫瘤細(xì)胞表面的標(biāo)志，被稱為“腫瘤相關(guān)抗原”，為腫瘤分子影像診斷提供相應(yīng)的臨床應(yīng)用靶點(diǎn)，有望成為腫瘤診斷型藥物研發(fā)中極具價(jià)值的明星分子［9］。

綜上，基于分子影像實(shí)時(shí)、無(wú)創(chuàng)、精準(zhǔn)癌癥診斷與治療的特點(diǎn)，本文結(jié)合B7-H3 分子的結(jié)構(gòu)與表達(dá)特點(diǎn)，綜述近年來(lái)以B7-H3 為靶點(diǎn)的腫瘤分子影像診斷的研究進(jìn)展（圖1），并對(duì)未來(lái)靶向B7-H3 分子診斷型藥物的研發(fā)進(jìn)行討論與展望。

圖1 從臨床前到臨床靶向B7-H3的分子影像Fig.1 Targeted molecular imaging of B7-H3 from preclinical to clinical studies

1 B7-H3的分子結(jié)構(gòu)與表達(dá)特點(diǎn)

源于B7 家族成員的B7-H3 在各物種間普遍表達(dá)，但最早在人類中發(fā)現(xiàn)，其次是小鼠［10-12］。B7-H3有兩種存在形式（圖2）：①可溶性B7-H3（sB7-H3），由基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metallopeptidase，MMP）將膜蛋白從表面切割或通過(guò)內(nèi)含子的選擇性剪接產(chǎn)生［13］。在外泌體和其他細(xì)胞外囊泡也發(fā)現(xiàn)了B7-H3蛋白［14］。PURVIS 等［15］發(fā)現(xiàn)B7-H3 可誘導(dǎo)更多的外泌體分泌，例如：刺激D283髓母細(xì)胞瘤細(xì)胞，促進(jìn)外泌體的分泌增加；②B7-H3也是一類Ⅰ型跨膜蛋白，在人類中，由第15 號(hào)染色體編碼的唯一在人表達(dá)2IgB7-H3 和4Ig B7-H3 兩種剪切體的B7 家族分子；在小鼠中，由第9 號(hào)染色體編碼，僅表達(dá)2Ig B7-H3，與人類2Ig B7-H3 亞型具有88%的氨基酸同源性。2Ig B7-H3 和4Ig B7-H3 的生物學(xué)功能有明顯不同：2Ig B7-H3 主要介導(dǎo)炎癥反應(yīng)，而4Ig B7-H3 介導(dǎo)負(fù)性調(diào)節(jié)作用。4Ig B7-H3 優(yōu)勢(shì)性表達(dá)于人腫瘤細(xì)胞［16］。

圖2 B7-H3的結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of B7-H3

雖然B7-H3 作為配體，其受體/相互作用分子尚未發(fā)現(xiàn)，生物學(xué)功能也在很大程度上尚未確定，但可以明確的是，腫瘤組織中高表達(dá)B7-H3（表1）與其發(fā)展進(jìn)程、轉(zhuǎn)移、放化療耐藥及惡性腫瘤的不良預(yù)后有關(guān)［17-18］。最近，由DU 等［19］構(gòu)建的針對(duì)B7-H3 分子的CAR-T 細(xì)胞（B7-H3.CAR-Ts）在胰腺導(dǎo)管腺癌、卵巢癌和神經(jīng)母細(xì)胞瘤的體外和原位及皮下移植瘤小鼠中顯著抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，具有卓越的治療作用；多株以B7-H3 為靶點(diǎn)的單克隆抗體也進(jìn)入臨床試驗(yàn)，并已顯示出臨床的抗腫瘤療效。B7-H3靶點(diǎn)已成為腫瘤靶向診斷和治療藥物的理想候選者。見(jiàn)表1。

表1 B7-H3在人類腫瘤組織中的表達(dá)情況及作用Tab.1 B7-H3 expression in human cancers and its roles

2 基于B7-H3 靶點(diǎn)的腫瘤分子影像診斷的研究和應(yīng)用

目前，以B7-H3 為靶點(diǎn)的分子影像顯像形式有超聲、光學(xué)顯像及放射性核素顯像。本部分主要結(jié)合B7-H3的特點(diǎn)，對(duì)靶向B7-H3的超聲分子成像、光學(xué)成像及放射性核素成像在腫瘤診斷中的研究現(xiàn)狀進(jìn)行概述（表2）。

表2 以B7-H3為靶點(diǎn)的分子影像在腫瘤診斷中的臨床前研究Tab.2 Preclinical studies in vivo molecular imaging of B7-H3-targeted in context of tumor diagnostic

2.1 以B7-H3 為靶點(diǎn)的超聲成像在腫瘤診斷中的研究 超聲（ultrasound，US）成像技術(shù)是基于對(duì)聲脈沖反射的檢測(cè)。脈沖由換能器產(chǎn)生并傳播到組織中，在組織中根據(jù)組織的密度和可壓縮性反射出不同的圖案［7］。US 成像具有多種優(yōu)勢(shì)，如高時(shí)空分辨率、實(shí)時(shí)成像、無(wú)創(chuàng)性、無(wú)輻射及便攜性等［40］。在乳腺癌患者中，雖然US 有助于檢測(cè)乳腺病變，但其診斷準(zhǔn)確性較低，陽(yáng)性預(yù)測(cè)值較低（5.6%～8.6%），靈敏度也低至17%［41-42］。因此開(kāi)發(fā)這種方式的分子靶向探針，使其以更高的精確度和高靈敏度發(fā)揮癌癥的早篩作用，具有重要應(yīng)用價(jià)值。

一般來(lái)說(shuō)，這種分子靶向探針?lè)譃槲⑴菪停╩icrobubble，MB）和非微泡型。MB分子探針主要通過(guò)腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞上的特定標(biāo)志物來(lái)成像血管生成。因此，結(jié)合B7-H3 高豐度表達(dá)于腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞，而正常內(nèi)皮細(xì)胞不表達(dá)的特性，BACHAWAL等［33］利用新型B7-H3抗體功能化微泡造影劑在轉(zhuǎn)基因小鼠中對(duì)超聲分子成像檢測(cè)乳腺癌的可行性進(jìn)行了評(píng)估。發(fā)現(xiàn)體內(nèi)B7-H3靶向超聲分子成像信號(hào)［（49.4±5.3）a.u.，n=146］在乳腺癌中顯著增加（P<0.001），而在正常組織中較低［僅為（5.0±0.5）a.u.，n=37］，且與B7-H3 的體外定量免疫熒光表達(dá)水平高度相關(guān)（R2=0.77，P<0.001），說(shuō)明B7-H3 是一種有前途的分子成像靶點(diǎn)。但較小的配體［如affbodies（ABY）］可能更適合于臨床級(jí)靶向MB 的設(shè)計(jì)。BAM 等［32］發(fā)現(xiàn)MBABY-B7-H3在與人B7-H3表達(dá)（MS1hB7-H3）細(xì)胞共移植的原位腫瘤中成像信號(hào)［（8.4±3.3）a.u］明顯高于MS1WT細(xì)胞移植的腫瘤［（1.4±1.0）a.u］。在轉(zhuǎn)基因小鼠腫瘤中，MBABY-B7-H3［（9.6±2.0）a.u］的成像信號(hào)高于MBNon-targeted［（1.3±0.3）a.u］，而在正常乳腺和B7-H3 阻斷腫瘤中，MBABY-B7-H3的成像信號(hào)明顯降低（P<0.02），說(shuō)明MBABY-B7-H3增強(qiáng)乳腺腫瘤中B7-H3 分子信號(hào)。因此，結(jié)合ABYB7-H3尺寸小、易生產(chǎn)、靶向性好的優(yōu)勢(shì)，MBABY-B7-H3提高癌癥檢測(cè)靈敏度，更適用于臨床成像。綜上所述，B7-H3靶向超聲分子成像在提高US 對(duì)乳腺癌患者的診斷準(zhǔn)確性方面具有很大潛力。

2.2 以B7-H3 為靶點(diǎn)的光學(xué)顯像在腫瘤診斷中的研究 光學(xué)分子影像是利用光學(xué)檢測(cè)手段結(jié)合光學(xué)檢測(cè)分子對(duì)細(xì)胞或組織甚至生物體進(jìn)行成像，從而獲取生物信息的一種方法。光學(xué)成像在可見(jiàn)光和近紅外范圍內(nèi)，生物光學(xué)成像方法可分為熒光成像、生物發(fā)光成像、光聲成像和光學(xué)層析成像［43］。

光譜光聲（spectroscopic photoacoustic，sPA）分子成像在識(shí)別針對(duì)特定標(biāo)志物的外源性造影劑方面具有很高的應(yīng)用潛力。最近，抗體染料偶聯(lián)物廣泛應(yīng)用于臨床前sPA 和其他光學(xué)成像模式［43］。然而，抗體類藥物體內(nèi)循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，因此，成像特異性受 限。故 而，BAM 等［34］利用靶向B7-H3 ABY（ABYB7-H3）偶聯(lián)一種近紅外熒光染料吲哚菁綠（indocyanine green，ICG）（ABYB7-H3-ICG），合成一種新型造影劑，用于乳腺癌的高特異性分子成像。結(jié)果發(fā)現(xiàn)sPA 和熒光成像技術(shù)相結(jié)合，對(duì)乳腺癌細(xì)胞表達(dá)受體B7-H3（CD276）進(jìn)行成像，可以區(qū)分小鼠浸潤(rùn)性腫瘤與正常腺體。與正常小鼠的腺體相比，給予ABYB7-H3-ICG 在乳腺腫瘤中的信號(hào)明顯更高。伴隨PA/US 聯(lián)合成像系統(tǒng)的不斷發(fā)展，ABYB7-H3-ICG 可能是一種可靠的人類乳腺癌檢測(cè)造影劑，用于早期篩查乳腺癌患者。目前，對(duì)于乳腺癌早期患者，一般采用保留乳房的手術(shù)治療，但由于癌癥邊緣不明顯，引起患者預(yù)后較差，因此，WILSON 等［35］合成B7-H3 抗體偶聯(lián)ICG（B7-H3-ICG）造影劑，使用sPA 和熒光成像（fluorescence molecular imaging，F(xiàn)MI）用于指導(dǎo)術(shù)中疑似乳腺癌組織切除。在轉(zhuǎn)基因小鼠乳腺癌模型研究中發(fā)現(xiàn)乳腺原位導(dǎo)管癌（ductal carcinoma in situ，DCIS）和浸潤(rùn)性癌組織（n=63），sPA 平均信號(hào)為（23.98±4.88）a.u.，平均熒光信號(hào)為（7.56E07±1.44E06）（p/s）/（μW/cm2），而正?；蛟錾M織（n=17）顯示較低的sPA［（3.17±0.48）a.u］和熒光信號(hào)［（6.83E07±2.00E06）（p/s）/（μW/cm2）］，說(shuō)明sPA 和熒光分子顯像結(jié)合B7-H3-ICG 試劑具有較高的診斷準(zhǔn)確性、術(shù)中分辨率、敏感度和特異度，可用于評(píng)估組織的疾病狀態(tài)。

2.3 以B7-H3 為靶點(diǎn)的放射性核素顯像在腫瘤診斷中的研究 放射性核素顯像（radionuclide molecular imaging，RMI）是指將放射性核素標(biāo)記的某種化合物引入（口服或靜脈注射）人體，使用放射性顯像儀器進(jìn)行檢測(cè)，從而獲得臟器和病變組織的圖像。目前以B7-H3 抗體為載體的RMI 常用顯像方式為PET顯像［44］。

2016 年，NAGASE-ZEMBUTSU 等［45］對(duì)第一三共公司合成的一株人源化B7-H3抗體（DS-5573a）進(jìn)行了性能及藥效評(píng)估，認(rèn)為該單克隆抗體有望用于廣泛表達(dá)B7-H3 的腫瘤患者的抗腫瘤治療。隨后，BURVENICH 等［38］對(duì)用鋯89（89Zr-）標(biāo)記的DS-5573進(jìn)行診斷性能評(píng)估，在B7-H3 陽(yáng)性乳腺癌皮下瘤模型（B7-H3-MDA-MB-231）中，利用PET/MRI 進(jìn)行了體內(nèi)生物分布和成像研究，結(jié)果顯示，注射89Zr-DS-5573 第7 天后，B7-H3-MDA-MB-231 在BALB/c 裸鼠中腫瘤攝取率為（32.32±6.55）% ID/g，在SCID 小鼠中腫瘤攝取率為（25.76±1.79）% ID/g；另外，在B7-H3陰性小鼠結(jié)腸癌（CT26）SCID 皮下瘤中腫瘤攝取率為（10.07±0.79）% ID/g，而B(niǎo)7-H3-MDA-MB-231腫瘤攝取率為（35.90±3.59）% ID/g，P<0.000 5，表明89Zr-DS-5573a可特異性靶向表達(dá)B7-H3的異種移植腫瘤，且提示89Zr-DS-5573a 具有非侵襲性量化癌癥患者腫瘤中B7-H3 靶標(biāo)的表達(dá)潛力。將89Zr 標(biāo)記DS-5573a 聯(lián)合DS-5573a 治療分子顯像研究中發(fā)現(xiàn)，DS-5573a 治療4 周后腫瘤生長(zhǎng)抑制率（%TGI）為89.8%，展示了DS-5573a 良好的抑瘤作用，也為進(jìn)一步基于B7-H3為靶點(diǎn)結(jié)合分子影像的診療一體化藥物發(fā)展提供了前期基礎(chǔ)。

3 討論

隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的發(fā)展，毫無(wú)疑問(wèn)，分子成像技術(shù)對(duì)癌癥的診斷和手術(shù)治療具有巨大的潛在價(jià)值，其中分子成像的特異度和靈敏度很大程度上取決于分子成像探針的設(shè)計(jì)。因此，提高分子成像的特異度和靈敏度以便能夠發(fā)現(xiàn)乃至最小的惡性病變，對(duì)于癌癥的診斷和分期至關(guān)重要，從而提高癌癥的早期篩查率及癌癥患者的生存期。

近年來(lái)，腫瘤免疫治療取得了顯著進(jìn)展，尤其是B7 家族分子PD-L1 及其受體PD-1 抑制劑臨床藥物的成功為腫瘤免疫治療開(kāi)拓了里程碑式的進(jìn)展，但在其他腫瘤中行之有效的免疫治療方法，包括免疫檢查點(diǎn)抑制劑等，由于腫瘤的異質(zhì)性和其他特性導(dǎo)致治療獲益甚少［46］。B7 家族的另一成員B7-H3最早由CHAPOVAL 等［12］在2001 年發(fā)現(xiàn)，雖然其確切的生物學(xué)功能和介導(dǎo)免疫逃逸的機(jī)制尚需進(jìn)一步探索，但其在腫瘤組織和腫瘤血管上高豐度表達(dá)，如在RCC 血管中表達(dá)高達(dá)98%［47］，提示B7-H3可以作為一種新的有效的腫瘤血管特異性載體，既可成為一種造影劑，用于輔助疾病診斷和預(yù)測(cè)使用不同靶向藥物治療病變組織的臨床結(jié)果，也可選擇性地將抗血管生成或血管破壞藥物遞送到病變組織，最大限度地減少潛在的副作用。鑒于其與腫瘤生物學(xué)特征的密切相關(guān)性，B7-H3 有望成為新的腫瘤診斷標(biāo)志物顯像靶點(diǎn)，逐漸進(jìn)入到人們的視野中。

目前，基于B7-H3 為靶點(diǎn)的腫瘤分子影像研究主要集中在超聲、光學(xué)及放射性顯像方面。與正常乳腺組織和接受手術(shù)切除或活檢為多種乳腺病變?yōu)榱夹缘慕M織相比，B7-H3 在乳腺癌的新生血管高度表達(dá)，且具有顯著差異。在轉(zhuǎn)基因小鼠中，與正常乳腺組織相比，針對(duì)B7-H3 的微泡型分子探針超聲分子成像信號(hào)也顯著增加。因此，未來(lái)的臨床轉(zhuǎn)化工作可開(kāi)發(fā)針對(duì)B7-H3 的臨床分級(jí)造影劑，這將最終有助于提高超聲篩查在乳腺致密組織中乳腺病變的診斷準(zhǔn)確性［33］。在乳腺導(dǎo)管內(nèi)原位癌（ductal carcinoma in situ，DCIS）<1 mm 的病灶中，與正常組織和增生性乳腺組織相比，B7-H3 的表達(dá)明顯增加。sPA 成像具有足夠高的分辨率和特異性來(lái)區(qū)分亞毫米級(jí)別病灶，術(shù)中sPA B7-H3 靶向分子成像可用于乳腺癌轉(zhuǎn)基因小鼠模型的疾病狀態(tài)評(píng)估，再次提示B7-H3 可能是一種很有前景的分子成像靶點(diǎn)，用于術(shù)中邊緣檢測(cè)，以幫助指導(dǎo)外科醫(yī)生在腫瘤切除時(shí)盡量減少陽(yáng)性切緣［35］。靶向多模態(tài)探針的發(fā)展，如超聲、光聲和熒光分子成像技術(shù)結(jié)合適當(dāng)?shù)腂7-H3靶向造影劑能夠檢測(cè)乳腺癌發(fā)展小鼠模型中的DCIS，這些成像策略可能允許主動(dòng)監(jiān)測(cè)DCIS 或在術(shù)中檢測(cè)DCIS，不僅最大限度地減少不必要的外科干預(yù)，且有助于診斷和分期、手術(shù)計(jì)劃、術(shù)中指導(dǎo)和手術(shù)過(guò)程的術(shù)后評(píng)估，具有良好的協(xié)同效益。未來(lái)可能在靶向探針上添加特定的化療藥物。在理想情況下，抗癌藥物可直接沉積到目標(biāo)細(xì)胞中，使分子探針（結(jié)合治療和診斷特性）真正成為治療藥物，從而達(dá)到診療一體化的作用。雖然微泡型超聲成像在體外具有皮克級(jí)別的靈敏度，然而，對(duì)于全身成像，放射性核素PET 顯像仍然是當(dāng)今最靈敏的成像方式，優(yōu)于分子造影劑的MR 成像，比分子CT成像的靈敏度高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。89Zr-DS-5573a優(yōu)異的靶向性和特異性有潛力成為一種理想的PET 顯像示蹤劑，提供實(shí)時(shí)定量、異質(zhì)性檢測(cè)和動(dòng)態(tài)變化B7-H3表達(dá)有助于指導(dǎo)和監(jiān)測(cè)治療反應(yīng)，從而選擇最有可能從免疫治療中受益的患者；DS-5573a 良好的抑瘤作用，結(jié)合分子影像的優(yōu)勢(shì)，為開(kāi)發(fā)診斷與治療一體化的腫瘤免疫藥物打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

B7-H3 以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)性表達(dá)特點(diǎn)，成為腫瘤免疫治療藥物開(kāi)發(fā)熱潮中的研究熱點(diǎn)，以B7-H3 為靶點(diǎn)開(kāi)發(fā)的小分子、單抗、雙抗、抗體偶聯(lián)藥物（ADC）、CAR-T/NK 以及放射免疫療法等形式的藥物相繼涌現(xiàn)。根據(jù)臨床試驗(yàn)注冊(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，與B7-H3相關(guān)的正在進(jìn)行的臨床試驗(yàn)共有85 項(xiàng)，其中，國(guó)內(nèi)首家——豪森藥業(yè)（HS-20093）B7-H3 抗體啟動(dòng)1 期臨床研究，證明了以B7-H3 靶點(diǎn)進(jìn)行腫瘤藥物研究的可行性及安全性，說(shuō)明B7-H3 分子及其抗體開(kāi)發(fā)具有廣泛的研究前景。結(jié)合目前分子影像在腫瘤免疫中的無(wú)創(chuàng)性、定量、可視化的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，以B7-H3為靶點(diǎn)的診斷及治療一體化藥物開(kāi)發(fā)，將在未來(lái)取得更大的突破，為腫瘤患者帶來(lái)新的福音。

4 致謝

感謝江蘇省臨床免疫研究所所長(zhǎng)張學(xué)光教授對(duì)本文撰寫的悉心指導(dǎo)和修改。