摘要
第一部分 靶向CXCR4的放射性显像分子探针的合成及评价 目的:CXCR4在肿瘤微环境中广泛表达于许多肿瘤细胞和肿瘤相关细胞中， CXCR4表达增加与肿瘤细胞的生长、侵袭及远处转移等多种生物学行为相关。 目前靶向CXCR4的核医学分子探针研究最多的为[68Ga]Ga-pentixafor，其体内 亲和力较高，肿瘤部位出现明显放射性积聚，但[68Ga]Ga-pentixafor对应的治疗 性探针[177Lu]Lu-pentixather在肝脏等非靶器官的放射性累积较多，体内亲和力 欠佳，靶/非靶值较低。我们拟筛选出高亲和力的诊疗一体化分子探针，用于 CXCR4阳性肿瘤的显像与治疗研究。在本部分研究中我们拟筛选出具有高亲和 力和高信噪比的放射性分子探针，用于CXCR4阳性的淋巴瘤显像研究。 材料与方法:以环五肽 CPCR4(cyclo(D-Tyr1-D-[NMe]Orn2-Arg3-Nal4- Gly5))为基本结构，对其进行改造和修饰后，获得不同的前体。采用锝-99m、 氟-18和碘-124标记进行分子探针的放射性合成，最终得到6个放射性分子探针 [124I]I-1([124I]I-CPCR4)、[99mTc]Tc-2([99mTc]Tc-HYNIC-CPCR4)、[124I]I-3 ([124I]I-pentixafor)、[18F]AlF-4([18F]AlF-NETA-CPCR4)、[99mTc]Tc-5 ([99mTc]Tc-MAG3-CPCR4)和[124I]I-6([124I]I-pentixafor-Ga)。对所有分子探针 的放射化学产率、比活度、放射化学纯度及体外稳定性进行测定，评估分子探 针的理化性质。通过体外结合实验确定六种放射性分子探针的体外亲和力。通 过蛋白质免疫印迹实验和流式细胞术实验筛选得到高表达CXCR4的Daudi淋巴 瘤细胞和低表达CXCR4的MM.1S多发性骨髓瘤细胞用于后续动物实验研究。 六个分子探针的体内亲和力采用Daudi淋巴瘤的micro-SPECT/CT和micro- PET/CT显像进行研究，同时进行Daudi淋巴瘤的[68Ga]Ga-pentixafor micro- PET/CT对比显像研究。对[124I]I-6的体内理化性质进行研究，采用micro- PET/CT进行肿瘤阻断显像，观察分子探针的特异性。采用药代动力学实验观察 [124I]I-6在动物体内的分布及清除速率。在Daudi肿瘤模型鼠注射[124I]I-6后1h、 4 h、8 h、12 h、24 h,分别在不同时间点进行生物分布实验观察分子探针在动 物体内的整体分布情况。 结果:六种分子探针的放射化学产率分别为:90.07±4.24％、98.12± 0.11％、89.51±1.02％、41.26±8.23％、85.54±1.30％、79.21±2.25％;六种分 子探针的比活度分别为:(2.20±0.18)× 107MBq/mmol、(1.30±0.22)× 106 MBq/mmol、(2.60±0.11)× 107 MBq/mmol、(2.56±0.30)× 107 MBq/mmol、 (4.74±0.28)× 106MBq/mmol、(2.44±0.51)× 107 MBq/mmol;六种分子探 针的放射化学纯度均高于95％。六种分子探针体外稳定性较好，经过4 h后在 生理盐水和血清中的放射化学纯度均高于95％。六种分子探针的体外亲和力分 别是:69.25±18.84 nM、50.65±5.25 nM、82.21±19.49 nM、46.67±7.54 nM、 68.70±11.67 nM、13.75±3.31 nM。在小动物显像研究中，不同分子探针的亲 和力不同，体内的代谢途径也存在一定差异。[124I]I-6探针的体内亲和力最高， 显像效果最好。在Daudi淋巴瘤阻断显像和MM.1S多发性骨髓瘤对照显像中， 肿瘤部位的放射性摄取均出现了下降。在[124I]I-6与[68Ga]Ga-pentixafor对比显 像实验中，两者肿瘤部位的放射性摄取相当，但[124I]I-6的背景摄取更低，靶本 比更高。药代动力学实验中，[124I]I-6较快地分布至血液，同时从血液的清除也 很快(T1/2α=2.98±0.55 min,T1/2β=58.69±12.96 min)。在生物分布实验中， [124I]I-6在肿瘤部位的放射性摄取值最高，分子探针主要通过肝脏和肾进行代谢 排泄，随着时间延长，[124I]I-6在肿瘤部位的放射性摄取有所下降，其余背景组 织的放射性均明显下降，图像展现出较好的靶本比。 结论:在合成的六个放射性分子探针中，[124I]I-6的亲和力最高显像效果最 好。在CXCR4阳性的淋巴瘤显像图像中，[124I]I-6在肿瘤部位出现明显的积聚， 同时其他非靶部位的放射性积聚较低，能用于评估肿瘤部位CXCR4的表达情 况。 第二部分 靶向CXCR4的放射性治疗分子探针的合成及评价 目的:CXCR4与多种肿瘤的预后相关，在第一部分中，我们成功合成了六 个靶向CXCR4的分子探针，通过体外亲和力和体内亲和力实验筛选出亲和力 最高且代谢较好的探针[124I]I-6作为诊断性探针。本部分将[124I]I-6中的放射性 核素碘-124替换为碘-131进行治疗实验，旨在合成高亲和力的靶向CXCR4的 治疗探针用于淋巴瘤治疗研究，实现靶向CXCR4的肿瘤诊疗一体化。 材料和方法:通过Iodogen法将化合物6(pentixafor-Ga)进行放射性碘- 131标记，得到[131I]I-6([131I]I-pentixafor-Ga),对该分子探针的放射化学产率、 比活度及放射化学纯度进行测定。通过生物分布实验及micro-SPECT/CT显像 实验观察[131I]I-6在肿瘤的分布情况以及在小鼠主要器官的代谢情况。靶向 CXCR4的肿瘤治疗实验分为37 MBq治疗组、7.4 MBq治疗组和生理盐水组。 治疗开始后每三天记录各组小鼠的肿瘤体积及小鼠体重，观察各组的治疗情况。 治疗完成后对各组小鼠进行主要器官的HE染色，同时测量各组小鼠血液学指 标、肝肾功能指标，评估[131I]I-6的整体治疗效果。 结果:通过Iodogen法成功合成了放射性分子探针[131I]I-6,该分子探针的 放射化学产率:93.45±2.01％,比活度:(2.35±0.39)× 107MBq/mmol,放射 化学纯度＞95％。在micro-SPECT/CT和生物分布实验中[131I]I-6呈现出与 [124I]I-6基本一致的分布特点，[131I]I-6在肿瘤部位的放射性摄取最高，分子探 针在肝脏和肾脏等非靶部位也有少部分积聚，随着时间进展，分子探针从非靶 组织逐渐清除。在治疗实验中，7.4 MBq治疗组和37 MBq治疗组均较生理盐水 组表现出肿瘤生长速度变缓，且37 MBq治疗组肿瘤生长速度变缓更显著， [131I]I-6对肿瘤有明显的治疗效果，且各组均未出现明显的器官辐射损伤等治疗 副反应。 结论:成功合成靶向CXCR4的治疗探针[131I]I-6。[131I]I-6理化性质稳定， 体内亲和力高从非靶组织清除速率较快。在治疗实验中呈现出较好的治疗效果, 在淋巴瘤治疗中具有临床转化的潜能。
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