关键词：CD146；多肽探针；黑色素瘤

文献信息

北京大学肿瘤医院暨北京市肿瘤防治研究所，核医学科，国家药监局放射性药物研究与评价重点实验室，恶性肿瘤发病机制及转化研究教育部重点实验室等团队的研究成果“First-in-Class CD146 Targeting Peptide Probes for Noninvasive PET Imaging of Melanoma”（全球首创靶向 CD146 多肽探针用于黑色素瘤无创 PET 分子显像）在学术期刊《Molecular Pharmaceutics》上发表。平生公司的小动物PET/CT（型号：Super Nova）产品在论文中提供了重要的肿瘤小鼠PET/CT图像和定量分析。

该研究的通讯作者为北京大学肿瘤医院杨志主任、朱华研究员、刘特立副研究员。第一作者为张倩博士、郭晓轶博士、郝思齐同学。

文献背景

跨膜糖蛋白 CD146 在多种实体瘤及肿瘤新生血管中高表达，是极具潜力的肿瘤诊疗靶点；目前多款靶向 CD146 的抗体药物偶联物（ADC）已进入临床试验阶段，愈发凸显出临床亟需无创影像学手段用于患者入组筛选。本研究首次构建两类靶向 CD146 的镓 - 68 标记多肽分子影像探针：[⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P1 与 [⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P2。两种探针可在 15 分钟内完成稳定合成，放射化学产率＞90%，放射化学纯度均高于 95%（每组样本量 n=5）。[⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P1、[⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P2 体外稳定性良好，对 CD146 阳性肿瘤细胞具备较高结合亲和力，解离常数 Kd 分别为 152.3 nM、205.1 nM。体外细胞实验证实探针可特异性结合靶点；采用同源荧光探针 FITC-P1 开展荧光成像，直观验证了 CD146 介导下探针可高效被肿瘤细胞摄取。活体 PET/CT 显像结果显示，两种探针均可快速富集于肿瘤病灶并经组织途径代谢排出。给药 30 min 时，[⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P1 在 A375 荷瘤模型中肿瘤 / 肌肉比值可达 5.33±0.58，成像对比度优异；而 [⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P2 因血液清除速率偏慢，靶本比仅为 2.55±0.58。此外，本研究在另一 CD146 阳性 SK-Mel-28 黑色素瘤模型中进一步验证了 [⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P1 的显像能力。免疫组化染色用于评估 CD146 组织分布：正常组织 CD146 呈低表达，而 A375 与 SK-Mel-28 肿瘤细胞膜可见明确的阳性定位表达。综上，[⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P1 可实现 CD146 阳性肿瘤快速、高对比度无创显像，为 CD146 靶向药物临床精准分层筛选受试患者提供了切实可行的影像学方案。

实验方法

构建 A375、A549 荷瘤小鼠模型，分别经尾静脉注射 200 μL、活度 3.7 MBq 的 [⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P1 或 [⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P2 探针；A375 封闭实验组小鼠在注射放射性探针的同时，额外共注射 500 μg 对应无放射性前体多肽。全程异氟烷吸入麻醉，分别于注射后 15 min、30 min 进行静态 PET 扫描（平生医疗科技有限公司），单帧采集时长 600 s。采用Avatar 3 软件（平生医疗科技有限公司）完成图像重建，在肿瘤及主要脏器区域勾画感兴趣区（ROI），定量结果以每克组织注射剂量百分比（% ID/g）表示。

为进一步证实探针可特异性结合 CD146 受体、并通过受体介导途径被细胞摄取，本研究在另一 CD146 阳性 SK-Mel-28 荷瘤模型中开展梯度剂量竞争性封闭实验。前期 A375 模型体内显像结果显示 [⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P1 综合性能最优，因此将其作为主示踪剂用于本部分 SK-Mel-28 模型实验。将荷瘤小鼠随机分为 5 组：空白对照组（非封闭组）仅单独尾静脉注射约 3.7 MBq 放射性探针；4 组封闭组在注射等量探针基础上，分别共注射梯度递增剂量的游离未标记前体多肽，剂量依次为 250 μg、500 μg、750 μg、1000 μg。分别于给药后 15 min、30 min 采集 PET/CT 静态图像，定量数据同样以 % ID/g 为单位统计。

实验结果

本研究在 CD146 阳性 A375 皮下移植瘤模型中开展小动物 PET/CT 显像，评价两种 CD146 靶向 PET 探针的靶向效果与体内生物分布特征。

图 5A 为经衰变校正后的冠状位最大密度投影（MIP）图像，配套横断面与冠状位断层图。MIP 显像可见两种多肽示踪剂均遵循血液池→肾脏→膀胱途径代谢排泄，肝脏、脾脏等其余主要脏器未见明显非特异性摄取，符合小分子多肽类放射性示踪剂的经典排泄规律（补充图 S3）。注射后 15 min 与 30 min，[⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P1 与 [⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P2 均可在 A375 肿瘤病灶明显富集并滞留。其中 [⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P1 肿瘤靶向摄取清晰：给药 15 min 摄取值为 1.16±0.05 % ID/g，30 min 降至 0.69±0.02 % ID/g（图 5B）。

虽 30 min 时肿瘤绝对摄取值有所下降，但血液池等本底信号同步快速清除，图像对比度显著提升；给药 30 min 肿瘤 / 肌肉比值（T/M）为 5.33±0.58，肿瘤 / 心脏比值（T/H）为 1.47±0.16（图 5D、E）。反观 [⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P2 肿瘤摄取水平更低：15 min、30 min 摄取值分别为 0.70±0.05 % ID/g、0.62±0.05 % ID/g（图 5C），且体内本底清除更慢，靶本比显著劣于前者，30 min 时 T/M 仅 2.55±0.58、T/H 仅 0.94±0.05。

为验证探针靶向结合依赖 CD146 受体，在 A375 模型中同步共注射未标记游离多肽开展封闭对照实验。如图 5B、5C 所示，封闭组两种探针的肿瘤摄取量均大幅下降：30 min 时 [⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P1 摄取降至 0.30±0.03 % ID/g（p=0.000376），[⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P2 降至 0.27±0.03 % ID/g（p=0.000379），证实探针在肿瘤部位的富集是由 CD146 受体特异性介导。此外，两种探针在 CD146 阴性 A549 荷瘤模型中均无明显肿瘤病灶摄取（后文图中展示）。

图 5 多种荷瘤模型小动物 PET/CT 显像结果

(A、B) 向 A375 皮下移植瘤模型注射镓标记 DOTA 多肽探针后，分别在 15 min、30 min 开展小动物 PET/CT 显像；黄色箭头指示肿瘤病灶位置，白色箭头 H 代表心脏、K 代表肾脏、B 代表膀胱。(B～E) 基于感兴趣区（ROI）定量得到肿瘤探针摄取值与肿瘤 / 非肿瘤（T/NT）靶本比统计结果。所有数据均以均值 ± 标准差表示，每组设置 3 个独立生物学重复样本。

为严谨证实探针在肿瘤内的富集属于受体介导过程，同时验证该探针可适用于多种 CD146 阳性肿瘤，本研究选用另一 CD146 阳性 SK-Mel-28 皮下移植瘤模型，开展体内梯度剂量竞争性封闭实验（图 6）。活体 PET/CT 显像结果显示，未施加封闭处理的对照组肿瘤可见清晰、高对比度的探针浓聚。随着共注射未标记竞争多肽的剂量从 250 μg 逐步提升至 1000 μg，给药 30 min 时肿瘤部位的探针蓄积量呈现显著的剂量依赖性下降（图 6A）。定量结果显示：给药 30 min，对照组肿瘤摄取值为 0.78±0.03 % ID/g；当封闭多肽剂量达到 1000 μg 时，肿瘤摄取降至 0.12±0.01 % ID/g（图 6B），对应的肿瘤 / 肌肉比值也随之大幅降低（图 6C）。

CD146 受体可被游离多肽逐步饱和、探针结合随之被竞争性抑制，该现象在体内层面有力证明：探针与靶点的结合严格依赖受体介导作用；同时也在另一类肿瘤模型中，验证了该探针具备更广的适用范围。

图 6(A) 对 SK-Mel-28 皮下移植瘤模型注射 [⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P1 探针后，分别于 15 min、30 min 进行小动物 PET/CT 显像，并设置 30 min 时间点多肽封闭组对照；黄色箭头标注肿瘤病灶位置。(B、C) 经由感兴趣区（ROI）定量分析肿瘤探针摄取量以及肿瘤 / 非靶组织（T/NT）比值。(D) SK-Mel-28 肿瘤组织免疫组化染色结果。实验数据以均值 ± 标准差呈现，每组包含 3 例独立生物学重复。

文献结论

本研究首次研发出一类靶向 CD146 的多肽类 PET 分子探针：[⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P1 与 [⁶⁸Ga] Ga-DOTA-P2。临床前动物模型实验证实，两种探针靶向特异性强、体内药代动力学特性优良，显像对比度突出，可为 CD146 阳性肿瘤的精准诊断与分期提供极具应用前景的新型分子影像手段。本研究为 CD146 靶向相关研究的临床转化奠定了坚实基础，也为后续诊疗一体化探针的开发开辟了研究路径。

使用设备

Super Nova^® Micro PET/CT（III 代外观图）