学科前沿 | 南京医科大学药学院核药学系在PET成像研究方面取得重要进展

南京医科大学药学院/江苏省原子医学研究所创新药物研究中心近日报道了两种靶向天冬酰胺内肽酶的放射性氟标记探针(18F-2和18F-3)，并将它们用于对肿瘤中的天冬酰胺内肽酶活性进行正电子发射断层扫描成像（PET），成果发表在2020年第92期的《Analytical Chemistry》上。

图1.文章首页截图

天冬酰胺内肽酶的过度表达与肿瘤的增殖、侵袭和转移密切相关。PET成像因其高灵敏度、高分辨率等固有特性，已成为早期诊断、治疗反应预测和监测的有效影像技术。尽管PET具有理想的固有特性来成像这种酶活性，利用PET对天冬酰胺内肽酶活性进行分子成像的报道很少。智能自组装系统因小分子探针的细胞膜穿透和在靶点部位被激活后形成纳米粒子良好的肿瘤滞留，可以用作通过增强探针在靶组织中的积累来改善成像对比度的平台；并且已证明放射性示踪剂与亲水性且带负电荷的标记物结合可降低肝脏中放射性的积累，肿瘤中示踪剂的吸收却没有显着降低，使探针具有高特异性和灵敏度。

图2.文章图片摘要

本研究设计了两个靶向天冬酰胺内肽酶的放射性氟标记探针(18F-2和18F-3)和一个对照探针(18F-1)，通过一步18F离子交换标记方法，探针的放射化学产率 (RCY>60%)和放射化学纯度(RCP>99%)均很高。实验结果表明，探针18F-2和18F-3对天冬酰胺内肽酶活性和还原性环境表现出较高的响应性，它们在天冬酰胺内肽酶活性过表达的结肠癌HCT116细胞中摄取效率也十分相似，而对照型探针18F-1则无响应聚集功能，因而所设计的分子探针(18F-2和18F-3)具有良好的特异性识别能力与自组装效果。

图3.探针酶响应自组装

用于肿瘤中天冬酰胺内肽酶活性的PET显像，探针18F-2和18F-3可以作为小分子穿透细胞膜，然后以自组装纳米粒子的形式聚集在肿瘤组织中，从而放大和延长信号，通过PET成像对肿瘤中的天冬酰胺内肽酶活性进行非侵入性的可视化。在放射性示踪剂中引入HEHEHE标记可减少肝脏蓄积，而不影响肿瘤摄取。另外，共注射策略(18F-2 + 2和18F-3 + 3)使肿瘤摄取显著增加，信噪比显著提高。结果表明，18F-3在监测天冬酰胺内肽酶在肿瘤中的表达水平和评价该药物对天冬酰胺内肽酶过表达的相关疾病的疗效方面具有很大的应用潜力。

图4. HCT116荷瘤小鼠probe18F-3的microPET成像研究

江苏省原子医学研究所/南京医科大学林建国教授和谢敏浩教授为文章的共同通讯作者，邱玲博士、李茜硕士、吕高超博士为文章共同第一作者，鹿特丹大学医学中心放射与核医学系Yann Seimbille教授等参与了本研究。

参考文献：

Ling Qiu. et al. Radiofluorinated Smart Probes for Noninvasive PET Imaging of Legumain Activity in Living Subjects. Analytical Chemistry. Anal. Chem. 2020, 92, 11627−11634.

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.0c01253

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