李貴平，黃 凱，黃寶丹，齊永帥，池曉華，江 英

（南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，廣東廣州 510515）

肺癌是全球最常見、病死率最高的惡性腫瘤［1］，危害巨大，其中非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）占所有肺癌的80%以上［2］，隨著人們對腫瘤生物學(xué)和基因組學(xué)技術(shù)認(rèn)識的迅速發(fā)展，NSCLC 已被公認(rèn)為一種分子和基因組上復(fù)雜的異質(zhì)性疾?。?］。盡管在早期發(fā)現(xiàn)和治療方面取得了進(jìn)展，但仍有很多患者出現(xiàn)局部晚期或轉(zhuǎn)移性NSCLC，其預(yù)后仍然很差。為了進(jìn)一步提高NSCLC 患者的臨床療效，需要新的靶點(diǎn)和治療策略［3-4］。近年來，以整合素信號通路為靶點(diǎn)的腫瘤分子顯像和靶向治療的研究初現(xiàn)端倪［3-5］。我校郭琳瑯教授［6］利用組合化學(xué)肽庫技術(shù)篩選出一種能夠與NSCLC 結(jié)合的小分子肽cNGQGEQc，用不同整合素抗體進(jìn)行抑制實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其與肺癌細(xì)胞的結(jié)合可以被整合素α3β1所阻斷。而在多肽分子結(jié)構(gòu)中連接上放射性核素則可利用射線的電離輻射作用來增強(qiáng)多肽的腫瘤殺傷效應(yīng)，現(xiàn)有的研究資料已證實(shí)放射性標(biāo)記多肽在腫瘤靶向治療中的應(yīng)用價(jià)值［7-8］。而放射性核素188Re 因可同時(shí)發(fā)射適于治療的高能β-射線和用于SPECT 顯像的γ射線而受到關(guān)注，是目前較理想的治療性放射性核素之一［9-10］。為此，本文選擇能與肺腺癌A549 細(xì)胞膜上整合素受體特異結(jié)合的cNGQGEQc 作為靶向載體，以雙半胱氨酸作為188Re 標(biāo)記的雙功能螯合劑，建立188Re 對小分子肽的間接標(biāo)記方法，在細(xì)胞層面通過體外實(shí)驗(yàn)觀察188Re-cNGQGEQc 對肺腺癌A549 細(xì)胞的增殖抑制作用，為標(biāo)記多肽體內(nèi)靶向治療的應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 細(xì)胞株、主要試劑及儀器

肺腺癌A549 細(xì)胞株（由中國科學(xué)院上海生科院細(xì)胞庫提供），常規(guī)方法進(jìn)行細(xì)胞的凍存、復(fù)蘇、培養(yǎng)和傳代，選用指數(shù)生長期的細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

無水乙腈、二甲基甲酰胺、三氟乙酸（TFA）、正辛醇、氯化亞錫（SnCl2·2H2O）、抗壞血酸、體積分?jǐn)?shù)2.5 g/L 胰蛋白酶消化液和青鏈霉素雙抗（美國Sigma-Aldrich 公司）；CCK-8 試劑盒（英國Abcam 公司）；RPMI 1640 培養(yǎng)基、胎牛血清（美國Gibco 公司）；伯樂680 酶標(biāo)儀（美國伯樂公司）；Sep-Pak C18 柱（美國Waters 公司）；CO2孵箱及細(xì)胞培養(yǎng)超凈工作臺（美國賽默飛公司）；TLC 薄層掃描儀（美國Bioscan 公司）；GC-911 型放射免疫γ計(jì)數(shù)儀（安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司）；CRC-25R 活度計(jì)（美國CAPINTEC 公司）；188W/188Re 發(fā)生器（德國ITG 公司）。

1.2 小分子多肽的合成及偶聯(lián)物的制備

肺腺癌整合素受體特異性靶向小分子多肽的氨基酸序列為cNGQGEQc，簡稱為陽性多肽；而對照小分子多肽的氨基酸序列為cNAQAEQc，簡稱為陰性多肽，由上海楚肽生物科技有限公司合成。

雙半胱氨酸（ethylene dicysteine，EC）與陽性多肽偶聯(lián)物的制備：在常規(guī)固相法合成陽性多肽cNGQGEQc 的過程中在其氨基端N 端連接EC，直接完成EC 對多肽的偶聯(lián)，由上海楚肽生物科技有限公司合成；EC-cNGQGEQc 偶聯(lián)物的分子量為1 201.37，合成純度大于95%，符合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求。陰性多肽cNAQAEQc 與EC 的偶聯(lián)方法同上述陽性多肽。

1.3 小分子多肽的188Re 標(biāo)記技術(shù)

采用EC 作為雙功能螯合劑的間接標(biāo)記法進(jìn)行188Re 標(biāo)記小分子多肽。分別取氨基端連接有EC 的cNGQGEQc 陽性多肽和cNAQAEQc 陰性多肽溶液（1～10 g/L，生理鹽水配制）20 μL，依次加入100 μL 的氯化亞錫溶液（10～50 g/L，1 mol/L HCl 新鮮配制，含100 g/L 的抗壞血酸），最后加入從188W/188Re 發(fā)生器中新鮮淋洗的37～111 MBq/100 μL 的Na188ReO4淋洗液，1 mol/L NaOH及1 mol/L HCl調(diào)節(jié)pH 至2.0，然后振蕩混均，充氮?dú)饷芊?，置?7 ℃溫育箱中孵育反應(yīng)1 h。反應(yīng)結(jié)束后，調(diào)整反應(yīng)混合液pH 至中性，充氮其密封保存。標(biāo)記率的測定采用紙層析法，具體測定方法參見文獻(xiàn)［11］。

1.4 188Re 標(biāo)記物的純化和放化純度測定

采用Sep-Pak C18 柱法進(jìn)行188Re 標(biāo)記多肽的分離純化，方法如下：首先在加樣前分別以甲醇、雙蒸水和體積分?jǐn)?shù)為0.1%TFA 各5 mL 依次通過Sep-Pak C18 柱，使其活化；然后將所制備的標(biāo)記多肽上樣后，將9.5 mL 的體積分?jǐn)?shù)為0.1%TFA 與等體積的60%乙腈依次過柱進(jìn)行洗脫，每管收集1 mL，測定每管的放射性計(jì)數(shù)；最后收集標(biāo)記物待用。其中0.1%TFA洗脫C18柱上游離的188Re，60%乙腈洗脫液前3 mL 為標(biāo)記物的放射性主峰。然后取10 μL 少許標(biāo)記峰產(chǎn)物作紙層析分析，計(jì)算188Re 標(biāo)記多肽的放化純度。

1.5 188Re 標(biāo)記物的體外穩(wěn)定性及脂水分配系數(shù)測定

分別檢測188Re-cNGQGEQc及188Re-cNAQAEQc在血清中的穩(wěn)定性，測定方法如下：取10 μL 標(biāo)記多肽，加入至1 mL 正常人新鮮血清中，振蕩混勻，充氮?dú)饷芊夂蠓胖糜?7 ℃水浴箱中孵育，分別于3、6 和24 h 3 個(gè)時(shí)間點(diǎn)取微量樣品樣進(jìn)行紙層析測定，觀察標(biāo)記多肽的放化純度變化情況，紙層析的方法參考文獻(xiàn)［11］。

188Re標(biāo)記多肽的脂水分配系數(shù)lgP測定：在EP管內(nèi)分別加入1 mL 正辛醇和1 mL 雙蒸水，同時(shí)取10 μL 標(biāo)記多肽加入EP 管中，振蕩混合10 min，然后使用加樣器分別從EP上層液體（正辛醇）和下層液體（雙蒸水）各抽取100 μL，分別加入試管中測量放射性計(jì)數(shù)（Cpm）。按下式計(jì)算脂水分配系數(shù)：lgP=lg（Cpm正辛醇/Cpm雙蒸水）。重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次。

1.6 188Re-cNGQGEQc對體外培養(yǎng)的肺腺癌A549細(xì)胞的增殖抑制試驗(yàn)

采用細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)（cell counting kit-8，CCK-8）法測定體外培養(yǎng)的肺腺癌A549 細(xì)胞的增殖抑制效應(yīng)，具體實(shí)驗(yàn)方法如下：取指數(shù)生長期的A549 細(xì)胞，以細(xì)胞濃度為6×103個(gè)/100 μL 將細(xì)胞接種于96 孔培養(yǎng)板上，設(shè)置3 個(gè)實(shí)驗(yàn)組，分別為188Re-cNGQGEQc（陽性多肽組）、188Re-cNAQAEQc組（陰性多肽組）和188ReO4-組，每組均設(shè)5 個(gè)放射性濃度級別，分別為3.7×107、18.5×107、37×107、55.5×107和74×107Bq·L-1，每個(gè)濃度設(shè)6 個(gè)平行孔（n=6），分別加入200 μL 上述放射性標(biāo)記物，以只加入細(xì)胞和培養(yǎng)液且未加標(biāo)記物者作為對照組，以只加入標(biāo)記物和培養(yǎng)液且未加細(xì)胞者設(shè)為空白調(diào)零組，各組于孵育培養(yǎng)24 h 后取出，加入10 μL的CCK-8 試劑繼續(xù)孵育2 h，取出96 孔板，用酶標(biāo)儀檢測450 nm 波長吸光度，計(jì)算相對抑制率和半數(shù)抑制濃度（IC50），比較和評價(jià)實(shí)驗(yàn)組3 種放射性標(biāo)記物的體外腫瘤抑制效果。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 22.0 對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，已通過正態(tài)性檢驗(yàn)（K-S 檢驗(yàn)），符合正態(tài)分布，采用Pearson 相關(guān)性分析；多組均數(shù)比較，各組定量資料都呈正態(tài)分布并且方差齊性采用ANOVA 進(jìn)行分析，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義時(shí)采用LSD 法進(jìn)行兩兩比較。方差不齊時(shí)采用Tamhane 方法進(jìn)行兩兩比較。P<0.05 認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 小分子多肽的188Re 放射性標(biāo)記

188Re間接法標(biāo)記小分子多肽的優(yōu)化條件如下：多肽含量為20 μg，188ReO4-放射性活度為37 MBq，多肽/氯化亞錫質(zhì)量比為1∶150，氯化亞錫與抗壞血酸的質(zhì)量比為1∶3.3，pH 值為2，37 ℃下反應(yīng)60 min。經(jīng)多次標(biāo)記實(shí)驗(yàn)，188Re-cNGQGEQc（陽性多肽）的標(biāo)記率為（90.24±1.58）%，188Re-cNAQAEQc（陰性多肽）的標(biāo)記率為（90.17±1.52）%。而經(jīng)Sep-Pak C18 柱分離純化測得兩者的放化純度分別為（98.42 ± 0.32）%和（98.31 ± 0.22）%。經(jīng)計(jì)算188Re-cNGQGEQc 和188Re-cNAQAEQc 的比活度分別為（4.07±0.14）TBq/（mmol/L）和（4.03±0.07）TBq/（mmol/L）。

2.2 188Re 標(biāo)記多肽的體外穩(wěn)定性及水溶性分析

將標(biāo)記多肽加入正常人血清中，放置于37 ℃水浴中孵育3、6 和24 h，紙層析法測得188RecNGQGEQc 的放化純度分別為（95.91±0.40）%、（92.44±0.61）%和（89.08±0.94）%；而188Re-cNAQA?EQc 的放化純度分別為（95.08±0.53）%、（91.94±0.54）%和（87.36±0.52）%。體外穩(wěn)定性測定結(jié)果表明，188Re 標(biāo)記多肽在37 ℃下正常人血清中放置24 h 其放化純度仍大于85%，提示標(biāo)記多肽體外較穩(wěn)定。

188Re-cNGQGEQc和188Re-cNAQAEQc的脂水分配系數(shù)lgP值分別為（-2.90±0.03）和（-2.73±0.03），表明兩種188Re標(biāo)記多肽均具有良好的水溶性。

2.3 188Re-cNGQGEQc 對體外培養(yǎng)肺腺癌A549細(xì)胞的增殖抑制作用

CCK-8 法檢測188Re-cNGQGEQc、188Re-cNAQ?AEQc 和188ReO4-對肺腺癌A549 細(xì)胞的增殖抑制作用，雙因素方差分析結(jié)果顯示：三組之間的相對抑制率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=12.825，P<0.01）；5 種放射性劑量之間的相對抑制率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=40.266，P<0.01）。組間兩兩比較顯示：在相同放射性劑量下，除放射性劑量為3.7×107Bq/L外，188Re-cNGQGEQc組的抑制作用明顯強(qiáng)于188RecNAQAEQc組（P<0.05）和188ReO4-組（P<0.05；表1），而且188Re-cNGQGEQc 對肺腺癌A549 細(xì)胞的增殖抑制作用與放射劑量呈明顯正相關(guān)（r=0.981，P<0.01）。

188Re-cNGQGEQc組的IC50值為44.88×107Bq/L，明顯低于188Re-cNAQAEQc組（P<0.01）和188ReO4-組（P<0.01），后者的IC50值分別為93.45×107Bq/L 和99.60×107 Bq/L；而188Re-cNAQAEQc 組和188ReO4-組的IC50值差異無顯著（P>0.05）。提示188Re-cNG?QGEQc 具有特異性抑制肺腺癌A549 細(xì)胞增殖的作用。

3 討論

整合素在介導(dǎo)細(xì)胞間的粘附、增殖分化、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、腫瘤發(fā)生、腫瘤生長和轉(zhuǎn)移等方面發(fā)揮了重要作用［12］。整合素的過度表達(dá)在包括NSCLC在內(nèi)的許多癌癥類型中都有報(bào)道，是目前主要的抗癌藥物靶點(diǎn)［4，12-13］。目前用于腫瘤治療的整合素受體靶點(diǎn)主要有αvβ3、α4β1 和α3β1 等［12-15］，使用“一珠一肽鏈”的組合化學(xué)肽庫技術(shù)發(fā)現(xiàn)在各種癌癥中過度表達(dá)的整合素（α4β1、α3β1 和αvβ3）的配體，并作為運(yùn)送其他藥物或納米藥物的載體治療腫瘤［12，16］。α3β1 整合素在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、卵巢癌、乳腺癌、肺癌和黑色素瘤等多種癌癥中均過度表達(dá)，并與預(yù)后不良、腫瘤發(fā)生、腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移和對癌癥治療的抵抗有關(guān)。因此，α3β1 整合素被認(rèn)為是一種有前途的腫瘤特異性生物標(biāo)志物和藥理靶點(diǎn)［4］。多肽受體放射性核素治療（peptide recep?tor radionuclide therapy，PRRT）是一種非常有效的抗癌治療方式，正成為核素靶向治療腫瘤研究的熱點(diǎn)［7-8，17-18］，PRRT 具有精準(zhǔn)靶向，療效確切，毒副作用小等特點(diǎn)，尤其適用于無法手術(shù)切除的神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤（NETs）。在前期使用“一珠一肽鏈”的組合化學(xué)肽庫技術(shù)成功地識別并表征了一種與肺腺癌整合素受體發(fā)生特異性結(jié)合的小分子肽cNGQGEQc，并進(jìn)一步證實(shí)其可與肺癌細(xì)胞表面的整合素α3β1 結(jié)合?？紤]到目前尚無針對α3β1整合素的腫瘤治療方法，本文作者進(jìn)一步利用放射性核素99mTc 和131I 標(biāo)記小分子肽cNGQGEQc，并進(jìn)行動(dòng)物SPECT 顯像研究，以及131I-cNGQGEQc 對肺腺癌NCI-H1975 荷瘤裸鼠的靶向放射治療試驗(yàn)，并獲得較滿意的效果［19-20］。為此，本研究選擇目前較理想的放射性核素188Re，采用EC 作為雙功能螯合劑的間接標(biāo)記法對小分子多肽進(jìn)行放射性標(biāo)記，探索和建立188Re 標(biāo)記多肽的方法學(xué)，并確定最佳標(biāo)記條件。

表1 CCK-8 測定各組不同放射性濃度下對體外培養(yǎng)A549 細(xì)胞增殖的抑制率Table 1 Inhibitory rate of188Re label of different radioactivity on the proliferation of A549 cells measured by CCK-8 assay［，（%）］

表1 CCK-8 測定各組不同放射性濃度下對體外培養(yǎng)A549 細(xì)胞增殖的抑制率Table 1 Inhibitory rate of188Re label of different radioactivity on the proliferation of A549 cells measured by CCK-8 assay［，（%）］

The difference of relative inhibition rate between the three groups was statistically significant（F=12.825，P<0.01）and the difference of relative inhibition rate among the five radioactive doses was statistically significant（F=40.266，P<0.01）.1）P<0.05，compared with188ReO4-，n=6；2）P<0.05，compared with188Re-cNAQAEQc，n=6；3）P<0.05，compared with188ReO4-.

188Re 和99mTc 同屬于元素周期表Ⅶ族元素，具有類似的化學(xué)性質(zhì)，標(biāo)記時(shí)需要借助還原劑如SnCl2·2H2O 將188Re 從高價(jià)態(tài)（+7）還原至低價(jià)態(tài)（+2 或+4），方可與多種配體和雙功能螯合劑結(jié)構(gòu)中的分子基團(tuán)絡(luò)合形成穩(wěn)定的配合物。盡管如此，用于99mTc 標(biāo)記的雙功能螯合劑（DTPA、HYNIC和MAG3等）并不適合于188Re 的標(biāo)記。而三羰基化合物因能夠與188Re 穩(wěn)定的螯合得到高產(chǎn)率的三羰基錸離子［（188Re（OH2）3（CO）3）+］而令人矚目［21］，但其缺點(diǎn)是需預(yù)先制備三羰基錸離子，然后再將三羰基錸螯合物偶聯(lián)至多肽分子中，標(biāo)記條件復(fù)雜繁瑣，需要多步反應(yīng)方可完成188Re 的標(biāo)記，而且在標(biāo)記過程中需要使用對人體有害的氣體CO并不斷地充入硼氨酸（NH3BH3）的密封小瓶中，因此無法實(shí)施簡單易行的一步法188Re 標(biāo)記試劑盒的制備［21-22］。在本文研究中，選擇雙半胱氨酸（EC）作為雙功能螯合劑，在小分子多肽cNGQGEQc 固相合成中通過共價(jià)鍵完成EC 與多肽氨基端的偶聯(lián)以及188Re 的一步法標(biāo)記。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在多肽含量為20 μg，188ReO4-放射性活度為37 MBq，以SnCl2·2H2O 為還原劑，抗壞血酸為穩(wěn)定劑，多肽/SnCl2·2H2O 質(zhì)量比為1∶150，SnCl2·2H2O 與抗壞血酸的質(zhì)量比為1∶3.3，pH 值為2，37 ℃溫育反應(yīng)60 min，即可達(dá)到90%的標(biāo)記率，說明188Re 能夠有效地螯合在EC的N2S2分子環(huán)中。188Re-cNGQGEQc經(jīng)C18 柱純化后，放化純度可達(dá)98%以上，其脂水分配系數(shù)為-2.90±0.03，表明具有較好的親水性，在37 ℃正常人血清中孵育24 h 放化純度仍大于85%，提示具有較好的體外穩(wěn)定性，能夠滿足放射性藥物的基本要求。

188Re 因其理想的核物理性能［T1/2=16.9 h，Eβmax=2.12 MeV，Eγ=155 KeV（15%）］以及很方便地按需通過188W/188Re 發(fā)生器淋洗獲得高比活度的188Re 而特別引人注目［23］。188Re 可同時(shí)發(fā)射β-和γ兩種射線，β-射線的平均能量784 keV，最大組織穿透力約11 mm，足以穿透和破壞靶向的腫瘤組織，同時(shí)避免對鄰近正常組織造成不必要的輻射損傷；而188Re 還可同時(shí)發(fā)射出能量為155 keV的γ射線，適用于體外SPECT 顯像以觀察藥物在體內(nèi)的生物分布、監(jiān)測治療效果和評估輻射吸收劑量。在成功地利用EC 作為雙功能螯合劑、SnCl2·2H2O 作為還原劑以及抗壞血酸作為穩(wěn)定劑建立了標(biāo)記率高且穩(wěn)定性良好的188Re-cNGQGEQ 標(biāo)記方法的基礎(chǔ)上，本實(shí)驗(yàn)從細(xì)胞層面采用CCK-8 法觀察188Re-cNGQGEQc 對體外培養(yǎng)的肺腺癌A549細(xì)胞增殖抑制作用，結(jié)果顯示188Re-cNGQGEQc（陽性多肽）對肺腺癌A549 細(xì)胞的增殖具有顯著的抑制作用，且與放射劑量呈明顯正相關(guān)；其中188Re-cNGQGEQc 的抑制作用在相同放射性劑量下，除低濃度的放射性劑量（3.7×107Bq·L-1）外，均明顯強(qiáng)于188Re-cNAQAEQc 和188ReO4-，而188RecNAQAEQc 和188ReO4-的抑制作用除放射性劑量為37×107Bq·L-1和55.5×107Bq·L-1外均無顯著差異。188Re-cNGQGEQc 的半數(shù)有效抑制濃度（IC50）為44.88×107Bq·L-1，明顯低于188Re-cNAQAEQc 的93.45×107Bq·L-1和188ReO4-的99.60×107Bq·L-1。我們的研究結(jié)果提示188Re-cNGQGEQc具有特異性殺傷A549細(xì)胞株的作用。小分子多肽cNGQGEQc通過與A549 細(xì)胞膜上的整合素α3β1 受體特異性結(jié)合而將攜帶的188Re 固定至腫瘤細(xì)胞膜上，通過這種特異性結(jié)合機(jī)制延長標(biāo)記多肽的輻射殺傷作用時(shí)間以及利用β-射線的“交叉火力”作用殺傷鄰近未結(jié)合標(biāo)記多肽的A549 細(xì)胞，從而增強(qiáng)了188Re-cNGQGEQc 殺傷A549細(xì)胞的輻射生物效應(yīng)；而陰性多肽（188Re-cNAQAEQc）及188ReO4-兩者均不能與A549 細(xì)胞發(fā)生特異性結(jié)合，在加入培養(yǎng)板孔中培養(yǎng)以及吸取藥物浸洗后，其輻射殺傷作用也隨之中止，因而對A549 細(xì)胞的殺滅作用較弱。本研究不足之處僅從體外細(xì)胞層面評價(jià)188Re-cNGQGEQc 殺傷腫瘤細(xì)胞作用，后續(xù)將在荷瘤裸鼠動(dòng)物模型上評價(jià)標(biāo)記多肽對移植腫瘤的特異性靶向定位和放射治療效果。

綜上所述，本文利用EC 作為雙功能螯合劑建立了標(biāo)記率高、放化純度高、穩(wěn)定性良好的188Re 標(biāo)記小分子多肽的間接標(biāo)記法，并且188RecNGQGEQc 可有效地抑制體外培養(yǎng)的A549 細(xì)胞的增殖，本文研究結(jié)果為進(jìn)一步開展基于整合素α3β1 為靶點(diǎn)的NSCLC 的PRRT 治療應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。