任亞楠，劉特立，李大鵬，李慧，丁縉，朱華，楊志

0 引言

前列腺癌（prostate cancer,PCa）是男性最常見的癌癥之一，其發(fā)生位置隱匿，早期缺乏特異性，多涉及骨或淋巴結轉移[1]。前列腺特異性膜抗原（prostate specific membrane antigen,PSMA）是前列腺癌診療的重要靶點。靶向PSMA放射性核素標記的脲基衍生物在前列腺癌中的臨床研究進展迅速。其中177Lu-PSMA-617是PSMA放射性配體治療（PSMA radioligand therapy,PRLT）中最常用的配體，在轉移性去勢抵抗性前列腺癌（metastatic castration-resistant prostate cancer,mCRPC）病變中有特異性的濃聚，同時，在腎臟、淚腺、唾液腺和近端小腸中也有不同程度的高攝取[2-3]。作為小分子化合物，PSMA-617在血液中代謝半衰期較短，靶器官攝取受限，有效劑量較低導致需要使用高劑量或更頻繁的治療，增加了不良反應的可能性。

為提高核素使用效率，延長PSMA靶向分子的體內代謝時間，對PSMA分子探針進行功能化修飾引起了大量的關注。一種延緩藥物清除速度的化學修飾是添加聚乙二醇（polyethylene glycol,PEG）[4]，可以獲得更高的腫瘤攝??；隨著可逆性白蛋白結合劑伊文思藍（Evans blue,EB）和4-(p-碘苯基)丁酸衍生物被用于修飾藥代動力學，以提高治療效果，功能化PSMA探針在前列腺癌放射性靶向治療的研究也取得了系列進展[5]。功能化PSMA探針經(jīng)治療性放射性核素標記后不僅改善了PSMA小分子抑制劑在腫瘤體內的代謝行為，而且有望通過減少患者的治療次數(shù)和降低注射劑量提高腫瘤抑制效率，降低腎臟、肝臟或骨髓毒性，以安全高效的提高前列腺癌，尤其是mCRPC患者的治療療效。本文針對近年來幾種修飾分子（化學結構如圖1所示）功能化PSMA分子探針在前列腺癌核素靶向治療中顯著進展，特別注重其中的臨床轉化結果，進行綜述，以期會有更多功能化PSMA分子探針步入臨床研究，以精準、高效地為前列腺癌及其他腫瘤患者提供治療。

1 基于伊文思藍（EB）功能化PSMA用于前列腺癌診療及臨床轉化

1.1 EB與白蛋白作用機制

結合位點1是白蛋白在血液循環(huán)中攜帶和傳遞小分子的重要口袋。與該位點結合的分子通常在中間含有親脂芳香結構，并被負電荷球形包圍[6]。EB是一種具有該芳香結構的偶氮染料，它與白蛋白的結合位點1具有很高的親和力（Kd=2.5 μM），見圖1A[6]。是許多生理和臨床研究的重要工具，并作為一種測定患者血漿容量的方法在臨床實踐中使用，也被用于觀察血腦屏障（blood-brain barrier,BBB）的完整性[7]。截斷EB可以實現(xiàn)功能化，如68Ga-NEB用于正電子發(fā)射斷層顯像（positron emission tomography,PET），藥代動力學和成像質量顯著提高，具有鑒別肝血管瘤與其他肝良性或惡性局灶性病變的潛力[8]；64Cu/90Y放射標記的NMEB-RGD和DMEB-RGD PET成像顯示血液循環(huán)半衰期明顯延長和腫瘤攝取增加[9]。這些研究表明，優(yōu)化的EB衍生物能顯著改善藥物在體內的藥代動力學特性，為分子探針靶向治療癌癥提供了良好的應用前景。

1.2 EB-PSMA的臨床前研究

MCG（（（（R）-1-carboxy-2-mcercaptoethyl）carbamoyl）-L-glutamic acid）是一種與PSMA非常相似的酶，基于這種相似性，Wang等[10]將tEB（truncated Evans Blue）與螯合劑DOTA（1,4,7,10-tetraazacyclododecane-N,N,N,N-tetraacetic acid）結合到MCG上，用86Y進行放射性標記得到86Y-DOTA-EB-MCG，其PET顯像具有明顯的腫瘤攝取。注入7.4 MBq的90Y-DOTA-EB-MCG能顯著降低PSMA陽性異種移植瘤的生長，但也存在較高的腎臟攝取。

隨后，該研究組將PSMA-617共價連接到該種EB衍生物上制得EB-PSMA-617。EB-PSMA-617在腫瘤細胞中具有更好的內化作用和滯留效果。單次注射1.85 MBq的90Y-或3.7 MBq的177Lu-EB-PSMA-617就足以根除小鼠中PMSA陽性腫瘤。重要的是，EB修飾將血液半衰期延長至數(shù)小時，病理和血液分析均未觀察到腎臟、肝臟或骨髓毒性，顯示出其安全高效的治療前列腺癌潛力[11]。

1.3 EB-PSMA的臨床轉化

EB功能化PSMA分子探針的研究還在不斷探索和優(yōu)化中，其在臨床中的研究也在推進。Zang等[12]就對mCRPC患者使用單次低劑量177Lu-EBPSMA-617的安全性、劑量測定和治療反應進行了臨床研究。選取SUVmax基線值在10.0～15.0之間的骨轉移瘤進行對比，177Lu-EB-PSMA-617在mCRPC患者中的放射積累約為177Lu-PSMA-617的3.02倍，單次低劑量給藥對mCRPC患者具有一定的治療效果。低劑量給藥時，177Lu-EB-PSMA-617在紅骨髓和腎臟中吸收升高但耐受較好。雖然該研究存在樣本量少和觀察時間短的不足，但它為進一步研究mCRPC患者治療劑量調整奠定了基礎，也為彌漫性骨髓受累患者的研究提供了實質性的建議。

EB及其衍生物技術用于優(yōu)化PSMA分子探針在前列腺癌中的應用取得了階段性的進步，更多易于合成、正常器官耐受良好的靶向PSMA分子探針有待開發(fā)。一種理想的二價伊文思藍衍生物，即N(tEB)2，可以顯著延長載體和水溶性藥物的循環(huán)半衰期，同時保持EB染料的高親和力以及保護藥物在循環(huán)過程中不被酶降解。這可能為白蛋白結合分子（Albumin binding moieties,ABMs）與代謝不穩(wěn)定化合物的結合打開了大門。而且N(tEB)2也表現(xiàn)出在腫瘤組織中積累的傾向，為腫瘤靶向藥物/放射性核素治療提供了潛在的應用[13]。相信N(tEB)2和更多其他靶向PSMA配體用于前列腺癌及其他癌癥生物系統(tǒng)的研究也會陸續(xù)報道。

2 基于4-（p-碘苯基）丁酸功能化PSMA用于前列腺癌的診療研究

2.1 4-（p-碘苯基）丁酸與白蛋白作用機制

在白蛋白中，與位點2結合的大多數(shù)是親脂羧酸衍生物。4-（p-碘苯基）丁酸是由Neri團隊[14]從DNA編碼的化學文庫中首次發(fā)現(xiàn)并鑒定的，它們與白蛋白結合位點2具有穩(wěn)定的非共價相互作用，其基本結構為4-苯基丁酸基，苯環(huán)上有不同的疏水取代基，見圖1B。該研究采用其中一種衍生物作為白蛋白結合劑證明可將藥物制劑的體內循環(huán)半衰期提高100倍以上。所以其在白蛋白結合劑，特別是血液循環(huán)半衰期長的前藥的產(chǎn)生，治療性蛋白和多肽的藥代動力學性質的改善，以及血池造影劑中的應用具有巨大的潛力。

2.2 4-（p-碘苯基）丁酸-PSMA的臨床前研究

Kelly等[15]報道了第一類以PSMA為靶點的4-（p-碘苯基）丁酸白蛋白結合基序共軛谷氨酸脲基衍生物131I-RPS-027。在前列腺癌的臨床前研究中，131I-RPS-027顯示對PSMA和白蛋白的雙重靶向性，具有腫瘤攝取高、腎臟吸收低等良好的生物分布結果。

由于RPS-027無法獨立修飾PSMA和白蛋白結合以及I-131應用于治療的局限性，Kelly等[16]又開發(fā)出一種177Lu標記的含谷氨酸脲基、4-碘苯基和聚乙二醇（PEGn）（n=0、3、4、6、8或12）連接螯合劑DOTA的三功能配合物。與177Lu-PSMA-617相比，這種配合物具有更高的腫瘤攝取，其中177Lu-RPS-063（PEG3）攝取值最高（注射后4 h達30.0±6.9% ID/g），但也預示著向腫瘤提供的劑量將更大（高達4倍）。

另外，4-（p-碘苯基）-丁酸修飾的基于氨基磷酸脂PSMA抑制劑的CTT1403中白蛋白結合部分為PSMA抑制劑支架提供了明顯的優(yōu)勢，包括增加循環(huán)半衰期和前列腺腫瘤攝取。在PSMA陽性人腫瘤異種移植物模型中具有優(yōu)越的治療效果，表現(xiàn)為腫瘤生長前3周內體積減少90%～95%，中位生存期超過120天[17]。

然而，CTT1403所使用的基于氨基磷酸脂的PSMA結合物穩(wěn)定性有限，177Lu需要采用多步驟標記方法，為臨床應用帶來一定的難度。177Lu-PSMA-ALB-02作為一種新的無需進一步純化即可直接使用的PSMA配合物，與177Lu-CTT1403相比具有更明顯的免疫特性，即在相同時間內具有更低的血液活性和更快的血液清除速率；與177Lu-PSMA-617相比，血液循環(huán)延長使腫瘤攝取顯著增加。根據(jù)藥-時曲線下面積（area under curve，AUC）計算，腫瘤平均吸收劑量約增加一倍[18]，可降低給藥頻率，有助于提高患者生活質量。而且制備活性較低的放射性配體可能有利于防止化合物的輻射降解，從而提高這類新型放射性配體的保質期。

3 PEG及其他修飾方法

3.1 PEG修飾原理

聚乙二醇（PEG）是經(jīng)美國FDA（Food and Drug Administration）批準的極少數(shù)能作為體內注射藥用的合成聚合物之一，見圖1C。PEG具有高度的親水性，當偶聯(lián)到藥物分子或藥物表面時，可以將其優(yōu)良性質賦予修飾后的藥物分子，改變它們在水溶液中的生物分配行為和溶解性，在修飾的藥物周圍產(chǎn)生空間屏障，減少藥物的酶解，避免在腎臟的代謝中很快消除，并使藥物能被免疫系統(tǒng)的細胞識別。

3.2 PEG修飾增加血液清除

前已述及，經(jīng)PEG修飾的三功能配合物具有更高的腫瘤攝取。當改變RPS-063中的白蛋白結合基團并插入PEG8時，延長的PEG連接劑巧妙地增加了血液和腎臟清除，并且不會影響腫瘤的吸收或滯留[19]。

基于PEG修飾、68Ga標記的用于前列腺癌靶向成像的小分子藥物NO3A-DM1-Lys-Urea-Glu的小動物PET顯像顯示，注射后1小時，PSMA陽性PC3-PIP腫瘤的攝取值（4.30±0.20% ID/g）明顯高于PSMA陰性PC3-Flu腫瘤（1.12±0.42% ID/g）的攝取值[20]。

另外，也有報道PEG修飾脂質體功能化PSMA的應用。一種以阿霉素為載體，用99mTc放射性核素標記的由PSMA配體（PSMAL）、聚乙二醇（PEG2000）和棕櫚酸酯組成的脂聚合物（P3）顯示在PSMA陽性人前列腺癌細胞（LNCaP）中的攝取顯著增加，IC50值降低了約5倍，而對PSMA陰性PC3細胞的毒性較小。這說明具有PSMA結合基序（如PSMAL）的脂質體的表面功能化，可以為PSMA陽性前列腺癌的診療提供可行的方法[21]。

圖1 用于功能化修飾PSMA分子探針的分子的化學結構Figure 1 Chemical structures of modifying molecules to functionalize the PSMA molecular probes

3.3 其他修飾方法

近年來，雙特異性肽的應用，即低分子量異質二聚體，已成為一種很有前景的增強腫瘤靶向的新方法。Liolios等[22]制備了同時靶向在前列腺癌細胞中表達的PSMA和胃泌素釋放肽受體（gastrin releasing peptide receptor，GRPr）的雙特異性放射性配體68Ga-HEn（n=0-3），在PSMA陽性LNCaP腫瘤和GRPr陽性PC-3腫瘤中表現(xiàn)出協(xié)同作用，極大提高了前列腺癌檢測的敏感度；由帶正電荷的組氨酸（H）和帶負電荷的谷氨酸（E）組成的-（HE）n-（n=1-3）鏈接物，見圖1D，顯著降低了腎和脾臟的攝取?？傊@些新型低分子量異質二聚體具有更好的藥代動力學，可能作為雙靶向性示蹤劑，通過PET/CT和PET/MRI對前列腺癌各分期進行無創(chuàng)成像，在臨床中得到應用。

Frei等[23]使用多功能環(huán)戊二烯（cyclopentadiene,Cp）配體作為金屬配位體和兩個Lys-urea-Glu（LuG）PSMA配體的鏈接劑，制成了一類新的結合親和力可與臨床評價的化合物相媲美的雙功能Cp-Re（I）/99mTc（I）復合物，見圖1E，有望將其擴展到結合靶向性和治療性兩方面的具有Re/99mTc的診療一體化系統(tǒng)。

4 總結及展望

白蛋白結合劑伊文思藍、4-（p-碘苯基）丁酸衍生物以及聚合物PEG等修飾PSMA配體的放射性標記及分子探針的開展，使PSMA抑制劑在前列腺癌中的藥代動力學得到巨大的改善（如延長血液循環(huán)半衰期、增加前列腺腫瘤攝取、降低腎臟攝取等），為前列腺癌的核素靶向治療帶來更多、更精準的信息，有效降低治療核素使用劑量，減少器官毒性，有望使前列腺癌的臨床治療效果得到提升。初步的臨床經(jīng)驗表明，177Lu-EBPSMA-617治療通常耐受良好，腫瘤攝取高，有必要進一步開展大范圍的臨床研究。

總之，科學的不斷進步推動著醫(yī)學診療手段的不斷革新，靶向PSMA分子探針的開發(fā)也會繼續(xù)朝著高敏感度、高特異性及低成本的目標邁進。放射性核素標記的功能化PSMA探針也將為非前列腺腫瘤患者帶來新的治療希望。