陳旖文 李小鳳 ，2，3 尹國濤 陳薇 ，2，3*

乳腺癌可分為4 種亞型，其中人表皮生長因子受體-2（human epidermal growth factor receptor 2，HER-2）陽性乳腺癌占乳腺癌總發(fā)病率的20%～30%[1-2]。目前，常采用活檢確定乳腺癌中HER-2 表達狀態(tài)，但由于乳腺癌具有高度異質性，活檢組織、原發(fā)灶及轉移灶之間的HER-2 表達水平可能不一致，因此活檢確定HER-2 表達狀態(tài)可能會產生誤差。由于HER-2 表達水平在疾病發(fā)展及治療過程中不斷發(fā)生變化，故確定HER-2 表達水平可能需要反復進行活檢。此外，有動物實驗表明組織活檢可能會提高乳腺癌的遠處轉移概率[3]。因此，臨床診療過程中無創(chuàng)地對體內HER2 表達狀態(tài)進行準確地評估至關重要。隨著分子探針技術及分子成像手段的快速發(fā)展和不斷完善，對HER-2 陽性乳腺癌進行無創(chuàng)及特異性成像成為可能。目前，常采用單光子發(fā)射體層成像（SPECT）和正電子發(fā)射體層成像（PET）進行乳腺癌的分子成像，不僅能避免檢測過程中可能出現(xiàn)的假陽性及假陰性結果，同時能對腫瘤準確分期，評估腫瘤異質性及療效[4]。常用于SPECT 及PET 成像的HER-2 靶向探針包括放射性核素標記的抗體、抗體片段、多肽及工程支架蛋白（engineered scaffold proteins，ESPs）等多種類型。

1 抗體

1.1 單克隆抗體（monoclonal antibodies，mAbs） 長半衰期核素的研究促進了mAbs 作為分子成像的靶向分子探針的發(fā)展，通過對抗體的關鍵特性進行修飾，合成了很多適合靶向成像的分子探針。較為常見的是使用89Zr 標記的曲妥珠單抗進行PET 成像，能有效檢測HER-2 陽性乳腺癌病灶，即使在原發(fā)病灶及轉移病灶存在異質性的情況下，仍能識別HER-2 陽性病灶[5]。

雖然放射性核素標記的mAbs 成像已經應用于臨床，但mAbs 的相對分子質量較大，血液清除率及組織吸收速率低（注射藥物后3～5 d 才可進行成像），且易于在肝臟、脾及骨髓等正常器官和組織內積聚，而獲得影像的腫瘤/本底比值卻并不理想[6]。此外，89Zr 標記的曲妥珠單抗在骨骼中的積聚可能會造成乳腺癌骨轉移的假陽性診斷[7]。這些缺陷限制了mAbs 探針在臨床的廣泛應用。

1.2 功能性抗體片段

1.2.1 抗體Fab 片段 Fab 片段是抗體經蛋白酶水解后得到的抗原結合片段，相對分子質量與完整的抗體相比大大降低，但保留了與抗原結合的特性，在體內血液清除率和腫瘤組織的吸收率增加，在注射后短時間內即可成像[8]。Richter 等[8]采用PASylation 技術修飾Fab 片段并使用放射性核素89Zr 標記，制備的89Zr·Df-HER-2-Fab-PAS200進行 PET 顯像，能夠顯示HER-2 陽性乳腺癌的原發(fā)病灶及淋巴結轉移病灶，提示放射性核素標記的Fab 片段作為HER-2 靶向探針具有可行性，但抗體Fab 片段在成像時無法避免被肝臟等正常組織非特異性攝取。

1.2.2 單結構域抗體（single domain antibodies，sd－Abs） sdAbs 是由天然存在于駱駝科免疫球蛋白的重鏈可變區(qū)組成，具有相對分子質量低、HER-2 親和性高等特點[9]。sdAbs 能更快地與腫瘤組織結合，具有良好的組織穿透性和血液清除率，可使用半衰期較短的放射性核素進行標記，在注射后1 h 內即可獲得高對比度影像，常用18F、68Ga 及99Tcm標記[10]。2Rs15d是在臨床前研究中常用的sdAbs 類HER-2 靶向探針。D’Huyvetter 等[11]使用123I 及131I 標記 2Rs15d 進行 SPECT 成像，2Rs15d 能與 HER-2 陽性腫瘤細胞結合，且在進行靶向藥物治療時仍可進行成像。Keyaerts 等[12]的臨床Ⅰ期試驗利用螯合劑p-SCNBn-NOTA 與2Rs15d 結合，并使用68Ga 標記進行PET/CT 成像，結果表明2Rs15d 在人體內對HER-2陽性病灶有著較高的親和性，且在注射后90 min 內即可成像。

sdAbs 類HER-2 靶向探針對 HER-2 親和性強，分子結構穩(wěn)定，但正常組織（如肝臟及腸道）對其攝取較多，且易在腎臟內累積，可能會對影像質量造成一定影響。

2 多肽類分子

多肽類分子有較短的生物半衰期、較好的腫瘤組織穿透性和較低的免疫原性，也易于化學修飾，在使用過程中親和性較為穩(wěn)定。

有研究者[13-14]制備了新型肽類HER-2 靶向分子探針 H6F（YLFFVFER）及 H10F（KLRLEWNR），并合成了99Tcm-Hydrazinonicotinamide（HYNIC）－H6F 及99Tcm-HYNIC-H10F 用于 SPECT 成像，結果表明H6F 及H10F 對HER-2 具有較高的特異性及親和性，且這兩種多肽類分子探針與HER-2 結合位點不同于曲妥珠單抗，在使用曲妥珠單抗治療時仍能準確評估腫瘤細胞的HER-2 表達水平。Zhang等[15]在HER-2 靶向小分子模擬肽YCFPDEEGACY的基礎上進行化學修飾，合成了G（D）AGG-Aba-YCFPDEEGACY-NH2（TP1623），并使用99Tcm標記用于SPECT 成像，驗證了TP1623 分子在細胞及小鼠體內均對HER-2 有較高的親和性，認為其有望成為能夠用于臨床的多肽類HER-2 靶向探針。

多肽類HER-2 靶向分子探針血液清除率高，可以獲得良好對比度的影像，但仍會出現(xiàn)腎臟及膀胱的生理性積聚。如何加快藥物代謝并從體內清除，從而減少對腎臟及膀胱周圍病灶檢測的影響依然是個挑戰(zhàn)。

3 生物工程支架蛋白

3.1 親合體分子 親合體分子最初來源于葡萄球菌蛋白A 的B 結構域，是具有58 個氨基酸殘基和三螺旋束結構的ESPs，也是一種具有高親和力的配體[16]。因其相對分子質量比單結構域抗體相對分子質量更低，因而腫瘤細胞對其識別更快、攝取更多，且其在血液中的清除速率也更快，因而易在短時間內獲得更高對比度的影像[17]。此外，親合體的分子結構較為固定，更易被設計及修飾。

因親合體分子的空間折疊不依靠二硫鍵，在進行放射核素標記時不受氧化劑和還原劑影響，所以可以使用多種放射性核素標記進行PET 及SPECT成像，如18F、64Cu、68Ga、111In、125I、177Lu、99Tcm、90Y、188Re及44Sc 等。其中，PET 成像中應用較多的短半衰期放射性核素為68Ga 及18F。68Ga 使用68Ge-68Ga 發(fā)生器獲得，相比于需要回旋加速器生成的放射性核素18F，在實驗室及臨床使用中更加經濟[18]。SPECT 成像中最常用的放射性核素是111In。

部分研究使用放射性核素68Ga 標記的親合體分子ABY-025 進行PET 成像，影像對比度高，肝臟攝取較低，在早期成像中HER-2 陽性病灶檢出率高[19]。ABY-025（ZHER-2:2891）是第 2 代親合體分子，與第1 代親合體分子（ZHER-2:342）比較，具有改良后的支架蛋白，降低了肝臟的非特異性攝取，其對HER-2受體胞外部分的結構域有很高的親和力，不與抗HER-2 治療的靶向藥物曲妥珠單抗和帕妥珠單抗競爭，在靶向藥物治療期間也可進行成像[20]。ABY-025 具有較好的熱穩(wěn)定性，分子結構不會被放射性核素標記過程中的高溫破壞[21]。在此基礎上，部分研究使用68Ga 標記ABY-025 分子獲得對HER-2 具有較高親和力的靶向探針68Ga-DOTA-ZHER-2:2891[22]。雖然親合體分子類探針能夠短時間內獲得高對比度影像，但無法避免腎臟的放射性藥物濃聚。

3.2 蛋白結合域衍生的親和蛋白（albumin-binding domain-derived affinity proteins， ADAPTs） 在鏈球菌蛋白G 的蛋白結合結構域分子基礎上設計產生的ADAPTs 相對分子質量較低，其熔點高、水溶性較好，具有熱變性或化學變性后的高保真重折疊能力[23]。除具有上述優(yōu)勢外，ADAPTs 減少了與血液中白蛋白的結合，加快了血液清除率，提高了影像對比度。

Lindbo 等[24]篩選了 2 種可能應用于臨床的ADAPTs 類 HER-2 靶向探針 DOTA-C59-DEAVDANS -ADAPT6 -GSSC 及 DOTA -C61 －（HE）3DANS-ADAPT6-GSSC，使用111In、68Ga 標記分別進行SPECT 成像和PET 成像，并對2 種探針在活體腫瘤組織內的吸收情況進行了比較，發(fā)現(xiàn)DOTAC61－（HE）3DANS-ADAPT6-GSSC 在111In 及68Ga 標記時均顯示出對HER-2 陽性腫瘤組織的較高親和性，且使用111In 標記比68Ga 標記時具有更高的腫瘤/本底比值，提示ADAPTs 有望成為廣泛應用的HER-2 靶向探針。

3.3 預設計錨蛋白重復蛋白（designed ankyrin repeat proteins，DARPins） DARPins 是含有 4～6 個重復部分的工程支架蛋白，每個重復部分含有33 個氨基酸，相對分子質量較親合體分子高[25-26]。DARPins 有多種變體，用于臨床前HER-2 靶向成像的常見變體是DARPin G3，也有研究使用DARPin 9_29 作為HER-2 靶向探針[26]。常用放射性核素124I 及99Tcm標記DARPins 進行SPECT 成像，部分研究還表明放射性碘標記DARPins 的方式及標記的位點會影響DARPins 在活體內的生物分布和腫瘤組織對其的攝取[27]。

4 其他

4.1 酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitor，TKI） 與抗體、抗體片段及部分工程支架蛋白相比，TKI 有著更低的相對分子質量及更高的血液清除速率，且可評估以TKI 為主要靶點的細胞內酪氨酸激酶的密度及狀態(tài)[28]。

在TKI 類HER-2 靶向探針發(fā)展的早期，Gniazdowska 等[29]合成了99Tcm標記的拉帕替尼，用于HER-2 陽性腫瘤的SPECT 靶向成像，但因拉帕替尼對人表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）及 HER-2 均具有較高的親和性，因此無法鑒別HER-2 陽性腫瘤和EGFR 表達陽性腫瘤。Tang 等[30]篩選了其中親和性較高的CP724，714分子，對其進行化學修飾，用放射性核素125I 和131I標記制備的125/131I-IBA-CP 進行SPECT 成像，并對2種探針進行了比較，證實125I-IBA-CP 在體內外均具有良好的穩(wěn)定性。說明放射性碘化IBA-CP 可作為HER-2 靶向成像的分子探針來評估HER-2 的表達水平。

盡管TKI 作為探針在HER-2 靶向成像中有很多優(yōu)勢，且在動物實驗中對HER-2 陽性病灶的識別效果良好，但TKI 較高的肝臟非特異性攝取和較慢的血液清除率限制了其在臨床中的應用，因此如何在增加其細胞膜通透性的同時，減少肝膽排泄及非特異性攝取是制備TKI 探針的關鍵。

4.2 雙標記抗體 雙標記抗體探針為HER-2 多模態(tài)成像提供了可能。部分臨床前研究合成了111In-DTPA-trastuzumab-IRDye800CW 用于 SPECT 和熒光雙模態(tài)顯像并進行了細胞及動物實驗，證實該探針對HER-2 陽性腫瘤具有較高的親和性[31]。Deken等[32]則使用111In-DTPA-trastuzumab-IRDye800CW在術前和術中分別進行SPECT 和熒光成像，對HER-2 陽性腫瘤的邊界進行定位，提高了腫瘤的完全切除率。但是，雙標記抗體探針仍不能避免抗體類探針在肝臟內非特異性攝取較高的缺陷[33]。

5 前景及挑戰(zhàn)

用于HER-2 陽性乳腺癌SPECT 及PET 成像的多種靶向分子探針在實驗和少數臨床應用中顯示出了良好的效果，但也存在一些不足：①在正常肝臟非特異性攝取較高，可能會掩蓋轉移病灶；②為獲得最佳對比度影像，仍需大量試驗確定放射性示蹤劑的最佳劑量；③缺少與其他靶向分子探針成像效果的比較。因此，HER-2 靶向分子探針能否廣泛應用于臨床尚需更多的研究，研發(fā)指導臨床診療的新型HER-2 靶向分子探針具有重要的意義。