周 旭，崔孟超，沈浪濤,4,*

1.原子高科股份有限公司，北京 102413；2.中國(guó)同輻放藥研發(fā)中心，北京 102413；3.北京師范大學(xué) 化學(xué)學(xué)院，北京 100875；4.中國(guó)原子能科學(xué)研究院 國(guó)家同位素工程技術(shù)研究中心，北京 102413

前列腺癌是男性常見的惡性腫瘤之一，也是導(dǎo)致癌癥死亡的重要原因。世界衛(wèi)生組織的癌癥數(shù)據(jù)顯示，2020年我國(guó)男性前列腺癌發(fā)病率位列男性惡性腫瘤發(fā)病率第十位，發(fā)病率為2.5%，發(fā)病數(shù)約為11.5萬(wàn)；因前列腺癌導(dǎo)致的死亡率占男性惡性腫瘤導(dǎo)致死亡率的第十三位，死亡率為1.7%，死亡人數(shù)約為5.1萬(wàn)[1]。2020年全球前列腺癌的發(fā)病數(shù)約為141.4萬(wàn)，死亡人數(shù)約為37.5萬(wàn)[1]。前列腺癌的準(zhǔn)確早期診斷和治療正受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。

目前前列腺癌的治療手段主要有手術(shù)、放射性治療和去勢(shì)治療等[2]。但是在實(shí)際治療中，有約37%～48%的患者會(huì)出現(xiàn)生化復(fù)發(fā)或者轉(zhuǎn)移性去勢(shì)抵抗性(非激素依賴型)前列腺癌[3-4]。臨床研究表明，對(duì)前列腺癌進(jìn)行準(zhǔn)確的早期診斷和定位，有助于醫(yī)生對(duì)前列腺癌患者的預(yù)后判斷，也有利于提高患者的5年生存率[5]。

前列腺特異膜抗原(prostate-specific membrane antigen, PSMA)在所有前列腺癌細(xì)胞表面都過(guò)度表達(dá)，在前列腺癌的診斷中表現(xiàn)出了很高的靈敏度和極強(qiáng)的特異性，是前列腺癌診斷和治療的重要靶向位點(diǎn)[2]。本文介紹基于前列腺特異膜抗原的放射性診斷藥物的研究現(xiàn)狀和最新進(jìn)展，內(nèi)容包括放射性核素標(biāo)記的單克隆抗體、抗體片段和小分子抑制劑等。

1 前列腺癌的常見診斷方法

目前臨床上前列腺癌的診斷主要采用直腸指診、前列腺穿刺活檢、血清前列腺特異抗原(prostate-specific antigen, PSA)檢查、超聲檢查、計(jì)算機(jī)斷層成像(computed tomography, CT)、核磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)、正電子發(fā)射斷層顯像/計(jì)算機(jī)斷層成像(positron emission tomography/computed tomography, PET/CT)、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像/計(jì)算機(jī)斷層成像(single-photon emission computed tomography/computed tomography, SPECT/CT)等方法[6-7]。這些方法既有各自的優(yōu)點(diǎn)，但也存在不足之處，對(duì)早期前列腺癌的診斷具有一定的局限性[2,6]。

在上述提及的幾種方法中，PET/CT和SPECT/CT技術(shù)屬于核醫(yī)學(xué)分子影像[8]。分子影像(PET/CT[9-11]、SPECT/CT[9-11]、光聲成像[12]等)能從分子或細(xì)胞水平提供組織新陳代謝狀況，從而揭示人體細(xì)胞和分子水平上的異常，有助于疾病的早期診斷、以及疾病發(fā)生和發(fā)展規(guī)律的研究。PET/CT及SPECT/CT均依賴于放射性診斷藥物。在采用PET/CT或SPECT/CT進(jìn)行前列腺癌的顯像診斷中，比較常見的放射性診斷藥物為18F-氟化鈉、11C或18F標(biāo)記的膽堿類藥物以及[111In]-ProstaScint等，但它們?cè)谠\斷的準(zhǔn)確性、特異性、靈敏度等方面均有待提高。隨著人們對(duì)以PSMA為靶點(diǎn)的放射性藥物研究的不斷深入，近年來(lái)已新出現(xiàn)了[68Ga]Ga-PSMA-11等在臨床應(yīng)用和臨床研究中的診斷放射性藥物。

2 前列腺特異膜抗原的基本結(jié)構(gòu)及功能

圖1 前列腺特異膜抗原(PSMA)的結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure of PSMA

前列腺特異膜抗原又稱Ⅰ型葉酸水解酶，或者Ⅱ型谷氨酸羧肽酶。它由750個(gè)氨基酸組成，分子量為100 kDa。如圖1所示，PSMA由三個(gè)片段組成：(1) 位于細(xì)胞內(nèi)的片段由18個(gè)氨基酸組成；(2) 位于細(xì)胞外的片段由707個(gè)氨基酸組成；(3) 橫跨細(xì)胞膜的片段由25個(gè)氨基酸組成[13]。PSMA的單晶結(jié)構(gòu)顯示，位于細(xì)胞外的片段又可進(jìn)一步分為三個(gè)部分[14]：蛋白酶部分、頂端部分、螺旋形部分。這三個(gè)部分共同圍成了一個(gè)向內(nèi)部凹陷的空間(約1 100 ?2，1 ?=0.1 nm)：該空間包含了一個(gè)雙核鋅位點(diǎn)和部分極性氨基酸殘基；在這個(gè)凹陷空間的底部還有可特異性結(jié)合谷氨酸(或其類似物)的位點(diǎn)[14]。因此，若一個(gè)分子中含有可以與鋅離子結(jié)合的化學(xué)基團(tuán)，同時(shí)也含有谷氨酸(或其類似物)基團(tuán)，那么它就有可能被用來(lái)特異性結(jié)合PSMA[2]。

研究表明：在早期前列腺癌中，僅有5%～10%的病例會(huì)呈現(xiàn)PSMA陰性；而在轉(zhuǎn)移性和去勢(shì)抵抗性前列腺癌細(xì)胞中，PSMA的表達(dá)程度會(huì)大大增加，但在正常組織如腦、腸道中的表達(dá)量還不到前列腺癌細(xì)胞中的1/100～1/1 000[15]。因此，PSMA的表達(dá)與前列腺癌的進(jìn)展程度高度正相關(guān)，是前列腺癌診斷和治療的重要靶點(diǎn)。當(dāng)特異性的抗體、抗體片段或者小分子抑制劑與PSMA結(jié)合后，連有上述基團(tuán)的PSMA作為一個(gè)整體會(huì)通過(guò)細(xì)胞內(nèi)吞作用被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)部[2]。這個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程可以加速放射性藥物在癌細(xì)胞內(nèi)的積累，從而提高診斷準(zhǔn)確性及治療效果，同時(shí)也可以加快放射性藥物在血液中的清除速率，降低其對(duì)人體帶來(lái)的副作用。

3 基于前列腺特異性膜抗原的放射性藥物

3.1 單克隆抗體放射性藥物

1) 7E11-C5.3(CYT-356)抗體

Horoszewicz課題組[16]于1987年研制了單克隆小鼠抗體7E11-C5。該抗體的作用靶點(diǎn)位于PSMA細(xì)胞內(nèi)的部分(圖1)。由于7E11抗體是一種親水性分子，不易通過(guò)疏水性的細(xì)胞膜，因此，對(duì)于大部分的前列腺癌細(xì)胞來(lái)說(shuō)，7E11抗體無(wú)法有效與PSMA的胞內(nèi)部分結(jié)合。

世界上首個(gè)用來(lái)標(biāo)記7E11抗體的核素是111In。該藥品稱為噴地肽銦[111In]卡羅單抗([111In] capromab pendetide)，商品名為ProstaScint。它于1996年獲得美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)上市，可用于前列腺癌軟組織部位的SPECT顯像，但不適用于前列腺癌骨轉(zhuǎn)移顯像。這可用7E11的作用機(jī)理來(lái)解釋：前列腺癌軟組織的血液供應(yīng)較少，因此死亡細(xì)胞相對(duì)較多，而細(xì)胞一旦死亡分解，位于細(xì)胞內(nèi)部的PSMA結(jié)合位點(diǎn)就容易暴露出來(lái)，7E11無(wú)需穿過(guò)細(xì)胞膜就能直接與暴露出來(lái)的位點(diǎn)結(jié)合；相比之下，骨組織的血液供應(yīng)比較充足，死亡細(xì)胞較少，細(xì)胞內(nèi)部的PSMA位點(diǎn)無(wú)法有效暴露，因此7E11抗體便無(wú)法與之有效結(jié)合[17-18]。除了腫瘤穿透性差，該抗體也存在血液清除速率低、腫瘤組織攝取速率低等問(wèn)題。除了111In，89Zr[18]、124I[19]等核素也被用來(lái)標(biāo)記7E11-C5.3抗體。與[111In]In-7E11相比，[89Zr]Zr-7E11在PET顯像中表現(xiàn)出更高的腫瘤/血液比，而[124I]I-7E11在PET顯像中表現(xiàn)出更快的清除速率。

2) J591抗體

由于[111In]In-7E11抗體在特異性和靈敏度上存在問(wèn)題，因此，人們進(jìn)行了新抗體的研制。J591抗體是第二代PSMA靶向單克隆抗體，它由Bander課題組[20]研制。該抗體增加了PSMA內(nèi)化的速率。此外，與7E11抗體不同，J591抗體與PSMA的作用位點(diǎn)為細(xì)胞外部的識(shí)別位點(diǎn)(圖1)，從而克服了7E11抗體類藥物無(wú)法有效穿透細(xì)胞膜而只能作用于死亡或?yàn)l死細(xì)胞的缺點(diǎn)[21]，可以更快速地到達(dá)靶點(diǎn)。用99Tcm[22]、111In[23]、89Zr[24-25]、64Cu[26]等核素標(biāo)記J591抗體后，可用于前列腺癌的診斷。其中，從與PSMA的作用機(jī)理來(lái)考慮，因?yàn)镴591的作用位點(diǎn)在細(xì)胞外部，因此[99Tcm]Tc-J591應(yīng)比[99Tcm]Tc-7E11-C5.3的顯像效果更好，但是實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻恰恰相反。這可能是由于標(biāo)記方法的差異導(dǎo)致的[22]。[111In]In-huJ591的Ⅰ期臨床結(jié)果表明，其對(duì)前列腺腫瘤組織的新生血管系統(tǒng)有較好的靶向作用[23]。Holland[24]和Pandit-Taskar 等[25]完成了[89Zr]Zr-DFO-huJ591(DFO:去鐵胺B)的合成并開展了生物學(xué)評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：該藥物在PET顯像中能夠提供很高的腫瘤/非腫瘤比；其Ⅰ期及Ⅱ期臨床數(shù)據(jù)表明，由于J591抗體本身體積比較大，其藥代動(dòng)力學(xué)速率較慢，血液清除時(shí)間較長(zhǎng)，注射藥品后通常需要6～8 d才能達(dá)到最佳的腫瘤顯像效果，但這也可能給周圍的良性組織帶來(lái)不必要的輻射。[64Cu]Cu-huJ591的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該藥物在去勢(shì)抵抗性前列腺癌的顯像方面具有優(yōu)勢(shì)[26]。

3) 抗體片段

除了單克隆抗體以外，人們還開發(fā)了各種抗體片段，用于前列腺癌的診斷與治療研究。相比于單克隆抗體，抗體片段一般可在保持對(duì)腫瘤組織的特異結(jié)合的前提下，實(shí)現(xiàn)更快的藥物遞送及非腫瘤組織的清除速率。scFv是源于J591的抗體片段。

Nawaz等[27]研究了基于scFv的診斷用放射性藥物68Ga-THP-scFv(THP：三(羥基吡啶酮))。與THP-mal偶聯(lián)后，所形成的藥物前體可在室溫、中性pH條件下定量、快速地制備68Ga-THP-scFv，且不需進(jìn)一步純化。68Ga-THP-scFv 在血清中較穩(wěn)定，可以選擇性地與DU145-PSMA相結(jié)合。PET/CT結(jié)果顯示，其腫瘤攝取高，且通過(guò)腎臟的清除速率較快。Viola-Villegas等[28]研究了一組基于抗體片段scFv的診斷用放射性藥物89Zr-Mb和89Zr-Cys-Db。在這些藥物中以DFO-Bz-SCN為雙功能螯合劑進(jìn)行抗體片段的偶聯(lián)和89Zr的標(biāo)記。兩者的標(biāo)記均可達(dá)到較高的放射化學(xué)產(chǎn)率及純度。組織分布測(cè)定結(jié)果顯示了89Zr-Mb 和89Zr-Cys-Db 對(duì) PSMA陽(yáng)性的異種移植物的特異性，注射后 12 h的放射性攝取分別為(6.2±2.5)%ID/g 和(10.2±3.4)%ID/g。從 PET 圖像來(lái)看，89Zr-Mb 和89Zr-Cys-Db 表現(xiàn)出比huJ591更快的血液清除率，而兩者的腫瘤/肌肉比在所有時(shí)間點(diǎn)均顯示出與huJ591相當(dāng)?shù)闹怠AB2M 是一種分子量為80 kDa的抗體片段，與scFv相似，也來(lái)源于 J591 抗體的改造。臨床前研究證明了以去鐵敏B為螯合劑的89Zr-IAB2M具有更快的清除速率和快速的生物分布，可以在注射后幾小時(shí)內(nèi)獲得高對(duì)比度圖像。在小鼠中，89Zr-IAB2M[29]顯示出與89Zr-huJ591 抗體相似的特性，但在注射后 24 h具有更快地血液清除和在PSMA陽(yáng)性組織中的高吸收[30]。Ⅰ期臨床試驗(yàn)表明，使用89Zr-Df-IAB2M 進(jìn)行 PET 成像是可行的，且具有良好的耐受性，在晚期前列腺癌患者中顯示出良好的生物分布，并同時(shí)可以針對(duì)骨和軟組織病變進(jìn)行顯像[31]。

文獻(xiàn)[32]報(bào)道了一組111In標(biāo)記的抗體片段111In-JVZ007-c-myc-his 和111In-JVZ007-cys。該組采用了螯合劑二乙烯三胺五乙酸(diethylenetriaminepentaacetic acid, DTPA)的藥物顯示出了較好的腫瘤靶向性和快速的血液清除能力，可在注射后幾小時(shí)內(nèi)進(jìn)行SPECT/CT成像。其中，111In-JVZ007-cys與大多數(shù)放射性標(biāo)記的小分子 PSMA抑制劑不同，顯示出非常低的腎臟攝取。

3.2 PSMA小分子抑制劑放射性藥物

與單克隆抗體相比，小分子抑制劑的體積更小，更易通過(guò)細(xì)胞內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，從而提高藥代動(dòng)力學(xué)速率，適用于實(shí)體腫瘤；同時(shí)，小分子抑制劑的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，合成方便，更利于臨床使用[2]。

常用小分子抑制劑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般是從PSMA位于胞外的谷氨酸結(jié)合位點(diǎn)出發(fā)，以含有谷氨酸的結(jié)構(gòu)為主(圖2)。其中最常見的是以Glu-urea-Glu(DUPA)和Glu-urea-Lys為主的基本結(jié)構(gòu)。本文僅討論含有Glu-urea-Glu和Glu-urea-Lys基團(tuán)的小分子抑制劑。

圖2 常見的幾種可特異結(jié)合PSMA的小分子抑制劑(片段)Fig.2 Some common small molecule inhibitors that can bind PSMA specifically

1)99Tcm標(biāo)記的PSMA小分子抑制劑放射性藥物

Hillier等[33]對(duì)MIP-1404、MIP-1405、MIP-1427及MIP-1428等化合物進(jìn)行了詳細(xì)研究(圖3)。其中，MIP-1405及MIP-1427以連有羧基的咪唑基團(tuán)(2,2′-(2,2′-(氮雜二基雙(亞甲基))雙(1H-咪唑-2,1-二基))二乙酸，CIM，2,2′-(2,2′-(azanediylbis(methylene))bis(1H-imidazole-2,1-diyl))diacetic acid)作為螯合劑，而MIP-1404及MIP-1428則在此基礎(chǔ)上又對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了進(jìn)一步地修飾(2,2′,2″,2?-((2,2′-(2,2′-(氮雜二基雙(亞甲基))雙(1H-咪唑-2,1-二基))雙(乙?；?)雙(氮雜三基))四乙酸，TIM，2,2′,2″,2?-((2,2′-(2,2′-(azanediylbis(methylene))bis(1H-imidazole-2,1-diyl))bis(acetyl))bis(azanetriyl))tetraacetic acid)，使其含有更多的配位基團(tuán)，用以增強(qiáng)其螯合能力。MIP-1404及MIP-1427以Glu-urea-Glu為靶向基團(tuán)，而MIP-1405及MIP-1428則以Glu-urea-Lys為靶向基團(tuán)，用以比較Glu-urea-Glu和Glu-urea-Lys基團(tuán)在診斷/治療中的效果差異。研究結(jié)果表明，這四種化合物最終對(duì)人前列腺癌細(xì)胞(LNCaP)PSMA抗原的親和力大小順序如下：[99Tcm]Tc-MIP-1427>[99Tcm]Tc-MIP-1404>[99Tcm]Tc-MIP-1428>[99Tcm]Tc-MIP-1405。若考慮其在腎臟及其他非靶組織中的清除率，則[99Tcm]Tc-MIP-1404顯示了最好的結(jié)果。目前，該藥物已進(jìn)入了臨床Ⅱ期研究階段。

圖3 99Tcm標(biāo)記的PSMA小分子抑制劑Fig.3 Small molecule inhibitors of PSMA for 99Tcm labeling

Kularatne等[34]在Glu-urea-Glu結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上利用分子動(dòng)力學(xué)軟件GLIDE對(duì)多種配體與核素的螯合效果進(jìn)行了預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)Dap-Asp-Cys結(jié)構(gòu)可與99Tcm穩(wěn)定配位，從而制備了含有DUPA-spacer-Dap-Asp-Cys結(jié)構(gòu)的一系列小分子抑制劑。在后續(xù)的生物分布研究中，作者發(fā)現(xiàn)當(dāng)DUPA-spacer-Dap-Asp-Cys中spacer部分長(zhǎng)度為20 ?時(shí)，藥物的親和力及特異性最佳，而過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短均會(huì)在一定程度上影響顯像效果。

Robu等[35]研究了[99Tcm]Tc-PSMA-I&S (imaging & surgery)在放射導(dǎo)向手術(shù)中的應(yīng)用。與[111In]In-PSMA-I&T比較，[99Tcm]Tc-PSMA-I&S的制備更為方便，同時(shí)，在PSMA陽(yáng)性腫瘤部位的吸收量保持不變的情況下，清除速率降低，因此更適合應(yīng)用于放射導(dǎo)向手術(shù)。

目前，國(guó)內(nèi)也開展了一些99Tcm標(biāo)記PSMA小分子抑制劑的研究工作。99Tcm-PSMA是一種在谷氨酸-脲的基礎(chǔ)上，引入6-肼基煙酸(HYNIC)的小分子抑制劑。復(fù)旦大學(xué)的許曉平等[36]進(jìn)行了99Tcm-PSMA(99Tcm-HYNIC-Glu-Urea-A)的研究工作。小動(dòng)物SPECT/CT顯示：該藥物可以清晰顯示PSMA表達(dá)陽(yáng)性(LNCaP)的前列腺癌，1、2、4 h時(shí)腫瘤/肌肉比分別為17.3、20.4和18.1；該藥主要通過(guò)腎臟排泄。而PSMA表達(dá)陰性(PC-3)的前列腺癌幾乎不攝取99Tcm-PSMA。相比之下，LNCaP腫瘤均能攝取18F-FDG和11C-膽堿，但其腫瘤/肌肉比分別僅為2.1和2.6。

該團(tuán)隊(duì)還對(duì)99Tcm-PSMA進(jìn)行了臨床研究。初步臨床研究表明，99Tcm-PSMA SPECT/CT對(duì)前列腺癌原發(fā)和轉(zhuǎn)移病灶的探測(cè)有較高臨床應(yīng)用價(jià)值，且特異性和靈敏度高。在該項(xiàng)研究中，22例復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移的前列腺癌患者的99Tcm-PSMA SPECT/CT結(jié)果顯示：16例患者中至少探測(cè)到1處病灶，15例患者在全身平面顯像時(shí)即可發(fā)現(xiàn)淋巴結(jié)和骨轉(zhuǎn)移病灶[37]。

進(jìn)一步的研究表明，99Tcm-MDP(MDP：亞甲基二膦酸鹽)發(fā)現(xiàn)的骨轉(zhuǎn)移病灶全部被99Tcm-PSMA證實(shí)，部分病例99Tcm-PSMA發(fā)現(xiàn)了更多的骨轉(zhuǎn)移病灶，且能剔除99Tcm-MDP假陽(yáng)性病灶[38]。

2)68Ga標(biāo)記的PSMA小分子抑制劑放射性藥物

68Ga是一種短半衰期的放射性核素，其半衰期為68 min。在衰變過(guò)程中，68Ga發(fā)射出正電子，衰變?yōu)?8Zn(穩(wěn)定核素)。由于其母體核素為68Ge，半衰期為270 d，因此68Ga可通過(guò)商業(yè)化的68Ge/68Ga發(fā)生器獲得。Ga為第四周期第三主族元素，其電子構(gòu)型為[Ar]3d104s24p1，常見氧化態(tài)為+3價(jià)。Ga離子屬于硬路易斯酸，根據(jù)軟硬酸堿理論，Ga離子傾向于與O、N等原子結(jié)合，形成穩(wěn)定的配合物。常見的68Ga標(biāo)記的PSMA小分子抑制劑示于圖4，主要有PSMA-11、THP-PSMA、PSMA-617和PSMA-I&T等。相比于PSMA-11和THP-PSMA，由于分子結(jié)構(gòu)和配位環(huán)境的差異，PSMA-617和PSMA-I&T除了可用于68Ga標(biāo)記以外，也可用于177Lu等金屬治療核素的標(biāo)記。Eder等[39]于2012年設(shè)計(jì)合成了PSMA-11。該分子中含有的羥基、羧基及胺基可以與Ga3+配位。生物分布研究表明，[68Ga]Ga-PSMA-11能夠以高對(duì)比度有效診斷轉(zhuǎn)移性前列腺癌組織。從此以后，[68Ga]Ga-PSMA-11的研究日益受到了關(guān)注[40-49]。Schafer等[50]設(shè)計(jì)合成了PSMA-11的二聚體化合物。該化合物在PSMA-11結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上引入了第二個(gè)Glu-urea-Lys基團(tuán)，表現(xiàn)出更強(qiáng)的PSMA親和力，與[68Ga]Ga-PSMA-11相比，該二聚體在腫瘤內(nèi)也具有更長(zhǎng)的保留時(shí)間和更高的腫瘤/本底比。

相關(guān)臨床研究結(jié)果[51-53]顯示，[68Ga]Ga-PSMA-11適用于診斷早期及復(fù)發(fā)性前列腺癌，其適應(yīng)性與患者年齡等因素?zé)o明顯相關(guān)性。相應(yīng)的腫瘤檢出率與PSA水平呈明顯正相關(guān)。特別是與[18F]-氟乙基膽堿([18F]-fluoroethylcholine，[18F]-FECH)[54]相比，當(dāng)[18F]-FECH無(wú)法檢出病灶時(shí)，[68Ga]Ga-PSMA-11可以檢出在膀胱組織附近的復(fù)發(fā)病灶。2020年12月1日，美國(guó)FDA批準(zhǔn)了[68Ga]Ga-PSMA-11的上市。該藥物用于前列腺癌的診斷，適用于疑似前列腺癌轉(zhuǎn)移、并通過(guò)手術(shù)或放射治療可能治愈的患者。

PSMA-617于2015年由文獻(xiàn)[55]報(bào)道。該化合物是專門為了實(shí)現(xiàn)診斷和治療一體化而設(shè)計(jì)的。該化合物中不但含有能與PSMA結(jié)合的單元，還含有能與Ga3+、Lu3+配位的DOTA(DOTA：N-(4，7，10-三羧甲基-1，4，7，10-四氮雜環(huán)十二烷基)乙?；?螯合單元。[68Ga]Ga-PSMA-617顯示出很高的腫瘤/本底比，同時(shí)也顯示了在腫瘤和腎臟組織中的選擇性吸收。作者還研究了PSMA-617與Lu3+配位而用于放射性治療的效果。研究表明，[177Lu]Lu-PSMA-617在腎臟中的代謝速率及藥代動(dòng)力學(xué)速率較高，可以及時(shí)從體內(nèi)非腫瘤組織排出，因此適用于放射性治療。文獻(xiàn)[56]于2014年報(bào)道了DOTAGA-ffk(Sub-KuE)(DOTAGA：1，4，7，10-四氮雜環(huán)十二烷，1-(戊二酸)-4，7，10-三乙酸)的合成。作者在前期工作的基礎(chǔ)上，為了解決代謝穩(wěn)定性不足等問(wèn)題，將之前的化合物DOTA-FFK(Sub-KuE)在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行修飾：(1)將DOTA替換為DOTAGA，以提高其藥代動(dòng)力學(xué)的速率；(2)將L-氨基酸替換為D-氨基酸，以增強(qiáng)其代謝穩(wěn)定性。最終得到了新化合物DOTAGA-ffk(Sub-KuE)。68Ga和177Lu標(biāo)記的DOTAGA-ffk(Sub-KuE)不僅解決了代謝穩(wěn)定性和藥代動(dòng)力學(xué)的問(wèn)題，同時(shí)也顯示出了比含有DOTA-ffk(Sub-KuE)結(jié)構(gòu)的藥物更強(qiáng)的PSMA親和力和特異結(jié)合。

圖4 68Ga標(biāo)記的PSMA小分子抑制劑Fig.4 Small molecule inhibitors of PSMA for 68Ga labeling

隨后，Weineisen等[57]于2015年又在DOTAGA-ffk(Sub-KuE)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步修飾，得到DOTAGA-(l-y)fk(Sub-KuE)，即PSMA-I&T。[68Ga]Ga-PSMA-I&T和[177Lu]Lu-PSMA-I&T的相關(guān)研究結(jié)果表明，其靶向性好、體內(nèi)代謝速率快，同時(shí)，在骨、淋巴結(jié)及肝臟轉(zhuǎn)移的診斷中，表現(xiàn)出了很高的腫瘤/本底比，可以用于轉(zhuǎn)移性及去勢(shì)抵抗性前列腺癌的PET顯像診斷和放射性治療。DOTA與68Ga的標(biāo)記一般需要在加熱、酸性pH條件下才能進(jìn)行。這給藥物制備及使用帶來(lái)了不便，基于此，Young等[58]設(shè)計(jì)合成了新型的PSMA小分子抑制劑THP-PSMA。THP-PSMA與68Ga3+在室溫、中性pH條件下，5 min即可完成標(biāo)記反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了藥物的快速便捷制備。該藥物現(xiàn)已進(jìn)入臨床Ⅱ期研究階段?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)表明，[68Ga]Ga-THP-PSMA對(duì)腫瘤組織的特異性好，可在血液中快速清除，腫瘤吸收、生物分布以及藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)均可與[68Ga]Ga-PSMA-11相媲美。

3)18F標(biāo)記的PSMA小分子抑制劑放射性藥物

在用于PET藥物的核素中，由加速器生產(chǎn)的18F是使用最廣泛的正電子核素。18F的半衰期較長(zhǎng)(約為110 min)，便于通過(guò)具有加速器的核醫(yī)藥中心制備各種18F標(biāo)記的藥物并配送到各醫(yī)療機(jī)構(gòu)，因此，18F標(biāo)記的放射性藥物一直受到研究人員的廣泛關(guān)注。

2008年文獻(xiàn)[59]報(bào)道了第一種18F標(biāo)記的靶向于PSMA的放射性小分子抑制劑N-[N-[(S)-1,3-二羧丙基]氨基甲酰基]-4-[18F] 氟芐基-L-半胱氨酸([18F]-DCFBC)(圖5)。生物分布及小動(dòng)物PET研究結(jié)果表明，[18F]-DCFBC在給藥1 h后，在腫瘤部位有較高的攝取率((8.16±2.55)%ID/g)。臨床實(shí)驗(yàn)研究(5名患者)結(jié)果表明，其對(duì)轉(zhuǎn)移性(骨轉(zhuǎn)移及軟組織轉(zhuǎn)移)前列腺癌具有一定的診斷能力[60]。目前最常見的兩種18F標(biāo)記的PSMA顯像診斷藥物是[18F]-DCFPyL和[18F]-PSMA-1007。Chen[61]和Szabo等[62]于2011年合成了[18F]-DCFPyL。[18F]-DCFPyL是在[18F]-DCFBC的基礎(chǔ)上，為了改善藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)而對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾的產(chǎn)物。該化合物中引入了Glu-urea-Lys基團(tuán)，并且以氟代吡啶基團(tuán)替換了原有的氟代苯基，使化合物結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了明顯變化，從而對(duì)藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生了較大影響，因此，在PSMA陽(yáng)性腫瘤細(xì)胞中具有較高的攝取，同時(shí)在非腫瘤組織中的清除速率也較快。因該藥物具有高靈敏度及特異性，有望成為針對(duì)轉(zhuǎn)移性前列腺癌的PET顯像藥物[63-69]。2021年5月27日，美國(guó)FDA批準(zhǔn)了Lantheus公司[18F]-DCFPyL的新藥上市許可。

圖5 18F標(biāo)記的PSMA小分子抑制劑Fig.5 Small molecule inhibitors of PSMA for 18F labeling

Cardinale等[70]于2016年設(shè)計(jì)合成了[18F]-PSMA-1007。相比于[18F]-DCFPyL，[18F]-PSMA-1007也表現(xiàn)出了出色的選擇性和特異性，尤其對(duì)于生化復(fù)發(fā)的前列腺癌及PSA值小于0.5 ng/mL的病例同樣保持著較高的檢出率[71-72]，另外，膀胱攝取很低，不影響尿路及盆腔轉(zhuǎn)移灶的診斷。此外，Chen等[73]還利用點(diǎn)擊化學(xué)合成了[18F]-YC-88。該化合物同樣是基于Glu-urea-Lys結(jié)構(gòu)而合成的。[18F]-YC-88在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出了較快的非腫瘤組織清除速率，值得進(jìn)一步深入研究。

AlF能與一些金屬螯合劑形成穩(wěn)定的配合物，基于此，人們進(jìn)行了利用18F-AlF配合物標(biāo)記多肽和PSMA配體的相關(guān)研究。該法具有標(biāo)記條件溫和、省時(shí)等優(yōu)點(diǎn)。D’Souza等[74]研究了NODA-MPAA(NODA：1，4，7-三氮雜環(huán)壬烷-1，4-二乙酯；MPAA：甲基苯乙酸)的18F-AlF配合物標(biāo)記。NODA-MPAA可以與 AlF3反應(yīng)生成有機(jī)氟鋁酸配合物。標(biāo)記時(shí)間約為15 min，標(biāo)記率可達(dá)49.6%，需高效液相色譜(HPLC)分離純化。該配合物在 37 ℃、pH=7.4的磷酸鹽緩沖溶液(PBS)中孵育 24 h沒(méi)有顯示脫金屬的跡象，證明了其穩(wěn)定性。

文獻(xiàn)[75]報(bào)道了通過(guò)Al18F 配合物成功合成18F-PSMA-11的案例。10 min即可完成標(biāo)記，經(jīng)HPLC純化后，放化純可達(dá)97%以上。在 37 ℃下孵育 2 h后，示蹤劑在小鼠和人血漿中穩(wěn)定。PSMA 陽(yáng)性相對(duì)于 PSMA 陰性異種移植物的攝取明顯更高，證實(shí)了該示蹤劑對(duì)PSMA 的特異性。通過(guò)對(duì)非荷瘤小鼠的 microPET 成像，18F-PSMA-11 的生物分布證明了標(biāo)記物的快速腎臟清除，而骨攝取至少比腎臟攝取低一個(gè)數(shù)量級(jí)。

Al-Momani等[76]也對(duì)18F-PSMA-11進(jìn)行了細(xì)致的研究。[Al18F]PSMA-11 可以在溫和條件下在 60 min內(nèi)于水溶液中制備，并且在人血清中和1%(體積分?jǐn)?shù))的EtOH/鹽水中顯示出較高的穩(wěn)定性。其放射化學(xué)產(chǎn)率和放化純分別為84%±6%和98%以上。此外，與[68Ga]PSMA-11、[68Ga]PSMA-I&T和[68Ga]NOTA-Bn-PSMA相比，[Al18F]PSMA-11 在表達(dá)PMSA 的 LNCap 前列腺細(xì)胞中表現(xiàn)出更高的攝取和保留。

Lütje等[77]對(duì)18F-PSMA-11進(jìn)行了深入的研究。在體外，18F 和68Ga 標(biāo)記的標(biāo)記物在 LS174T-PSMA 細(xì)胞中顯示出快速內(nèi)化。在注射后 2 h觀察到最高的腫瘤攝取，18F-AlF-PSMA-11 和68Ga-PSMA-11的放射性攝取分別為(10.8±2.3)%ID/g和(7.9±1.3)%ID/g。實(shí)驗(yàn)表明，18F-AlF-PSMA-11-PET/CT可以用于觀察表達(dá) PSMA 的異種移植物。

Liu等[78]研究了Al18F標(biāo)記的Al18F-PSMA-BCH。該藥物可在 30 min內(nèi)制備，放化產(chǎn)率約為32%。Al18F-PSMA-BCH與 PSMA 結(jié)合的親合力常數(shù)Kd=(2.90±0.83 ) nmol/L。在microPET成像中，生物分布數(shù)據(jù)顯示，注射1 h后，該藥物在22Rv1 和 PC-3 腫瘤內(nèi)的分布數(shù)據(jù)分別為 (7.87±2.37)、(0.54±0.22)%ID/g。這說(shuō)明該藥物可以區(qū)分 22Rv1 腫瘤和 PC-3 腫瘤，親和力強(qiáng)、選擇性好。在臨床研究中，11名患者中檢測(cè)到了37個(gè)腫瘤病灶，其中27個(gè)病灶的最大標(biāo)準(zhǔn)攝取值(SUVmax)在注射后1～2 h增加。高危前列腺癌患者原發(fā)灶的SUVmax高于中危前列腺癌患者。

文獻(xiàn)[79]報(bào)道了Al18F標(biāo)記的雙 PSMA 配體(18F-Bi-PSMA)的合成和臨床前評(píng)估。18F-Bi-PSMA 由改進(jìn)的 ALLINONE 模塊制備。該標(biāo)記過(guò)程可在30 min內(nèi)完成，放化產(chǎn)率約為43%。體外評(píng)估表明18F-Bi-PSMA 在表達(dá) PSMA 的細(xì)胞中具有強(qiáng)親和力、高特異性和快速內(nèi)化的能力：總內(nèi)化效率為(37.8±2.2)%，NOTA-Bi-PSMA的IC50值(IC5022Rv1=(4.1±0.4) nmol/L,n=3)與PSMA-11的值(IC5022Rv1=(5.2±0.9) nmol/L,n=3)相當(dāng)。生物分布研究顯示，22Rv1 荷瘤小鼠的腫瘤特異性攝取率為 (20.5±3.5)%ID/g。此外，與68Ga-PSMA-11和18F-PSMA-1007相比，18F-Bi-PSMA 表現(xiàn)出更好的藥代動(dòng)力學(xué)和更高的腫瘤攝取，以及更好的腫瘤與正常組織的對(duì)比度，成像質(zhì)量較高。

4 展 望

本文評(píng)述了PSMA放射性診斷藥物的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展。PSMA放射性藥物在近些年發(fā)展迅速，受到了科研機(jī)構(gòu)及制藥公司的廣泛關(guān)注。至今，已有兩款PET顯像診斷藥物被美國(guó)FDA批準(zhǔn)，即68Ga標(biāo)記的[68Ga]Ga-PSMA-11和18F標(biāo)記的[18F]-DCFPyL。由于前列腺癌的顯像診斷具有較大的市場(chǎng)空間，因此預(yù)計(jì)基于PSMA放射性診斷藥物的研發(fā)仍將持續(xù)并可能在以下幾個(gè)方面展開：

(1) 由于18F標(biāo)記化學(xué)的不斷進(jìn)步及18F藥物配送的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)已在我國(guó)初步形成并繼續(xù)擴(kuò)大，因此，18F標(biāo)記PSMA靶向診斷藥物的研發(fā)可能是主流之一；

(2)68Ga已成為普及性越來(lái)越高的正電子核素，且有[68Ga]Ga-PSMA-11問(wèn)世，但是能夠進(jìn)行即時(shí)標(biāo)記的PSMA-11藥盒還沒(méi)有獲準(zhǔn)上市，因此，預(yù)期PSMA-11藥盒及68Ga標(biāo)記條件更溫和的三羥基吡啶酮(THP)等藥盒的研究將深入并最終可能獲準(zhǔn)上市；

(3) 免疫PET(ImmunoPET)的研究和應(yīng)用正日益增多，因此，適合于免疫PET、半衰期更長(zhǎng)的89Zr(T1/2=78.4 h)和64Cu(T1/2=12.8 h)標(biāo)記的PSMA診斷藥物的研究將仍然是熱點(diǎn)；

(4) 基于99Tcm的可得性、經(jīng)濟(jì)性和SPECT技術(shù)的不斷改善和提高，特別是在發(fā)展中國(guó)家，99Tcm標(biāo)記的PSMA SPECT診斷藥物將有較大的發(fā)展余地。

可以預(yù)期，在不久的將來(lái)，越來(lái)越多的PSMA放射性診斷和治療藥物將被研發(fā)并進(jìn)入市場(chǎng)，從而提高前列腺癌早期準(zhǔn)確診斷的水平并改善患者的生存率，造福于人類。