李 鵬，尹晶晶，周文華,2，高 潔，龔佳格，張夢丹,2，李建國

(1.中國輻射防護研究院 中核放射毒理與放射性藥物臨床前評價重點實驗室 藥物毒理與放射損傷藥物山西省重點實驗室CAEA核技術(shù)(放射性藥物非臨床評價)研發(fā)中心，太原 030006；2.山西中醫(yī)藥大學(xué)，晉中 030619)

放射性核素治療是將放射性核素或放射性標(biāo)記物靶向運送到病變部位，利用核素發(fā)出的射線粒子(α、β、俄歇電子等)產(chǎn)生的電離輻射生物效應(yīng)，抑制或破壞病變組織，而鄰近的正常組織幾乎無損傷。在諸多的治療用放射性核素中，放射性鑭系元素161Tb因其良好的醫(yī)用性能而受到越來越多的關(guān)注[1]。本研究對161Tb的基本特性、生產(chǎn)路線及其標(biāo)記放射性藥物的研究進展進行綜述，為放射性核素治療及臨床應(yīng)用提供參考。

1 161Tb的基本特性及生產(chǎn)

表1 177Lu和161Tb的生產(chǎn)和衰變特性比較Table 1 Comparison of the production and decay properties of 177Lu and 161Tb

161Tb在化學(xué)上也類似于177Lu，都可以通過螯合劑配位形成高度穩(wěn)定的絡(luò)合物，因此可以使用相同的標(biāo)記程序[1]。其中使用的螯合劑例如大環(huán)1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1，4，7，10-四羧酸(DOTA)和無環(huán)二乙烯-三胺-五乙酸(DTPA)等，均對鑭系元素表現(xiàn)出高親和力，幾十年來被放射性藥物界廣泛使用[5]。目前為止，多數(shù)的161Tb標(biāo)記反應(yīng)均在90 ℃以上的條件中進行，遠大于與熱敏生物分子(如單克隆抗體和抗體片段)相容的溫度[6]，為了防止生物分子的熱分解，最近Cassells等[7]首次開發(fā)了一種溫和的放射性標(biāo)記方法，通過賴氨酸偶聯(lián)方法將一系列常用的螯合劑與人血清白蛋白(HSA)偶聯(lián)，所有的HSA構(gòu)建體在40 ℃下用161TbCl3進行標(biāo)記，放化產(chǎn)率高于98%，在體內(nèi)和體外都具有良好的生理穩(wěn)定性。目前161Tb通過160Gd(n，γ)161Gd→161Tb核反應(yīng)生產(chǎn)，類似于177Lu的生產(chǎn)(表1)。Lehenberger等[1]曾報道了無載體添加161Tb的生產(chǎn)，高度富集的160Gd靶在保羅·謝勒研究所(PSI)的層裂誘導(dǎo)中子源SINQ上輻照2～3周或在勞厄-朗之萬研究所(ILL)的高通量核反應(yīng)堆上輻照1周。最后該產(chǎn)品使用離子交換色譜方法從Gd目標(biāo)材料中分離出來，以161TbCl3的形式提供。最近，保羅·謝勒研究所[8]對這條生產(chǎn)路線進行了逐步優(yōu)化，進一步開發(fā)了161Tb與Gd靶材料和其他雜質(zhì)的分離，該方法制備的161Tb放化純度≥99%，可與商用、無載體添加的177Lu相媲美。

2 161Tb標(biāo)記放射性藥物的研究進展

2.1 161Tb標(biāo)記的生長抑素類似物

1995年，de Jong等[19]首次對161Tb進行了臨床前研究，評估了161Tb-DTPA標(biāo)記的奧曲肽與大鼠腦皮質(zhì)膜上生長抑素受體的特異性結(jié)合，以及在正常和荷瘤大鼠體內(nèi)的生物分布，并與111In-DTPA-奧曲肽進行了比較。結(jié)果表明，161Tb-DTPA-奧曲肽是生長抑素受體的高親和力放射性配體，其親和力與111In-DTPA-奧曲肽相當(dāng)，且兩者具有相似的藥效。生長抑素受體陽性的組織，如CA20948腫瘤(大鼠胰腺細胞系)、胰腺和腎上腺的攝取被證明具有特異性，其中161Tb-DTPA-奧曲肽的攝取低于111In-DTPA-奧曲肽。根據(jù)這項研究的結(jié)果，結(jié)合161Tb的良好物理特性，作者認(rèn)為161Tb-DTPA-奧曲肽是一種很有前途的放射治療藥物?，F(xiàn)在需要臨床研究，以確定161Tb-DTPA-奧曲肽是否真的能為攜帶奧曲肽受體陽性腫瘤的患者提供有效治療。

Borgna等[20]對161Tb和177Lu標(biāo)記的生長抑素(SST)類似物DOTATOC(激動劑)和DOTA-LM3(拮抗劑)進行了體外實驗，然后用雙同位素(161Tb/177Lu)SPECT/CT顯像方法進一步研究了放射性多肽在AR42J荷瘤裸鼠體內(nèi)的分布情況。研究表明，161Tb和177Lu標(biāo)記的SSTR類似物顯示出相似的分配系數(shù)(logD)(161Tb-/177Lu-DOTATOC分別為3.3±0.2和3.1±0.2；161Tb/177Lu-DOTA-LM3分別為2.5±0.1和2.5±0.1)，且兩者在AR42J細胞中的的攝取和內(nèi)化也相同。用SPECT/CT顯像方法進一步研究了AR42J荷瘤小鼠體內(nèi)的分布情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論是用161Tb還是177Lu標(biāo)記，兩種多肽的藥代動力學(xué)特征相同，且具有相同的生物分布。這些研究證實了161Tb和177Lu可互換，而不會改變放射性標(biāo)記生物分子的化學(xué)和藥代動力學(xué)特性。

此外Borgna等[21]研究了161Tb和177Lu標(biāo)記的生長抑素(SST)類似物在AR42J荷瘤小鼠上的臨床前治療研究。研究表明，無論采用何種SST類似物，161Tb在降低AR42J腫瘤細胞生存能力和存活率方面比177Lu更有效。其中161Tb標(biāo)記的DOTATOC和DOTATOC-NLS對腫瘤細胞活力的抑制作用是177Lu標(biāo)記的4～5倍，161Tb-DOTA-LM3的效力比177Lu-DOTA-LM3高102倍。這一結(jié)果在體內(nèi)也得到證實，臨床前治療研究發(fā)現(xiàn)，161Tb標(biāo)記的SST類似物的療效優(yōu)于用177Lu標(biāo)記的類似物，其中161Tb-DOTA-LM3誘導(dǎo)的腫瘤生長延遲超過44 d，是最有力的候選藥物，明顯優(yōu)于臨床應(yīng)用的177Lu-DOTATOC，后者誘導(dǎo)的腫瘤生長延遲僅為(6±4) d。在任何接受治療的小鼠中都沒有觀察到明顯的早期副作用，也沒有肝或腎毒性的跡象?；谶@些臨床前數(shù)據(jù)，161Tb-DOTA-LM3可能優(yōu)于臨床使用的177Lu-DOTATOC，是治療NENs的強效藥物，結(jié)合了SSTR拮抗劑的良好特性和161Tb 的優(yōu)點。

2.2 161Tb標(biāo)記的葉酸

葉酸受體(FR)在多種不同類型的腫瘤中都有表達，包括卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌、肺癌和腎癌[22]，因此，在臨床前被開發(fā)為靶點，用于核醫(yī)學(xué)顯像[23-24]。細胞表面的受體結(jié)合后，葉酸及其結(jié)合物通過FR介導(dǎo)的內(nèi)吞作用被內(nèi)化[25-26]。這種攝取機制使得葉酸對FR靶向化療也很有吸引力[27]。其中177Lu標(biāo)記的DOTA-葉酸結(jié)合物[28]，應(yīng)用≥20 MBq的177Lu-葉酸可使攜帶KB腫瘤異種移植物的小鼠完全緩解。

2012年，Müller等[29]在KB荷瘤小鼠上使用161Tb-葉酸偶聯(lián)物(cm09)進行驗證。生物分布研究顯示，161Tb-cm09在FR陽性的移植瘤上具有較高的特異性攝取(注射后4 h為23.8%±2.5%，注射后24 h為22.0%±4.4%，注射后48 h為18.4%±1.8%)，而且腫瘤組織的放射性清除緩慢，即使在注射后7 d，仍有相當(dāng)數(shù)量的放射性攝取(5.7±1.9)%ID/g。注射24 h后，良好的腫瘤背景比(腫瘤與血液的比值為15；腫瘤與肝臟的比值為5.9；腫瘤與腎臟的比值為0.8)使SPECT能夠顯示小鼠體內(nèi)的腫瘤。另外在體內(nèi)治療研究中發(fā)現(xiàn)，與未經(jīng)治療的對照組相比，161Tb-cm09組中所有小鼠的腫瘤生長都明顯減少，甚至完全緩解(80%)，證實了其抑制腫瘤生長的潛力。

此外，Müller等[2]還通過161Tb和177Lu標(biāo)記的葉酸偶聯(lián)物在FR陽性KB和IGROV-1小鼠腫瘤模型上的比較，研究了臨床前SPECT的顯像潛力以及161Tb-葉酸的治療效果。體外研究發(fā)現(xiàn)，161Tb-cm09和177Lu-cm09對兩種細胞系中都有大致相同的攝取和FR特異性的抑制作用，但161Tb-cm09的細胞抑制作用比177Lu-cm09更明顯。在腫瘤模型中，與177Lu-cm09(半抑制濃度IC50：0.063 MBq/mL和4.52 MBq/mL)相比，161Tb-cm09(IC50：0.014 MBq/mL和2.53 MBq/mL)的半抑制濃度分別低4.5倍(KB)和1.7倍(IGROV-1)。SPECT顯像顯示了具有兩種放射性結(jié)合物的小鼠腫瘤，體內(nèi)治療研究顯示在KB腫瘤模型中，161Tb-葉酸處理組小鼠的中位生存期(54 d)比177Lu-葉酸處理組(35 d)或?qū)φ招∈?31 d)要長。同樣的情況也適用于IGROV-1腫瘤模型，對照組、161Tb-cm09治療組和177Lu-cm09治療組的平均存活時間分別為19、31和30 d。由此可見，與177Lu-cm09相比，161Tb-cm09在KB和IGROV-1荷瘤小鼠中具有更強的抗腫瘤作用。

然而，以葉酸為基礎(chǔ)的放射性結(jié)合物的靶向腫瘤治療存在腎臟損傷的風(fēng)險，因為放射性葉酸專門聚集在表達FR的近端小管細胞中[22,30]。為此Haller等[31]進行了一項為期8個月的研究，旨在探討應(yīng)用161Tb-葉酸對腎臟的不良副作用，并將其與177Lu-葉酸對腎臟的影響進行比較。研究結(jié)果表明，由于俄歇/轉(zhuǎn)換電子的共同發(fā)射，161Tb-葉酸的腎臟平均吸收劑量(3.0 Gy/MBq)比177Lu-葉酸的平均吸收劑量(2.3 Gy/MBq)高約24%。應(yīng)用161Tb-葉酸后，腎功能呈劑量和時間依賴性降低，表現(xiàn)為腎攝取99mTc-DMSA減少，血尿素氮和肌酐水平升高。當(dāng)177Lu-葉酸應(yīng)用于相同的劑量時，也得到了類似的結(jié)果。組織病理學(xué)檢查證實，在應(yīng)用相同活度的161Tb-葉酸和177Lu-葉酸后，腎皮質(zhì)受到了類似的損傷。其特征是中度損傷的腎臟出現(xiàn)腎小管塌陷、腎小球增大并伴有纖維蛋白沉積，嚴(yán)重受損的腎臟出現(xiàn)腎小球硬化。由此可見，與177Lu-葉酸相比，使用161Tb-葉酸后，盡管俄歇/轉(zhuǎn)換電子對平均吸收的腎臟劑量有貢獻，但不會造成額外的腎臟損害。 可見，161Tb的臨床應(yīng)用能提高治療的成功率。

2.3 針對卵巢癌的單克隆抗體161Tb-DOTA-chCE7

L1細胞黏附分子(L1CAM)是一種高度糖基化的I型跨膜蛋白，在多種腫瘤中過度表達，被認(rèn)為是新療法的一個有前途的靶點[32-36]。L1CAM的異常表達與腫瘤細胞的侵襲和運動有關(guān)[34]，而且與卵巢癌、子宮癌和結(jié)直腸癌的不良預(yù)后和進展的高風(fēng)險有關(guān)[37-39]。單克隆抗體chCE7是一種與人L1CAM高親和力的嵌合IgG1分子。已有研究表明，使用177Lu標(biāo)記的單克隆抗體chCE7的抗L1CAM放射免疫治療(RIT)在治療人卵巢癌異種移植物有效[40]。

最近Grünberg等[41]將單克隆抗體chCE7用161Tb標(biāo)記，在卵巢癌治療模型中與177Lu標(biāo)記的對應(yīng)物進行比較。研究結(jié)果顯示，177Lu-DOTA-chCE7和161Tb-DOTA-chCE7在荷瘤裸鼠體內(nèi)的分布相似，且都有著較高的腫瘤放射性攝取率(37.8%ID/g～39.0%ID/g，注射144 h后)，在非靶器官中含量很低，SPECT/CT圖像證實了生物分布情況。161Tb標(biāo)記的chCE7(最大耐受劑量MTD:10 MBq)在裸鼠中的放射性毒性高于177Lu標(biāo)記的chCE7(MTD:12MBq)，因為161Tb發(fā)射的能量更高。在50%MTD的對比治療研究中，161Tb-DOTA-chCE7的腫瘤生長抑制率比177Lu-DOTAchCE7高82.6%。證明在同等毒性劑量下，161Tb-chCE7比177Lu-chCE7更有效地延緩IGROV-1腫瘤的生長。

2.4 針對前列腺癌的小分子探針161Tb-PSMA-617

前列腺特異性膜抗原(PSMA)是一種細胞表面糖蛋白，在正常前列腺組織中表達，在前列腺癌中過度表達[42-43]。有跡象表明，PSMA的表達水平與疾病的分期和疾病進展的風(fēng)險相關(guān)[44-45]。因此，PSMA是使用放射性核素治療轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌(MCRPC)的一個有價值的靶點[46-49]。基于該靶點發(fā)展的靶向PSMA放射性藥物受到了廣泛的關(guān)注，在前列腺癌診療中具有廣闊的應(yīng)用前景[50]。最初的設(shè)計是用放射性碘來標(biāo)記化合物，適合于放射性顯像，并且是第一個用于患者治療的化合物[51]。隨后，人們開發(fā)出帶有螯合劑的PSMA配體，使其與放射性金屬結(jié)合使用，用于顯像和治療[46,49,52]。PSMA-617和PSMA I&T分別配備了DOTA和DOTAGA螯合劑，已經(jīng)在臨床上用于mCRPC的放射性核素靶向治療[53-54]，其中大多用177Lu標(biāo)記[55]。

為了找到替代的放射性金屬核素用于mCRPC的靶向放射性核素治療，Müller等[56]評估了161Tb-PSMA-617作為177Lu-PSMA-617更有效治療替代物的潛力。研究發(fā)現(xiàn)，161Tb-PSMA-617和177Lu-PSMA-617表現(xiàn)出相同的體外性質(zhì)和組織分布特征。其中161Tb-PSMA-617在PC-3 PIP腫瘤異種移植物中的攝取在4 h后達到最大值(49±5.5)%ID/g，并隨時間緩慢下降(96 h后變?yōu)?22±4.3)%ID/g。在整個研究濃度范圍內(nèi)，161Tb-PSMA-617與相同活度的177Lu-PSMA-617相比，PC-3 PIP腫瘤細胞的生存活力和存活率明顯降低。用161Tb-PSMA-617(分別為5.0 MBq/只和10 MBq/只)治療荷瘤小鼠，與未處理的對照動物(19 d)和之前報道的使用5.0 MBq177Lu-PSMA-617治療的小鼠(32 d[57])相比，小鼠的中位生存期(5.0 MBq為36 d；10 MBq為65 d)明顯延長，并且當(dāng)使用161Tb-PSMA-617時，已經(jīng)消失的腫瘤再生長頻率較低。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，證實了161Tb相對于177Lu的假設(shè)優(yōu)勢，并為未來161Tb-PSMA-617用于治療轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌(mCRPC)的臨床轉(zhuǎn)換提供了基礎(chǔ)。

3 161Tb的臨床研究

目前關(guān)于161Tb的臨床研究較少，大部分仍處于臨床前階段。最近，Baum等[58]在臨床中首次應(yīng)用了161Tb-DOTATOC。在這項研究中，分別對一名35歲的轉(zhuǎn)移性、分化良好、非功能性惡性副神經(jīng)節(jié)瘤患者和一名70歲的男性胰腺尾部轉(zhuǎn)移性功能性神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤患者使用了596 MBq和1 300 MBq的161Tb-DOTATOC。平面圖像和劑量學(xué)提供了預(yù)期的161Tb-DOTATOC在肝、腎、脾和膀胱中隨時間變化的生物分布。其中在患者1中，盡管161Tb-DOTATOC的使用活度較低，但所得到的圖像顯示了已知的骨轉(zhuǎn)移，這與前一周使用68Ga-DOTATOC進行的PET/CT掃描所顯示的病灶一致，此外還發(fā)現(xiàn)161Tb-DOTATOC在脾臟中有較高的積聚，這是一種多肽特異性特征。在患者2中應(yīng)用161Tb-DOTATOC后獲得的圖像顯示，在雙葉肝臟中以及多發(fā)性骨轉(zhuǎn)移病灶有顯著的攝取，具有視覺上優(yōu)異的靶與背景比?；颊?更好的圖像質(zhì)量和更多病理損傷的檢測與應(yīng)用了大約兩倍的劑量活度有關(guān)。在這兩名患者中，161Tb-DOTATOC耐受性良好，在手術(shù)過程中或手術(shù)后沒有任何不良反應(yīng)，表明應(yīng)用161Tb-DOTATOC安全。研究結(jié)果證明，161Tb發(fā)射的γ輻射可用于全身平面顯像，甚至低活度161Tb也可用于SPECT/CT顯像，為161Tb放射性藥物的進一步臨床研究提供參考。

4 結(jié)論

已有的161Tb標(biāo)記放射性藥物研究結(jié)果表明，161Tb在腫瘤治療方面比177Lu更有效。但，由于嚴(yán)重缺乏161Tb放射性核素，臨床前和臨床研究相關(guān)的工作開展不足，在用于人體進行治療或診斷之前，還需要大量此類研究。主要的制約因素有高濃縮靶的成本、低反應(yīng)截面、放射性雜質(zhì)、非放射性同位素的存在等。同位素在線分離(ISOL)已成為目前備受關(guān)注的加速器技術(shù)，也是未來解決鋱同位素生產(chǎn)難題的關(guān)鍵?？傮w而言，161Tb有望成為新型的放射性治療核素，可為腫瘤患者提供更優(yōu)選擇。