预靶向免疫正电子发射断层扫描（Imuno-PET）技术实现了单克隆抗体在血脑屏障之外的成像

《Molecular Pharmaceutics》：Pretargeted Immuno-PET Enables Monoclonal Antibody Imaging Beyond the Blood–Brain Barrier

脑靶向PET成像首次实现，利用bispecific抗体和Brainshuttle技术穿透血脑屏障，结合18F标记tetrazine特异性检测Aβ病理。通过PET/MR和histological验证，证实该方法能高对比度成像脑内Aβ聚集，为中枢神经疾病诊疗提供非侵入式平台。

　　在神经退行性疾病如阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD）的药物研发过程中，一项重要的技术突破正逐渐显现，它不仅提升了核成像的对比度，还有效降低了全身放射性暴露的风险。这项技术的核心在于一种名为“pretargeted PET imaging”（预靶向正电子发射断层扫描成像）的方法，通过结合特定抗体与放射性标记的分子探针，实现对大脑特定病理标志物的精准识别。尽管这种方法在非中枢神经系统（CNS）中的应用已有诸多成功案例，但其在大脑中的应用却一直受到血脑屏障（BBB）的限制。然而，近期的研究成功克服了这一障碍，展示了其在脑部成像中的潜力。

该研究中，科学家利用了一种双特异性抗体（BS-mAb），这种抗体经过工程改造，能够通过转铁蛋白受体（TfR）介导的BBB跨膜转运机制，实现对大脑的高效渗透。随后，结合了一种新型的放射性标记的四嗪（Tz）探针，成功实现了对大脑中Aβ聚集物的特异性、可量化的检测。这一发现不仅通过PET成像得到了验证，还通过组织学分析进一步确认了其准确性。这一方法的建立，为评估生物药物候选者和探索那些以往被认为难以成像的CNS靶点提供了新的可能性。

预靶向PET成像的优势在于其独特的两步策略：首先，将带有TCO（顺-1,2,3,4-四氢化茚）标记的BS-mAb系统性注射入体内，给予足够时间让其在大脑中积累并清除循环中的残留物；然后，再注射放射性标记的Tz探针，该探针能快速、特异性地与BS-mAb结合，从而实现对目标区域的精准成像。这种方法能够利用短寿命的放射性同位素（如1?F和11C），有效降低患者的辐射负担，同时保留抗体的高特异性与亲和力，从而在成像过程中获得更清晰的信号对比度。

与传统的PET探针相比，这种预靶向方法避免了使用小分子探针的局限性，特别是在针对那些结构复杂、难以直接成像的病理标志物时。传统的PET探针往往需要高剂量，且在成像过程中容易受到体内代谢和清除的影响，导致信号减弱和背景噪声增加。而预靶向策略通过将抗体与放射性探针解耦，使得抗体的长半衰期与放射性同位素的短半衰期得以分离，从而优化了成像信号与背景之间的对比度。此外，这种方法还能够通过使用不同的放射性同位素，提高成像的灵活性和适应性。

为了进一步验证这一方法的有效性，研究团队在实验中采用了多种分析手段。首先，通过体外结合实验（ELISA）评估了BS-mAb与Aβ的结合能力，结果显示即使经过TCO修饰，其结合亲和力并未显著下降。随后，通过组织切片的体外点击自显影（autoradiography）分析，研究人员观察到在5xFAD小鼠模型中，Tz探针在Aβ富集区域显示出明显的信号增强，而在野生型（WT）小鼠中则未见显著的信号变化。这表明，该探针能够特异性地识别Aβ病理特征，而非对正常组织产生非特异性结合。

此外，研究团队还通过体内PET/CT和PET/MR成像进一步验证了这一方法的可行性。实验结果显示，5xFAD小鼠在注射TCO-BS-mAb后，其大脑中Aβ富集区域的放射性信号显著高于WT小鼠，特别是在皮层和海马区。这一发现不仅支持了预靶向PET成像的有效性，还表明该方法能够成功应用于评估药物在大脑中的靶向效果和治疗进展。同时，研究还对比了两种不同的Tz探针（1?F-1和1?F-2）在体内的表现，发现1?F-1在大脑中的结合效率和信号强度均优于1?F-2，这可能与其在体内的代谢稳定性和脑渗透能力有关。

在实际应用中，预靶向PET成像的潜力不仅限于基础研究，还可能在临床前和临床研究中发挥重要作用。通过这种方法，研究人员能够更准确地评估药物在大脑中的分布情况和靶向效果，从而为药物开发提供关键的数据支持。同时，这种方法也为探索其他与神经退行性疾病相关的靶点提供了新的思路，例如α-突触核蛋白（α-syn）或TDP-43等，这些靶点由于其结构特性，传统的小分子PET探针难以有效成像。

然而，该方法在实际应用中仍面临一些挑战。例如，由于抗体的较大分子量，其在体内的分布和清除速度较慢，因此需要选择合适的放射性同位素和优化注射时间，以确保足够的信号强度和对比度。此外，不同个体之间可能存在BBB转运蛋白表达差异，这可能会影响成像结果的一致性。因此，未来的研究需要进一步优化抗体的修饰策略和Tz探针的设计，以提高其在不同个体中的适用性。

综上所述，预靶向PET成像技术为大脑靶点的非侵入式评估提供了一种全新的方法。通过结合双特异性抗体和新型Tz探针，这一技术能够有效突破血脑屏障的限制，实现对大脑中Aβ聚集物的特异性检测。该方法不仅具有较高的灵敏度和特异性，还能够通过使用短寿命放射性同位素，降低患者的辐射暴露。未来，随着对这一技术的进一步优化和应用拓展，它有望成为评估神经退行性疾病药物靶点和治疗效果的重要工具，为推动CNS药物开发提供强有力的支持。