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这篇综述探讨了靶向放射性核素诊疗（TRT）的多种研究模型，分析其优劣，强调复杂模型的重要性。
靶向放射性核素诊疗（TRT）研究背景
癌症作为全球主要的死亡原因之一，其发病率和死亡率呈上升趋势，促使人们不断探索新的治疗方法。靶向放射性核素诊疗（TRT）是一种新兴的癌症治疗策略，它利用放射性示踪剂将（具有细胞毒性的）放射性核素精准地输送到癌细胞。放射性示踪剂由高亲和力的靶向剂（如抗体、纳米抗体或化学合成的肽类似物）与螯合剂（能稳定络合放射性核素的化合物）通过间隔物 / 连接子直接相连。根据所使用的放射性核素不同，放射性示踪剂可用于诊断成像和治疗，如发射 γ 射线和 / 或正电子的放射性核素可分别用于单光子发射计算机断层扫描（SPECT）和 / 或正电子发射断层扫描（PET）成像，而能量较高的 α 和 / 或 β-发射放射性核素则适用于治疗。
与传统的外部束放射治疗（EBRT）相比，TRT 能够特异性地将辐射传递到癌细胞，减少对健康组织的损伤，还能实现成像和治疗的双重功能，便于基于靶标表达进行无创患者选择和治疗反应的持续监测。此外，TRT 还存在交叉火力效应（如靶向放射性示踪剂对相邻细胞的间接照射）和旁观者效应（如非照射细胞的生物学变化），这些效应可以对缺乏生物标志物表达的（相邻）肿瘤细胞造成损伤，这是其他靶向疗法难以实现的。
自 1994 年 FDA 批准 [111In] In - pentetreotide（OctreoScan?）用于 SPECT 成像以来，多种靶向放射性示踪剂相继获批，如 [68Ga]Ga - DOTATATE（Netspot?）、[177Lu]Lu - DOTATATE（Lutathera?）、[68Ga] Ga - PSMA - 11 和 [177Lu] Lu - PSMA - 617（Pluctivo）等，同时新的靶向放射性示踪剂也在不断研发中。在 TRT 研究中，临床相关模型对获得可靠结果至关重要，然而先进的临床前模型在该领域的应用并不广泛，因此本文对目前 TRT 研究中使用的临床前模型进行综述。
体外研究模型
- 2D 细胞培养模型：2D 细胞培养是最常用且易获取的体外研究模型，可使用有限或连续细胞系，成本低、通量高，还能对细胞系进行基因修饰以表达感兴趣的分子。但它存在诸多局限性，如基因修饰可能导致目标蛋白表达异常、细胞行为改变，不同实验室的基因修饰细胞系存在差异，长期培养会改变细胞系的遗传特征，影响目标表达水平和放射敏感性，且并非所有组织或肿瘤都能建立连续细胞系，同时 2D 细胞培养缺乏细胞多样性和细胞 - 细胞接触，无法准确代表组织结构，虽可通过共培养部分解决，但共培养存在细胞生长速率差异、难以维持和分析等问题。
- 3D 培养模型：
- 球体模型：球体是最简单的 3D 细胞模型，可由单一或多种细胞类型组成，通过无支架或有支架技术培养。其具有类似实体肿瘤的营养和氧气梯度、缺氧核心等特征，可用于评估放射性示踪剂的穿透深度、细胞毒性和治疗效果，包括交叉火力效应。然而，关于辐射对球体的影响存在争议，球体的大小和目标蛋白表达水平会影响放射性示踪剂的分布，且球体模型通量低、结果难以重现、劳动强度大，还缺乏重要的细胞外基质（ECM）。
- 类器官模型：类器官是具有自我更新能力的多细胞 3D 结构，由具有干细胞样特性的细胞在支架中聚集和自组织形成，与天然组织在形态和功能上相似，可用于研究肿瘤的缺氧和放射抗性等。虽然目前类器官在 TRT 领域的应用尚未见报道，但在其他靶向治疗和 EBRT 研究中已有应用，其在评估放射性示踪剂的分布、治疗效果以及肿瘤微环境（TME）中的交叉火力和旁观者效应方面具有重要意义。不过，类器官培养存在批次间差异大、患者材料获取困难、培养成功率低、缺乏标准化培养方案等问题，尽管生物打印等新技术可提高其可重复性，但尚未广泛应用。
- 器官型组织切片培养模型：器官型组织切片培养（TSCs）用于维持（人类）组织切片进行体外实验，能保留组织的原始结构和形态，允许细胞 - 细胞相互作用和化学通讯，可用于评估放射性示踪剂的交叉火力和旁观者效应。但该模型难以维持，寿命有限，不适合长期实验。
- 微流体系统模型：微流体系统是多功能细胞培养装置，可模拟组织和器官中的血流及其他流体动力学，构建复杂的体外模型，用于研究放射性示踪剂的药代动力学（PD）和药效学（PK）。虽然目前在 TRT 领域尚未广泛应用，但具有很大潜力，可减少动物实验的使用。不过，该系统培养细胞劳动强度大、时间长、易出现批次间差异，且缺乏标准化协议和测试标准。
- 绒毛尿囊膜模型：绒毛尿囊膜（CAM）是禽类胚胎中的高度血管化膜，可用于研究癌症治疗。CAM 模型肿瘤形成快、成本低，可在不孵化胚胎的情况下进行实验，已用于多种癌症研究，也有研究尝试将其用于放射性示踪剂的研究。然而，该模型实验时间受限，不适合研究长期治疗效果，且缺乏适合禽类样本的试剂，限制了实验选择。
体内研究模型
- 细胞系来源的小鼠模型：细胞系来源的肿瘤模型是将癌细胞接种到小鼠体内，可皮下或原位接种。该模型操作简单、成本低、可重复性高，常用于研究放射性示踪剂的生物分布、肿瘤摄取和治疗效果。但肿瘤往往缺乏细胞多样性和组织异质性，免疫缺陷小鼠模型无法研究免疫系统对治疗反应的影响，且小鼠的小尺寸可能使原位接种困难。相比之下，同基因小鼠模型接种鼠源癌细胞，具有功能性免疫系统，TME 更具代表性，但鼠源癌细胞系的可用性有限。
- 患者来源的异种移植小鼠模型：患者来源的异种移植（PDX）小鼠模型是将患者的肿瘤组织移植到免疫缺陷或人源化小鼠体内，肿瘤可保留原始肿瘤的形态和遗传特征，治疗反应与患者相似，对个性化医学研究具有重要价值。在 TRT 领域，PDX 模型已用于研究前列腺癌、非小细胞肺癌和白血病等，但该模型建立成功率低，需要大量资源，且肿瘤的组织学、遗传和分子特征需定期与原始肿瘤样本进行比较，同时免疫缺陷小鼠模型无法研究肿瘤 - 免疫相互作用。
- 基因工程小鼠模型：基因工程小鼠模型（GEMMs）用于研究癌症发展、进展和治疗反应中单个成分的作用，可分为功能缺失（敲除模型）和功能获得（敲入模型）。传统 GEMMs 建立成本高、耗时长，但 CRISPR/Cas9 等新技术提高了其生成效率。GEMMs 可自发形成肿瘤，能准确评估肿瘤与 TME 的相互作用，但单一 GEMM 无法完全再现大多数癌症的复杂性和异质性，且小鼠免疫系统与人类存在差异，可能影响临床转化。目前 GEMMs 在 TRT 领域应用较少，但可用于研究特定基因对治疗效果的影响。
- 人源化小鼠模型：人源化小鼠模型（HMM）用人源免疫成分替代小鼠免疫系统，可研究免疫系统在癌症治疗反应中的作用，在免疫治疗研究中具有重要意义。在 TRT 领域，HMM 可用于研究免疫系统对放射性示踪剂摄取、治疗反应和潜在远隔效应的影响。然而，HMM 不能完全再现人类免疫系统，TME 由鼠源细胞和人源免疫细胞组成，可能导致移植物抗宿主病（GvHD），目前正在研究改进方法以解决这些问题。
讨论与展望
本文讨论的各种研究模型在癌症治疗研究中都具有一定的价值，但也都存在各自的优缺点和适用范围。随着 TRT 领域的不断发展，对更复杂研究模型的需求日益增加，目前简单的 2D 细胞培养已无法满足研究需求。虽然 3D 培养等更复杂模型在癌症研究中应用逐渐增多，但在 TRT 领域的应用仍不够广泛。在选择研究模型时，应根据研究目的和具体问题，综合考虑模型的复杂性和适用性。未来，通过合理选择和应用更复杂的临床前体外和体内模型，有望为 TRT 研究提供更有价值的见解，促进新型或改进的靶向放射性示踪剂的开发，推动 TRT 从临床前研究向临床实践的转化。
