新型肝特异性 PET 显像剂 [64Cu] Cu-EOB-NOTA 物种特异性肝脏摄取研究：探索肝脏功能评估新路径

为解决慢性肝病早期检测及肝功能评估难题，研究人员开展新型肝特异性 PET 显像剂 [64Cu] Cu-EOB-NOTA 的研究。结果显示，该显像剂在野生型小鼠和人源化小鼠肝脏摄取存在差异，其并非评估人类肝功能的理想探针。为相关研究提供参考。

　　在健康医学领域，慢性肝病（CLD）的早期检测与精准分期一直是医学研究的重点难题。目前，测量肝脏功能的细微缺陷，如药物的肝胆清除率，被视为早期发现慢性肝病的有效途径之一。诊断成像技术若能用于非侵入性地量化具有肝胆清除特性的药物在肝脏的通量，将为评估肝功能提供有力支持。

在众多成像技术中，动态对比增强磁共振成像（DCE-MRI）结合临床批准的肝特异性 MRI 造影剂钆塞酸二钠（Gd-EOB-DTPA）曾被寄予厚望。然而，实际应用中却困难重重。一方面，将 MRI 信号增强转换为造影剂浓度的计算过程极为复杂，需要假设多种参数，且组织和血液的 T₁值、造影剂弛豫率以及 MRI 采集误差源（如射频不均匀性、流动效应等）存在诸多不确定性，这些误差相互叠加，导致 DCE-MRI 计算的肝脏造影剂浓度与通过分析化学技术在肝活检中测量的实际造影剂浓度相关性较差，使得 DCE-MRI 难以准确评估肝功能，也无法有效检测早期肝病或区分慢性肝病的不同阶段。

为突破这一困境，密歇根州立大学（Michigan State University）的研究人员展开了一项极具创新性的研究。他们将目光聚焦于正电子发射断层扫描（PET）技术，因为 PET 示踪剂浓度理论上可直接从图像中测量，且不存在困扰 MRI 的成像相关伪影。研究人员假设动态 PET 成像能够比 MRI 更精确地测量肝特异性成像探针在肝脏和血管中的浓度通量，进而更准确地测定肝脏的流入速率（k_influx）和流出速率（k_efflux），有助于早期疾病的检测和疾病分期。基于此，研究人员合成了一种以⁶⁴Cu 为基础、具有高肝特异性和快速肝通量的 PET 探针 ——[⁶⁴Cu] Cu-EOB-NOTA，并在小鼠模型中对其肝通量进行评估。

研究人员运用了多种关键技术方法。在化合物合成方面，通过一系列有机化学反应制备 [⁶⁴Cu] Cu-EOB-NOTA 的前体分子，并利用手性高效液相色谱（HPLC）分离其对映体。在放射性标记环节，将 [⁶⁴Cu]Cu²⁺与前体化合物在特定条件下孵育，实现高效标记。利用同时具备 PET 和 MRI 功能的设备，对野生型小鼠和肝人源化小鼠进行体内 PET/MRI 成像，获取药物在肝脏的动态变化信息。此外，还开展了体外细胞转运实验，使用稳定过表达小鼠 OATP1B2 或人类 OATP1B3 的 HEK293T 细胞，测定 [⁶⁴Cu] Cu-EOB-NOTA 的细胞内转运情况。

研究结果

1. [⁶⁴Cu] Cu-EOB-NOTA 的合成与表征：研究人员成功合成了 [⁶⁴Cu] Cu-EOB-NOTA，在合成过程中，叔丁醇酯基的脱保护步骤颇具挑战，尝试多种方法后，最终使用 4M HCl 的 1,4 - 二氧六环溶液成功获得目标产物。通过手性 HPLC 成功分离出两种对映体，并对其进行了光学旋转等表征。
2. 放射性化学：化合物 6a 和 6b 与⁶⁴Cu 放射性核素标记产率高，标记完成后经 PD - 10 柱去除游离⁶⁴Cu，产品纯度经放射性 HPLC 确认大于 99%。稳定性实验表明，[⁶⁴Cu] Cu - 6a 和 [⁶⁴Cu] Cu - 6b 在 pH7.4 的磷酸盐缓冲液（PBS）中室温下稳定。
3. 体内同时 PET/MRI 成像：在野生型小鼠中，[⁶⁴Cu] Cu-EOB-NOTA 的肝流入和流出相对较慢，与 Gd-EOB-DTPA 相比，其峰值摄取出现在注射后 20 - 30 分钟，而 Gd-EOB-DTPA 在注射后约 7 分钟达到峰值摄取，且在 60 分钟成像期间，[⁶⁴Cu] Cu-EOB-NOTA 从肝脏的流出非常缓慢，Gd-EOB-DTPA 则完全清除。有趣的是，两种对映体虽剂量相同，但摄取存在差异，对映体 B 的峰值摄取比 A 高约 60%，且似乎流出更快。在肝人源化小鼠中，两种对映体均未表现出与肝细胞流入和流出一致的肝通量，而 MRI 证实 Gd-EOB-DTPA 存在流入和流出。
4. 废物清除分析：在野生型小鼠中，两种对映体的肝胆排泄分别占 42%（A）和 59%（B），而在肝人源化小鼠中，肝胆排泄仅占 7%（A）和 12%（B），这与 PET 图像中观察到的 [⁶⁴Cu] Cu-EOB-NOTA 相对较低的肝脏摄取相符。
5. 体外细胞摄取实验：在过表达 OATP1B2 的细胞中，[⁶⁴Cu] Cu-EOB-NOTA 对映体 A 和 B 的摄取分别比过表达 OATP1B3 的细胞高约 3.0±0.6 倍和 2.5±0.4 倍，进一步验证了体内 PET 实验结果。

研究结论与讨论

研究合成了 [⁶⁴Cu] Cu-EOB-NOTA 的两种对映体，并在野生型小鼠和肝人源化小鼠中对其肝通量进行了评估。结果表明，[⁶⁴Cu] Cu-EOB-NOTA 可被野生型小鼠肝脏转运，但在人源化小鼠肝脏中却未被转运，这一现象通过排泄动力学得到了进一步证实。同时，研究还发现 [⁶⁴Cu] Cu-EOB-NOTA 是啮齿动物 OATP1B2 的底物，但不是人类 OATP1B3 的底物，解释了这一令人意外的结果。总体而言，[⁶⁴Cu] Cu-EOB-NOTA 似乎并非评估人类肝功能障碍的理想 PET 探针。

这项研究意义重大。一方面，在肝人源化小鼠模型中的研究为得出上述结论提供了关键依据，避免了直接开展人体试验，节省了大量的时间、人力和物力成本，同时也为其他潜在新示踪剂、造影剂乃至药物的评估提供了宝贵的参考范式。另一方面，该研究强调了人源化小鼠模型在生命科学和健康医学研究中的重要作用，凸显了其在预测药物在人体中的行为、评估药物疗效和安全性方面的巨大潜力，有助于推动相关领域研究的进一步发展，为未来开发更有效的肝脏疾病诊断和治疗方法奠定了基础。