利用不可逆半胱氨酸蛋白酶抑制剂增强FAP靶向放射性药物的肿瘤滞留时间研究

本综述探讨了将不可逆半胱氨酸蛋白酶抑制剂整合至FAP（成纤维细胞活化蛋白）靶向放射性药物设计中的创新策略。通过内溶酶体捕获机制形成不可逆加合物，显著延长了放射性药物（如[177Lu]Lu-FAPI-ET1）在肿瘤组织的滞留时间，为解决当前低分子量FAP靶向剂肿瘤驻留时间短的问题提供了新思路，对推动靶向放射治疗临床转化具有重要意义。

　　

Highlight

FAP（成纤维细胞活化蛋白）在超过90%的上皮癌基质中高度上调，而在正常组织中表达受限，这使其成为极具吸引力的药物靶点。尽管多个实验室开发的FAP靶向放射性药物（如诊断剂[⁶⁸Ga]Ga-FAPI-46）已展现出良好前景，但许多低分子量药物的肿瘤驻留时间较短，仍是放射治疗临床转化的主要障碍。

Introduction

近年来，靶向肿瘤微环境（尤其是基质）已成为治疗药物开发的热点目标。肿瘤微环境包含血管系统、细胞外基质、免疫细胞和癌症相关成纤维细胞（CAFs）——基质中一个突出的异质性细胞组分。CAFs通常占肿瘤质量的很大比例，是肿瘤侵袭性、进展和治疗抵抗的关键参与者。FAP作为一种II型整合膜丝氨酸蛋白酶，在活化的CAFs上表达，其双肽基肽酶和内肽酶活性在纤维生成和ECM重塑中至关重要。FAP在超过90%的上皮癌基质中过度表达，而在正常成人组织中表达受限，这使其成为癌症药物开发中的一个有吸引力的靶点。

FAP在癌症进展和其他疾病中的关键作用推动了FAP靶向治疗的发展，包括相应的小分子抑制剂的开发。多个实验室的卓越工作导致了高效抑制剂（即低nM结合亲和力）的开发，使其能够作为FAP靶向放射性药物中的靶向载体。几种FAP靶向构建体（如FAPI-04和FAPI-46）已进入临床试验，并在多种癌症中显示出出色的诊断潜力。[⁶⁸Ga]Ga-FAPI-46便是一个例子，在FAP阳性癌症（包括胰腺癌、肉瘤、乳腺癌、肺癌和卵巢癌）的临床评估中表现出高FAP介导的肿瘤摄取和良好的非靶向清除。然而，这些FAP靶向药物作为靶向放射治疗剂（如[¹⁷⁷Lu]Lu-FAPI-46）的转化受到其快速肿瘤洗脱的限制，导致有限的肿瘤滞留和辐射剂量递送，从而降低了临床潜力。开发具有改善的肿瘤驻留时间和治疗潜力的FAP靶向药物是当前FAP靶向放射治疗药物开发的一个重点领域。

我们的实验室一直在研究将不可逆半胱氨酸蛋白酶抑制剂整合到受体靶向药物中，以增加靶向放射治疗的肿瘤滞留和临床潜力。这种方法，我们称之为内溶酶体捕获，基于许多受体靶向药物的内溶酶体递送以及细胞内溶酶体区室中半胱氨酸蛋白酶（如半胱氨酸组织蛋白酶）的普遍高表达和活性。在抑制剂整合的靶向药物与表面蛋白结合后，蛋白质-药物复合物被递送到内溶酶体区室，其中整合的抑制剂可以与内源性半胱氨酸蛋白酶（推测为半胱氨酸组织蛋白酶）形成不可逆加合物。我们在其他受体靶向研究中已经证明，这种内溶酶体捕获方法可以导致放射治疗的肿瘤滞留增加数倍。

FAP与许多表面受体一样，已知被运输到细胞的内溶酶体区室。在此，我们的实验室首次探索了内溶酶体捕获方法在改善FAP靶向药物肿瘤滞留方面的潜力。一种不可逆的、基于环氧的抑制剂，类似于众所周知且商业使用的E-64，被整合到FAP靶向药物中。该实验构建体[¹⁷⁷Lu]Lu-FAPI-ET1与一个几乎相同的物理化学对照[¹⁷⁷Lu]Lu-FAPI-SHAM（无法形成加合物）和临床验证的基准[¹⁷⁷Lu]Lu-FAPI-46一起合成。[¹⁷⁷Lu]Lu-FAPI-ET1和这些对照使用FAP阳性U-87MG胶质母细胞瘤细胞系进行了一系列体外和体内评估，以研究内溶酶体捕获在增加FAP靶向放射性药物的肿瘤滞留和治疗潜力方面的潜力。

Conclusion

[¹⁷⁷Lu]Lu-FAPI-ET1证明内溶酶体捕获方法可以成功应用于FAP靶向药物，并实现增强的FAP阳性U-87MG肿瘤残留化。尽管与[¹⁷⁷Lu]Lu-FAPI-46相比，[¹⁷⁷Lu]Lu-FAPI-ET1的内化速率和体内靶向性降低，以及由于靶向载体加合物形成导致的FAP介导内化效率的不明确性是当前实施的障碍。未来的方法侧重于更好地表征FAP加合物形成和细胞运输，以揭示优化FAP靶向药物内溶酶体捕获方法的新途径。