综合[??Ga]Ga-FAPI-7ND PET/CT成像与免疫健全同系肿瘤模型的间质谱分析，用于FAP靶向放射性核素治疗

《Nuclear Medicine and Biology》：Integrated [68Ga]Ga-FAPI-7ND PET/CT and stromal profiling of immunocompetent syngeneic tumor models for FAP-targeted radionuclide therapy

摘要

背景

大多数成纤维细胞激活蛋白（FAP）靶向放射性核素治疗（FAP-RNT）的临床前研究使用免疫缺陷异种移植模型，限制了在完整免疫微环境中的评估。本研究旨在在免疫健全的同系肿瘤中表征FAP相关的基质和FAP抑制剂（FAPI）成像表型，并在一个代表性模型中探索FAP-RNT的疗效。

方法

采用[⁶⁸Ga]Ga-FAPI-7ND PET/CT、Western印迹、免疫组化和多重免疫荧光对四种同系模型（MC38、PAN02、LLC1和4 T1）进行评估，以测定示踪剂摄取、FAP和α-SMA表达及共表达。基于这些发现，在4 T1荷瘤小鼠中进行了探索性治疗评估，给予生理盐水或单次静脉注射[¹⁷⁷Lu]Lu-FAPI-7ND。每2天测量一次肿瘤体积和体重，并在第7天取肿瘤进行组织学和分子分析。

结果

所有模型的肿瘤摄取均高于对侧肌肉（所有P < 0.05），模型间差异显著（P = 0.005），但肿瘤与背景比率相当（P = 0.369）。PAN02的摄取最高，富集了FAP⁺α-SMA⁺基质；而4 T1则结合了相对较高的摄取和明显的α-SMA相关基质激活。由于FAP-RNT的疗效可能同时反映示踪剂蓄积和基质状态，因此选择4 T1进行探索性治疗。[¹⁷⁷Lu]Lu-FAPI-7ND抑制了肿瘤生长（P < 0.0001），且无显著体重下降。治疗降低了CD8⁺ T细胞（P < 0.0001）和FOXP3⁺调节性T细胞密度（P = 0.012），未改变其比值（P = 0.537），并增加了与CD206相关的巨噬细胞特征（P < 0.05）。

结论

同系模型表现出不同的FAP相关基质和成像表型。在4 T1肿瘤中，[¹⁷⁷Lu]Lu-FAPI-7ND显示出抗肿瘤活性，并伴有免疫微环境改变，支持为免疫健全FAP-RNT研究进行整合性模型选择。

引言

成纤维细胞激活蛋白（FAP）是一种主要表达于活化间充质基质细胞（特别是肿瘤相关成纤维细胞，CAFs）表面的丝氨酸蛋白酶，广泛存在于多种实体瘤中[1]、[2]、[3]。其在肿瘤相关基质中的高表达以及在正常组织中相对有限的分布，使FAP成为分子成像和放射性核素治疗的理想靶点[4]、[5]、[6]。放射性标记的FAP抑制剂（FAPIs）在PET/CT上通常提供较高的肿瘤与背景比率（TBR）[7]、[8]。早期针对标记有镥-177（¹⁷⁷Lu）、钇-90（⁹⁰Y）或锕-225（²²⁵Ac）的FAP靶向放射性药物的临床研究也报道了在选择性患者中的初步抗肿瘤活性[3]、[9]、[10]。然而，现有的治疗证据仍然有限，主要来源于小样本、异质性高且以非随机研究为主。

与主要靶向肿瘤细胞抗原的放射性药物不同，FAP靶向放射性核素治疗（FAP-RNT）主要将辐射递送至表达FAP的基质区室。因此，其成像和治疗性能可能不仅取决于FAP的总体丰度，还取决于表达FAP的基质细胞的异质性、功能状态，以及它们与肿瘤细胞、细胞外基质（ECM）和肿瘤微环境（TME）内免疫成分之间的相互作用[11]、[12]、[13]、[14]、[15]。许多临床前概念验证研究使用了人肿瘤异种移植或工程化FAP表达模型[16]、[17]。尽管这些系统在评估靶点结合和抗肿瘤活性方面具有重要价值，但它们可能无法完全再现免疫健全宿主机体内的内源性CAF异质性或肿瘤-基质-免疫相互作用[18]、[19]、[20]。同系肿瘤模型可能为在完整免疫系统存在下研究FAP-RNT提供互补平台；然而，其FAP相关基质特征和FAPI摄取模式尚未得到系统比较。

FAPI-7ND是一种研究用FAP靶向放射性配体，此前由我们课题组开发并表征，其分子结构、FAP结合特性、成像特征、生物分布、剂量学和安全性已在先前的工作中报道[21]。在本研究中，我们使用[⁶⁸Ga]Ga-FAPI-7ND PET/CT、Western印迹、免疫组化（IHC）和多重免疫荧光（mIF）对四种免疫健全的同系肿瘤模型（MC38、PAN02、LLC1和4 T1）进行了表征。基于整合的成像和基质发现，选择4 T1模型进行[¹⁷⁷Lu]Lu-FAPI-7ND治疗的探索性评估。随后评估了抗肿瘤疗效以及治疗相关选择的淋巴和髓系细胞群变化。本研究旨在表征与FAP靶向成像和治疗相关的模型间异质性，并为FAP-RNT研究中选择免疫健全临床前模型提供信息。

章节摘要

细胞培养与动物模型

小鼠MC38结肠癌细胞（Kerafast，ENH204-FP）、PAN02胰腺癌细胞（国家实验细胞资源共享平台，中国）、LLC1 Lewis肺癌细胞（ATCC，CRL-1642）和4 T1乳腺癌细胞（ATCC，CRL-2539）分别培养于含10%胎牛血清和1%青霉素-链霉素的Dulbecco改良鹰氏培养基（MC38、PAN02和LLC1）或RPMI-1640培养基（4 T1）中。细胞在37°C、含5%

同系肿瘤模型间[⁶⁸Ga]Ga-FAPI-7ND摄取差异

代表性[⁶⁸Ga]Ga-FAPI-7ND PET/CT图像见图1A。四种同系模型中均可见肿瘤显影，其中PAN02和4 T1肿瘤中示踪剂摄取目视高于MC38和LLC1肿瘤。所有模型中均观察到生理性肾脏蓄积，与我们先前的临床转化研究中报道的FAPI-7ND肾脏处理一致。

定量分析显示，MC38的平均肿瘤摄取为0.751 ± 0.116 %ID/mL，PAN02为1.359 ± 0.290 %ID/mL，

讨论

本研究在FAP-RNT背景下比较了四种免疫健全的同系肿瘤模型的成像、分子和基质特征。我们观察到模型间在FAP靶向示踪剂摄取、FAP和α-SMA表达以及FAP/α-SMA相关基质成分的数量和分布上存在差异。这些发现表明，常用的同系模型代表了不同的基质环境。因此，临床前FAP-RNT研究的模型选择可能受益于

结论

免疫健全的同系肿瘤模型在FAP靶向示踪剂摄取和FAP/α-SMA相关基质结构上表现出显著差异。FAP总体丰度与体内示踪剂摄取并不完全对应，支持使用整合的成像和组织表征方法进行模型选择。在4 T1模型中的探索性治疗显示出肿瘤生长抑制，并伴有淋巴细胞密度和CD206相关巨噬细胞特征的变化。未来

CRediT作者贡献声明

李慧杰：写作 – 初稿、软件、项目管理、方法论、调查研究、正式分析、数据整理、概念化。张玉玲：调查研究。任鑫：调查研究。刘辰跃：调查研究。张乐行：调查研究。王元宝：调查研究。蒋伟：调查研究。焦帅：调查研究。耿千千：写作 – 审阅与编辑。高瑞：写作 – 审阅与编辑、监督、资源、方法论、资金获取、概念化。

资助

本工作由国家自然科学基金（批准号：82472021）和陕西省重点研发计划（批准号：2024SF-ZDCYL-02-07）资助，项目负责人为R.G.

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

李慧杰|张玉玲|任鑫|刘辰跃|张乐行|王元宝|蒋伟|焦帅|耿千千|高瑞