靶向前列腺素E2的[68Ga]Ga-DOTAGA-RAMEB与[68Ga]Ga-NODAGA-HPβCD PET显像检测宫颈癌的临床前可行性研究

《European Journal of Pharmaceutical Sciences》：Radiolabelled cyclodextrins to detect cervical cancer: a preclinical feasibility study

　　

放射性标记环糊精用于宫颈癌检测：一项临床前可行性研究。[⁶⁸Ga]Ga-DOTAGA-RAMEB/[⁶⁸Ga]Ga-NODAGA-HPβCD能够检测宫颈癌；环糊精（cyclodextrin）示踪剂摄取与前列腺素E₂（prostaglandin E₂, PGE₂）表达一致；P-糖蛋白（P-glycoprotein, Pgp）表达不影响环糊精示踪剂摄取。

**研究背景与意义** 宫颈癌仍是全球女性重要健康负担。多药耐药（multidrug resistance, MDR）由ATP结合盒（ATP-binding cassette, ABC）转运蛋白过表达驱动，是化疗疗效的重要挑战。P-糖蛋白（P-glycoprotein, Pgp；MDR1；ABCB1）是重要ABC转运蛋白，常在宫颈恶性肿瘤中表达，底物谱广，包括小分子药物、较大肽类及紫杉烷类、蒽环类、长春花生物碱等化疗药；Pgp介导的主动外排可能不仅妨碍治疗成功，也可能损害Pgp阳性病灶的诊断评估。因此，寻找非Pgp底物的肿瘤特异性显像剂，有望用于及时诊断并改善治疗结局。尽管2-[¹⁸F]氟-2-脱氧-D-葡萄糖（[¹⁸F]FDG）正电子发射断层显像/计算机断层显像（PET/CT）仍是分期和疾病监测的主要显像方法，但其特异性有限，需要更选择性的放射性探针。缺氧选择性硝基咪唑（nitroimidazole, NI）衍生物标记¹⁸F或⁶⁸Ga在宫颈癌显像中显示有利结果；Képes等报道[¹⁸F]FAZA在缺氧显像中优于[¹⁸F]FDG；临床前研究还提示[¹⁸F]FLT和¹¹C-甲硫氨酸可用于Pgp+和Pgp-宫颈癌的体内PET诊断及治疗监测。靶向血管生成相关生物标志物的放射性示踪剂亦成为妇科肿瘤诊断研究焦点；基于KB-3-1宫颈癌异种移植的PET/MRI结果，抗血管内皮生长因子（anti-vascular endothelial growth factor, anti-VEGF）抗体贝伐珠单抗标记⁵²Mn（[⁵²Mn]Mn-DOTAGA-bevacizumab和[⁵²Mn]Mn-BPPA-bevacizumab）似乎是检测VEGF-A表达病灶的有前景候选。前列腺素E₂（prostaglandin E₂, PGE₂）及其受体（EPs）是肿瘤相关血管生成的关键介质，为建立血管生成导向显像探针提供平台。环糊精（cyclodextrin）因能与PGE₂形成复合物，可能用于肿瘤发生及相关过程的体内显像。既往临床前研究使用PGE₂选择性环糊精偶联不同放射性核素，显示优异肿瘤归巢性和高靶点选择性；⁶⁸Ga、²¹³Bi或⁵²Mn标记的随机甲基化β-环糊精（randomly methylated beta cyclodextrin, RAMEB）或2-羟丙基-β-环糊精（2-hydroxypropyl-beta-cyclodextrin, HPβCD）可有效识别PGE₂表达的恶性肿瘤，如BxPC3人胰腺腺癌、B16F10小鼠黑色素瘤、4T1和MDA-MB-HER2+乳腺癌模型。基于此，研究人员将重点转向环糊精放射性示踪剂评估宫颈癌血管生成。本研究在PET中评估并比较⁶⁸Ga标记的HPβCD和RAMEB（[⁶⁸Ga]Ga-NODAGA-HPβCD和[⁶⁸Ga]Ga-DOTAGA-RAMEB）在不同大小Pgp+和Pgp-宫颈癌异种移植中的肿瘤靶向能力，并进行组织学分析验证体内发现。研究得出两种探针能够检测宫颈癌，摄取与PGE₂表达一致，且不受Pgp表达影响；其重要意义在于首次提供环糊精PET探针用于宫颈癌成像证据，拓宽诊断工具，无创评估血管生成，识别抗血管生成治疗潜在获益人群，并支持PGE₂相关肿瘤生物学和新型诊断/治疗生物标志物发现。

**主要关键技术方法** 研究人员采用Pgp- KB-3-1和Pgp+ KB-V-1人表皮样宫颈癌细胞系（American Type Culture Collection, ATCC）；以12周龄雌性CB17重症联合免疫缺陷（severe combined immunodeficient, SCID）小鼠（Innovo Ltd., Isaszeg, Hungary）皮下移植建立小（约10 mm³）、中（约100 mm³）、大（约300 mm³）肿瘤。以[¹⁸F]FDG microPET验证肿瘤诱导；经尾静脉注射约8–10 MBq [⁶⁸Ga]Ga-NODAGA-HPβCD和[⁶⁸Ga]Ga-DOTAGA-RAMEB，90 min后行10 min静态microPET，三维有序子集期望最大化（3D OSEM）重建，勾画感兴趣体积（volume of interest, VOI）并以标准化摄取值（standardized uptake value, SUV）定量。离体器官分布以γ计数计算每克组织注射剂量百分比（%ID/g）。组织学行H&E及PGE₂受体EP2、Pgp免疫组化（immunohistochemistry, IHC），二氨基联苯胺（DAB）显色。统计采用MedCalc 18.5，行Student双侧t检验、双因素方差分析（ANOVA）和Mann-Whitney秩和检验，p<0.05为显著。

**研究结果**
3.1 体内KB-3-1和KB-V-1肿瘤PET显像：通过[¹⁸F]FDG PET确认两种异种移植均有代谢活跃肿瘤；再用两种环糊精示踪剂行microPET和SUV定量，KB-3-1与KB-V-1肿瘤均可被清晰勾勒，且不论肿瘤大小；除肿瘤外肾脏有明显放射性。结论：两种示踪剂可用于宫颈癌在体检测。
3.1.1 肿瘤大小对示踪剂摄取的影响：通过小、中、大肿瘤静态microPET及SUV定量，KB-3-1和KB-V-1中两种示踪剂摄取均无显著大小差异；[⁶⁸Ga]Ga-NODAGA-HPβCD在KB-3-1小、中、大肿瘤SUV_mean分别为0.09±0.03、0.08±0.03、0.10±0.03，[⁶⁸Ga]Ga-DOTAGA-RAMEB为0.08±0.02、0.08±0.03、0.11±0.03；KB-V-1呈类似模式；随肿瘤增大轻度升高趋势未达统计显著。结论：在评估范围内检测能力不依赖肿瘤大小。
3.2 显像后器官分布：通过离体γ计数%ID/g评估，KB-3-1和KB-V-1各大小肿瘤均有明显放射性，无显著大小差异，与PET结果一致；HPβCD在KB-3-1小、中、大肿瘤为0.48±0.11、0.52±0.10、0.54±0.08 %ID/g，KB-V-1为0.50±0.12、0.51±0.10、0.57±0.12 %ID/g；RAMEB相应为0.54±0.10、0.56±0.08、0.59±0.11 %ID/g和0.51±0.09、0.55±0.13、0.60±0.08 %ID/g；随肿瘤增大轻度升高趋势不显著。结论：支持肿瘤摄取及大小无关。
3.3 组织学分析：通过H&E及免疫组化评估PGE₂和Pgp状态，KB-3-1和KB-V-1均呈强而弥漫PGE₂免疫阳性；Pgp表达谱明显不同，KB-3-1极少/散在，KB-V-1明显且主要见于较小肿瘤细胞，确认MDR阴性和MDR阳性表型；H&E显示异质增殖肿瘤细胞群，KB-V-1增殖元素密度稍高，两模型均见含红细胞血管结构。结论：示踪剂摄取与PGE₂表达一致，Pgp表达不影响摄取。

**讨论总结与结论翻译** 讨论指出，宫颈癌发病率增加使新型生物标志物选择性分子探针具有临床相关性；本研究首次证明放射性环糊精衍生物用于宫颈癌在体PET成像的可行性。除泌尿器官外非靶组织放射性低，利于肿瘤显示；肾脏和尿液高放射性提示经泌尿系统排泄，与既往[⁶⁸Ga]Ga-NODAGA-HPβCD和[⁶⁸Ga]Ga-DOTAGA-RAMEB生物分布数据一致。Csige et al.和Dienes et al.等既往研究亦显示放射性环糊精在非靶器官低积累。免疫组化证实PGE₂表达，与两种示踪剂肿瘤摄取一致，支持其PGE₂靶向机制；但尚需进一步研究其直接靶向EP受体、PGE₂-EP受体复合物还是肿瘤微环境可溶性PGE₂。摄取无肿瘤大小依赖差异，提示在评估范围内检测能力不依赖大小；随肿瘤增大摄取轻度升高趋势可能反映恶性度、血管生成潜能和PGE₂表达增强，但未达统计显著。KB-3-1与KB-V-1匹配大小间无显著摄取差异，HPβCD与RAMEB积累相似，提示相似摄取机制和PGE₂靶向潜力。Pgp阳性与阴性肿瘤摄取相当，支持这些环糊精衍生物不是Pgp底物、受Pgp外排影响不大；环糊精包载抗癌药或标记治疗性核素（如²¹³Bi、¹⁷⁷Lu、⁴⁷Sc）用于Pgp表达肿瘤的靶向治疗值得探索，但需剂量学评估。结论翻译：总之，本研究首次证明放射性标记环糊精衍生物用于宫颈癌体内检测的诊断可行性。除拓宽宫颈癌成像诊断工具外，无创评估血管生成可能有助于识别可从靶向抗血管生成治疗获益的患者人群。此外，通过可靠描绘细胞表面PGE₂表达模式，环糊精可能促进对肿瘤生物学的深入理解，最终支持新型诊断及治疗生物标志物的发现。