《Pharmaceuticals》：Preclinical Evaluation of 177Lu-Labeled PSMA and FAP Bispecific Radioligand for Prostate Cancer
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背景/目的：在前列腺癌进展过程中，前列腺特异性膜抗原（PSMA）表达的下调或缺失，以及病灶间异质性，可能限制PSMA靶向放射性配体治疗的疗效。成纤维细胞活化蛋白（FAP）主要由肿瘤微环境中活化的癌症相关成纤维细胞表达，是一个潜在的互补靶点。研究人员开发了基于联
背景/目的：在前列腺癌进展过程中，前列腺特异性膜抗原（PSMA）表达的下调或缺失，以及病灶间异质性，可能限制PSMA靶向放射性配体治疗的疗效。成纤维细胞活化蛋白（FAP）主要由肿瘤微环境中活化的癌症相关成纤维细胞表达，是一个潜在的互补靶点。研究人员开发了基于联苯骨架的PSMA/FAP双特异性放射性配体，并评估了其可行性与治疗潜力。方法：通过放射性高效液相色谱（radio-HPLC）评估放射化学纯度与体外稳定性。在22Rv1（PSMA+）、U87MG（FAP+）和PC-3（PSMA?/FAP?）细胞中评估细胞摄取。使用分别携带22Rv1（PSMA+）和U87MG（FAP+）异种移植瘤的小鼠进行SPECT/CT成像和生物分布研究。在单次给予30或60 MBq [177Lu]Lu-PSFA-1后评估治疗效果，同时进行急性毒性评价。结果：[177Lu]Lu-PSFA-1表现出PSMA和FAP相关的摄取。SPECT/CT成像和生物分布研究显示两种肿瘤类型均有持续摄取，U87MG肿瘤摄取更高，且肿瘤-本底比值随时间增加。单次给予30或60 MBq可延缓肿瘤生长并延长生存期，其中60 MBq组表现出更持久的肿瘤控制。未观察到明显的急性毒性。结论：[177Lu]Lu-PSFA-1特异性靶向PSMA阳性与FAP阳性肿瘤，具有持续的肿瘤滞留和抗肿瘤活性。这些发现支持进一步评估[177Lu]Lu-PSFA-1作为PSMA/FAP双特异性放射性配体，但其在异质性前列腺癌中的潜在获益仍需进一步验证。
前列腺癌（PCa）是男性最常见的恶性肿瘤之一，也是全球癌症相关死亡的主要原因。尽管雄激素剥夺治疗、雄激素受体通路抑制剂、化疗等系统治疗取得显著进展，仍有相当比例的患者最终进展为转移性去势抵抗性前列腺癌（mCRPC），治疗挑战依然严峻。前列腺特异性膜抗原（PSMA）已成为前列腺癌分子影像和靶向放射性核素治疗的重要靶点，[177Lu]Lu-PSMA-617已在PSMA阳性mCRPC患者中显示出明确临床获益，确立了PSMA靶向放射性配体治疗（RLT）在晚期前列腺癌中的重要地位。然而，PSMA靶向RLT的疗效取决于肿瘤病灶中充分且相对均匀的PSMA表达。PSMA表达在不同患者、不同转移灶之间以及疾病进展和治疗过程中均可能存在显著差异，部分病灶表现为低表达或不表达PSMA，导致放射性配体摄取不足，限制疗效。成纤维细胞活化蛋白（FAP）主要由肿瘤微环境（TME）中活化的癌症相关成纤维细胞（CAFs）表达，可作为PSMA的互补靶点。FAP靶向PET在多种恶性肿瘤中显示出良好的肿瘤摄取，并可能改善低/无PSMA表达前列腺癌的病灶检出。双靶向PSMA和FAP有望拓宽异质性前列腺癌的肿瘤靶向范围，尤其是低/无PSMA表达病灶。然而，许多小分子FAP靶向放射性配体的肿瘤滞留时间较短，限制了其治疗潜力。研究人员此前开发的[68Ga]Ga-PSFA-01已在临床前和首次人体PET研究中证实双靶向能力；在此基础上，一系列基于联苯骨架、携带DOTA或NOTA螯合剂的PSMA/FAP双特异性配体对两个靶点均保持高亲和力，并在临床前模型中表现出延长的肿瘤滞留。基于DOTA与177Lu3?成熟的配位化学，研究人员选择DOTA-PSFA-1进行177Lu放射性标记，将PSMA/FAP双靶向策略从诊断成像拓展至放射性配体治疗，开发了[177Lu]Lu-PSFA-1，并系统表征其放射性药物性能、双靶向活性、药代动力学、生物分布、安全性和治疗疗效。
研究人员开展的实验主要涉及以下关键技术方法：（1）通过酰胺偶联反应（包括活性酯偶联和催化剂辅助偶联）合成DOTA偶联前体DOTA-PSFA-1，并经HPLC纯化，化学纯度>99%；以177LuCl?在95 °C、0.5 M NaOAc（pH 5.5）缓冲液中反应15 min完成放射性标记，放射性化学纯度（RCP）>98%。（2）采用放射性高效液相色谱（radio-HPLC）评估体外稳定性和n-辛醇/PBS分配系数（log P）。（3）体外细胞实验使用22Rv1（PSMA+）、U87MG（FAP+）和PC-3（PSMA?/FAP?）细胞系（均购自中国科学院细胞库），测定细胞摄取、内化率及阻断实验；通过酶抑制实验测定非放射性参考化合物[natLu]Lu-DOTA-PSFA-1对PSMA和FAP的结合亲和力（Ki）。（4）动物模型使用BALB/c裸鼠（购自北京Charles River Laboratories）分别于右侧和左侧皮下接种22Rv1和U87MG细胞建立配对异种移植瘤模型；开展Micro-SPECT/CT成像（n=3）、生物分布（n=4/时间点）、药代动力学（n=5）、急性毒性（ICR小鼠，n=5/组）及治疗疗效研究（每组n=5–7）。
研究结果如下：
化学与放射化学：经HPLC纯化后，DOTA-PSFA-1的化学纯度>99%；[177Lu]Lu-PSFA-1的RCP>98%，保留时间4.657 min。脂溶性与稳定性：[177Lu]Lu-PSFA-1的log P为?2.40±0.02；在生理盐水和5%人血清白蛋白（HSA）中孵育4 h和96 h后RCP均>98%，表明体外稳定性良好。体外细胞实验：[natLu]Lu-DOTA-PSFA-1对PSMA和FAP的Ki分别为0.93±0.08 nM和0.16±0.04 nM；[177Lu]Lu-PSFA-1在22Rv1和U87MG细胞中的摄取随时间增加，24 h分别达3.33±0.09和5.88±0.32% IA/10?细胞；ZJ43（PSMA抑制剂）和FAPI-04（FAP抑制剂）分别使相应细胞摄取降低90.4%和92.2%；PC-3细胞摄取始终低（<0.7%）；24 h内化率在22Rv1和U87MG细胞中分别为54.18%和57.10%，说明配体可被靶细胞高效内化。Micro-SPECT/CT成像：两种肿瘤在96 h内均显示持续放射性摄取，4 h达到平均最高值（U87MG为13.99±2.09% ID/g，22Rv1为6.77±1.54% ID/g）；肿瘤-肌肉（T/M）和肿瘤-肾脏（T/K）比值随时间总体升高，96 h时U87MG的T/M为14.30±3.49，T/K为3.15±2.33，22Rv1的T/M为11.56±4.11，T/K为2.09±0.45。药代动力学与生物分布：血药时间-活性曲线符合二室模型，分布半衰期（t1/2α）为4.08 min，消除半衰期（t1/2β）为228.78 min；U87MG肿瘤摄取从1 h的23.93±5.02% ID/g降至96 h的1.93±0.27% ID/g，22Rv1肿瘤从7.57±0.50% ID/g降至1.60±0.19% ID/g；肾脏摄取最高，1 h为10.64±1.13% ID/g，96 h降至4.32±1.64% ID/g。急性毒性试验：单次静脉注射74 MBq [177Lu]Lu-PSFA-1后28天内，小鼠一般状况、体重、血液学及血清生化指标均未见明显异常，主要器官H&E染色未见病理改变，提示无明显急性毒性。放射性配体治疗研究：单次给予30或60 MBq [177Lu]Lu-PSFA-1均显著延缓肿瘤生长并延长生存期（log-rank检验，p<0.01）；60 MBq组的40天生存率为57.1%（4/7），中位生存期未达到，而对照组为23天、30 MBq组为38天、60 MBq [177Lu]Lu-PSMA-617组为25天；60 MBq [177Lu]Lu-PSFA-1组生存期显著长于同剂量[177Lu]Lu-PSMA-617组（p<0.01）；在U87MG肿瘤中，60 MBq [177Lu]Lu-PSFA-1在13天的相对肿瘤体积（1.25±0.48）显著低于[177Lu]Lu-PSMA-617组（3.71±0.54，p<0.0001）及对照组（3.36±0.96）；在22Rv1肿瘤中，[177Lu]Lu-PSFA-1与对照组相比显著抑制肿瘤生长（p<0.05），但与[177Lu]Lu-PSMA-617组相比差异无统计学意义。
讨论部分指出，PSMA表达的时间和空间异质性可导致低/无PSMA病灶的放射性配体递送不足，而FAP作为CAFs表达的生物学上独立靶点可为双靶向策略提供补充。[177Lu]Lu-PSFA-1在两种肿瘤模型中均表现出PSMA和FAP介导的摄取，其中FAP阳性U87MG肿瘤摄取更高，提示在PSMA介导递送受限时FAP可作为互补靶点；同时，双特异性配体可能通过靶向FAP阳性基质细胞并借助β?粒子交叉火力效应将辐射递送至邻近肿瘤细胞。肾脏为最主要正常组织摄取器官，虽联苯骨架改善了肾脏清除曲线，但后期仍存在明显肾滞留，未来剂量学和重复给药研究需重点关注。研究局限性包括：未纳入高PSMA表达模型（如LNCaP或PC3-PIP）；成对异种移植瘤不能完全模拟单一病灶内肿瘤细胞与FAP阳性基质细胞共存的真实异质性；仅评估单次给药和两个剂量水平；后期因动物达到人道终点导致部分数据缺失，后续统计学分析仅限早期时间点。结论：研究人员认为，[177Lu]Lu-PSFA-1具有良好放射性药物特性及PSMA/FAP特异性双靶向能力，SPECT/CT成像和生物分布研究显示持续肿瘤滞留和多数正常组织的逐渐清除，但肾摄取仍需关注；单次给药可延缓22Rv1和U87MG荷瘤小鼠的肿瘤生长并延长生存期，60 MBq效果更佳；仍需进一步结构优化以提高其在22Rv1肿瘤中的摄取。总体而言，这些发现支持[177Lu]Lu-PSFA-1作为PSMA/FAP双特异性放射性配体的进一步开发，但其在异质性前列腺癌中的潜在优势尚需更深入验证。
