带负电荷氨基酸连接子对 [1??Lu]Lu 标记的 4-p-(甲苯基)丁酸共轭 α-黑素细胞刺激素肽的肿瘤靶向性能的影响研究

《ACS Pharmacology & Translational Science》：Effect of a Negatively Charged Amino Acid Linker on the Tumor-Targeting Properties of [177Lu]Lu-Labeled 4-p-(Tolyl)butyric Acid-Conjugated Alpha-Melanocyte-Stimulating Hormone Peptides

本文聚焦于黑色素瘤靶向诊疗领域，探讨了如何通过引入带负电荷的天冬氨酸(Asp)或谷氨酸(Glu)连接子来优化放射性核素标记肽[1??Lu]Lu-DOTA-Lys(p-TBA)-GGNle-CycMSHhex的药代动力学特性。研究发现，相较于直接连接或使用Glu连接子的肽，引入Asp连接子的肽（[1??Lu]Lu-Asp-p-TBA）不仅保持了高黑素皮质素1受体(MC1R)亲和力，还能显著提升肿瘤/肾脏、肿瘤/肝脏摄取比，并在注射后2小时清晰显像黑色素瘤病灶。这为开发更高效的黑色素瘤靶向放射诊疗一体化探针提供了关键设计思路。

　　

研究背景与目标

黑色素瘤是一种侵袭性皮肤癌，针对黑素皮质素1受体(MC1R)的靶向治疗是重要研究方向。为提高靶向肽的治疗指数，研究者常引入白蛋白结合剂以延长其血液循环时间。此前研究已证实，将白蛋白结合剂4-p-(甲苯基)丁酸(p-TBA)或布洛芬(IBU)连接到靶向肽骨架(GGNle-CycMSH_hex)上，可改善肿瘤与正常器官（如肾脏）的摄取比。本研究旨在进一步探究，在白蛋白结合剂(p-TBA)与肽骨架之间插入一个带负电荷的氨基酸连接子（天冬氨酸，Asp，或谷氨酸，Glu）是否会进一步影响其MC1R结合亲和力、生物分布和肿瘤靶向性能。

研究方法与材料

研究合成了三种肽：DOTA-Lys(p-TBA)-GGNle-CycMSH_hex（p-TBA，直接连接）、DOTA-Lys(Asp-p-TBA)-GGNle-CycMSH_hex（Asp-p-TBA）和DOTA-Lys(Glu-p-TBA)-GGNle-CycMSH_hex（Glu-p-TBA）。随后，用1??Lu对其进行放射性标记，制备出[1??Lu]Lu-p-TBA、[1??Lu]Lu-Asp-p-TBA和[1??Lu]Lu-Glu-p-TBA。

研究内容包括：1) 使用B16/F10黑色素瘤细胞评估三种非标记肽的MC1R竞争性结合亲和力，计算IC₅₀值；2) 评估标记肽的放射化学纯度、血清稳定性及在B16/F10细胞上的特异性结合能力；3) 在荷B16/F10黑色素瘤的C57BL/6NCrl小鼠模型中，系统研究三种放射性肽在注射后0.5、2、4、24小时的生物分布特性；4) 利用单光子发射计算机断层扫描/计算机断层扫描(SPECT/CT)评估[1??Lu]Lu-Asp-p-TBA的肿瘤显像能力。

研究结果

• •
  MC1R结合亲和力：三种肽对MC1R均表现出纳摩尔级的高亲和力，但存在显著差异。Asp-p-TBA亲和力最高(IC₅₀= 0.03 ± 0.03 nM)，其次为直接连接的p-TBA (IC₅₀= 0.5 ± 0.09 nM)，而Glu-p-TBA亲和力最低(IC₅₀= 7.2 ± 0.07 nM)。
• •
  放射性标记与特性：所有1??Lu标记肽的放射化学纯度均>95%，在小鼠血清中4小时内稳定性>95%。细胞结合实验证实，三种肽在B16/F10细胞上的结合均具有MC1R特异性，其中[1??Lu]Lu-Asp-p-TBA和[1??Lu]Lu-Glu-p-TBA的特异性结合率超过90%。
• •
  生物分布特性：
  • •
    肿瘤摄取：在注射后2小时和4小时，[1??Lu]Lu-Asp-p-TBA的肿瘤摄取(%ID/g)最高（45.24 ± 1.72 和 31.30 ± 2.85），其次是[1??Lu]Lu-p-TBA，[1??Lu]Lu-Glu-p-TBA最低。所有肽的肿瘤摄取均可被未标记的竞争肽显著阻断，证明为受体介导。
  • •
    正常器官摄取与清除：三种肽在血液、肾脏和肝脏中的摄取模式不同。整体上，[1??Lu]Lu-p-TBA（直接连接）的血浆存留时间最长，肾脏和肝脏摄取也最高。而[1??Lu]Lu-Glu-p-TBA从血液中清除最快。引入Asp连接子后，[1??Lu]Lu-Asp-p-TBA在显著提升肿瘤摄取的同时，其肝脏摄取水平与不含白蛋白结合剂的对照肽([1??Lu]Lu-DOTA-GGNle-CycMSH_hex)相当。
  • •
    关键摄取比：在所有时间点，[1??Lu]Lu-Asp-p-TBA都展现出最高的肿瘤/肝脏和肿瘤/肾脏摄取比，这是评估靶向治疗安全性与有效性的关键指标。例如，在注射后2小时，其肿瘤/肝脏和肿瘤/肾脏比值分别为26.93和4.62，显著优于其他两种肽。
• •
  肿瘤显像：SPECT/CT显像结果表明，注射[1??Lu]Lu-Asp-p-TBA后2小时，B16/F10黑色素瘤病灶即可被清晰可视化。

结论

本研究成功证明，在白蛋白结合剂p-TBA与MC1R靶向肽之间插入带负电荷的氨基酸连接子，能够显著调节肽的生物分布特性。特别是，使用天冬氨酸(Asp)作为连接子构建的[1??Lu]Lu-Asp-p-TBA，在三种肽中展现出最优异的综合性能：最高的MC1R结合亲和力、最高的肿瘤摄取，以及最高的肿瘤/肝脏和肿瘤/肾脏摄取比。这种结构上的细微调整（从直接连接到引入Asp连接子）不仅没有牺牲肿瘤靶向能力，反而通过优化药代动力学，降低了对关键剂量限制器官（肝脏、肾脏）的非靶向暴露，从而有望提高治疗的安全窗。此外，其快速、清晰的肿瘤显像能力也支持其作为诊疗一体化探针的潜力。这些发现强调了连接子设计和电荷在优化基于肽的放射性药物中的关键作用，为开发下一代高效、低毒的黑色素瘤靶向放射治疗药物提供了重要的实验依据。