68Ga标记的Pt(IV)-DFO复合物作为骨肉瘤PET成像剂的临床前评估

《European Journal of Medicinal Chemistry》：Preclinical evaluation of 68Ga-labelled Pt(IV)-DFO complexes as PET-imaging agents for osteosarcoma

　　

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  四种用⁶⁸Ga标记的Pt(IV)-DFO复合物通过PET在骨肉瘤中进行了评估。
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  酯类水解产生了⁶⁸Ga>Ga-1，并显示出不同的体内稳定性。
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  [⁶⁸Ga]Ga-D在体内实现了最高的肿瘤与背景对比度。
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  RadioFlow证实了⁶⁸Ga>Ga-D在肿瘤和基质细胞群体中的保留。

引言

骨肉瘤是最常见的原发性恶性肿瘤，发病高峰年龄在15至19岁之间[1]。原发性肿瘤最常见于长骨，尤其是股骨远端（31.5%）、胫骨近端（15.2%）和肱骨近端（9%），而转移主要发生在肺部，较少见于骨骼[2]。

局部骨肉瘤患者的5年生存率从20世纪70年代的15-20%显著提高到80年代的50-70%[3]，这主要是由于多药化疗结合手术的应用。然而，过去30年来生存率基本保持不变，因为最可靠的预后因素——转移的存在和化疗无效——对肿瘤生物学的了解有限，这突显了改进诊断、靶向治疗策略和早期检测治疗反应的迫切需求[4]。

基于铂（II）的药物，如顺铂，仍然是骨肉瘤化疗方案的基石[5]。然而，其临床应用经常受到剂量限制的毒性和内在或获得性抗性机制的制约[6]、[7]。为了克服这些挑战，人们非常关注Pt(IV)前药的开发[8]。由于Pt(IV)的动态惰性更强，其在生理条件下的稳定性得到提高。此外，Pt(IV)复合物被设计为在肿瘤微环境中优先发生还原激活，较低的pH值和还原条件有助于释放活性Pt(II)物种，从而可能最小化全身不良反应[9]。

大多数涉及Pt(IV)前药的研究集中在将靶向基团或生物活性分子引入轴向位置，以增强其药理特性，例如治疗剂或酶抑制剂[10]。相比之下，很少有研究关注引入诊断功能，以便将铂复合物作为成像剂，并便于实时评估其药代动力学特性[11]。

我们团队最近报道了不同Pt(IV)-复合物的合成和表征，其中使用去铁胺（DFO）作为螯合分子作为其中一个轴向配体，以实现镓-68标记，用于PET成像应用，显示出有效的放射性标记和有希望的体外吸收结果[12]。

虽然体外研究提供了关于细胞摄取和生物活性的宝贵信息，但它们不足以预测Pt(IV)前药的体内行为[13]。血流动力学特性、代谢稳定性、生物分布、肿瘤积累和清除途径等因素会显著影响治疗效果，仅使用基于细胞的模型无法充分评估这些因素。因此，需要补充的体内方法来表征Pt(IV)前药的药代动力学和生物分布特性。正电子发射断层扫描（PET）成像提供了一种高度敏感和定量的方法，用于非侵入性地评估放射性标记化合物，从而能够体内纵向评估生物分布特性[14]。

传统的铂生物分布评估通常依赖于体外对收获组织中铂浓度的定量，最常用的是电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）[15]。ICP-MS可以提供高灵敏度和准确的组织总铂测量，但需要收集组织，因此只能在预定义的时间点提供信息。相比之下，PET能够对放射性标记化合物进行非侵入性全身成像，允许在同一受试者和标记剂给药量下进行空间分辨和纵向评估。然而，PET和ICP-MS应被视为互补的方法。ICP-MS测量的是总铂，而不考虑其化学形式，而PET报告的是放射性标记物的分布。结合PET和ICP-MS的体外铂定量，可以提供关于含铂化合物体内行为的互补的时间、空间和元素信息。

之前已经报道了几种基于铂的放射示踪剂，包括^195mPt标记的顺铂和卡铂衍生物，其中放射性核素直接结合到铂核心，因此可以通过SPECT跟踪含铂药物[16]、[17]。然而，^195mPt的生产和供应技术要求高且成本高昂，这限制了其更广泛的应用。相比之下，⁶⁸Ga可以从⁶⁸Ge/⁶⁸Ga发生器中获得，并允许使用半衰期较短的放射性核素（t_1/2 = 67.7分钟）进行当天PET成像。因此，基于DFO的模块化标记方法为Pt(IV)结合物的PET成像提供了实用途径。不过，与直接的^195mPt标记不同，⁶⁸Ga信号不一定能反映标记物降解后铂核心的命运；因此，需要放射性代谢物分析来支持成像数据的解释。

先前的研究对基于卡铂的Pt(IV)-DFO复合物进行了化学表征，包括研究它们的金属结合特性和体外细胞毒性[18]。类似的复合物随后在烟曲霉大鼠模型中作为PET示踪剂进行了评估[19]，还报道了一种含有光活性Pt(IV)中心的相关类似物[20]。然而，据我们所知，尚未有关于癌症模型中Pt(IV)-DFO复合物的体内PET评估的报道。在这里，我们首次报道了一系列从临床批准的顺铂（化合物A和C）、奥沙利铂（化合物B）和卡铂（化合物D）衍生的Pt(IV)复合物的体内药代动力学，这些复合物用镓-68标记，并使用PET成像在未接种和原位骨肉瘤小鼠模型中进行了评估。我们的研究重点是这些Pt(IV)复合物的体内稳定性、生物分布和肿瘤摄取，从而揭示了它们的转化潜力。

章节片段

放射性标记

化合物（A–D和1，图1）用镓-68标记，放射性纯度通过放射RP-HPLC测定超过95%（图S1）。放射性标记的摩尔活性与之前报道的化合物A–C相当，所有复合体的标记效率没有显著差异（25 MBq/nmol）[12]。

标记化合物的物理化学特性和体外稳定性总结在表1中。对于化合物A–C，

讨论

本研究旨在评估之前开发的抗癌Pt(IV)-DFO复合物的成像能力。初步结果很有希望，因为所有复合体都用镓-68进行了定量放射性标记，唯一观察到的放射性杂质是⁶⁸Ga>Ga-1。这种物质可能是在轻微酸性的放射性标记条件（pH 4.5）下由酸催化的水解产生的。随后优化了标记方案，以确保所有

结论

在这项研究中，我们评估了一系列⁶⁸Ga标记的Pt(IV)-DFO复合物在健康小鼠和原位骨肉瘤模型中的体内药代动力学。结果显示，在温和条件下用镓-68标记速度快，放射性纯度高，蛋白质结合能力强，在人血清中的稳定性 excellent。所有⁶⁸Ga标记的化合物在主要排泄器官外的药代动力学特性相似，其中存在明显差异

合成

所有试剂、溶剂和反应物均从商业来源（Sigma-Aldrich和Fluorochem）购买，除非另有说明，否则未经进一步纯化即可使用。卡铂、二羟基卡铂、化合物1、A、B和C以及用于合成化合物D的前体2,5-二氧吡咯烷-1-基（去铁胺-琥珀酸盐）均按照之前的方法合成[12]、[30]。

CRediT作者贡献声明

Maximilian Krisch：撰写 – 审查与编辑，研究。Eva-Maria Patronas：撰写 – 审查与编辑，研究。Daniela Prinz：撰写 – 审查与编辑，研究。Mario Laskaj：撰写 – 审查与编辑，研究。Lena Zachhuber：撰写 – 审查与编辑，方法学，研究。Giulia Ferrari：撰写 – 审查与编辑，研究。Ines Lopez-Martinez：撰写 – 审查与编辑，初稿撰写，可视化，验证，方法学，

伦理声明

本研究遵循ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究得到了联邦教育、科学和研究部的批准（批准号2025-0.285.226）

利益冲突声明

没有需要声明的利益冲突。

数据可用性

研究中生成的成像数据可根据要求从相应作者处获得。

资助

我们衷心感谢STRIKE项目（HORIZON-MSCA-2021-DN-01，资助编号：101072462）的财政支持。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

我们特别感谢Victoria Weissenb?ck和Hanka Vrban在体外 radioFlow实验中的宝贵支持。我们还要深深感谢Johann Stanek和Mathilde L?bsch在临床前成像实验室所有体内 PET/CT测量方面的巨大帮助。我们还要感谢Prof. Dominique Heymann和Javier Mu?oz Garcia在建立小鼠骨肉瘤模型方面的指导和帮助。最后，我们衷心感谢

Ines Lopez-Martinez|Lena Zachhuber|Giulia Ferrari|Daniela Prinz|Mario Laskaj|Maximilian Krisch|Eva-Maria Patronas|Diego Montagner|Marcus Hacker|Cécile Philippe|Claudia Kuntner|Thomas Wanek