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趋化因子与其受体的相互作用正在成为调节肿瘤微环境的介质。在已知的趋化因子中,基质衍生因子(SDF-1,又名CXCL12)和它的受体趋化因子受体4(CXCR4)由于它们在促进肿瘤的转移、干细胞的归巢和移植中发挥的作用而引人关注。CXCR4在乳腺癌,脑癌,卵巢癌,前列腺癌等一系列的肿瘤上都有表达。临床前及临床研究表明CXCR4的表达水平可作为预测转移可能性的标志物。所有这些意味着CXCR4可作为对肿瘤原发灶和转移灶进行显像的重要靶点,从而提供重要的预后信息,或者用于疗效监测。因此有必要适时无损地对体内的CXCR4受体表达水平进行定量研究。
由于高分辨率的小动物PET或SPECT扫描仪的发展以及合适地标记配基的出现使得上述成为可能。多肽T140可用作这种配基,它是一个十四肽,通过与CXCR4受体特异性的结合,可有效地阻断X4-HIV-1进入细胞,还可以抑制由SDF-1诱导CXCR4而促进的Ca2+动员。然而直接标记T140用于临床收到限制,主要是由于T140在体内被蛋白酶快速降解,引起极短的体内生物半衰期。通过C端的氨基化、N端的乙酰化和其它氨基酸替代修饰,得到了多肽T140衍生物Ac-TZ14011,它在血清和肝匀浆中都比较稳定,并具有较高的选择性。在本文,多肽Ac-TZ14011经过18F标记后,采用MicroPET来评价其作为CXCR4受体显像探针的可行性。另外,多肽还通过酰化法进行了128I标记,并进行了初步评价。
第一,既然多肽Ac-TZ14011结构中第八位d-Lys存在一个游离的ε-NH2,选用酰基化方法进行18F标记是一个好的选择。在所有的标记中间体中,N-琥珀酰亚胺4-[18F]氟苯甲酸酯([18F]SFB)是使用最广泛和最频繁的酰化试剂,主要是由于它在体内具有很好的稳定性和可靠的放化产率。通过三步放射性合成,[18F]SFB在70 min以内可得到25%的放化产率(未经衰变校正),放射化学纯度高达98%。然后[18F]SFB的合成路线简化为三步一锅法,结果放化产率提高到了44%(未经衰变校正),时间缩短为60 min。基于此方法,我们采用GE合成模块FXFN成功地制备出[18F]SFB,在60 min(包括固相萃取分离纯化的时间)内得到40±2.9%(n=4)的放化产率,[18F]SFB的放化纯度大于98%。
第二,通过[18F]SFB与ε-NH2的氟苯甲酰胺化反应,多肽Ac-TZ14011得到18F标记,在优化后的反应条件下(在pH8.5,42℃硼酸缓冲液中孵育30 min)得到最终产物[18F]FB-Ac-TZ14011,其放化产率为8.3±2.7%,放化纯度大于95%,比活度为100 GBq/μmol。
第三,根据的PET放射性药物的要求对[18F]FB-Ac-TZ14011进行了体内外生物学评价。标记多肽的分配系数log P=-1.83,经过6小时后在小牛血清中还能保持80±1.9%(n=3)的稳定性。[18F]FB-Ac-TZ14011在体内的药时曲线符合简单的二室模型,计算其分布相半哀期为T1/2(α)=1.98 min,清除相半哀期T1/2(β)=25.48 min。探针的生物学分布实验是在乳腺癌MDA-MB-231模型鼠上进行的。[18F]FB-Ac-TZ14011从非靶组织快速清除,在肿瘤部位特异性吸收,使得注射后60 min,可得较高的肿瘤对肌肉放射性摄取比(T/M=2.67)以及肿瘤对血液放射性摄取比(T/B=2.08)。并且通过阻断与未阻断实验,体内分布以及micro-PET中均发现存在明显的区别。这些结果表明该探针是受体特异性的。
最后,合成了N-琥珀酰业胺3-(三正丁基锡)苯甲酸酯(STB),经过碘化后得到了N-琥珀酰亚胺3-[125I]碘苯甲酸酯([125I]SIB)。优化了反应条件。然后多肽T140经过ε-NH2与[125I]SIB的反应得到碘标记产物[125I]IB-Ac-TZ14011。初步的生物学分布实验表明标记多肽主要通过肾来代谢,并且具有比较好的脱碘稳定性。
本文就18F标记多肽对乳腺癌模型鼠进行了MicroPET显像。结果表明该探针具有作为CXCR4受体表达肿瘤及相关疾病诊断应用的潜力,需要进一步的研究。