放射性碘化納米體免疫PET探針體內檢測泛癌細胞CD147

文獻信息
北京大學腫瘤醫院暨北京市腫瘤防治研究所，核醫學科，國家藥監局放射性藥物研究與評價重點實驗室，惡性腫瘤發病機制及轉化研究教育部重點實驗室等團體的研究成果Radioiodinated Nanobody immunoPET probe for in vivo detection of CD147 in pan-cancer（放射性碘化納米體免疫PET探針體內檢測泛癌細胞CD147）在學術期刊《European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging》上（IF=10.057）發表。平生公司的小動物PET/CT（型號：Super Nova）產品在論文中提供了重要的腫瘤小鼠PET/CT圖像和定量分析。

該研究的通訊作者為北腫楊志主任，朱華研究員。第一作者為馬曉琨同學，劉特立副研究員以及郭銳大夫。

馬曉琨，劉特立，郭銳，周文媛，姚遠，文丹，淘金萍，朱錦玉，王風，朱華，楊志

文獻背景
為了開發靶向細胞外基質金屬蛋白酶誘導劑（CD147）的治療策略，準確檢測CD147在腫瘤中的表達至關重要。由于其相對較低的分子量和較高的親和力，納米體（Nbs）可能是癌癥診斷和治療的有力候選物。在這項研究中，作者開發了一種新型的CD147靶向納米體放射性示蹤劑[¹²⁴I]I-NB147，為CD147過表達癌癥的無創檢測提供了指導。

方法：采用免疫組織化學（IHC）在組織微陣列（TMAs）上檢測CD147在人類癌癥中的表達。采用蛋白質印跡（WB）和流式細胞術篩選CD147陽性惡性黑色素瘤（MM）、三陰性癌癥（TNBC）和癌癥（PCA）細胞系。使用Iodogen作為氧化劑，用[¹²⁴I]INa標記CD147納米體（NB147），并通過PD-10柱純化。評估[¹²⁴I]I-NB147的理化性質、親和力、代謝特征、生物分布和免疫PET成像。此外，[¹⁸F]F-FDG用作對照。最后，通過多重免疫熒光（MxIF）和放射自顯影對人癌癥標本和荷瘤小鼠組織進行CD147表達分析。

結果：TMAs結果顯示CD147在MM、TNBC和PCA中高度表達。成功制備了具有優異體外結合特性的CD147特異性納米體NB147。[¹²⁴I]I-NB147以高放射化學產率和純度獲得，并在體外穩定至少4小時。WB和FCM顯示，CD147在A375、MDA-MB-435和ASPC1細胞中呈陽性，而SK-MEL-28、4T1和BXPC3細胞的表達水平較低。放射ELISA結果表明[¹²⁴I]I-NB147對CD147具有很高的結合親和力。CD147高表達細胞和CD147低表達細胞的[¹²⁴I]I-NB147的攝取量存在顯著差異（P<0.001）。分布和清除階段的生物半衰期分別為0.05小時和1.58小時。在CD147陽性腫瘤模型中，[¹²⁴I]I-NB147在A375、MDA-MB-435和ASPC1腫瘤中積累，攝取值明顯高于[¹⁸F]F-FDG。未明確觀察到SK-MEL-28、BXPC3和4T1腫瘤的攝取。最后，通過放射自顯影和組織學研究，確定了腫瘤攝取與CD147表達水平之間的相關性分析。

結論：證實CD147在MM、TNBC和PCA組織以及腫瘤細胞中的高表達。制備CD147納米體NB147并對其進行放射性標記，以獲得免疫PET探針[¹²⁴I]I-NB147，該探針對CD147具有高親和力，可精確可視化，用于準確診斷不同癌癥中表達CD147的病變。這些結果深入了解了納米體NB147在較長時間內的成像和結合特性，增強了其在開發CD147陽性癌癥患者放射性核素療法方面的潛力。

實驗方法
A375、SK-MEL-28、MDA-MB-435、4T1、ASPC1和BXPC3荷瘤小鼠（n=3）靜脈注射200µL[¹²⁴I]I-NB147探針（6.66 MBq）。在注射（p.i.）后0.5、1、2、4和24小時對荷瘤小鼠進行麻醉（氧氣中2-3%異氟烷，0.5 L/min），進行正電子發射斷層掃描（PET）成像。作為對照，這些攜帶腫瘤的小鼠（n=3）注射了9.62 MBq的[¹⁸F]F-FDG。在感興趣區域（ROI）測量腫瘤和主要器官中的平均信號水平，并通過Avatar 3.0軟件（平生醫療科技有限公司）量化最大標準化攝取值（SUVmax）。

實驗結果
對攜帶A375、MDA-MB-435、ASPC1、SK-MEL-28、4T1和BXPC3腫瘤的BALB/c裸鼠進行了小動物PET成像研究（圖5A）。A375（SUVmax=1.33±0.01）、MDA-MB-435（SUVmmax=0.95±0.01）和ASPC1（SUVmax=0.98±0.02）腫瘤在注射[¹²⁴I]I-NB147后30分鐘即可清晰觀察到，而SK-MEL-28（SUVmus=0.62±0.02）、4T1（SUVmex=0.68±0.01）以及BXPC3（SUVmox=0.67±0.01）腫瘤的示蹤劑攝取較低。在CD147（+）A375、MDAMB-435和ASPC1腫瘤中，[¹²⁴I]I-NB147在腫瘤中逐漸積累，在1小時p.I.（A375）或2小時p.I.時表現出最高攝取（MDA-MB-435和ASPC1），最高SUVmax值分別為1.78±0.01、1.57±0.02和1.25±0.01（圖5B和D）。[¹²⁴I]I-NB147在SK-MEL-28、4T1和BXPC3腫瘤中顯示低攝取，2小時時SUVmax值為0.62±0.02、0.75±0.01和0.44±0.01（圖5B-D）。同時，CD147（+）A375、MDA-MB-435和ASPC1腫瘤的靶/非靶（腫瘤與肌肉，T/M）比率逐漸增加，并在2小時p.I.達到峰值（分別為48.9±11.7、40.03±6.31和38.5±6.07）。如圖5H和I所示，對于臨床上最常用的PET示蹤劑[¹⁸F]F-FDG，顯示放射性主要在心臟和腹部器官積聚，而A375、MDA-MB-435和ASPC1腫瘤表現出適度的攝取（1小時p.I.時SUVmax分別為0.63±0.03、0.36±0.03和0.61±0.02），明顯低于[¹²⁴I]I-NB147。

圖5 腫瘤模型的免疫PET/CT成像、ROI和T/NT分析。（A）不同組在0.5、1、2、4和24小時的免疫PET圖像。（B）不同時間點MM小鼠（A375和SK-MEL-28）器官中[¹²⁴I]I-NB147的SUVmax。（C）不同時間點TNBC小鼠（MDA-MB-435和4T1）器官中[¹²⁴I]I-NB147的SUVmax。（D）不同時間點PCA小鼠（ASPC1和BXPC3）器官中[¹²⁴I]I-NB147的SUVmax。（E-G）不同模型在注射后各點的T/NT。（H）不同組在1小時的[¹⁸F]F-FDG免疫PET圖像。（I）不同組腫瘤在1小時和2小時的[¹²⁴I]I-NB147和[¹⁸F]F-2DG的SUVmax。數據以三個獨立實驗的平均值±標準差表示（n=3）**與對照組相比，P<0.01，***P<0.001。

文獻結論
總之，作者構建了一種新型的CD147靶向放射性探針，其產量高、穩定性好，并且與CD147具有結合親和力。免疫PET成像和體外組織學證明了[¹²⁴I]I-NB147在腫瘤成像方面的潛力。值得注意的是，[¹²⁴I]I-NB147 SUVmax值與CD147蛋白表達水平之間表現出高度一致性。[¹²⁴I]I-NB147的研究可能為腫瘤微環境調控和腫瘤精確診斷和治療策略的發展提供新的視角。

使用設備

                                                 Super Nova^® Micro PET/CT（III 代外觀圖）