Zr-89標(biāo)記的抗CD146單克隆抗體用于黑色素瘤診斷的臨床前免疫PET成像

文獻(xiàn)信息
北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院暨北京市腫瘤防治研究所，核醫(yī)學(xué)科，國(guó)家藥監(jiān)局放射性藥物研究與評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，惡性腫瘤發(fā)病機(jī)制及轉(zhuǎn)化研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究成果Preclinical ImmunoPET Imaging Using a Zr-89-Labeled Anti-CD146 Monoclonal Antibody for Diagnosis of Melanoma（Zr-89標(biāo)記的抗CD146單克隆抗體用于黑色素瘤診斷的臨床前免疫PET成像）在學(xué)術(shù)期刊《MOLECULAR PHARMACEUTICS》發(fā)表。平生公司的小動(dòng)物PET/CT（型號(hào)：Super Nova）產(chǎn)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、孔燕研究員。第一作者為北腫核醫(yī)學(xué)郭曉軼博士后、胡牧野同學(xué)。

文獻(xiàn)背景
本研究旨在評(píng)估[⁸⁹Zr]Zr-DFO-Ab253作為新型正電子發(fā)射斷層掃描（PET）示蹤劑對(duì)CD146陽性惡性黑色素瘤成像的臨床前療效。考慮到CD146在惡性黑色素瘤中的高表達(dá)，本研究探討了不同CD146表達(dá)水平對(duì)腫瘤攝取[⁸⁹Zr]Zr-DFO-Ab253的影響。用CD146陽性人黑色素瘤細(xì)胞A375和CD146陰性人肺泡上皮細(xì)胞A549研究CD146的選擇性。研究了[⁸⁹Zr]Zr-DFO-Ab253示蹤劑的細(xì)胞攝取，并通過放射性酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)測(cè)量了受體結(jié)合親和力。在基線和阻斷條件下，對(duì)攜帶A375和A549異種移植物的小鼠進(jìn)行了放射性示蹤劑的生物分布研究和微PET成像。使用A375和A549組織切片進(jìn)行免疫組織化學(xué)測(cè)試，以分析CD146的表達(dá)水平。獲得了[⁸⁹Zr]Zr-DFOAb253，其放射化學(xué)產(chǎn)率高（87.86±4.66%），放射化學(xué)純度令人滿意（>98.0%）。[⁸⁹Zr]Zr-DFO-Ab253的特異性和親和力在黑色素瘤A375細(xì)胞和A375腫瘤模型的體內(nèi)PET成像中得到證實(shí)。制備[⁸⁹Zr]Zr-DFO-IgG和A549肺腫瘤作為對(duì)照放射性示蹤劑和陰性模型，以驗(yàn)證[⁸⁹Zr]Zr-DFO-Ab253對(duì)CD146的特異性。[⁸⁹Zr]Zr-DFO-Ab253的Kd為4.01±0.50 nM。PET成像和生物分布顯示，A375黑色素瘤對(duì)[⁸⁹Zr]Zr-DFO-Ab253的攝取高于A549腫瘤（120小時(shí)時(shí)為42.1±4.04%vs7.87±1.30%ID/g，P<0.05）。觀察到[⁸⁹Zr]Zr-DFO-IgG的腫瘤攝取量較低，在120小時(shí)時(shí)阻斷攝取量為1.91±0.41和2.80±0.14 ID%/g。經(jīng)計(jì)算，輻射吸收劑量為0.13 mSv/MBq。本研究證明了[⁸⁹Zr]Zr-DFO-Ab253的合成和臨床前評(píng)估，并表明這種新型示蹤劑在惡性黑色素瘤特異性PET成像中具有廣闊的應(yīng)用前景，因?yàn)樗�在惡性黑素瘤中具有高攝取和長(zhǎng)時(shí)間保留的特性。它還為基于CD146靶點(diǎn)開發(fā)用于診斷和治療的集成分子探針提供了可行性。

實(shí)驗(yàn)方法
皮下腫瘤模型的建立
將4至5周齡的雌性BALB/c小鼠皮下植入8×10⁶ A375細(xì)胞或5×10⁶ A549細(xì)胞。每2天監(jiān)測(cè)一次腫瘤大小。腫瘤體積為200-300mm³的動(dòng)物模型用于體內(nèi)PET成像和生物分布分析。

微PET成像和數(shù)據(jù)分析
對(duì)于微PET成像，每只小鼠（n=5/組）通過尾靜脈將3.7±0.37 MBq的[⁸⁹Zr]Zr-DFO-Ab253或[⁸⁹Zr]Zr-DFO-IgG（約30-50μg單克隆抗體）加入200μL生理鹽水中。為了驗(yàn)證探針的特異性，將A375荷瘤小鼠分為阻斷組和非阻斷組。所有PET圖像均使用Micro-PET/CT掃描儀（平生醫(yī)療科技有限公司）在示蹤劑口服4、24、72、144和240小時(shí)時(shí)采集。在阻斷組中，每只小鼠接受1.0mg未標(biāo)記的Ab253和[⁸⁹Zr]Zr-DFO-Ab253。使用Avatar軟件（平生醫(yī)療科技有限公司）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重建和分析。在PET圖像上描繪感興趣區(qū)域（ROI），并計(jì)算相應(yīng)器官和腫瘤的每克組織注射劑量百分比（%ID/g）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果
微PET成像
[⁸⁹Zr]Zr-DFO-Ab253對(duì)A375腫瘤模型的微PET成像顯示了出色的腫瘤攝取和強(qiáng)烈的靶向背景對(duì)比。口服4小時(shí)后，由于單克隆抗體代謝緩慢，放射性示蹤劑主要留在心臟和肝臟等富含血液的器官中。最大標(biāo)準(zhǔn)化吸收（SUVmax）值分別為3.69±0.20和1.82±0.06。隨著時(shí)間的推移，腫瘤開始積聚，而大腦、肌肉和骨骼等其他組織的信號(hào)強(qiáng)度仍然很低。腹腔注射144小時(shí)后，腫瘤部位清晰可見，腫瘤與背景對(duì)比良好（圖4A）。腫瘤、肌肉、肝臟和腎臟攝取的SUVmax值分別為4.52±0.14、0.56±0.07、1.74±0.06和0.98±0.06。在240小時(shí)內(nèi)，腫瘤與肝臟的比例為10.55±0.94，腫瘤與肝的比例為3.05±0.08，腫瘤與心臟的比例為4.02±0.19（圖4C）。此外，當(dāng)用1.0 mg未標(biāo)記的Ab253阻斷時(shí)，[⁸⁹Zr]Zr-DFO-Ab253的腫瘤攝取顯著降低（圖4A，B）。同樣，[⁸⁹Zr]Zr-DFO-Ab253在A549模型中的腫瘤攝取率較低。這些結(jié)果表明，[⁸⁹Zr]Zr-DFO-Ab253對(duì)CD146陽性A375模型具有良好的特異性。非結(jié)合性[⁸⁹Zr]Zr-DFO-IgG對(duì)照放射性示蹤劑顯示出較差的腫瘤攝取和腫瘤與背景比，因?yàn)閇⁸⁹Zr]Zr-DFO-IgG在腫瘤部位的積累相對(duì)不足。

圖4  Micro-PET成像分析。（A）A375和A549腫瘤模型在4、24、72、144和240小時(shí)的最大強(qiáng)度投影（MIP）微PET/CT圖像。（B）A375和A549腫瘤模型在120小時(shí)的生物分布研究。阻斷組與1mg未標(biāo)記的Ab253抗體共孵育。（C） A375腫瘤模型在4、24、72、144和240小時(shí)的腫瘤與肝臟比率（T/L）、腫瘤與心臟比率（T/H）和腫瘤與肌肉比率（T/M）分析。

文獻(xiàn)結(jié)論
在作者的研究中，作者評(píng)估并表征了[⁸⁹Zr]Zr標(biāo)記的Ab253（一種靶向人CD146的特異性抗體）作為CD146特異性黑色素瘤顯像劑的能力，該顯像劑能夠描繪不同的CD146表達(dá)。對(duì)攜帶黑色素瘤的小鼠進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)10天的PET成像，觀察到腫瘤對(duì)放射性示蹤劑的強(qiáng)烈攝取，這與CD146表達(dá)水平密切相關(guān)。體外和離體研究證實(shí)了這一點(diǎn)。在這里，作者展示了在黑色素瘤模型中使用Ab253作為體內(nèi)靶向劑進(jìn)行PET無創(chuàng)成像的能力。由于CD146在各種腫瘤中的過表達(dá)，特別是黑色素瘤，作者預(yù)計(jì)這種放射性標(biāo)記的抗體將在黑色素瘤診斷、患者分層和治療反應(yīng)監(jiān)測(cè)中發(fā)揮重要作用。

使用設(shè)備

 Super Nova^® Micro PET/CT（III 代外觀圖）