利用Micro PET技術(shù)對(duì)鴿子血管緊張素轉(zhuǎn)換酶-2進(jìn)行無(wú)創(chuàng)定位

近日，西南醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室、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)室等團(tuán)隊(duì)的研究成果Noninvasive Mapping of Angiotensin Converting Enzyme-2 in Pigeons Using Micro Positron Emission T omography（利用Micro PET技術(shù)對(duì)鴿子血管緊張素轉(zhuǎn)換酶-2進(jìn)行無(wú)創(chuàng)定位）在學(xué)術(shù)期刊Life發(fā)表。平生公司的Super Nova^® PET/CT 產(chǎn)品在論文中提供了鴿子PET/CT圖像和定量分析。

該研究的通訊作者為劉友平研究員、朱華研究員、王超教授。第一作者為王紫蕾、劉子鈺、楊蘭心。

文獻(xiàn)信息

ACE2受體作為SARS-CoV-2感染細(xì)胞的潛在入口位點(diǎn)，在傳播感染中起著至關(guān)重要的作用。DX600肽是ACE2的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。作者之前構(gòu)建了⁶⁸Ga標(biāo)記的DOTA-DX600(也被稱為⁶⁸Ga-HZ20)肽，并在體外和體內(nèi)驗(yàn)證了其與ACE2的結(jié)合能力。在本研究中，作者旨在研究使用⁶⁸Ga-HZ20 MicroPET對(duì)禽類ACE2表達(dá)的無(wú)創(chuàng)定位。作者以鴿子為動(dòng)物模型，首先研究了⁶⁸Ga-HZ20的給藥方法，分別是部位直接注射和靜脈注射。然后，在0-40 min對(duì)⁶⁸Ga-HZ20進(jìn)行動(dòng)態(tài)MicroPET掃描。此外，使用¹⁸F-FDG進(jìn)行比較。最后處死鴿子，收集主要臟器進(jìn)行免疫PET和IHC染色。Micro PET/CT成像結(jié)果顯示，隨著時(shí)間的推移，⁶⁸Ga-HZ20的攝取從初步注射時(shí)的心臟分布到腎臟、肝臟、胃和肺，其中腎臟(SUVmax = 6.95, 20 min)和肺(SUVmax = 1.11, 20 min)的攝取最高。對(duì)其主要器官進(jìn)行了免疫組化實(shí)驗(yàn)。與SUVmax數(shù)據(jù)相比，免疫組化結(jié)果顯示ACE2在腎臟和腸道均高表達(dá)，通過(guò)相關(guān)性分析確定最佳顯像時(shí)間為注射后20 min。說(shuō)明⁶⁸Ga-HZ20是一種潛在的禽SARS-CoV-2靶標(biāo)分子，值得推廣和進(jìn)一步研究。

實(shí)驗(yàn)方法

Micro PET/CT成像:4只健康鴿子(雌性)經(jīng)翼狀靜脈注射15 MBq ⁶⁸Ga-HZ20，動(dòng)態(tài)成像40 min，觀察探針在體內(nèi)的動(dòng)態(tài)分布。圖像采集時(shí)間分別為30 min、40 min和60 min, PET單次掃描時(shí)間為600 s。使用Avator軟件顯示圖像，勾畫(huà)出主要器官感興趣的區(qū)域，記錄勾畫(huà)區(qū)域的最大標(biāo)準(zhǔn)攝取值，計(jì)算不同器官SUVmax的動(dòng)態(tài)變化。在60 min成像結(jié)束時(shí)，對(duì)鴿子實(shí)施安樂(lè)死，獲得主要器官進(jìn)行體外成像。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

腹腔注射是常用的給藥方法，但由于PET顯影劑半衰期的影響，靜脈注射通常更適合讓顯影劑快速進(jìn)入體循環(huán)。采集皮下和翼靜脈注射路徑，注射40 min后采集靜態(tài)圖像(圖1A,B)。通過(guò)對(duì)圖像結(jié)果的比較，靜脈注射圖像較好地反映了探針在鴿子體內(nèi)的分布，因此選擇了翼狀靜脈注射。確定注射途徑后，使用非特異性放射性探針FDG對(duì)鴿子進(jìn)行PET成像。健康鴿子(雌性)經(jīng)翼狀靜脈注射10 MBq ¹⁸F-FDG, 40 min后采集靜態(tài)圖像(圖1C)。MIP顯示非特異性放射性探針FDG僅被腎臟吸收，經(jīng)腎臟代謝進(jìn)入泄腔。以上兩組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了⁶⁸Ga-HZ20與ACE2的特異性結(jié)合。

圖1 ⁶⁸Ga-HZ20 PET/CT圖像(A)皮下注射后40分鐘，(B)靜脈注射后40分鐘，(C)靜脈注射后40分鐘¹⁸F-FDG Micro PET/CT圖像。

作者給健康鴿子注射⁶⁸Ga-HZ20進(jìn)行PET/CT微掃描，以評(píng)估ACE2在體內(nèi)的分布。每只健康鴿子(母)注射15 MBq ⁶⁸Ga-HZ20，動(dòng)態(tài)采集Micro PET/CT圖像。注射后30分鐘(圖2E)、40分鐘(圖1B)和60分鐘(圖3A)的圖像采集。MIP圖顯示，注射后0-40 min內(nèi)(圖2A-D)，藥物經(jīng)血流進(jìn)入心臟并輸出，心臟標(biāo)準(zhǔn)攝取值max (SUVmax)由3.08下降至0.84。在20 min時(shí)，⁶⁸Ga-HZ20的腎和肺攝取量最高(SUVmax = 6.95, 1.11)，然后呈下降趨勢(shì)。40 min時(shí)，肝臟攝取從0.91增加到2.51，胃攝取增加達(dá)到峰值（SUVmas=0.63）. 總體而言，由于注射過(guò)程中有少量藥物被皮下吸收，所以吸收代謝較慢，SUV值整體呈上升趨勢(shì)，在40min時(shí)，部分藥物仍在體內(nèi)循環(huán)并被腎臟代謝。

圖2 ⁶⁸Ga-HZ20在鴿子體內(nèi)10分鐘至40分鐘的Micro PET/CT成像(切片)注射后(A) 10分鐘，(B) 20分鐘，(C) 30分鐘，(D) 40分鐘。(E) 30分鐘成像;紅色箭頭指向鴿子的腎組織。

注射60分鐘后，收集靜態(tài)圖像(圖3A)并進(jìn)行解剖。取主要臟器(圖3B)體外PET/CT成像(圖3C)。心臟攝取無(wú)明顯變化。腎臟攝取隨代謝降低至3.05，肝臟攝取降低至0.51。胃和肺的比攝取相對(duì)較多與40 min時(shí)相比穩(wěn)定(SUV = 0.52;0.41)。

圖3 ⁶⁸Ga-HZ20注射后60分鐘鴿子的Micro PET/CT成像和器官成像(A) 60分鐘，(B)鴿子的分離器官，(C)分離器官的PET圖像，(D) ⁶⁸Ga-HZ20在鴿子20-40分鐘的生物分布。計(jì)算誤差條作為標(biāo)準(zhǔn)差。

文獻(xiàn)結(jié)論

綜上所述，¹⁸F-FDG作為核醫(yī)學(xué)中的常規(guī)顯像劑，并不是ACE2的特征性顯像劑。它對(duì)健康的鴿子沒(méi)有特殊的吸收作用。不適用于SARS-CoV-2病毒受體的評(píng)價(jià)，不能識(shí)別關(guān)鍵位點(diǎn)。⁶⁸Ga-HZ20作為一種具有良好放射化學(xué)特性的ace2特異性結(jié)合探針，結(jié)合PET/CT技術(shù)為SARS-CoV-2靶器官和宿主的追蹤提供了一種可靠、快速的技術(shù)，是一種值得進(jìn)一步開(kāi)發(fā)研究的新型探針。
 

本文選用競(jìng)爭(zhēng)性ACE2受體抑制劑DX600，通過(guò)放射性標(biāo)記構(gòu)建⁶⁸Ga-HZ20放射性探針。通過(guò)鴿子體內(nèi)動(dòng)態(tài)成像研究SARS-CoV-2體內(nèi)藥代動(dòng)力學(xué)特征、ACE2受體分布和數(shù)量，推斷SARS-CoV-2在禽類中的易感部位和傳播途徑。結(jié)果與臨床癥狀和微生物特性相符，為研究不同微生物易感傳染源的溯源提供了一種方便、準(zhǔn)確的方法。

使用設(shè)備

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