生物有機(jī)納米粒子增強(qiáng)PDL1靶向小分子探針的制備與應(yīng)用

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，國家藥監(jiān)局放射性藥物研究與評價(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)合作的研究成果Preparation and Application of a Bioorganic Nanoparticle-Enhanced PDL1-Targeted Small-Molecule Probe(生物有機(jī)納米粒子增強(qiáng)PDL1靶向小分子探針的制備與應(yīng)用)在學(xué)術(shù)期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》(JCR Q1, SCI IF 10.383)發(fā)表。平生公司的小動物PET/CT(型號: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、李囡主任和朱華研究員。第一作者為夏雷大夫。

文獻(xiàn)背景

程序性死亡配體1(PDL1)是實(shí)體瘤診斷和免疫治療的特異性分子靶點(diǎn)。PET成像可用于腫瘤中PDL1表達(dá)的無創(chuàng)評估，以幫助選擇治療方法。最常報(bào)道的PDL1的小分子放射性示蹤劑受到低成像特異性、短停留時(shí)間和單一功能的限制。在這里，作者將生物相容性黑色素納米探針與PDL1結(jié)合肽WL12結(jié)合，構(gòu)建了一種新的放射性示蹤劑¹²⁴I-WPMN，以增強(qiáng)PDL1靶向性。¹²⁴I-WPMN放射化學(xué)純度>95%，2h時(shí)A549^PDL1細(xì)胞的攝取率為1.49±0.08%，WL12阻斷其攝取(0.39±0.03%，P＜0.0001)。該新型示蹤劑對PDL1的親和力(K_d=18.5nM)高于⁶⁸Ga-NOTA-WL12(K_d=24.0nM)。Micro PET/CT成像顯示，A549^PDL1異種移植小鼠模型具有特異性攝取和高信噪比，2小時(shí)時(shí)腫瘤與肌肉之比為27.31±7.03。在72小時(shí)以上，該水平增加或保持穩(wěn)定，腫瘤攝取明顯高于⁶⁸Ga-NOTA-WL12, 2小時(shí)時(shí)為6.08±0.62。¹²⁴I-WPMN的長時(shí)間保留使得長時(shí)間進(jìn)行PET/MRI成像和執(zhí)行各種成像技術(shù)成為可能。在納米顆粒修飾后，¹²⁴I-WPMN在PDL1靶向PET成像方面明顯優(yōu)于⁶⁸Ga-NOTA-WL12，這支持了¹²⁴I-WPMN PET成像作為優(yōu)化PDL1靶向治療的有效診斷工具的效用。

實(shí)驗(yàn)方法

使用4~6周齡健康雌性BALB/c裸鼠。將A549^PDL1和A549細(xì)胞(2×10⁶)懸浮于100μLPBS中，皮下注射至大腿肌肉根部。腫瘤直徑達(dá)到0.5~0.8cm時(shí)進(jìn)行評估。采用Micro PET/CT系統(tǒng)(Super Nova PET/CT,平生醫(yī)療科技有限公司)對A549^PDL1荷瘤小鼠進(jìn)行檢測。為了比較每個(gè)探針的腫瘤成像質(zhì)量，靜脈注射370MBq/kg¹²⁴I-WPMN或⁶⁸Ga-NOTA-WL12;然后在2、4、24、72h(¹²⁴I-WPMN)或30、60、120、240min(⁶⁸Ga-NOTA-WL12)采集PET/CT圖像。探針的體內(nèi)特異性與2.5 mg/kg非放射性標(biāo)記前體進(jìn)行了比較。用異氟醚(體積系數(shù)1%)麻醉小鼠，采集Micro PET圖像15min。根據(jù)CT數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正(CT-AC重建)，通過在每個(gè)腫瘤周圍繪制感興趣區(qū)域(ROI)，并將其與器官(心、肝、肺、肌肉、骨和腦)之間的生物分布作為注射劑量/克器官的百分比進(jìn)行分析。采用最大單體素標(biāo)準(zhǔn)化攝取值(SUVmax)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。每個(gè)器官勾畫10次。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

作者通過Micro PET/CT成像比較了¹²⁴I-WPMN和⁶⁸Ga-NOTA-WL12在A549^PDL1荷瘤小鼠中的腫瘤攝取和保留情況。注射¹²⁴I-WPMN 2h后，腫瘤、心臟、肝臟內(nèi)放射性信號集中。腫瘤攝取高，信噪比增加，持續(xù)72h(圖3A)，明顯比對照組清晰(圖3B)。分別在尾靜脈注射370MBq/kg ⁶⁸GaNOTA-WL12并阻斷或不阻斷2.5mg/kg NOTA-WL12后0.5、1、2和4h獲得PET/CT圖像(圖3C,D)。⁶⁸Ga-NOTA-WL12的攝取主要在肝臟、胃腸道、腎臟和腫瘤中發(fā)現(xiàn)。A549^PDL1中⁶⁸Ga-NOTA-WL12的腫瘤攝取在4h時(shí)達(dá)到峰值。共注射2.5mg/kg NOTA-WL12后，腫瘤信號無明顯減弱。¹²⁴I-WPMN注射后腫瘤的信噪比明顯高于⁶⁸Ga-NOTA-WL12。¹²⁴I-WPMN在阻斷或不阻斷的情況下在各時(shí)間點(diǎn)的腫瘤攝取差異顯著(2h : 2.63 ± 0.02vs 1.43 ± 0.02, P < 0.0001; 4h : 2.75 ± 0.01vs1.36 ± 0.02,<0.0001; 24h : 1.82 ± 0.01vs 0.68 ± 0.01, P < 0.0001;72 h:1.74 ± 0.02vs0.38 ± 0.01, P < 0.0001 ; 圖3E)。⁶⁸Ga - NOTA - WL12在不同時(shí)間點(diǎn)的腫瘤攝取也存在差異(0.5h : 1.91 ± 0.02vs1.46 ± 0.01, P < 0.0001; 1h2.35 ± 0.01vs1.51 ± 0.01, P < 0.0001; 2h : 2.05 ± 0.01vs 1.38 ± 0.01, P < 0.0001; 4h : 2.39 ± 0.01vs1.22 ± 0.01, P< 0.0001 ; 圖3F)。

圖3.注射¹²⁴I-WPMN和⁶⁸Ga-NOTA-WL12的異種移植小鼠的Micro PET/CT圖像。(A)注射¹²⁴I-WPMN (370MBq/kg)和(B)注射2.5mg/kg WL12-PEG-MNP阻斷劑(白色圓圈表示腫瘤部位)后A549^PDL1荷瘤小鼠的PET/CT圖像。(C)注射⁶⁸Ga-NOTA-WL12(370MBq/kg)和(D)注射WL12阻斷劑2.5mg/kg后A549^PDL1荷瘤小鼠的PET/CT圖像。(E)基于ROI Micro PET/CT成像，¹²⁴I-WPMN與阻斷組的放射性和腫瘤攝取(****P<0.0001)。(F) ⁶⁸Ga-NOTA-WL12和阻斷組的放射性和腫瘤攝取情況。

文獻(xiàn)結(jié)論

總之，作者的研究表明，由黑色素納米顆粒與多肽WL12偶聯(lián)構(gòu)建的一流放射性示蹤劑¹²⁴I-WPMN可用于PDL1的特異性PET成像，并顯著改善人類肺癌異種移植模型中PDL1的攝取和保留。小分子放射性示蹤劑⁶⁸Ga-NOTA-WL12的特異性與¹²⁴I-WPMN比較。¹²⁴I-WPMN的PET/CT和PET/MRI成像顯示出全身、系統(tǒng)量化PDL1的巨大潛力，在臨床選擇PDL1治療患者時(shí)具有更好的靶向性和廣泛的適用性。

使用設(shè)備

 

Super Nova^® Micro PET/CT（III 代外觀圖）