肺癌表皮生长因子受体分子显像的研究进展*

2014-06-28综述徐文贵审校

中国肿瘤临床 2014年16期

王琦戴东综述徐文贵审校

王琦①戴东②综述徐文贵②审校

表皮生长因子酪氨酸抑制剂是肺癌治疗中应用广泛的靶向药物，而其疗效的预测主要依靠有创的基因检测方法或粗略的临床估计。PET受体显像是集配体结合高特异性和放射性探测高敏感性于一体的显像技术。目前，以EGFR受体为靶点的PET显像研究正处于药物研发阶段，研究表明此种显像技术有助于建立肺癌靶向治疗疗效的无创性影像学检测，为肺癌的个体化治疗提供更多依据。

表皮生长因子受体分子显像 PET/CT 肺癌

肺癌是恶性肿瘤中死亡率最高的肿瘤，全世界每年约118万人死于肺癌［1］。其5年生存率约15%，仅30%患者可通过手术治愈，而其余患者行放化疗效果不太理想［2］。近年来随着分子生物学的发展和癌症发病机制的深入研究，出现了以特定分子为靶点的抗肿瘤药物，其中以EGFR-TKI的研究最多［3-4］。这类小分子激酶抑制剂包括吉非替尼、厄洛替尼等，能够进入细胞内，直接作用于EGFR的胞内催化区，干扰其与ATP的结合，通过抑制酪氨酸激酶的活性来阻断其信号传导，诱导肿瘤细胞周期阻滞、促进凋亡、抑制新生血管形成、抑制侵袭和转移，从而达到最终的治疗效果。

研究已经证实，EGFR基因突变是预测TKI疗效的重要指标［5-6］。但EGFR基因突变的患者中60%～94%对EGFR-TKI治疗有效［7-10］。Gridelli等［5］报道EGFR突变的患者中83%疗效明显，然而在野生型EGFR的患者中也有10%有效。Taron等［11］发现94.1%EGFR基因突变的患者及12.6%无EGFR基因突变的患者对EGFR-TKI治疗有效。因此以基因突变作为预测TKI疗效的指标，将使一部分对治疗有效的患者被排除在EGFR-TKI的治疗敏感人群之外，丧失治疗机会。另外，原发部位难以或无法取得病理标本，未明确基因突变情况的患者多程治疗后，难以采用基因突变检测的结果预测EGFR-TKI的疗效。因此，急需寻找无创性检查方法，优化靶向药物的评价指标，为临床应用提供科学依据。

分子显像是利用分子探针结合细胞内外特定靶点，使用PET或MRI等探测成像，具有高特异性、灵敏度的特点。传统影像学技术难以识别某些肿瘤细胞高表达的EGFR或细胞内高TK活性，而分子影像则为此种分子水平的异常提供了无创性评估的可能。

1 EGFR的检测方法

肿瘤组织、细胞中EGFR水平可通过不同方法检测，包括EGFR基因拷贝数、蛋白表达水平检测及EGFR基因检测三个方面。无创性表皮生长因子受体显像正处于如火如荼的研究阶段。

1.1 基因拷贝数检测

常用方法有荧光原位杂交（FISH）、PCR法、原位杂交、Northern blot、Southern blot、基因芯片法等。基因芯片常用于高通量筛选。荧光原位杂交（FISH）的原理是采用DNA探针标记特殊的核苷酸分子，然后将探针直接杂交到染色体上，通过荧光素分子偶联的抗体与探针的特异性结合来检测DNA序列，可进行定性、定位、相对定量分析［12］。FISH具有安全、快速、灵敏度高、探针可长期保存、能同时显示多种颜色等优点，具有良好的稳定性和可重复性。PCR法灵敏度高，是近年来应用较多的基因诊断技术，但PCR诊断技术的假阴性和假阳性的比例较高，对同一样本实验结果的可重复性差，主要用于实验研究［13］。

1.2 蛋白表达水平检测

常用方法有IHC和ELISA法。IHC法是一种有效检测实体瘤组织标本中蛋白质表达水平的方法［14］。主要优点是保留了原有的组织结构，可反映抗原或抗体的细胞内位置，在EGFR表达水平的研究中最为常用。ELISA法是一种定量检测血清、血浆或组织中的EGFR的胞外结构域含量的方法。优点为可定量检测、有标准曲线作对比、重复性好、方法简便且少量肿瘤细胞即可完成检测［15］。ELISA弥补了IHC在临床应用中的不足。但ELISA是一种间接测定法，不能直接测定EGFR且特异性差，外周血EGFR高表达并不代表肿瘤组织或肿瘤细胞中EGFR的高表达。虽已有研究证实外周血EGFR表达水平与肿瘤细胞EGFR表达及与患者预后间存在一定相关性，但数据并不充分。

1.3 基因突变检测

基因突变检测方法很多，PCR产物直接测序法是最直接且肯定的方法。如基因芯片、FISH、单链构象多态性（PCR-SSCP），限制性片段长度多态性分析（RFLP）［16］、毛细管电泳法等，主要用于科研，且最后各种突变检测技术检测到的突变最后都得由测序来确定突变类型及突变位置，而且测序法检测突变的效率达到100%。缺点是所需步骤多且操作复杂，费用昂贵，主要用于科研工作。FISH和IHC是更为适宜的方法，均可用于新鲜或石蜡包埋组织，并能保持原有组织结构，在可视条件下原位识别肿瘤与非肿瘤组织，从而免受组织不纯的干扰。两者相比较，FISH失误率低，结果判别主观性比IHC少，受制于储存和固定方式的影响小，但技术上较为复杂，结果需荧光显微镜观察，其操作时间、费用均较IHC复杂。

1.4 分子影像

EGFR分子显像利用外源性抗体或小分子探针，与细胞内外EGFR特定靶分子结合，体外用PET、PET/CT等进行探测成像。与传统方法相比，具有高特异性、灵敏度的特点［17］。PET/CT结合了PET的高灵敏度和CT图像的高清晰性，在检测EGFR表达上具有独特的优势，正成为研究EGFR显像的主流和热点［18-19］。根据分子探针的作用机理不同，EGFR检测方法可分为抗EGFR抗体检测、EGF检测和小分子抑制剂检测三大类。

2 EGFR分子显像

分子影像学的显像技术主要包括磁共振分子显像、光学分子显像和核医学分子显像［20-21］。核医学分子显像技术主要包括单光子发射计算机断层显像（SPECT）和正电子发射断层显像（PET）。PET具有灵敏度高、可定量等优点，在分子影像技术中最具发展前景［22］。PET具有以下显著优点［22-23］：1）PET能够对生理和药理过程进行快速显像；2）PET具有较高灵敏度，能够测定低至f-摩尔数量级的配体浓度；3）尽管日常工作采用半定量方法，但也可以使用绝对定量方法测定活体组织的生理和药理参数；4）采用示踪量的显像剂，不会产生药理不良反应。恶性肿瘤细胞常具有较高的EGFR表达，但受体密度的变化不能为CT或MRI所捕获。PET/CT结合了PET的高灵敏度和CT图像的高清晰性，在检测EGFR上具有独特的优势，正成为EGFR分析显像的研究热点。

2.1 EGFR抗体显像研究

对EGFR抗体进行放射性标记可进行EGFR显像。Dadparvar等［24］用111In标记西妥昔单抗，成功地进行了恶性胶质瘤显像。Schechter等［25］采用一种鳌合剂连接99mTc和西妥昔单抗，得到了99mTc-C225。在荷瘤裸鼠体内分布研究中发现随时间延长肿瘤/组织比增高。Cai等［26］通过DOTA连接64Cu和西妥昔单抗，动物PET显像结果发现，64Cu-DOTA-C225显像SUV与EGFR表达呈正相关。虽然EGFR抗体显像已获得了可信的图像，但仍存在许多难以克服的问题［27］。首先，放射性核素标的抗体可能与正常组织发生交叉免疫反应；其次，单抗多次应用易发生人抗鼠抗体反应，使治疗性靶向药物的应用产生困难；再其次，单抗在肿瘤部位的停留时间短、累积量少，容易变性，造成灵敏度低、重复性差，相关问题仍有待于进一步研究探索。

2.2 EGF标记显像

EGF是EGFR的天然配体，适合行EGFR显像。有研究采用111In、99mTc标记的hEGF进行了肺癌的SPECT显像，但图像分辨率及敏感性均较低［28］。Velikyan等［29］采用DOTA连接68Ga和hEGF，具有高特异性摄取、快速内化及长的放射活度的特点，在人胶质瘤U343及宫颈癌A431移植瘤的micro PET显像中发现标记物在肿瘤组织及EGFR高表达器官如肝、肾、胰、小肠、脾的中浓聚。但hEGF分子体外稳定性较差，标记困难、价格昂贵，为进一步研究应用带来困难。

2.3 小分子抑制剂标记显像研究

EGFR小分子抑制剂的标记物主要为喹啉家族的衍生物，其主要作用机理为竟争性结合细胞内ATP结合位点。其中研究较多的有ML01～ML08［30］。PD-153035和ML0l为可逆性的酪氨酸激酶抑制剂，其余为不可逆性。ML01可被细胞内高浓度ATP竞争性地快速清除；ML03代谢快、生物利用度低、肿瘤内聚集量少，均不适合作为肿瘤的放射性标记显像剂。Mishani等［31］采用11C标记ML04具有高度生物稳定性和低代谢率。18F标记的ML04体内生物分布稳定，肿瘤/血液比、肿瘤/肌肉比分别均提示该化合物适合分子显像［32］。此外，Su等［33］直接将Gefitinib进行了11C标记，并初步研究了11C-Gefltinib作为PET/CT显像剂的可能性，相关体内阻断实验正在进行中。2.4 以EGFR-TK为靶点的显像剂11C--PD153035

Fredriksson等［34］首次合成了PD153035的前体化合物，该化合物可在6-或7-C位上进行11C标记，并最先研究了11C-PD153035作为PET示踪剂的可能性。11C-PD153035能够和EGFR-TK竞争性性结合，因此通过11C-PD153035可以达到EGFR受体显像目的。进一步的研究显示，11C-PD153035在体外可被肿瘤细胞快速摄取，且摄取量与肿瘤细胞EGFR表达水平呈正相关。Wang等［35］对大鼠神经胶质瘤动物模型进行11C-PD153035 PET/CT显像，证实11C-PD153035在大鼠体内可被肿瘤细胞摄取。但在胃肠道的高度浓聚将影响该区域肿瘤显像，而在肺、脑、软组织中代谢较低，有可能作为该部的肿瘤PET显像剂。Liu等［36］研究发现11C-PD153035经静脉注射后在人体血液内被快速清除，主要由肝、肾排泄，血池本底低。注射11C-PD153035后5 min，肝脏、胆囊、双肾显影；10 min后十二指肠、双输尿管、膀胱显影；20 min后腹部多数脏器均出现放射性浓聚。11C-PD153035在人体内的放射性摄取与肿瘤大小、注射剂量无关，而与肿瘤EGFR表达水平相关，显示了该示踪剂的进一步实验研究和临床应用上具有良好的前景。

3 结语

分子靶向治疗是肿瘤治疗的新希望，以小分子酪氨酸激酶抑制剂为代表的靶向药物已正式应用于临床，并逐渐成为晚期或转移性肺癌的一线治疗药物。但对其的疗效评估和预测仍是目前困扰临床的重要问题。表皮生长因子受体分子显像必将成为未来靶向治疗疗前筛选、治疗后疗效评估重要影像学依据。

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（2014-06-30收稿）

（2014-08-06修回）

（本文编辑：郑莉）

Molecular imaging of epidermal growth factor receptor in lung cancer

Qi WANG1,Dong DAI2,Wengui XU2

Wengui XU;E-mail:wenguixy@163.com
1Department of Radiation Oncology,2Department of Nuclear Medicine,Tianjin Medical University Cancer Institute and Hospital; National Clinical Research Center for Cancer;Key Laboratory of Cancer Prevention and Therapy,Tianjin,Tianjin 300060,China This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(No.81302003)

Epidermal growth factor receptor(EGFR)inhibitors are currently widely used for targeted lung cancer therapy.Targeted therapy evaluation principally relies on genetic testing or rough clinical estimation.PET receptor imaging is highly sensitive and specific.According to domestic and foreign literature,PET imaging using radiolabeled EGFR-targeting agents can be used to predict and monitor therapy response.This paper presents new evaluating methods for targeted lung cancer therapy.

EGFR,molecular imaging,PET/CT,lung cancer