卵巢癌诊断性分子探针的研究进展

明 澜 程 凯 陈 钰 杨 蕊 陈道桢

南京医科大学附属无锡妇幼保健院优生优育遗传医学研究所，江苏无锡 214002

卵巢癌是常见的妇科恶性肿瘤，发病率仅次于宫颈癌，但卵巢癌起病隐匿，70%的患者初诊时已缺乏有效的治疗手段，因此其死亡率高居妇科恶性肿瘤首位［1］。然而，如果早期发现并精准诊断，卵巢癌治愈率将得到显著提升。由此可见，卵巢癌的精准诊断对于提升患者生存率具有重要意义。目前用于卵巢癌的诊断方法均不具有特异性，因此，亟需一种精准诊断卵巢癌的新方法以改善卵巢癌高死亡率的现状。在肿瘤诊断领域中，分子探针技术为精准诊断提供了新思路。分子探针是指利用特定方法将靶向结合肿瘤组织的识别基团和产生影像学信号的成像基团连接，用于特异性分子成像的一类复合物［2］。分子探针能在尚未出现临床症状时准确地检测到肿瘤特异性的生物学改变，如氧化还原反应［3］、蛋白改变［4］、基因变化［5］等，从而达到精准诊断的目的。因此，分子探针技术在卵巢癌的精准诊断方面具有良好的应用前景。本文介绍了分子探针技术在卵巢癌精准诊断方面的进展，并为相关研究提供参考。

1 卵巢癌的特异性靶点

特异性靶点是精准诊断的基础。由于肿瘤细胞存在异质性，不同肿瘤细胞具有不同类型的特异性靶点，常被用于肿瘤的精准诊断。卵巢癌组织中常用于探针设计的靶点分类如下：①肿瘤细胞表面受体靶点：叶酸受体（folate receptor，FR）、人表皮生长因子受体-2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）、表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）等；②卵巢癌微环境内的酶：γ-谷氨酰转肽酶（γ-glutamyltranspetidase，GGT）、β-半乳糖苷酶（β-galactosidase，β-gal）、基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）等；③血管生成相关的标志物：整合素αvβ3［6］、血管内皮生长因子受体等；④卵巢癌微环境酸性pH，乏氧状态［7］等。分子探针技术在卵巢癌精准诊断领域不断取得突破，得益于发现越来越多的可充当靶点的卵巢癌特异性标志物。伴随靶点的特异性越来越强，分子探针技术也将逐步走向成熟。

2 分子探针在卵巢癌中应用

通常按分子成像模态的不同，分子探针分为放射性核素探针、MR 探针、光学探针和超声探针等。不同成像模态的分子探针可提供不同类型的成像信息，并具有不同的成像优势，以下对最常见的几类分子探针进行介绍：

2.1 放射性核素探针

放射性核素探针是指由产生信号的放射性同位素和靶向结合肿瘤细胞特异性的配体组成的一类探针。常用于标记的核素有64Cu［8］、18F［9］、99mTc［10］等。放射性核素探针的显像设备主要为PET 和SPECT，是目前最成熟的分子影像技术，几乎成为临床寻找原发灶和转移灶的常规检查，因此放射性核素探针成为了应用较多的分子探针技术。111In-DTPA-folate 是第一个进入并完成Ⅱ期临床试验的放射性核素探针［11］。此外，99mTc-EC20 已完成卵巢癌的Ⅰ期临床试验，Ⅱ期临床试验也在进行中［12］。Xavier 等［13］证实了标记18F 的抗HER2 纳米抗体分子探针在卵巢癌组织内被高度特异性摄取并且产生高对比度的PET 成像。此外，Rahmanian 等［14］以EGFR 为靶点，制备了99mTc 标记的GE11 肽探针并评估了该探针的肿瘤靶向，结果显示该探针对卵巢癌具有良好的亲和力，可能成为卵巢癌精准诊断的有效工具。Uddin 等［15］研究发现，环氧化酶-1（COX-1）可作为分子成像探针的新靶点。他们将18F 标记于COX-1 的特异性抑制剂FDF 上，合成了18F-FDF 探针并注入卵巢癌模型小鼠体内，经过PET/CT 显像，观测到18F-FDF 在体内有效结合COX-1，并且能够在小鼠的皮下和腹膜异种移植模型中灵敏地检测卵巢癌。放射性核素探针检测灵敏度高，使其在卵巢癌精准诊断领域具有良好的发展前景。

2.2 MR 探针

MR 探针是指能与肿瘤组织特异性结合并产生MR 信号一类分子探针。将MR 探针引入到传统MR成像技术中，使传统的非特异性解剖成像转变为特异性分子成像。MR 探针具有实时、无辐射、软组织及空间分辨力高等特点，在肿瘤诊断领域受到越来越多关注。通常使用的MR 探针对比剂分为两类，一类是以钆类［16］为代表的顺磁性对比剂，另一类是以氧化铁［17］为代表的超顺磁性对比剂。

顺磁性对比剂又称T1弛豫对比剂或阳性对比剂，可使T1W1 信号增强，以钆类、Mn2+应用最多。Wang等［18］将叶酸配体与钆二聚体螯合物偶联合成探针，经MR 成像检测到卵巢癌IGROV-1 细胞中的T1信号明显增高，证实该探针与卵巢癌靶向结合，定位准确。Shen 等［19］成功制备了一种对肿瘤微环境pH 变化敏感的MR 纳米探针，该探针可以显示肿瘤的准确空间位置，可用于卵巢癌的精准诊断。但是，钆类探针不易被肾脏排出，长期在肾脏潴留易导致肾脏纤维化等不良反应，因此在一定程度上限制了其应用。Mn2+也因细胞毒性，仅用于动物实验研究。

超顺磁性对比剂又称T2弛豫对比剂或阴性对比剂，一般由氧化铁晶体Fe2O3、Fe3O4及亲水性表面被覆物组成，能产生强烈的T2阴性对比。目前纳米级氧化铁颗粒在肿瘤的靶向性诊治领域研究广泛，对卵巢癌的精准诊断研究起到了巨大的推动作用。Satpathy 等［20］利用高亲和力的HER2 亲和体修饰氧化铁纳米颗粒，合成了HER2 靶向的MR 探针。该纳米探针可特异性转移至原发性和弥漫性卵巢肿瘤中并提高卵巢癌分辨率，可用于卵巢癌的精准诊断。Quan 等［21］将卵巢癌单克隆抗体183B2 和超小型超顺磁性氧化铁纳米粒子进行偶联合成探针。经MR 成像显示该探针可靶向卵巢癌组织，卵巢癌的信号强度和T2值明显降低。Meng 等［22］制备了一种以氧化铁纳米颗粒为载体，Cy5.5标记的CD13 靶向NGR 探针，MR 成像结果显示该探针导致卵巢移植肿瘤中T2信号显著减低，近红外荧光成像同时也显示该探针在肿瘤异种移植物中的积累更高。然而，虽然超顺磁性探针可特异性结合肿瘤组织并降低T2信号强度，但是其粒径大小对于生物通透性及成像敏感性均有影响，如何平衡好这两个方面，制备通透性良好且成像敏感性佳的探针是目前面临的重要问题。

2.3 光学探针

光学探针是指在肿瘤靶向配体上标记荧光染料，通过光学成像进行分子水平定性及定量研究的一类探针。光学探针因敏感性高、快速响应，时间和空间分辨率高、成像成本低以及实时成像能力等优势在卵巢癌早期诊断领域已经成为重要的手段。Tong 等［23］研制了一种新型荧光GGT 探针NM-GSH，该探针可以选择性结合过度表达GGT 的OVCAR5 细胞，因此在卵巢癌精准诊断方面具有很大潜力。Wang 等［24］研究出一种卵巢癌细胞中MMP 靶向的近红外荧光探针，该探针使得卵巢癌组织相对于正常组织明显增强。溶血磷脂酸是早期卵巢癌的有效生物标志物，Yao 等［25］设计了一种与其特异性结合的近红外荧光探针。该探针实现了在体外和体内直接观察卵巢癌组织，且不受其他生物分子的干扰，为精准诊断卵巢提供了新的研究方向。研究显示［26］，β-Gal 在原代卵巢癌细胞中过表达，可通过检测β-Gal 活性对肿瘤进行精准诊断。Jiang 等［27］设计了荧光探针TPE-Gal 并证实该探针对OVCAR-3 高度亲和，可灵敏地检测到卵巢癌组织中β-Gal，实现对卵巢癌的精准诊断。Wang 等［7］首次构建了一种单荧光团内标比率型乏氧分子探针，成功实现了对肿瘤乏氧的定量检测。综上所述，光学探针对于精准诊断卵巢癌具有巨大的潜力，但目前依旧面临着发光剂安全性以及该类探针被单核巨噬细胞系统吞噬或难以穿越生理性屏障等严峻挑战。

2.4 超声探针

传统超声的低对比度成像能力使其无法在肿瘤早期精准检测到病灶，限制其在肿瘤精准诊断方面的应用。然而，研究人员发现微气泡明显改善超声成像对比度，提高超声诊断灵敏度及准确性［28］。Lutz 等［29］将CD276 靶向的超声微泡探针注入小鼠卵巢癌模型后发现，超声微泡探针组的超声信号更高，证实该探针对于卵巢癌的特异性以及在精准诊断方面的应用价值。但是，微气泡不易穿过血管内皮进入组织，而且易被单核巨噬细胞系统吞噬，在一定程度上限制了其在临床上的推广。

近年来，全氟化碳纳米颗粒的出现改善了上述问题。其最大的特点是在一定条件下发生液气相转变，形成微气泡增强超声成像能力。Liu 等［30］设计出叶酸靶向的全氟戊烷纳米分子探针，该探针可特异性聚集于卵巢癌组织中，由低强度聚焦超声波触发后，在肿瘤区域显示出明显的光声信号增强。此外，该探针还负载了超顺磁性氧化铁颗粒，同时具有增强MR 成像的能力，因此可用于卵巢癌的精准诊断。全氟化碳纳米颗粒在卵巢癌精准诊断领域展现出诱人的应用前景。但是，目前还没有证据证明全氟化碳纳米颗粒能够穿过肿瘤血管内皮，实验研究尚缺乏大动物模型的研究资料，实现临床应用仍有许多问题有待解决。

3 总结与展望

卵巢癌的精准诊断是其诊疗发展的必然趋势，分子探针技术在其中将起到关键作用。在关注分子探针的特异性与成像能力之余，还需关注其生物安全性、在体内的代谢情况以及剂量与成像能力之间的关系，利用最小剂量实现最佳的诊断效果。随着研究的不断深入，研究人员根据不同模态的成像方式设计出越来越多各具优势的分子探针。但是，由于不同的成像模态提供不同类型的影像学信息，没有任何一种单模态分子探针可以同时提供关于肿瘤组织的所有结构和功能信息，难以满足临床诊断和治疗的需求，从而限制了向临床的转化。因此，为了弥补单模态分子探针的局限性，研究人员将不同模态的成像方式结合起来，多模态分子探针应运而生。多模态分子探针技术目前尚在起步阶段，具有很大的发展潜力和良好的发展前景。随着科技的进步，应积极把多模态分子探针与纳米技术，材料科学等学科结合起来，设计出更多新颖的、功能强大的、可应用于临床的分子探针，实现更加特异、灵敏、全面、有效地成像，以便在卵巢癌精准诊断时获得全面的信息，为达到卵巢癌精准治疗，改善患者预后，提高生存率的实现作出贡献。