表皮生长因子受体靶向治疗分子影像研究进展

莫纯威，黄晓新，金观桥，苏丹柯

(广西医科大学附属肿瘤医院医学影像中心，广西 南宁 530021)

分子靶向治疗针对特定靶点干扰细胞信号传导通路，进而抑制肿瘤细胞生长，准确性和安全性好，可延长肿瘤患者生存期，并改善其生活质量。以表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor, EGFR)为靶点的分子靶向治疗现已成为研究热点。部分患者对靶向治疗无反应，或在治疗过程中产生耐药性[1-2]，故有必要对靶向治疗优势人群进行筛选，以评估疗效与预后。活检和血清学检查均可检测EGFR表达水平。活检是最常用方法，也是金标准，但存在局限性：为侵入性检查，不宜重复操作；肿瘤异质性可能导致活检结果准确性降低[2-3]，同一肿瘤内或原发肿瘤与转移灶之间EGFR表达可有所不同[4]；活检结果并不总与血清学检查结果保持一致[2]。分子成像技术以放射性标记的分子探针与细胞内外EGFR特定靶分子结合，可无创、重复、实时地评价EGFR表达，具有特异性、灵敏度和分辨率高、无创定位、定性和定量数据采集等优点[5]。本文就PET各类EGFR分子探针研究进展进行综述。

1 EGFR与EGFR靶向药物

EGFR是ErbB受体家族成员，在许多恶性肿瘤的增殖、分化、转移中发挥重要作用。表皮生长因子(epidermal growth factor, EGF)结合胞外结构域，引起胞内酪氨酸激酶结构域磷酸化，启动丝裂原活化蛋白激酶、磷脂酰肌醇-3激酶等信号通路，使DNA转录增加，从而发挥抗细胞凋亡、血管生成和细胞增殖和转移作用[6-7]。

目前美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration, FDA)批准的以EGFR为靶点并用于临床治疗的靶向药物中，一类是单克隆抗体(monoclonal antibodies, MAb)，包括西妥昔单抗、帕尼单抗等，主要竞争抑制EGFR与相关配体的结合，阻断EGFR通路的信号传导；另一类是酪氨酸激酶抑制剂(tyrosine kinase inhibitor, TKI)，包括吉非替尼、厄洛替尼等，主要与ATP竞争结合胞内酪氨酸激酶，间接抑制EGFR[8]。但靶向治疗并非对所有患者有效，非小细胞肺癌患者中，TKI治疗仅对EGFR突变的第19外显子缺失和外显子21点突变L858R有效，而外显子20突变T790M或间充质表皮转化因子(mesenchymal to epithelial transition factor, MET)扩增可致耐药[2]。

2 EGFR靶点显像剂分类

2.1 EGFR配体分子显像剂 作为EGFR的天然配体，EGF对其具有较高结合亲和力和特异性，利用放射性核素标记可作为分子探针，反映EGFR表达情况。

18F-FBEM-cEGF在UM-SCC1细胞(EGFR+)中显像剂摄取较高，在肝和肾中的摄取也很高，对靶向成像造成影响[9]。REILLY等[10]对比以111In标记的人EGF与抗EGFR单克隆抗体528对EGFR阳性乳腺癌进行显像，发现In-DTPA-MAb 528肿瘤摄取、肿瘤与正常组织比率更高，表明MAb是比EGF更有效的肿瘤靶向载体。

2.2 EGFR抗体分子显像剂

2.2.1 西妥昔单抗(cetuximab) 西妥昔单抗是首个被FDA批准的MAb，其与EGFR配体结合域结合的亲和力与天然配体相似。LEE等[11]研究证明64Cu-PCTA-cetuximab的结合代表EGFR表达水平，可用于选择表达靶分子患者和监测临床分子靶向治疗效果。BENEDETTO等[12]认为89Zr-DFO-cetuximab可用于监测头颈部鳞癌患者治疗期间的耐药性。EGFR抗体分子显像剂可提供许多有价值的信息，包括肿瘤位置、表型、对治疗的敏感性和治疗反应等，特别是靶向放射免疫治疗。SONG等[13]指出，放射性标记的西妥昔单抗在食管鳞状细胞癌中的特异性摄取与EGFR表达水平相关，且177Lu-cetuximab对肿瘤放射免疫治疗14天后有明显抑制作用。

2.2.2 帕尼单抗(panitumumab) 帕尼单抗是一种完全人源性IgG2 MAb，可与EGFR结合。NAYAK等[14]发现89Zr-panitumumab具有肿瘤摄取特异性，可用于检测腹腔和胸腔肿瘤转移和扩散。CHANG等[15]认为89Zr-panitumumab与EGFR表达摄取直接相关，但无法检测EGFR突变和下游信号蛋白(如Kras和PTEN)的突变，而这些突变在头颈部和食管恶性肿瘤中很少见，故可用于对上述肿瘤患者进行抗EGFR治疗。

总之，mAb探针不仅可清晰显像肿瘤EGFR表达，还能检测探针摄取，量化EGFR表达水平。但抗体分子显像剂的分子量大，在血液中停留时间较长，肿瘤穿透速度较慢，对比度较低，使其成像敏感度较低[16-17]。

2.3 抗体片段分子显像剂 Fab是抗体的抗原结合片段，免疫原性较低。2价抗体片段的血液清除率较低，肿瘤与背景比率较高，非特异性分布减少，同时保留了与双价相关的较高亲和力优势和靶向特异性[18]。

肿瘤摄取64Cu-cetuximab-F(ab')2与EGFR表达存在显著相关，注射后24 h内可得到优质图像和良好的肿瘤-背景对比[19-20]。111In-cetuximab-F(ab')2有类似111In-cetuximab的分布模式和信号定位，注射后早期可得到更高的肿瘤与血液和肌肉比率，且cetuximab-F(ab')2血液清除率较快，更适于EGFR可视化，可用于选择反应性患者[20]。Fab显像剂有着更好生物分布和血液清除率。TURKER等[21]利用合成64Cu-DOTA-cetuximab-F(ab')2在结肠炎背景下观察到结肠肿瘤高摄取，提示其在炎症性肠病背景下检测原位病灶有更好的成像特性，为筛查结肠癌高危患者提供了新方法。

2.4 EGFR-TKI分子显像剂 EGFR-TKI与EGFR的胞内酪氨酸酶结构域特异性结合，以放射性核素标记，可作为分子探针反映EGFR表达和突变。

2.4.1 厄洛替尼(erlotinib) 厄洛替尼为经FDA认证的可逆型TKI。ABOURBEH等[22]认为11C-erlotinib可区分erlotinib敏感肿瘤和不敏感肿且提到影响erlotinib摄取的主要因素是EGFR TK域的突变状态，即EGFR受体表达水平对肿瘤11C-erlotinib摄取存在一定作用。BAHCE等[23-24]提出11C-erlotinib不仅与EGFR突变特异性结合，还能识别可能受益于TKI治疗的患者，可由此预测并通过其放射性摄取变化监测疗效。11C-erlotinib PET/CT可发现18F-FDG PET/CT未发现的淋巴结转移灶[25]。11C放射性显像剂具有半衰期短、对回旋加速器的依赖性高、生产成本高等缺点。JAIN等[26]利用68Ga替代11C合成68Ga-NOTA-erlotinib，发现其具有较高的稳定性，并保留了厄洛替尼的特异性，在肝内累积少于11C-erlotinib。有学者[27]认为18F-FEA-erlotinib作为PET显像剂具有特异性，且肿瘤-背景对比度良好，可作为显像剂选择TKI治疗反应患者；但也有研究[28]发现11C-erlotinib不能区分敏感与耐药的非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)。

2.4.2 阿法替尼(afatinib) 阿法替尼是第2代不可逆TKI，通过与EGFR (Cys 797)、HER2 (Cys 805)和ERBB4 (Cys 803)ATP结合域的半胱氨酸残基共价结合而发挥作用。SLOBE等[29]18F-afatinib发现未在A549(EGFR野生型)、H1975(L858R/T790M突变)、HCC827(19外显子缺失突变)3种荷瘤裸鼠模型中表现出肿瘤区特异性浓聚，认为这与EGFR突变型和野生型NSCLC细胞的作用相关，其作为分子探针来检测EGFR蛋白突变效果不甚理想。

大多数EGFR-TKI显像剂在体外特异性结合试验表现出很好的亲和性，但在动物成像研究中表现非常低或中等特异性摄取，导致成像信噪比不足[30]；且TKI的肝脏高摄取和肠道排泄[22-27]会对评估腹部和骨盆等区域造成影响。

2.5 亲和体分子显像剂 亲和体分子是小尺寸支架蛋白的非免疫球蛋白，有类似于抗体的功能和一些抗体所不具备的性质，如相对分子质量小、特异性和亲和力高、结构稳定性好等，可满足小尺寸和无激动剂作用要求[16]，通过肾脏迅速从血液中清除，可能在注射后数小时后获得高对比度图像[17]。

GAROUSI等[16]报道Zr-DFO-ZEGFR:237789对EGFR具有特异性且亲和力高，注射后3 h和24 h可得到较好的靶/本底肿瘤成像。与89Zr-DFO-cetuximab成像对比，89Zr-DFO-ZEGFR:237789具有更好的对比度和灵敏度，并能更早成像。OROUJENI等[17]合成的68Ga-DFO-ZEGFR:2377同样对EGFR具有特异性且亲和力高，用Ga取代Zr，使肿瘤中放射性积累显著增加、脾与骨中积累显著减少，可显著提高肿瘤与非肿瘤比率。BURLEY等[31]利用亲和体分子ZEGFR:03115合成分子探针89Zr-DFO-ZEGFR:03115，通过观察靶向治疗对EGFR的动态变化而评估疗效。

2.6 小分子显像剂 小分子探针(分子量<500 Da)具有较高亲和力和选择性，并有足够的脂性或亲水性，是目前最有前途的体内成像分子显像剂。

PD153035(4-N-[3-溴苯胺]-6,7-二甲氧基喹唑啉)是一种可逆的TKI，对胞内酪氨酸激酶结构域具有高亲和力。11C标记的PD153035不仅具有高活性和放射化学纯度，还具有较高的生物稳定性和较低的代谢率。11C-PD153035的摄取与EGFR表达有关，有助于助于监测EGFR靶向治疗的反应[32-34]。在PD153035基础上合成N-(3-氯-4-氟苯基)-7-(2-(2-(2-(2-18F-氟乙氧基)乙氧基)乙氧基)乙氧基)-6-甲氧基喹唑啉-4-胺(18F-MPG)，用于75例NSCLC患者，检测EGFR突变与组织活检的一致性达到84.29%，并可预测EGFR-TKI的反应率和中位无进展生存期[35]。相比18F-FDG，18F-MPG有更好的成像对比度和特异性。

2.7 其他多肽分子显像剂 HACKEL等[36]合成的结合EGFR的纤连蛋白结构域的新型探针Cu-纤连蛋白具有较好稳定性和高度特异性，在荷瘤裸鼠成像中表现出良好的肿瘤积累、滞留性和高的肿瘤与背景比，但有高肾摄取的缺点。

GOUX等[37]利用纳米肽合成的18F-FBEM-Cys-B10分子探针具有很好的特异性，并表现出优秀的肿瘤成像质量，具有很好的肿瘤与血液比率和保留时间，但在肾脏、肝脏和肠道摄取仍较高。

PYO等[38]报道的重复体是一种新设计的肿瘤靶向非抗体蛋白支架，含有丰富亮氨酸重复模块，是针对多种表位的高亲和力蛋白结合体，可在大范围pH值和温度值下高度稳定，且易于工程设计；以之合成的64Cu标记的抗EGFR重复体可得到清晰的肿瘤成像，有较高的肿瘤与背景比。

3 展望

分子靶向治疗是新兴肿瘤治疗手段，MAb和酪氨酸激酶抑制剂等EGFR靶向药已用于临床，并逐渐成为治疗恶性肿瘤的一线药物，显著改善患者生活质量和预后。开展靶向治疗需要准确通过评估肿瘤EGFR表达来筛选优势患者、进行疗效和预后判断，制定个性化治疗方案，这些问题目前仍阻碍着靶向治疗的广泛临床应用。分子成像有望克服传统方法的局限性，通过无创、实时、在体评价提供更准确的体内EGFR表达，监测治疗期间EGFR变化，实现靶向治疗优势人群筛选及疗效和预后评估。另外免疫PET不仅反映EGFR表达，同时具有靶向放射免疫治疗作用，可实现诊疗一体化。未来分子成像将会在肿瘤诊断、评估、治疗中发挥越来越重要的作用。目前大多数的分子影像研究仍处于实验阶段，尚无统一标准。随着分子探针和成像技术的不断发展，相信不久分子影像将在个体化治疗中发挥更大作用。