人血清白蛋白结合型分子探针在核医学诊疗中的研究进展

韩彦江 王猛 智生芳 徐万帮

1 南方医科大学南方医院核医学科，广东省药品监督管理局放射性药物质量控制与评价重点实验室，广州 510515；2 南方医科大学第十附属医院（东莞市人民医院）核医学科，东莞 523059；3 广东省药品检验所，国家药品监督管理局药品快速检验技术重点实验室，广州 510663

人血清白蛋白（human serum albumin，HSA）是人血浆中含量最高的蛋白质，成年人正常参考值为40～55 g/L，其在体内的主要作用是维持血液的渗透压和运输小分子物质。在临床上，HSA 作为血浆容量扩充剂广泛用于治疗出血、休克、烧伤、恶性肿瘤和红细胞、白细胞增多症等[1]；作为药物载体，HSA 是一种安全可靠的生物材料，可避免难溶性药物被血液清除。在临床上，HSA 偶联药物被广泛应用，如HSA 结合型紫杉醇作为一种新型紫杉醇类药物，以其独特的剂型优势，显示出良好的疗效及安全性。近年来有多种HSA 结合型核医学分子探针被开发，在临床前和临床研究中表现出优异的特性。我们就HSA 结合型分子探针的研究进展进行综述。

1 HSA

HSA 是一种含有585 种氨基酸残基的单链多肽，相对分子质量为66 458。HSA 的分子结构包含17 个二硫键、许多带电的残基（如赖氨酸、天冬氨酸和没有辅基的基团或碳水化合物）、少量的色氨酸或甲硫丁氨酸残基。

HSA 的多个化合物结合域使其具有多种生理功能，如运载脂质、激素、金属离子、蛋白质和亲脂性药物等。HSA 的生物半衰期为19 d，与免疫球蛋白半衰期相近。HSA 作为抗肿瘤药物的载体与其他载体相比具有如下优势：（1）生物相容性好；（2）稳定性好；（3）载药性能好；（4）具有靶向性[2]；（5）延长药物在体内的半衰期[3]。HSA 的这些优点，为其成为一种良好的药物载体奠定了基础。

2 HSA 结合型分子探针

新型分子探针的发展推动了核医学的进步。近年来，HSA 结合型分子探针的研究进展迅速，其具有独特的临床应用潜力。目前用于HSA 结合的修饰基团有伊文思蓝（evans blue，EB）、4-（对碘苯基）丁酸[4-（p-iodophenyl）butyric acid，IPBA]、脂肪酸等，其中基于EB 和IPBA 的分子探针研究较多，EB 和IPBA 的分子结构见图1。

图1 伊文思蓝和4-（对碘苯基）丁酸的分子结构Figure 1 Molecular structures of evans blue and 4-(p-iodophenyl) butyric acid

2.1 EB 类化合物

EB 是突触囊泡通过谷氨酸转运体吸收L-谷氨酸的有效抑制剂，同时也是一种离子型谷氨酸受体拮抗剂，属于一种常用的偶氮染料制剂，其在血液中与HSA 有很高的亲和力，常作为示踪剂用于观察血脑屏障的完整性，也可用于测定血容量和评价心功能。

2.1.1 EB 类化合物修饰多肽用于延长药物在外周血中的循环时间

EB 与HSA 的亲和力在微摩尔级别，1 单位的HSA 分子可以结合14 单位的EB，由于血液中富含HSA，静脉注射EB 后，其几乎都与HSA 结合，代谢清除速度非常缓慢。因此，化合物偶联EB 后间接具有了与HSA 结合的能力。目前已有文献报道了精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（arg-glyasp，RGD）肽[4]、艾塞那肽（Exendin-4）[5]、奥曲肽[6]、前列腺特异性膜抗原（prostate-specific membrane antigen，PSMA）[7]、成纤维细胞活化蛋白抑制剂（fibroblast activation protein inhibitor，FAPI）[8]能与EB 偶联，这大大延长了分子探针在体内的循环时间，使肿瘤的靶向治疗效果得到明显提升。

奥曲肽经EB 修饰标记177Lu 后得到177Lu-1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸-伊文思蓝-奥曲肽（简称177Lu-DOTA-EB-TATE），其耐受性良好，在受试者身上未发现严重的不良反应。与177Lu-1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸-奥曲肽（简称177Lu-DOTA-TATE）相比，177Lu-DOTAEB-TATE 在体内的循环时间明显延长，并且其在肿瘤部位的T/NT 提高了7.9 倍。177Lu-DOTA-EB-TATE 的全身有效吸收剂量为（0.205±0.161） mSv/MBq，而177Lu-DOTA-TATE为（0.174±0.072） mSv/MBq；同时177Lu-DOTA-EB-TATE 在肾脏和骨髓中的吸收剂量均明显增加，分别为177Lu-DOTATATE 的3.2 倍和18.2 倍；注射更少剂量的177Lu-DOTA-EBTATE 可实现与177Lu-DOTA-TATE 相同的效果[6]。其他多肽如RGD、PSMA 偶联EB 后也显示出类似的结果[2,9]。

Chen 等[10]发现，在U87MG 胶质瘤模型动物中，肿瘤对64Cu-EB-RGD 的摄取量约为64Cu-RGD 的10 倍[注射24 h后：（16.60±1.99） %ID/g 对（1.06±0.03） %ID/g]；MDA-MB-435 乳腺癌和HT-29 结肠癌肿瘤模型对64Cu-EB-RGD 的摄取量也高于64Cu-RGD。此外，在U87MG 模型动物中应用90Y-EB-RGD 进行治疗研究（给药剂量分别为2×1.85、2×3.7、2×7.4 MBq）时观察到剂量依赖性效应；注射2×7.4 MBq 的90Y-EB-RGD 可使肿瘤完全消退，而较低剂量的给药只能延缓模型动物的肿瘤生长。

2.1.2 EB 类化合物用于淋巴显像

68Ga-1,4,7-三氮杂环壬烷-1,4,7-三乙酸-伊文思蓝（简称NEB）的PET 显像可发现淋巴转运的变化，用于淋巴系统相关疾病的诊断。11 例下肢淋巴水肿患者（分为Ⅰ～Ⅲ期）的PET 显像显示血管和淋巴结异常摄取68Ga-NEB；术前进行68Ga-NEB PET显像与磁共振淋巴造影术（magnetic resonance lymphography，MRL），可提供有利于手术的三维图像；与99Tcm-硫胶体相比，68Ga-NEB PET 图像的分辨率更高，患者等待检查的时间更短，淋巴管分布的图像更加清晰，术后分析结果显示，68Ga-NEB PET 图像的优势在于能够区分淋巴水肿的严重程度与分期，且结果与组织病理学检查结果一致[11]。因此，对淋巴管疾病患者进行个体化治疗时建议行68Ga-NEB PET/MRL 显像以便制定治疗计划。另有个案报道68Ga-NEB PET 显像可用于乳糜瘘的诊断及疗效评估[12]。

2.1.3 EB 类化合物用于心脏功能评价

EB 可作为血池造影剂来评价心脏功能。对心梗模型动物（结扎了左前降支冠状动脉）进行18F-NEB PET 显像，检查小鼠心动周期，基于图像的计算结果显示心梗小鼠左心室收缩末容积显著高于对照小鼠（仅进行手术，未结扎冠状动脉），左心室射血分数显著低于正常小鼠[（60.24±6.88）%对（79.54±2.95）%]，与超声检查结果具有高度一致性[13]。

2.1.4 EB 类化合物用于肿瘤血管通透性的定量检测

外周动脉疾病会导致四肢组织缺血，而血管通透性在靶向药物的给药中起着关键作用，如何有效恢复血液流通是个重要问题。通过18F-NEB PET 显像可直观反映血管通透性和血液流通情况。对下肢缺血模型小鼠术后第1、3、5、7、10 、14 天分别进行18F-NEB PET 显像检测血管通透性，其结果与组织病理学检查结果一致[14]。

人胶质瘤U87MG 模型小鼠注射18F-NEB 后，肿瘤组织呈现18F-NEB 高摄取，60 min 连续动态扫描结果显示，18F-NEB 在肿瘤组织中的摄取水平逐渐升高，而在血液中的摄取水平逐渐下降，数学分析计算出的参数肿瘤血管通透因子（Ps）可用于定量评价肿瘤组织中血管的通透性和血容量，该参数可用于患者的筛查，评价抗血管生成药物的应答，指导靶向药物的递送[15]。

2.2 IPBA 及其类似物

IPBA 最初用于改善多肽和药物的药代动力学特性，IPBA 偶联的氨基酸与HSA 的结合常数在微摩尔级别[16]。目前基于IPBA 与HSA 的结合型探针大多应用于临床前研究。

2.2.1 IPBA 修饰探针用于延长药物在血液中的循环时间

最早采用IPBA 修饰进行核医学研究的化合物为叶酸。有研究结果显示，经177Lu 标记后，IPBA 修饰的叶酸比未修饰叶酸在模型动物肿瘤部位的摄取值更高（注射后4 h 的摄取值为17.56 %ID/g），肾蓄积显著减少，IPBA 修饰的叶酸在肾脏的摄取值为28 %ID/g，而未修饰的叶酸注射后4 h 在肾脏的摄取值为70 %ID/g，这使得SPECT 图像质量优异；治疗后结果显示，IPBA 修饰叶酸的核素治疗组中5 例模型动物有4 例肿瘤完全缓解，并且动物的存活时间显著延长[17]。

IPBA 修饰的PSMA 分子177Lu-PSMA-IPBA-01169（简称177Lu-HTK01169）与靶点的亲和力非常高，Ki值为0.04 nmol，而177Lu-PSMA-617 的Ki值为0.24 nmol。SPECT 显像结果和生物学分布研究结果显示，177Lu-PSMA-617 和177Lu-HTK01169 均通过肾脏排泄，177Lu-PSMA-617具有快速血液清除特性[注射后1 h 血液中的摄取值为（0.68±0.23） %ID/g]，注射后1 h 肿瘤摄取达到峰值（15.1 %ID/g），120 h 后逐渐降至7.91 %ID/g，177Lu-HTK01169 注射24 h 后肿瘤摄取达到峰值（55.9 %ID/g），并一直维持至试验结束（120 h）；剂量学计算结果显示，177Lu-HTK01169 在肿瘤部位的辐射剂 量 是177Lu-PSMA-617的8.3 倍[18]。使 用177Lu-PSMA-617（18.5 MBq）治疗的小鼠中位生存期为58 d；而采用18.5、9.3、4.6、2.3 MBq177Lu-HTK01169 治疗的小鼠中位生存期分别为120、103、61 、28 d[19]。177Lu-HTK01169 大大提高了肿瘤的核素靶向治疗效果[18]。

2.2.2131I-IPBA SPECT 显像

131I-IPBA 制备简便，反应10 min 即可获得非常高的放射性标记产率（＞99%）和良好的放射化学纯度（＞98%）。其以高亲和力（IC50=46.5 μmol）与HSA 结合，并具有良好的稳定性[20]。生物学分布研究结果表明，131I-IPBA 主要聚积在血液中，并具有良好的滞留性[30 min 时的摄取值为（10.51±2.58） %ID/g，4 h 时为（4.63±0.17） %ID/g]，胶质瘤U87MG模型动物的131I-IPBA SPECT 图像可以清晰地显示血池、淋巴结和肿瘤，并且T/NT 很高[19]。131I-IPBA 属于放射性碘HSA 结合剂，具有较长的血液半衰期和良好的稳定性，可用于修饰多种HSA 结合放射性配体，并发展成为一种多用途的治疗药物。

2.2.3131I-IPBA 修饰叶酸用于动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）中活性斑块的检测

AS 相关炎症的早期检测可以降低与之相关疾病的发生率，其与非酒精性脂肪肝之间存在着相关性。在AS 和脂肪肝的发展过程中，巨噬细胞的活化会造成斑块的不稳定和临床并发症的发生，其特征是活化巨噬细胞不间断地聚集叶酸受体β 并在几种并发症中高表达。通过131I-IPBF（131IIPBA 偶联的叶酸）可实现叶酸受体β 的显像，从而用于AS 斑块和非酒精性脂肪肝的无创检测。131I-IPBF 的体外测定结果显示，其与血浆蛋白具有中等强度的结合力，并可被活化的巨噬细胞特异性摄取；正常小鼠的药代动力学研究结果显示，131I-IPBF 的血液清除半衰期为8.14 h，在Raw 264.7 小鼠单核巨噬细胞白血病细胞中测定的Kd值为（43.94±9.83） nmol；131I-IPBF SPECT 显像结果显示，其在模型动物的晚期斑块和脂肪肝中具有高摄取率[20]。131I-IPBF 在高危AS 斑块中的特异性摄取，可用于监测AS 斑块和伴随的脂肪肝的发生。

2.2.4 IPBA 类似物的应用

由于IPBA 修饰基团与HSA 结合的优良性能，许多类似物被设计出来用于改变药物在体内的药代动力学特性，如4-（对甲基苯基）丁酸、4-（对氯苯基）丁酸和4-（对甲氧基苯基）丁酸等。

Kramer 等[21]对4-（对甲基苯基）丁酸修饰的PSMA 进行研究，经177Lu 标记后进行的临床试验结果显示，177Lu-PSMA-白蛋白结合型（简称ALB）-56 的耐受性良好，未观察到严重不良反应；SPECT 显像结果显示，177Lu-PSMAALB-56 在血液中的循环时间较长，注射48 h 后在肿瘤病灶中的摄取值最高。他们发现，与经典的PSMA 放射性配体（如PSMA-617 和PSMA-I&T）的体内分布数据相比，177Lu-PSMA-ALB-56在病灶内的浓集剂量[（6.64±6.92） Gy/GBq]高达2.3 倍，唾液腺体分布剂量[（0.87±0.43） Gy/GBq]相似，肾脏和红骨髓的分布剂量[（2.54±0.94） Gy/GBq 和（0.29±0.07） Gy/GBq]稍高。这说明4-（对甲基苯基）丁酸修饰PSMA进行核素靶向治疗是可行的，并且会显著提升治疗效果。

通过筛选不同的修饰基团来提高PSMA 类核素治疗药物的肿瘤摄取，不同的基团用来修饰PSMA 以优化亲和力并改善肿瘤与肾脏的分布比值。9-蒽基丙氨酸修饰的PSMA在注射1 h 后肿瘤摄取值最高，达到（23.1±6.11） %ID/g；4-（对氯苯基）丁酸和N-（4-（对甲氧基苯基）丁酸修饰的PSMA分别被命名为HTK03121 和HTK03123；177Lu-HTK03121 和177Lu-HTK03123 具有极高的肿瘤摄取值[（104±20.3） %ID/g和（70.8±23.7） %ID/g）]，并且该摄取值在注射后维持了120 h；剂量测定计算结果显示，177Lu-HTK03121 和177Lu-HTK03123在肿瘤部位的吸收剂量分别为177Lu-PSMA-617 的18.7 倍和12.7 倍，在肾脏的吸收剂量仅高出177Lu-PSMA-617 6.4 倍和6.3 倍，这使得肿瘤与肾脏的吸收剂量比值分别提高了2.9 倍和2.0 倍[22]。

2.3 其他类型化合物

HSA 作为药物载体的应用非常广泛，包括化疗药物和生物制剂，很多化合物和蛋白被筛选出来用于与HSA 结合。除EB 和IPBA 外，近年来用于核医学诊疗研究的有以下几种。

2.3.1 工程化蛋白

通过噬菌体技术筛选出的蛋白ABD035对HSA 显示出了良好的亲和力（Kd=5.0×10-13mol/L）[23]。通过蛋白工程技术，将ABD035与纳米抗体ZHER2:2891偶联，然后进行螯合基团1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸（DOTA）的化学修饰形成新的抗体（ABY-027），该抗体的亲和力与ZHER2:2891一致（74 pmol 对76 pmol），该纳米抗体经过177Lu标记后，在模型动物肾脏和肝脏的摄取显著降低（为原来抗体的1/2 和1/3）, 48 h 后肿瘤摄取值是 ABD-（ZHER2:342）2的2 倍，显示出更加优异的治疗潜力[24]。

ABD035偶联的人类表皮生长因子受体2 型（HER-2）配基ADAPT6 经177Lu 标记后，模型鼠48 h 的肾脏摄取降低至原来的1/14，肿瘤摄取为177Lu-DOTA-ADAPT6 的3 倍；相较于177Lu-DOTA-ADAPT6，荷瘤鼠单次注射18 MBq177Lu-DOTA-ADAPT6-ABD035，中位存活率提高了2 倍以上[25]。因此，探针与ABD035的融合设计为放射性核素靶向治疗药物开发提供了非常有意义的探索。

2.3.2 脂肪酸

脂肪酸作为功能基团用于HSA 载药已经有较长的应用历史，近年来主要应用于抗肿瘤药物如紫杉醇[26]、血糖控制药物[27-30]以及其他药物的修饰改造。月桂酸（C12）和棕榈酸（C16）2 种脂肪酸分别与FAPI-04 偶联成FAPI-C12 和FAPI-C16，用68Ga、86Y 和177Lu 对2 种化合物进行放射性标记，结果显示，与177Lu-FAPI-04 相比，86Y-FAPI-C12 和86Y-FAPI-C16 具有更长的循环时间和更高的肿瘤摄取；177Lu-FAPI-C16 在24 h 时的肿瘤摄取值比177Lu-FAPI-C12 更高[（11.22±1.18） %ID/g 对 （7.54±0.97） %ID/g）]，二者均比177Lu-FAPI-04[（1.24±0.54） %ID/g]高，这2 种修饰均改变了药物的药代动力学特性，提高了肿瘤摄取值[31]。

2.4 基于HSA 结合的显像剂和治疗药物

2014—2021 年，经国内外伦理委员会或药监部门审批进入临床试验或已上市的基于HSA 的显像药物或者治疗药物详见表1。

表1 2014—2021 年已上市或已开展临床试验的人血清白蛋白结合型放射性药物Table 1 Human serum albumin binding radiopharmaceuticals that have been approved for marketing or undergoing clinical trials from 2014 to 2021

3小结与展望

利用放射性核素衰变产生的射线对肿瘤进行诊断和治疗的方法已经成为核医学的主要研究内容。其关键在于如何将放射性核素定向导入肿瘤组织，提高肿瘤诊疗的准确性，这要求放射性药物在靶部位能特异性浓集，且靶向性好。近年来基于HSA 结合的设计策略，多种探针被设计出来用于淋巴显像、心肌功能评价、AS 斑块的检测、改变探针的药代动力学特点从而延长其在体内的循环时间等，很多探针已经被用于临床试验研究。这些探针的设计和改造需要注意以下几个方面的问题：（1）探针的设计与评价要关注骨髓、腺体等敏感脏器和组织的受照射剂量，因探针循环时间显著增长，这些脏器所受剂量较使用未修饰探针时的辐射剂量显著增加，需要测算给药剂量与敏感脏器吸收剂量之间的关系，确保用药安全。（2）HSA 结合型探针用于肿瘤的靶向治疗研究刚刚起步，临床数据较少，已经发表的文章大多侧重于指出HSA 结合型探针的优势与价值，忽略了可能出现的不良反应。常规的核素靶向治疗药物具有的不良反应包括3/4 级血液学毒性，如贫血、血小板减少和白细胞减少；非血液学毒性，如肝肾毒性、胃肠道症状（如恶心、呕吐）、干燥综合征、疲劳等。有文献报道，177Lu-PSMA-617 有3%～14%具有3/4 级血液学毒性，另有一部分表现为口腔干燥症和恶心等[33-34]。而177Lu-EB-PSMA-617 的首次临床试验未观察到明显的肾毒性、肝毒性或血液学毒性，患者存在一定程度的白细胞减少，40%的患者出现疲劳症状[35]。而177Lu-PSMA-ALB-56 的相关研究结果证实，没有患者出现相关口干、疲劳、恶心、食欲不振、肾毒性、肝毒性或严重血液学毒性，其中有40%（4/10）患者出现贫血症状[21]。177Lu-DOTA-EB-TATE 的临床研究未观察到严重的血液毒性和肾脏毒性[36]。有研究者建议，需要对肾脏和骨髓采取保护措施[37]。经过HSA 修饰后的放射性药物未发现严重的血液毒性反应，但肾脏、胰腺、腮腺等高摄取脏器和组织需要被关注并对其采取保护措施。（3）目前进行的基于HSA 结合的核医学诊疗策略大多集中在临床前和Ⅰ、Ⅱ期临床研究，缺乏大型的前瞻性Ⅲ期随机对照研究来证明HSA 结合型探针比传统药物具有更好的疗效，但基于现有的临床研究可以预测未来的Ⅲ期临床试验的疗效，希望未来的Ⅲ期临床试验可以明确治疗方案和给药剂量。优化探针的药代动力学，使得用更小的剂量达到同样的效果，或用同样剂量实现更好效果；进一步优化剂量学研究，根据剂量学相关基因型等进行个性化治疗，并减少不良反应。（4）目前进行的临床试验大多使用的是β 粒子发射体核素，而α 粒子凭借较高的传能线密度、较强的相对生物学效应及较低的毒性和不良反应，将来有可能被推向临床，特别是223RaCl2获得NMPA 的批文及在临床上的应用，为α 核素HSA 结合型药物的发展开辟了广阔的空间。

利益冲突所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明韩彦江负责综述的撰写、图片的处理与审核；王猛、徐万帮负责综述的审阅与修订；智生芳负责文献的查阅、写作思路的拟定、综述撰写的指导