作者：刘柯槿，曹礼，刘颖，孙洪赞，中国医科大学附属盛京医院

作为无创、高敏感度、高特异度的分子成像技术，PET现已广泛用于肿瘤、神经系统及心血管系统等，动态定量观察人体生理生化变化。随着核素标记肽类分子探针的发展，利用放射性标记多肽进行PET成像逐渐受到关注。可用于放射性标记的正电子核素包括11C、15O、18F、64Cu及68Ga等；其中部分核素半衰期过短，限制了其远距离运输和临床应用，如15O 和11C多仅用于研究及小范围临床检查。

18F的物理、化学及核性质均较佳，其β+ 衰变能量低(0.64MeV)，半衰期较长(109.8min)，可在高比活度下大量生产，且碳氟键键能较高，使多肽被标记后不易脱落；以18F标记后的多肽分子结构变化较小，活性易保留，是可用于放射性标记中小型生物分子的理想核素。

用于成像和治疗的理想探针应具有靶向性高、体内稳定性佳和药代动力学良好等特点。常用于制备探针的物质包括小分子化学物质、多肽、蛋白质和抗体等。一些小分子类药物常无法排出体外而累积于体内器官中，产生有毒代谢物；抗体体积较大，可能引起过敏反应；多肽则具有特异性高、渗透能力强、分子量小、在血液及非靶组织中清除快及低免疫原性或非免疫原性等优势，且其代谢物基本无毒性，较少出现免疫反应；目前针对生长抑素、精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(Arg-Gly-Asp，RGD)、神经降压素、铃蟾素及胃泌素等的临床研究均已取得较好进展。本文就18F标记肽类分子探针用于PET肿瘤成像的研究进展进行综述。

1. 18F标记多肽

以18F标记肽可采用直接法和间接法。直接法以亲核取代，无需载体，但反应条件较苛刻。间接法相对简单，较为常用，主要通过辅基间接连接多肽与核素，产物稳定性较好，又可分为辅基标记法、固相标记法、点击化学法及18F-AlF络合标记法等。

1.1 辅基标记法

目前以18F标记肽类多采用辅基标记法，常见参与反应辅基包括2-18F-氟丙酸对-硝基苯酯(nitrophenyl2-18F-fluoropropionate，18F-NFP)、N-琥珀酰亚胺-4-18F-氟苯甲酸酯(N-succinimidyl-4-18F-fluorobenzoate，18F-SFB)、N-[6-(4-18F-氟苯亚甲基)氨基氧己基]马来酰亚胺(N-[6-(4-18 Ffluorobenzylidene)aminooxyhexyl]maleimide，18 FFBAM)及18F-FDG-马来酰亚胺己基肟(18F-FDGMaleimidehexyloxime，18F-FDG-MHO)等；其反应过程复杂，耗时较长，总体标记率不高，且引入辅基较大，易影响肽的活性。

1.2 固相标记法

多以2-(7-氮杂苯并三氮唑)-N，N，N'，N'-四甲基脲六氟磷酸酯[2-(7-Azabenzotriazol-1-yl )-N， N， N '， N '-tetramethyluroniumhexafluorophosphate，HATU]为活化剂，以之在二异丙基乙基氨(N，N-Diisopropylethylamine，DIPEA)提供的碱性条件下与多肽进行缩合反应；常用辅基为2-氟丙酸(18F-fluoropropionic acid，18F-FPA)和18F 对氟苯甲酸(4-18F-fluorobenzoic acid，18F-FBA)。固相标记法耗时较短、产物纯度高，但反应过程中需注意保护多肽的羧基或氨基，并于标记结束后进行脱保护，导致其步骤较多，不易实现自动化合成。

1.3 点击化学法

可采用1，3-偶极Huisgen环加成反应进行18F标记，即利用Cu(I)催化炔烃与叠氮化物反应而形成三唑，但Cu (I)具有细胞毒性。ARUMUGAN 等基于18F 氮杂二苯并环辛炔(18Fazadibenzocyclooctyne，18F-ADIBO)于室温条件下通过无铜催化的叠氮化物-炔烃[3+2]-偶极环加成反应实现了叠氮修饰多肽标记。SARRETT 等于无催化剂的情况下实现了1，2，4，5四嗪(tetrazine)与反式环辛烯(trans-cyclooctene)的点击化学法反应，其快速性和生物正交性使得合成的预靶向多肽核素药物适用于人体。点击化学法大部分产物标记产率高，但需进行多步反应以引入末端炔基或叠氮基团，且部分产物的体内稳定性有待提高。

1.4 18F-AlF络合标记法

利用18F-KF与AlCl3反应生成的(18F-AlF)2+ 与连接在多肽上的配体发生络合反应，其常用螯合基团包括1，4，7，10-四氮杂环十二烷-1， 4， 7， 10-四羧酸(1， 4， 7， 10-tetraazacyclododecane-1，4，7，10-tetraacetic acid，DOTA)和1，4，7-三氮杂环壬烷-1，4，7-三乙酸(1，4，7-triazacyclononane-1，4，7-triacetic acid，NOTA)等。

18F-AlF络合标记法反应过程简单，耗时短，产率高，且产物稳定性佳，目前临床应用较广；但多数需在高温条件(100℃)下进行，不适用于标记温度敏感多肽，且部分参与合成的螯合基团体积较大，可能影响多肽活性。CLEEREN 等基于新型螯合基团——约束络合剂(restrained complexing agent，RESCA)，于室温下进行18F-AlF络合标记，反应35min后即可得到产物，但该螯合基团较大。

2. 18F标记肽类分子探针

2.1 整合素受体

整合素属于细胞表面受体。整合素αvβ3在正常组织和静息内皮细胞中的表达水平较低，而在多种肿瘤细胞表面和新生血管内皮细胞表面呈高表达。发生肿瘤可使血管生成异常，导致组织灌注受损，加速疾病进展并提高其耐药性应。整合素αvβ3是诊断及治疗肿瘤的理想靶点，可与特异性RGD及其类似物相结合，有助于无创评估肿瘤微环境。

SOBRAL 等发现，以99 Tcm-三羰基配合物[99Tcm]Tc(CO)3标记的RGD 类似物稳定性高，放射化学产率大于95%，且可作用于胶质母细胞瘤内的整合素αvβ3。整合素αvβ6 主要表达于受损后的上皮细胞，通常参与机体纤维化及肿瘤发生和转化。A20FMDV2 为由20 个氨基酸人工合成的多肽。ONEGA 等发现，18F-FB-A20FMDV2可特异性评估肺组织中整合素αvβ6的表达水平。

2.2 前列腺特异性膜抗原(prostate-specific membrane antigen，PSMA)

PSMA 在前列腺癌细胞的细胞膜上呈高表达，且其表达水平与肿瘤分期和分级呈正相关。近年研发出多种以PSMA 为靶标的核素标记探针，如18F-piflufolastat(18F-DCFPyL)、18FPSMA-1007 及68Ga-PSMA-11 等，其中18F-DCFPyL和68Ga-PSMA-11已获美国食品和药物管理局批准用于临床。目前开发新PSMA 靶向药物的重点已转为改善体内药代动力学和提高特异性结合亲和力，并降低对其他组织、特别是肾脏的毒性。

KUTEN等报道，18F-PSMA-1007与68Ga-PSMA-11均有助于识别中高危前列腺癌病灶，且18F-PSMA-1007还可检测其他低级别病变。ZHA 等采用络合标记法放射性合成18F-AlF-P16-093，发现其与PSMA 亲和力高，前列腺癌PIP-PC3细胞表现出PSMA 特异性高摄取；18F-AlF-P16-093在人血浆中的稳定性良好，为进一步临床试验奠定了基础。

LIU 等以络合标记法制备18F-AlF-PSMA-北京肿瘤医院(Beijing Carcinoma Hospital，BCH)并将其用于小鼠体内实验，发现18FAlF-PSMA-BCH 可特异性聚集于表达PSMA 的肿瘤中，且亲和力高、选择性佳；以之扫查11例前列腺癌，共检出37个PSMA 高表达病灶，表明该探针具有前列腺癌成像潜力。WURZER等采用固相合成法制备18F-rhPSMA，并基于LNCaP 荷瘤小鼠进行研究，发现肿瘤对其呈高摄取。

2.3 成纤维细胞活化蛋白抑制剂(fibroblast activation protein inhibition，FAPI)

肿瘤相关成纤维细胞(cancer-associated fibroblast，CAF)可分泌成纤维细胞活化蛋白(fibroblast activation protein，FAP)。FAPI是与FAP具有高亲和力的模拟多肽的喹啉衍生物。FDG对部分低糖酵解表型恶性肿瘤(如产生黏液蛋白的低级别恶性肿瘤和部分亚型乳腺癌)的显像效果不理想，而基于放射性标记FAPI的PET成像对胃肠肿瘤、肺癌、头颈部肿瘤、肝癌、乳腺癌和鼻咽癌等的检出率更高。

PANG等指出，68Ga-FAPIPET/CT 用于显示原发性及转移性胃癌、十二指肠癌和结直肠癌优于18F-FDG，且检查前患者无需禁食。CHEN 等报道，68Ga-DOTA-FAPI-04对原发恶性肿瘤的检出率为98.2%，高于18 F-FDG 的82.1%；且68 Ga-DOTAFAPI-04检出淋巴结、骨及内脏转移的效能亦优于18F-FDG。

TOMS等采用点击化学法合成18F 标记的糖基化FAPI(18F-labeledglycosylatedFAPI，18FFGlc-FAPI)，发现肿瘤对其摄取程度与68Ga-FAPI-04相似而滞留度更高。GIESEL 等分别以18F-AlF和68Ga 标记的NOTA-FAPI-74 对肺癌患者进行PET/CT 显像，结果显示18 F-AlF-NOTA-FAPI-74PET/CT图像对比度和空间分辨率更高，且辐射量低于18F-FDGPET/CT。

2.4 人表皮生长因子受体2(human epidermal growth factor recepto r2，HER2)

HER2是酪氨酸激酶受体蛋白，属于表皮生长因子受体家族，在肿瘤细胞分化、增殖及转移中起关键作用。XU 等采用络合标记法制备18F-AlF-NOTA-马来亚酰胺(Maleimide，MAL)-MZHER2:342，并对荷瘤(不同HER2表达水平的肿瘤细胞)裸鼠进行显像，发现18F-AlF-NOTA-MALMZHER2:342对HER2阳性的人卵巢癌细胞SKOV3及人乳腺癌细胞JIMT-1荷瘤裸鼠的显像效果较好，而对人乳腺癌细胞MCF-7荷瘤裸鼠的显像效果较差。亲和体(Affibody)是具有亚纳摩级靶向亲和力的小分子蛋白质，可快速从血液和正常器官中清除。

GLASER 等采用18 F-FBA 固相标记法标记Affibody，获得的示踪剂18F-FBA-ZHER2:2891具有良好的药代动力学特征，且靶向性及成像效果均较佳，在人胃癌细胞NCI-N87 肿瘤中的保留率较高。后续将针对18F-FBA/氨基氧结合Affibody进行进一步研究。

2.5 生长抑素受体(somatostatin receptors，SSTR)

SSTR 在多数神经内分泌肿瘤(neuroendocrine tumor，NET)细胞表面呈高表达。NET 葡萄糖代谢水平较低，18F-FDG显像不理想；SSTR 逐渐成为诊断和治疗NET 的重要靶点。LONG 等发现，18FAlF-NOTA-奥曲肽(18F-AlF-NOTA-octreotide，18FOC)显像的有效剂量为(0.023±0.002)mSv/mBq；且与18F-FDG相比，18F-OC对高分化新生神经的显像效果更佳。

PAUWELS 等认为18F-AlF-NOTA-OC的安全性、药代动力学特性和肿瘤靶向性均良好，且病变检出率与目前临床标准68Ga-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-1，4，7，10-四乙酸-D-苯丙氨酸1-酪氨酸3-苏氨酸8-奥曲肽[68Ga-DOTA-Tyr(3)-octreotate，68Ga-DOTATATE]相当。

2.6 促胃液素释放肽受体(gastrin-releasing peptide receptor，GRPR)

GRPR 在多种肿瘤如前列腺癌、乳腺癌和小细胞肺癌等中均呈高表达。PAN 等利用铃蟾素类似物以络合标记法制备GRPR 靶向显像剂18F-AlF-NOTA-甘氨酸-甘氨酸-甘氨酸-精氨酸-天冬氨酸-天冬酰胺-D-苯丙氨酸-谷胺酰胺-色氨酸-丙氨酸-缬氨酸-甘氨酸-组氨酸-亮氨酸-氨基乙基(Gly-Gly-Gly-Arg-Asp-Asn-D-Phe-Gln-Trp-Ala-Val-Gly-His-Leu-NHCH2CH3，MATBBN)，发现与18F-FDG 相比，其靶向性更高、成像效果更佳，且主要经肾脏排泄，血液清除更快。

CARLUCCI等开发了2种新型18F标记的铃蟾素类似物的GRPR靶向示踪剂，分别为18F-AlF-NOTA-4，7-硫化双丙氨酸-蛙皮素和18F-AlF-NOTA-2，6-硫化双丙氨酸-铃蟾素，均能特异性地与GRPR结合，体内稳定性较佳，并可经肾脏迅速清除。

3.小结与展望

近年多种18F标记肽类展露出用于PET成像的良好潜力。常用18F 标记方法各有其优缺点。部分18F标记肽类显像剂体内稳定性有限、肾毒性较大、骨摄取量较高，限制了其临床应用。尽管已有较多放射性标记多肽的相关报道，但在正式用于临床前仍需进一步深入研究。

来源：周永鹏,李正民,高昌俊.二氧化碳人工气胸致急性重度呼吸性酸中毒一例[J].临床麻醉学杂志,2023,39(04):447-448.

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