作者：谢家建，冯悦，张慧慧，蔡亮，重庆医科大学附属第二医院

肿瘤微环境在肿瘤的发生、发展、转移以及药物敏感性方面扮演着重要角色。碳酸酐酶IX（CAIX）作为3种胞膜外碳酸酐酶（CA）之一，已被认为是肿瘤微环境中的一种关键介质。在低氧和/或Warburg效应下，癌细胞产生的大量乳酸，促进CAIX催化二氧化碳的可逆水解作用生成碳酸氢根离子和质子，增强肿瘤细胞对酸中毒的适应能力和快速繁殖能力，并维持肿瘤微环境酸化，为肿瘤的侵袭与转移提供有利条件，与肿瘤生长、侵袭、转移及对常规治疗耐药的过程息息相关。

CAIX在绝大多数缺氧实体肿瘤中高表达，仅在胃肠道的上皮细胞、皮肤、胰腺和男性泌尿道中有少量生理性表达，使其成为潜在的诊断和治疗靶点，是包括核医学、超声、肿瘤在内多个学科的研究热点。以CAIX作为靶点开发的抗肿瘤药物能够提高生物利用度，降低机体毒副作用，还可有效抑制CAIX的pH调节功能，形成不利于肿瘤细胞增殖、侵袭和转移的生存环境，对提高癌症治疗效果具有重要的意义。因此，近十年来靶向CAIX的药物研究备受关注，仅在2012~2023年就开发了近700种新的药物，在放射性药物、荧光显影、超声成像、纳米材料等方面的研究均是层出不穷。

近年来，以CAIX为靶点的抗肿瘤药物和放射性核素靶向治疗研究愈加深入，靶向CAIX的放射性药物广泛应用于肾癌诊断，并在乳腺癌、肺癌、卵巢癌、头颈部癌、膀胱癌、结肠癌、宫颈癌等肿瘤中也展示出不错的研究前景，但目前尚无该领域的全面综述。本文主要针对近年来靶向CAIX的放射性药物的相关研究予以总结和综述，从单抗类、小分子类、多肽类3个方面深入分析靶向CAIX的放射性药物的优势及缺点，并总结现阶段临床应用前景，为优化药物结构、降低副作用、满足临床需求提供理论支持，并为靶向CAIX放射性药物的研发及临床转化提供新思路。

1. CAIX的概述

CA是一类广泛存在于真核生物和原核生物中的金属酶，主要催化二氧化碳的水解反应，将其可逆转化为碳酸氢盐和氢离子，人体至少具有15种不同的CA亚型，其中3种处于非活跃状态，其余12种的活性从弱到强不等，人体的CA均属于α基因家族，且与锌离子高度相关，不同亚型的CA在亚细胞位置上有所差异，主要分布于胞质、质膜和线粒体中，CA参与多种生理过程，包括pH值和二氧化碳的调节、呼吸、脂肪生成、尿素生成、糖异生及二氧化碳/碳酸氢盐的运输等。

CA的抑制剂自研发至今已用于利尿剂、抗癫痫药、抗青光眼药物及抗肥胖药物等领域，早期使用的CA靶向药物缺乏选择性，导致了多种不良副作用的发生。随着对亚型选择性药物研究的深入，相关概念的验证研究逐步展开，推动了新的临床应用。CAIX作为CA家族的一员，是3 种胞膜外CA之一，由3 部分组成：带有CA的细胞外蛋白多糖样结构域、跨膜片段和胞质内部分。

CAIX主要由缺氧诱导产生，此外，其他微环境条件、信号通路、可溶性因子及基因突变也可调节其表达。CAIX在正常组织中的表达相对较低，仅在胃肠道的上皮细胞、皮肤、胰腺和男性泌尿道中有少量生理性表达，而在多种恶性肿瘤（如肾癌、乳腺癌、肺癌、卵巢癌和结直肠癌等）中，CAIX则表现出显著的过表达。CAIX因其与肿瘤的密切相关性，特别是在肾透明细胞癌（ccRCC）的作用，成为近年来重点研究的亚型。

2. 靶向CAIX的单克隆抗体类放射性药物

单克隆抗体是一种具有高度特异性和均一性的生物分子，早期单克隆抗体是放射性药物发展的重要领域，靶向CAIX的放射性药物也是从此开始研究。吉伦妥昔单克隆抗体（girentuximab），也称为抗体cG250，曾被认为是表征肾实性肿块最有前途的核成像靶点之一。早在30 年前，124I 标记的吉伦妥昔（124Igirentuximab）已进行临床实验，124I-girentuximab 证明能够准确、无创地识别肾透明细胞癌（ccRCC），其平均敏感度为86.2%，平均特异度为85.9%，明显高于增强CT。131I标记的girentuximab也表现出相似的诊断效能。

124I及131I复杂的衰变谱、辐射超高能量γ射线、较差的图像质量等缺点使89Zr 标记的吉伦妥昔（89Zrgirentuximab）顺势产生。89Zr-girentuximab 检测ccRCC的平均敏感性为85.5%，特异性为87.0%，同时未观察到该药物相关的不良事件。有研究表明在疑似复发或转移性患者中，89Zr-girentuximab有助于确认或排除ccRCC，并进行分期及鉴别诊断；与单独CT相比，89Zr-girentuximab联合18F-FDG PET/CT有助于预测转移性ccRCC患者的观察时间，同时在能够观察的病人中提高病变检出率，能够更早诊断出可能的转移病灶。

有研究团队注册了临床研究，探索89Zrgirentuximab在尿路上皮癌或膀胱癌分期中的应用。111In标记的吉伦妥昔（111In-girentuximab）的临床研究发现，它可用于检测原发性肾肿块患者的ccRCC病灶，同时提示ccRCC患者的疑似转移病灶的性质；研究中的22 例肾肿块患者中，有16 例观察到111In-girentuximab的摄取，切除后均证实为ccRCC；6 例患者的疑似病灶未摄取，在这些患者中，均未发现ccRCC，病灶也未发生进展。

治疗型核素标记的girentuximab 也展现不错的效果。177Lu-girentuximab 在转移性肾癌患者中的放射免疫治疗的一、二期临床试验表明，在一期实验纳入的23例ccRCC转移患者中，其在高达2405 MBq/m2的活性剂量水平下耐受性良好，且放射免疫治疗可以稳定先前进展的转移性ccRCC，肿瘤生长率从注射前3 月的40.4%下降到治疗后3 月的5.5%；二期实验，177Lugirentuximab治疗后14名患者中有9名病情稳定，其报道的主要毒性是骨髓毒性。

α 核素225Ac 标记的girentuximab 也完成了临床前实验，在过表达CAIX的小鼠异种移植模型中有着非常显著的治疗效果。除此之外，基于单克隆抗体研发的抗体片段也在临床前研究中展现出潜力，抗体片段Fab 分子大小相对小，有助于靶组织的显像，提高肿瘤与非靶组织的对比度，有研究用胃蛋白酶等方法制备的 111In-girentuximab-F（ab'）2对CAIX具有高亲和力，其体内肿瘤摄取与不同头颈部异种移植物中的CAIX表达密切相关，表明111Ingirentuximab-F（ab'）2 是一种在CAIX 表达的成像上是很有前途的示踪剂。

尽管针对CAIX的抗体研究已有多年，且从诊断到治疗的放射性药物改造一直在进行，包括早期的124I和111In标记，再到如今的89Zr、177Lu甚至225Ac标记，但这些药物仅用于临床前实验，主要原因在于抗体生产循环时间较长、较高的本底、抗体生产的高成本以及脱标等问题，这些问题限制了靶向CAIX的抗体类放射性药物研究的进一步发展。

3. 靶向CAIX的小分子类放射性药物

小分子类成像剂可加快注射到成像的时间，同时通过使用半衰期较短的放射性同位素可减少患者的潜在剂量，在合成、纯化和监管批准途径方面也具有优势，因此它们是靶向CAIX放射性药物研究中种类最多、最具多样性的抗原识别分子。磺胺类、苯酚类、聚胺类和香豆素类是4类经典的CA抑制剂，但大多数缺乏选择性。磺胺类药物所共有的磺酰胺基团可与CAs活性空腔底部的锌离子产生螯合，由此抑制CAs 的催化活性。靶向CAIX的小分子显像剂大多数依据磺胺类小分子设计而来，常见的策略是运用多价效应和增加修饰结构，依赖于细胞的不可渗透性来实现亚型选择。

有研究发现，非特异性CA抑制剂（磺酰胺）的三聚体化显著提高了体内对CAIX的选择性。同时，该研究团队基于磺酰胺与不同聚氨基羧酸盐螯合剂偶联和植入阳离子基序的方法，进一步提高了选择性，从而提高本靶比。也有研究设计了一种新型的基于乙酰唑胺的双靶向小分子探针68Ga-LF-4，通过与特定氨基酸序列结合，在临床前实验中取得了良好的显像效果。

另一项研究中设计了68Ga-NY104，基于乙酰唑胺构建，并与聚乙二醇（PEG）和螯合剂NOTA相连，在OS-RC-2异种移植物中，注射后5 min表现出强烈的摄取，并在注射后3 h 内逐渐增加；在3 例患者中，68Ga-NY104 耐受性良好，未见不良事件报道，其中2 位ccRCC患者的原发性和转移性病灶中观察到大量积累；该团队另一项研究中，67%（14/21）确诊ccRCC转移的患者中发现了另外26 个以前未知的疾病区域，表现出对转移性ccRCC患者的高诊断效能。

该药物已获得美国食品药品管理局的临床试验批准，是全球首款获得临床试验的靶向CAIX的小分子PET诊断示踪剂。还有研究致力于将1，4，7，10-四氮杂环十二烷-1，4，7-三乙酸单元（DO3A）与磺酰胺单元相连接，甚至将2个磺酰胺单元相连，以提高亲和力，获得更合适的探针，并进行111In和68Ga标记实现SPECT和PET成像，利用90Y进行治疗，在临床前实验中也表现出不错的诊断和治疗效果，但是本底较高，仍需要进一步的结构修饰。

有研究从DNA编码文库中发现双基序配体XYIMSR，显示出对CAIX的优异体外选择性。双基序配体XYIMSR可以与111In 和64Cu 标记，111In-XYIMSR在SK-RC-52 肿瘤小鼠中，1 h 达肿瘤最大累积并表现出较高的本靶比；64Cu-XYIMSR在SK-RC-52 肿瘤小鼠中，与111In-XYIMSR相比，本靶比更高且更快清除，可能是其亲水性增加的结果，特别是配体结合后CAIX内化更少；64Cu-XYIMSR在U87MG肿瘤小鼠也表现出类似的优势；在当时，无论111In 还是64Cu 标的XYIMSR 在ccRCC表现出优于以往报道的CAIX靶向放射性药物的药代动力学，在转移性ccRCC中能够有效定位和成像。

还有研究团队研发了99mTc-PHC-102，一种99mTc标记的乙酰唑胺衍生物偶联物，在动物模型中表现出高肿瘤摄取，在SK-RC-52 肿瘤小鼠中3H表现出最大的肿瘤累积；临床试验研究的5 例患者中，99mTc-PHC-102 耐受性良好，未出现药物相关不良事件，且具有良好的本靶比。目前多种靶向CAIX的小分子类放射性药物均已通过美国食品药品监督管理局的新药临床试验注册，正在进行多中心试验，是有可能成为最早上市实现临床运用的类型。

4. 靶向CAIX的肽类放射性药物

由于肽受体（如生长抑素受体2型、趋化因子受体4型、胰高血糖素样肽1 受体等）在不同癌症亚型中异常过表达，肽在核医学中被广泛用作诊断和治疗载体。肽的模块化设计提供了合成的灵活性，可以使用不同的核素、接头和氨基酸（天然或非天然）来优化稳定性、靶向性和药代动力学。有研究设计了DPI-4452，这是一种靶向CAIX的拟肽，带有1，4，7，10-四氮杂环十二烷-1，4，7，10-四羧酸（DOTA），可以与68Ga或177Lu等放射性核素进行螯合，从而用于诊断和治疗，在HT-29和SK-RC-52肿瘤小鼠模型中，68Ga-DPI-4452和177Lu-DPI-4452均显示出肿瘤特异性摄取；首次人体安全性、成像和剂量测定结果显示，在3例ccRCC患者中，68Ga-DPI-4452具有很高的本靶比，并且未观察到明显的不良事件，表明其在ccRCC诊断方面具有潜力。

亲合体具有生物相容性、无毒性，并能与特异性受体高亲和力结合，可作为抗体的替代品用于肿瘤靶向递送和治疗，亲合体放射性探针具有分子体积相对较小，清除速度较快，成像对比度高，肿瘤穿透性好的优势。有研究设计了99mTc-HE3-ZCAIX，相比单克隆抗体，具有更高的清除率，但亲和力仍需进一步提升；随后，该研究团队开发了4种探针，这些探针具有相同的支架并在CAIX上竞争相同的表位，但具有不同的结合旁位，且可以用99mTc 和125I 标记；其中，99mTc-HE3-ZCAIX-2 在转移性癌症中对CAIX靶向成像效果最好；后续研究引入了DOTA环以便标记，111In-DOTA-HE3-ZCAIX-2 提供显著更高的肿瘤本靶比，使其成为一种非常有前途的示踪剂。虽然肽等放射性药物在核医学的运用已经比较常见，但是针对靶向CAIX的肽等放射性药物研究还比较新兴，目前临床试验研究还比较少见。

5. 展望与小结

尽管目前针对靶向CAIX放射性药物的研究成果丰富，从最初的单克隆抗体到近年的小分子类层出不穷，但目前应用于靶向CAIX的放射性药物大多处于临床前和临床开发阶段，至今尚未有相关药物获得临床批准上市。基于吉伦妥昔单的放射性药物研究已相对成熟，但抗体本身的生产成本和血流动力学等问题限制了其临床应用。抗体片段的优势在于相对较小的分子量使其更易渗入CAIX过表达组织和细胞，在提高探针特异性的同时明显缩短了探针的作用时间。

靶向CAIX的肽及亲合体药物因良好的靶向性，较强的组织穿透性且便于合成和修饰，在目前的研究中表现出新兴势头。小分子具有低分子量、高穿透性、易合成和非免疫原性等特点，是靶向CAIX放射性药物研究中种类最多、最具多样性的抗原识别分子，也是目前最可能实现批准上市的类型。但纳米类及外泌体类在其他领域研究火热的类别中，并未见CAIX靶向放射性药物的相关报道，或许进行此类药物研究能够获得更优秀的放射性药物。

多价效应，配体修饰，电荷改变等常见的放射性药物改进策略在CAIX靶向药物的研究中均有发现。一些研究也报道了具有代表性的异源二聚体放射性配体，如靶向CAIX 和PSMA 的异源二聚体、靶向CAIX和FAP的异源二聚体等，它们通过肿瘤显像极大提高了CAIX阳性肿瘤的诊断准确性和灵敏度。

虽然其应用仍处于早期阶段，但是已经在多项研究中显示出了巨大的诊疗潜力，因此，未来应该开发更多的双靶异源二聚体，用于分子成像和治疗。未来的研究可能会集中在提高探针的特异靶向性、降低剂量、减少成本以及提高图像质量等方面。此外，随着个性化医疗和精准医疗的发展，靶向CAIX放射性药物可能会在未来成为更多癌症患者治疗计划的一部分。

来源：谢家建,冯悦,张慧慧,等.靶向碳酸酐酶IX的放射性药物的研究进展[J].分子影像学杂志,2025,48(06):776-780.