【专题论著】| 新型前列腺癌显像剂68Ga-PSMA-4PY的初步临床研究

通信作者：张锦明　E-mail: zhangjm301@163.com

　　前列腺特异性膜抗原（prostate specific membrane antigen，PSMA）在前列腺癌细胞表面高度上调和过表达，作为靶点被成功地应用于前列腺癌的诊断及治疗中^［1-3］，改写了以前列腺特异性抗原（prostate-specific antigen，PSA）血液检测、数字直肠检查和多参数磁共振成像为主的传统诊断流程^［4-5］，并为转移性去势抵抗性前列腺癌（metastatic castration resistant prostate cancer，mCRPC）患者带来新的治疗手段^［6-7］。其中，⁶⁸Ga-PSMA-11^［8］、¹⁸F-DCFPyL^［9］、¹⁸F-rhPSMA-7.3^［10］和¹⁸F-PSMA-1007^［11］是最受关注的4种PSMA诊断显像剂，前三者已被美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准上市。⁶⁸Ga-PSMA-11和¹⁸F-DCFPyL主要经泌尿系统排泄，诊断效能基本一致^［12］，¹⁸F-rhPSMA-7.3保持了低肝脏摄取的同时膀胱放射性浓聚低^［13］，而¹⁸F-PSMA-1007需要注意异常非特异性摄取问题^［14］。同时，¹⁷⁷Lu标记的PSMA-617则是放射性配体疗法的先行者，2022年美国FDA授予了其突破性疗法认定，可显著延长mCRPC患者影像学无进展生存期（radiographic progression-free survival，rPFS）和总生存期（overall survival，OS）^［15］，为晚期mCRPC患者带来了福音。

　　在针对PSMA的核素类药物的真实世界应用中，尤其是PSMA放射性配体疗法，由于药物在正常脏器中滞留并产生杀伤作用，患者可能出现肾毒性、骨髓抑制和干燥综合征等不良反应^［16-17］。如何使药物从正常组织快速清除以减少不良反应，是一个重要的研究方向。在前期的研究^［18］中，我们通过提高亲水性，筛选得到DOTA-PSMA-4PY，⁶⁸Ga标记的探针药物能迅速从小鼠体内清除，可减少辐射剂量并提高靶/本比值。本研究实现了⁶⁸Ga-PSMA-4PY的药盒化生产，并进行了小鼠动态正电子发射体层成像（positron emission tomography，PET）以及临床应用初步研究。

采用德国ITG公司⁶⁸Ge/⁶⁸Ga发生器（符合GMP标准）生产⁶⁸Ga；使用平生医疗科技（上海）有限公司Super Nova Micro-PET/CT进行小动物PET显像；使用德国Siemens公司Biograph 64 TruePoint PET/CT进行人体PET采集；使用美国Bioscan公司AR-2000薄层放射性扫描仪、美国Charles River公司Portable test system-Endotoxin快速内毒素检测仪、美国Agilent Technologies公司Agilent 1260 Infinity Ⅱ高效液相色谱系统（包含美国Phenomenex公司Gemini 5μm C18柱，110Å 150×4.6 mm）进行显像剂质量控制；使用的试剂和耗材包括国药集团化学试剂有限公司的36%~38%浓盐酸、北京百灵威科技有限公司的分析纯乙酸钠、北京百灵威公司的85%磷酸和HPLC级乙腈、上海康朗生物科技有限公司的pH=5.0柠檬酸缓冲液、美国Agilent Technologies公司的ITLC-SG色谱纸、上海三爱思试剂有限公司的pH试纸、德国Merck Millipore公司的0.22 μm PVDF无菌过滤器。

　　昆明种小鼠（KM小鼠）购于北京维通利华实验动物技术有限公司：正常雄性昆明小鼠3只 ［8周龄，（22±3）g。］实验动物许可证号码：SCXK（京）2022-0052。

前体药盒制备：将100 μL含20 μg DOTA-PSMA-4PY水溶液、150 μL含13 mg乙酸钠水溶液和250 μL含10 mg抗坏血酸钠水溶液（三者总体积约0.5 mL）置于10 mL安瓿瓶中混匀，在真空干燥器上低温除水，形成白色粉末，充氮后密封，置于-20 ℃保存。

   ⁶⁸Ga标记：5 mL注射器取3 mL高纯0.05 mol/L HCl溶液，连接至⁶⁸Ge/⁶⁸Ga发生器，1 mL HCl通过发生器并弃去，将后续2 mL ⁶⁸GaCl₃淋洗液收集至前体药盒中，待粉末溶解后摇匀，置于90 ℃下密闭加热5 min。冷却后溶液通过0.22 μm无菌过滤器至无菌真空瓶，3 mL注射用水冲洗无菌过滤器，得到终产品⁶⁸Ga-PSMA-4PY。

　　质量控制：使用精密pH试纸测量产品 pH值；使用快速内毒素检测仪测量产品细菌内毒素脂多糖（LPS）含量；使用放射性薄层色谱（thin-layer chromatography，TLC）及高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）扫描仪测量产品放射化学纯度，TLC以ITLC-SG色谱纸为固定相，pH=5.0柠檬酸缓冲液进行展开后，利用TLC扫描仪测量放射化学纯度，HPLC流动相为8%乙腈（含0.2%磷酸），流速为1 mL/min。

图1　⁶⁸Ga-PSMA-4PY和⁶⁸Ga-PSMA-11的小鼠动态PET结果

⁶⁸Ga-PSMA-4PY和⁶⁸Ga-PSMA-11显像研究分别纳入了3例疑似原发前列腺癌患者。患者资料以及检查结果如表1所示，两种显像剂在人体内主要脏器的放射性摄取值对比如图2所示。⁶⁸Ga-PSMA-4PY PET扫描的3例患者中，2例发现前列腺内高代谢灶，SUV_max分别为4.69和13.60，tPSA分别为15.75和15.48，符合前列腺癌表现，其余地方未见异常摄取增高病灶，术后病理学检查为前列腺癌，Gleason评分分别为3+3=6和3+4=7，患者均属早期局限性前列腺癌（图3）；另1例患者因tPSA异常升高至13.47，其他影像学检查高度疑诊前列腺癌而纳入该检查，PET未见前列腺内异常PSMA高表达灶，SUV_max为2.17，诊断为前列腺增生，穿刺活检结果显示为前列腺增生伴慢性炎症。另外3例患者的⁶⁸Ga-PSMA-11 PET检查结果均符合前列腺癌表现，且与病理学检查结果一致（图4）。

⁶⁸Ga-PSMA-4PY和⁶⁸Ga-PSMA-11注射60 min后在人体内的分布差异较大：泌尿系统为两种显像剂的主要排泄途径，⁶⁸Ga-PSMA-4PY在肾脏的浓聚显著低于⁶⁸Ga-PSMA-11，SUV_max分别为20.45±2.57和82.88±25.04（P=0.002）；两者经肝脏排泄较少，⁶⁸Ga-PSMA-4PY和⁶⁸Ga-PSMA-11的放射性浓聚分别为3.06±0.15和5.78±0.62 （P=0.002），脾脏处⁶⁸Ga-PSMA-4PY同样低于⁶⁸Ga-PSMA-11（3.57±0.65 vs 7.81±1.72， P=0.016）；⁶⁸Ga-PSMA-4PY在腮腺、颌下腺和舌下腺的SUV_max分别为6.44±1.97、9.38±1.82和5.29±1.78，均显著低于⁶⁸Ga-PSMA-11的浓聚（18.27±6.88、21.88±3.55和10.77±2.50，P＜0.05）；在心、脑、骨和肌肉，两种显像剂的放射性摄取值差异无统计学意义（P＞0.05）。

图2　⁶⁸Ga-PSMA-4PY和⁶⁸Ga-PSMA-11在人体内主要脏器的放射性摄取值对比

图3　⁶⁸Ga-PSMA-4PY在原发前列腺癌患者体内PET/CT显像结果

患者，男性，57岁，tPSA=15.75 ng/mL，Gleason=3+3。A：MIP图红线处显示前列腺中央区高代谢灶，符合列腺癌表现，经术后病理学检查确诊。B、C和D分别为低剂量CT、⁶⁸Ga-PSMA-4PYPET和PET/CT融合图像，箭头所示为病灶处。

图4　⁶⁸Ga-PSMA-11在原发前列腺癌患者体内PET/CT显像结果

患者，男性，72岁，tPSA=12.64 ng/mL，Gleason=4+3。A：MIP图红线处显示前列腺外周区高代谢灶，符合前列腺癌表现，经术后病理学检查确诊。B、C和D分别为低剂量CT、⁶⁸Ga-PSMA-11 PET和PET/CT融合图像，箭头所示为病灶处。

　　尽管PSMA类放射性药物的应用已经给前列腺癌的精准诊疗带来革命性的改变，但药物在唾液腺、肾等脏器非特异性高浓聚会引起患者许多不良反应，如唾液腺损伤、肾毒性、血液毒性等。通过结构优化，促使药物快速被肿瘤摄取，未结合部分快速从组织器官清除并排出体外，将有效地减少人体有效吸收剂量，从而降低不良反应率。前期研究^［19］中，我们发现药物的亲水性对PSMA显像剂在生物体内分布和排泄的影响较大：当降低亲水性，提高亲脂性时，将促使显像剂经肝排泄，并使肾脏排出显像剂的速度减缓。通过减少亲水性，我们筛选得到一种喹啉类PSMA显像剂¹⁸F-PSMA-7Q，主要经肝胆排泄，注射后1 h内极少排入膀胱，输尿管和膀胱显影程度低，可提供高前列腺原位以及盆腔区域的病灶对比度。但放射性经肝-胆-肠-粪便排出体外速度远慢于经肾-输尿管-膀胱-尿排出体外，将使肝、肠受到的辐射剂量显著增加，且PSMA-7Q无法标记治疗放射性核素来满足诊疗一体化需求。因此我们又评价了一系列以DOTA为络合基团的PSMA探针，通过改善亲水性，筛选得到⁶⁸Ga-PSMA-4PY，其脂水分配系数log D_{pH 7.4}为-3.49±0.01，在小鼠体内分布代谢符合二房室模型，在筛选的数种探针中从小鼠血液清除的速度最快，消除半衰期为（15.15±0.32）min， 22Rv1荷瘤鼠micro-PET显像结果表明其特异性识别PSMA阳性肿瘤的能力和⁶⁸Ga-PSMA-11相似（SUV_max=0.69±0.26 vs 0.76±0.18，P＞0.05），小鼠离体分布研究^［18］显示其快速清除的特征，可作为临床转化的候选药物。因此，本研究将该探针药盒化生产，优化了标记方法及确定了质控内容，使其满足临床使用要求；利用小鼠动态PET显像，观察⁶⁸Ga-PSMA-4PY在血、肝、肾的放射性摄取动态变化；最后经伦理委员会批准，开展了⁶⁸Ga-PSMA-4PY的临床显像研究，并与⁶⁸Ga-PSMA-11的人体分布特征进行对比。

　　药盒化合成的优点在于批次间稳定性高，可靠性强，有效避免了操作误差导致的合成失败。⁶⁸Ga-PSMA-4PY的标记使用冻干药盒，直接加入⁶⁸GaCl₃的盐酸淋洗液，混匀加热即可完成标记。药盒在-20 ℃保存12个月仍可保持高标记率，适合用于临床研究中药物标记。前期系列实验初步证实⁶⁸Ga-PSMA-4PY可快速清除的特征，本研究进一步使用PET动态显像，定量实时分析了⁶⁸Ga-PSMA-4PY在小鼠体内的放射性摄取值-时间曲线。⁶⁸Ga-PSMA-4PY和⁶⁸Ga-PSMA-11从血液中清除的曲线相似，结果与前期研究^［18］一致［两者的血液清除半衰期分别为（15.15±0.32）min和（16.69±1.77）min］。⁶⁸Ga-PSMA-4PY经小鼠尾静脉注射后迅速浓聚于肾脏，摄取值在2 min达到高峰，随后快速排出。而⁶⁸Ga-PSMA-11在 2 min快速浓聚于肾脏后继续缓慢增加，至60 min肾脏的SUV_mean是⁶⁸Ga-PSMA-4PY的11倍。在肝脏处，两者均为缓慢增加，至60 min放射性摄取值均较低且差异无统计学意义。随后的临床研究中，⁶⁸Ga-PSMA-4PY同样表现出优于⁶⁸Ga-PSMA-11的体内清除特征，在肝、肾、脾中的放射性滞留更低。唾液腺是极易受到放射性损伤的器官，也是PSMA类放射性药物非特异性浓聚较高的器官，在放射性配体治疗中需要评估和予以保护。对于两种显像剂，放射性浓聚程度均为颌下腺＞腮腺＞舌下腺，且⁶⁸Ga-PSMA-4PY相比⁶⁸Ga-PSMA-11降低了57.5%的唾液腺摄取。其他主要脏器，由于患者例数少，分布未见显著差异，但从MIP图上对比，⁶⁸Ga-PSMA-4PY可见心脏低显影，⁶⁸Ga-PSMA-11未见明显心影。

　　不同于抗体偶联药物，放射性核素偶联药物的药物载荷是放射性核素，如¹⁷⁷Lu和225Ac等，通过射线能量杀死肿瘤细胞。但这些药物在正常组织中的非特异性摄取将引发不良反应，特别是¹⁷⁷Lu-PSMA-617这类以多肽为前体的药物，尽管在血液和肾脏中滞留时间较短，但为了确保其对肿瘤的抑制作用（吸收剂量＞100 Gy），临床推荐的剂量较高（6周1次，每次200 mCi），可能导致3~4级的血液系统毒性、肾脏损伤和唾液腺损伤。因此，该类药物的清除速度和在正常组织中的滞留时间是影响其安全性的关键因素，需要在药物研发和临床应用中予以特别关注^［20］。⁶⁸Ga-PSMA-4PY的主要优点是能够从人体血液、肾脏、唾液腺等易受损伤的脏器中快速排出，放射性滞留少。PSMA-4PY的DOTA螯合基团也可络合¹⁷⁷Lu和²²⁵Ac等治疗核素用于治疗，快清除的特征将有助于减少不良反应，需进一步前瞻性临床试验验证。本研究的局限性主要是患者数少，两种显像剂间未采用配对研究，所得数据可能存在偏倚，也无法对比肿瘤摄取值的高低；此外，研究仅纳入了原发前列腺癌患者且其PSA水平不高，检查未见转移灶，未纳入生化复发患者，尚无法评价⁶⁸Ga-PSMA-4PY在复发检测方面的临床价值。

　　总之，药盒化制备⁶⁸Ga-PSMA-4PY方法简便，可靠性高。该显像剂高浓聚于PSMA阳性病灶，且能够快速从人体正常器官排出，在肾、肝、唾液腺中的放射性摄取均低于⁶⁸Ga-PSMA-11。以快速清除为特征的⁶⁸Ga-PSMA-4PY具有良好的临床应用潜力。