源于：原创 小核 小核说核药
01. 论文简介
本文于2025年1月23日online于药物化学顶刊Journal of Medicinal Chemistry，该文报道了一种用于肿瘤放射性配体治疗的异二聚体放射性药物177Lu-XH02，其具有高稳定性，可以同时靶向整合素αvβ3和CD13，通过偶联白蛋白结合剂以延长药物血液循环进而提高肿瘤部位药物摄取和滞留，体现了“双靶点”策略和“白蛋白结合”策略在放射性治疗药物开发中联合应用。前期，该研究团队联合核欣医药开发了靶向整合素αvβ3和CD13的放射性诊断药物68Ga-HX01（往期链接：全球首创：核欣医药68Ga-HX01重磅来袭），并且已经完成了一期临床试验（往期链接：双靶核药Phase I研究结果正式揭晓）。此次放射性治疗药物的临床前研究发布是对其前期工作的传承延续，更是对肿瘤诊疗一体化这一科学问题的创新发展。
论文的通讯作者是华中科技大学同济医学院附属协和医院核医学科盖永康副教授、兰晓莉教授和安锐教授，第一作者是杨彪博士。
02. 研究背景
放射性治疗药物在体内具有良好的稳定性是其发挥肿瘤治疗效力的先决条件。然而，该团队发现L6中的NGR序列在碱性条件下会发生重排，转变为iso-DGR，从而导致稳定性下降。在本研究中，该团队将L6中NGR序列的甘氨酸残基替换为非天然氨基酸肌氨酸（n-甲基化甘氨酸Sar），以防止NGR异构化，将新合成的化合物命名为XH02。为了验证其有效性，采用BxPC-3异种移植小鼠作为实验模型，并分别用68Ga和177Lu对XH02进行标记验证其稳定性、靶向特异性、药代动力学特征及放射治疗效果。
03. 正文Figure介绍
图1A展示了XH02的化学结构。与L6类似，带有PEG4臂的整合素αvβ3靶向配体与赖氨酸基连接剂相结合。在引入了一种新型双功能螯合剂DOTA-N3后，该组分通过水中的无金属点击化学反应与新型修饰的CD13靶向基团c(KYNGNMeRT)-PEG4-BCN相连。最后，将先前报道的新型白蛋白结合剂AB03（4-（三氟甲基）苯基丁酸）整合到分子中，获得了最终的前体XH02。在pH 8.23、0.1 M NH4HCO3溶液中对L6和XH02的稳定性进行评估。如图1B所示，XH02的相对峰面积变化率保持稳定，在长达121小时的较长时间内保持在70%以上。相比之下，L6的稳定性呈线性下降，最终在24小时内完全消失，这表明L6的稳定性显著低于XH02。HPLC显示，68Ga-XH02在PBS和FBS中均保持高稳定性，即使在5小时后，其放射化学纯度仍保持在99%以上（图1C）。177Lu-XH02在PBS和FBS中孵育3天后，其纯度仍保持在99%以上（图1D）。68Ga-HX01和68Ga-XH02的脂水分配系数（Log P）分别为-2.20 ± 0.62和-2.40 ± 0.56，表明这两种放射性药物都具有很强的亲水性（图1E）。此外，68Ga-HX01和68Ga-XH02与血清白蛋白的结合率分别为（14.46 ± 1.09）%和（63.70 ± 0.32）%（P<0.0001）（图1F），表明白蛋白结合剂的引入显著提高了白蛋白结合率。
为了评估68Ga-HX01和68Ga-XH02的肿瘤靶向性，并比较它们在体内的药代动力学特征，在注射后2小时对BxPC-3荷瘤鼠进行小动物PET/CT显像。此外，为了进一步验证其肿瘤特异性，分别通过同时注射未标记的XH02、NGR和RGD作为阻断剂进行68Ga-XH02 PET/CT显像。如图2A-B所示，与68Ga-HX01相比，68Ga-XH02的肿瘤摄取显著更高（0.87 ± 0.09 SUV vs.0.32 ± 0.06 SUV，P=0.0001）。在阻断组中，68Ga-XH02的肿瘤摄取显著降低（68Ga-XH02为0.87 ± 0.09 SUV，XH02阻断组为0.60 ± 0.07 SUV，P=0.0152；NGR阻断组为0.60 ± 0.02 SUV，P=0.0075；RGD阻断组为0.44 ± 0.03 SUV，P=0.0013）。如图2C-D所示，68Ga-XH02在注射后0.5小时内即可迅速显示肿瘤，并在此后保持稳定摄取。68Ga-XH02放射性长时间滞留在血液循环中，表明白蛋白结合剂的引入通过延长血液循环进而增加了肿瘤积聚。如图2E所示，肿瘤/血液比率和肿瘤/肝脏比率从0.5小时的0.81 ± 0.15和1.52 ± 0.22开始，到6小时时分别增加到3.46 ± 1.00和3.08 ± 0.77。此外，还观察到肿瘤/肌肉比率逐渐增加，在6小时达到15.68 ± 2.80。与已报道的放射性药物68Ga-L6相比，68Ga-XH02表现出更高的肿瘤摄取和略高的肿瘤/非肿瘤比率（图3A-I）。
不同的放射性核素可以影响前体的药代动力学和肿瘤亲和力，从而导致体内分布各异。为了进一步评估前体XH02在较长时间内的药代动力学特性，对BxPC-3荷瘤鼠进行177Lu-XH02 SPECT/CT显像（图4A）。在注射177Lu-XH02后，大部分放射性药物集中在心脏、血管、肾脏和肿瘤中，背景信号相对较高。肾脏中放射性摄取较高，表明177Lu-XH02通过泌尿系统排泄。肿瘤具有明显摄取，背景信号在注射后96小时内逐渐减弱。为了进一步量化177Lu-XH02体内分布，对BxPC-3荷瘤鼠进行生物分布研究。如图4B所示，注射后4小时，177Lu-XH02在肿瘤中的摄取量为10.05 ± 1.85 %ID/g，肝脏摄取量和肌肉摄取量分别为2.04 ± 0.55 %ID/g和0.48 ± 0.05 %ID/g。即使在注射后120小时，肿瘤摄取量仍然显著，达到4.00 ± 2.07 %ID/g，而肝脏摄取量和肌肉摄取量分别下降至0.94 ± 0.12 %ID/g和0.15 ± 0.04 %ID/g。为了比较不同器官中放射性药物的积聚情况，基于肿瘤、肾脏、肝脏和肌肉的生物分布数据分析了曲线下面积（AUC）。如图4C所示，肿瘤AUC（765.0 %ID·h/g）显著超过肾脏AUC（560.2 %ID·h/g）、肝脏AUC（162.4 %ID·h/g）和肌肉AUC（26.45 %ID·h/g）。图4D结果表明，177Lu-XH02表现出优异的肿瘤/非肿瘤比值，特别是肿瘤/肝脏和肿瘤/肌肉比值。这些结果证实了177Lu-XH02作为靶向放射性配体治疗候选药物的潜力。
为了评估177Lu-XH02的治疗效果，在BxPC-3荷瘤鼠中进行放射性配体治疗研究。如图5A所示，研究包括三组：A组在第0天和第7天分别接受两个周期的0.5 mCi 177Lu-XH02治疗，B组在第0天接受一个周期的0.5 mCi 177Lu-XH02治疗，C组在第0天接受PBS治疗。结果表明，无论是两个周期还是一个周期的0.5 mCi 177Lu-XH02治疗都有效抑制了肿瘤生长。具体来说，在整个50天的治疗期间，A组和B组的相对肿瘤体积分别未超过5和10，而C组的相对肿瘤体积超过了18（图5B）。不同组的个体肿瘤体积变化显示，与B组和C组相比，A组的肿瘤生长抑制更为显著（A组vs. B组，P=0.0012；A组vs. C组，P<0.0001）（图5C-E）。在治疗研究结束时，对切除肿瘤进行了组织学分析（图5F）。H&E染色显示A组的坏死区域更为广泛，表明组织破坏程度更高。Ki67染色显示A组的肿瘤细胞增殖减少，而TUNEL染色则表明细胞凋亡显著增加。这些发现证实了两个周期的0.5 mCi 177Lu-XH02具有更优的治疗效果。
在放射性配体治疗期间，不同组小鼠的健康状况和体重未观察到显著差异（图6A）。治疗结束时，肝功能检测（图6B）、肾功能检测（图6C）和血常规检测（图6D）结果显示，各组均未出现血液毒性、肾毒性或肝毒性。此外，对心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏等重要器官进行H&E染色，未发现明显异常（图6E）。
04. 小结
一脉相承，创新发展。此次放射性治疗药物的临床前研究发布是对其前期工作的传承延续，更是对肿瘤诊疗一体化这一科学问题的创新发展！文末附上了原文链接，方便读者检索拜读。
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相关链接：前沿探索 | 双靶点示踪剂[68Ga]Ga-HX01在10种不同皮下和原位肿瘤模型中的临床前评估
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