文献信息

北京大学肿瘤医院暨北京市肿瘤防治研究所，核医学科，国家药监局放射性药物研究与评价重点实验室，恶性肿瘤发病机制及转化研究教育部重点实验室等团队的研究成果“Synthesis and preclinical evaluation of 89 Zr-DFO-atezolizumab for immuno-PET imaging in colorectal cancer”（⁸⁹Zr-DFO - 阿替利珠单抗的合成及其用于结直肠癌免疫 PET 显像的临床前评价）在学术期刊《Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters》上发表。平生公司的小动物PET/CT（型号：Super Nova）产品在论文中提供了重要的肿瘤小鼠PET/CT图像和定量分析。

该研究的通讯作者为北京大学肿瘤医院杨志主任、朱华研究员。第一作者为郝思齐同学。

文献背景

免疫检查点配体 1（PD-L1）在多种实体瘤中均有表达，其表达水平与免疫治疗预后密切相关。对 PD-L1 表达水平进行动态评估，有助于筛选可从免疫治疗中获益的患者。阿替利珠单抗是靶向 PD-L1 的单克隆抗体，已获批用于多种血液系统恶性肿瘤与实体瘤的治疗，但该药物在结直肠癌领域的相关影像转化研究仍较为匮乏。约 85% 的结直肠癌（CRC）患者属于微卫星稳定型 / 错配修复功能完整（MSS/pMMR）亚型，目前尚缺乏理想的生物标志物，无法对潜在免疫应答人群开展精准、动态的筛查，也难以预判联合用药方案。现阶段 PD-L1 表达检测仅能依赖穿刺活检样本，而免疫 PET 分子影像技术可为临床免疫治疗方案的个体化遴选提供高效可行的解决方案。

本研究构建了靶向 PD-L1 的免疫显像探针⁸⁹Zr-DFO - 阿替利珠单抗，并从体外特异性、体内靶向特异性及药代动力学层面完成系统性评价；借助免疫 PET 显像在小鼠模型中定量分析探针肿瘤摄取程度与病灶表达异质性。

PET/CT 显像结果显示：MC38-hPD-L1 荷瘤模型与亲本 MC38 荷瘤模型的肿瘤探针摄取量存在显著差异；提前输注无放射性标记的阿替利珠单抗可完全阻断肿瘤对探针的特异性富集。初步辐射剂量学评估表明，脾脏与肝脏是受辐射剂量最高的脏器。⁸⁹Zr-DFO - 阿替利珠单抗临床前 PET/CT 显像结果证实，该探针可无创识别 PD-L1 阳性结直肠癌病灶，对于解析肿瘤异质性、监测治疗干预后 PD-L1 表达水平的早期动态变化具备重要应用价值。

实验方法

动物模型

所有动物实验操作均严格遵循北京大学肿瘤医院机构动物护理与使用委员会（IACUC）批准的实验方案开展。5~6 周龄雌性 C57BL/6N 小鼠、体重 20 g 雌性 KM 小鼠均购自北京维通利华实验动物技术有限公司。将 MC38-hPD-L1 细胞与亲本 MC38 细胞分别接种于 C57 小鼠右侧肩部皮下，构建 MC38-hPD-L1 荷瘤小鼠模型与 MC38 空白对照荷瘤模型。待肿瘤体积生长至 100~300 mm³ 区间时，开展 PET 显像检测。

微PET/CT成像

每组荷瘤小鼠设置 3 只生物学重复，经尾静脉注射溶于 200 μL 磷酸盐缓冲液、活度 3.7 MBq 的⁸⁹Zr 标记阿替利珠单抗探针，采用异氟烷吸入麻醉后，使用平生医疗科技有限公司的 Super Nova 小动物 PET/CT 成像系统，分别于注射后第 2、24、72、96、144 h 进行 PET 扫描成像。本研究在 MC38-hPD-L1 荷瘤模型与空白 MC38 荷瘤模型中对比评估⁸⁹Zr-阿替利珠单抗探针的肿瘤摄取差异；另在 MC38-hPD-L1 荷瘤小鼠体内按照未标记抗体：放射性探针摩尔比 100:1共注射游离阿替利珠单抗，开展封闭实验以验证探针结合特异性。

采用有序子集期望最大化（OSEM）算法重建 PET 图像，搭配Avatar 1.3 版软件（平生医疗科技有限公司）完成图像分析。在各脏器与肿瘤区域手动勾画感兴趣区（ROI），以最大标准摄取值（SUVmax）定量表征示踪剂的组织富集水平。同时采用完全相同的实验流程，对非特异性对照探针⁸⁹Zr-DFO-IgG 分别在两种荷瘤小鼠模型中完成 PET 显像与图像处理。为探究⁸⁹Zr-DFO-阿替利珠单抗在荷瘤小鼠体内的生物分布特征，将MC38-hPD-L1荷瘤小鼠分为非封闭组、封闭组（每组 n=3），并设置⁸⁹Zr-DFO-IgG 作为阴性对照。每只小鼠经尾静脉注射 200 μL、单只活度 0.37 MBq 的⁸⁹Zr-DFO - 阿替利珠单抗。

实验结果

⁸⁹Zr-DFO-阿替利珠单抗可在肿瘤病灶处产生显著放射性富集。

在 MC38-hPD-L1 荷瘤模型中，探针注射后仅 2 小时即可在肿瘤部位观察到明显蓄积；肿瘤最大标准摄取值（SUVmax）在 24 小时达到峰值，为 4.207±0.059，直至给药后 144 小时仍可清晰检出肿瘤信号，此时 SUVmax 为 2.067±0.035。此外，影像可直观显现肿瘤内部探针摄取的异质性分布。心脏、肝脏与脾脏是探针非特异性摄取最主要的脏器（图 3a）。在不表达 PD-L1 的 MC38 空白模型组中，注射后 2 小时肿瘤部位本底摄取偏高，SUVmax 为 3.553±0.065；但在 24 h 便出现明显回落，SUVmax 降至 2.023±0.025，96 h 后摄取量大幅下降，至 144 h 时 SUVmax 仅为 1.417±0.031（图 3b）。

 

对两组小鼠各脏器勾画感兴趣区（ROI）并进行 SUV 定量分析，结果显示：MC38 亲本阴性组肿瘤探针摄取整体低于 MC38-hPD-L1 阳性组；但心脏、肝、脾等非靶向脏器的非特异性摄取，MC38 组普遍高于 MC38-hPD-L1 组（图 3a、3b），示踪剂主要滞留于心、肝、脾组织。提前 1 天预注射 3.0 mg 无放射性标记的游离阿替利珠单抗开展靶点封闭实验后，肿瘤部位探针摄取量显著下降：给药 24 h 时，阳性组 SUVmax 由 4.207±0.059 降至封闭组的 2.843±0.057；与此同时，肝脏与脾脏对⁸⁹Zr-DFO - 阿替利珠单抗的摄取反而升高（图 3c）。

 

给药 24 h 时，MC38-hPD-L1 组肝脏 SUVmax 为 1.65±0.02，封闭组则为 1.81±0.01；至 144 h，阳性组肝脏 SUVmax 回落至 1.42±0.03，封闭组肝脏 SUVmax 反而上升至 2.25±0.10。脾脏部位 144 h 检测结果：MC38-hPD-L1 组 SUVmax 为 0.98±0.04，封闭组为 1.32±0.02。MC38-hPD-L1 阳性组与封闭组均在给药 24 h 出现肿瘤摄取峰值；全程直至 144 h，MC38-hPD-L1 组肿瘤摄取量显著高于 MC38 阴性对照组与封闭对照组，差异具备统计学意义（图 3d~f）。给药 24 h 时，MC38-hPD-L1 组、MC38 阴性组、封闭组的肿瘤 / 肌肉摄取比值（T/M）分别为 16.85±0.89、1.17±0.02、10.67±0.40（图 3g）；对应三组肿瘤 / 肝脏摄取比值依次为 2.54±0.04、0.82±0.01、1.52±0.01（图 3h）。

 

 

图 3 活体小动物显像结果(a~b) ⁸⁹Zr-DFO - 阿替利珠单抗分别在 MC38-hPD-L1 荷瘤小鼠、MC38 亲本荷瘤小鼠体内的小动物 PET 显像图；(c) 提前注射游离阿替利珠单抗进行靶点封闭后，MC38-hPD-L1 荷瘤小鼠的横断面、冠状面 PET/CT 融合影像；以上各组每组分 2 只小鼠。(d~f) 对 MC38-hPD-L1 组、MC38 阴性对照组、封闭组肿瘤病灶的最大标准摄取值（SUVmax）进行统计学定量分析。(g~h) 统计并对比不同组别随时间变化的肿瘤 / 肌肉信号比值与肿瘤 / 肝脏信号比值。P＜0.05，P＜0.01，P＜0.001。

文献结论

既往⁸⁹Zr - 阿替利珠单抗仅在其他癌种开展研究，本研究首次将其系统应用于结直肠癌领域。临床 85% 结直肠癌为 pMMR 亚型，穿刺活检存在取样局限，易遗漏局灶、微小区域 PD-L1 表达；该探针可无创、全域评估病灶 PD-L1 异质性，可用于精准筛选能从阿替利珠单药 / 联合免疫治疗获益的 pMMR 结直肠癌患者，实现个体化分层。对比⁶⁸Ga-FAPI、¹¹¹In 标记靶向探针等其他结直肠癌显像剂，本探针直接定量肿瘤及免疫微环境中人 PD-L1 表达，可为免疫治疗人群筛选、疗效预判、疗效动态监测提供独有功能影像信息。

使用设备

                                                 Super Nova^® Micro PET/CT（III 代外观图）