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免疫治疗是一种利用机体自身免疫系统治疗肿瘤的方法，是肿瘤治疗的重要组成部分[1]。免疫治疗中一条重要的通路为程序性死亡受体1（programmed cell death protein 1，PD-1）及程序性死亡配体1（programmed cell death ligand 1，PD-L1）和PD-L2。PD-1表达于CD8阳性T细胞（CD8+T）中，PD-L1、PD-L2表达于肿瘤细胞和肿瘤相关的髓样细胞（如树突状细胞），两者结合可抑制免疫系统过度激活，维持肿瘤细胞抗原的免疫耐受[2]。研究结果显示，阻断PD-1和PD-L1相互作用的单克隆抗体可增强抗肿瘤免疫[2]。靶向PD-L1的单抗如阿替利珠单抗（Atezolizumab）、阿维鲁单抗（Avelumab）和德瓦鲁单抗（Durvalumab）等已经被美国食品药品监督管理局（FDA）批准上市，但并非所有患者都能够从抗PD-L1免疫治疗中获益。目前筛选抗PD-L1治疗潜在受益患者的主要方式是对病灶进行穿刺活检，通过免疫组织化学染色技术（IHC）判断靶点的表达情况，但此方法为有创性检查，重复性差，易误诊为假阴性结果，从而贻误临床治疗，且免疫组织化学染色技术不能够对PD-L1的表达水平进行全身动态评估。PET/CT显像有无创性、全身性、可重复性的特点。靶向PD-L1的PET探针能够评估全身范围内PD-L1的表达水平，包括肿瘤原发灶及其远处转移，且能够通过治疗前后显像判断靶点表达的变化，具有指导免疫治疗的潜在价值。
随着医疗的发展及精准医疗的提出，多种肿瘤免疫治疗方法已应用于临床，如何对患者进行无创、全面的检查是目前临床面临的难题，新型分子探针的出现无疑解决了这一难题，这需要临床医师从解决临床问题出发，根据现有探针的特异性、敏感性和药代动力学特性筛选出适用于临床的分子探针，同时也需要研究人员根据现有研究结果筛选出具有潜力的分子探针。目前，多种类型的分子探针向着更有益于临床诊疗的方向发展。本文总结目前已报道的靶向PD-L1的PET/CT分子探针的优越性和局限性，供临床医师筛选，同时列举部分探针在临床中的应用，为研究人员的研究指明方向。
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靶向PD-L1的PET探针根据相对分子质量分为抗体类、多肽类、小分子类和其他类，总结如下（表1）。
分类 前体类型 探针 应用 抗体类（完整抗体类） 单抗 64Cu-Atezolizumab[3] 临床前：高表达PD-L1的皮下种植肿瘤模型、人乳腺癌肺转移模型 单抗 89Zr-Atezolizumab[4] 临床：转移性膀胱癌、非小细胞肺癌 、三阴性乳腺癌 单抗 89Zr-DFO-PD-L1 mAb[5] 临床前：头颈部肿瘤和黑色素瘤模型 单抗 64Cu-NOTA-PD-L1[6] 临床前：黑色素瘤细胞模型 单抗 89Zr-Durvalumab[7] 临床：非小细胞肺癌 抗体类（非完整抗体类） 单域抗体 68Ga-NOTA-Nb109[8-9] 临床前：转染人基因的恶行黑色素瘤细胞模型 单域抗体 64Cu-B3[10] 临床前：鼠棕色脂肪成像 多肽类 多肽 64Cu-DOTA-WL12[11] 临床前：稳定表达PD-L1的细胞模型，人乳腺癌细胞模型 多肽 68Ga-DOTA-WL12[12] 临床前：稳定表达PD-L1的细胞模型，人乳腺癌细胞模型 多肽 18F-Py-WL12[13] 临床前：稳定表达PD-L1的细胞模型，人乳腺癌细胞模型 多肽多肽多肽多肽 18F-TPP-1[14]18F-PEG-TPP-1[14]64Cu-TPP-1[14]64Cu-PEG-TPP-1[14] 临床前：人乳腺癌细胞模型临床前：人乳腺癌细胞模型临床前：人乳腺癌细胞模型临床前：人乳腺癌细胞模型 多肽 68Ga-NOTA-WL12[15] 临床：非小细胞肺癌 多肽 18F-AlF-NOTA-IPB-PDL1p[16] 临床前：人结肠癌细胞、人前列腺癌细胞模型 多肽 68Ga-DOTA-SETSKSF[17] 临床前：人肺腺癌细胞、鼠黑色素瘤细胞模型 多肽 18F-DK222[18] 临床前：人乳腺癌细胞、人黑色素瘤细胞、鼠黑色素瘤细胞模型 小分子类 小分子 18F-LN[19] 临床前：稳定表达PD-L1的人恶性黑色素瘤细胞模型 小分子 18F-LG-1[20] 临床前：稳定表达PD-L1的人恶性黑色素瘤细胞模型 其他类 蛋白质支架蛋白质支架蛋白质支架蛋白质支架蛋白质支架蛋白质支架 64Cu-NOTA-HAC-PD1[21]64Cu-NOTA-HACA-PD1[21]64Cu-DOTA-HAC-PD1[21]68Ga-NOTA-HAC-PD1[21]68Ga-NOTA-HACA-PD1[21]68Ga-DOTA-HAC-PD1[21] 临床前：表达PD-L1的鼠结肠癌细胞模型临床前：表达PD-L1的鼠结肠癌细胞模型临床前：表达PD-L1的鼠结肠癌细胞模型临床前：表达PD-L1的鼠结肠癌细胞模型临床前：表达PD-L1的鼠结肠癌细胞模型临床前：表达PD-L1的鼠结肠癌细胞模型 Adnectin 18F-BMS-986192[22-24] 临床：非小细胞肺癌、转移性胰腺导管腺癌 Adnectin 64Cu-FN3hPD-L1[25] 临床前：鼠结肠癌细胞、人乳腺癌细胞模型 Affibody 18F-NOTA-ZPD-L1_1[26] 临床前：人恶性黑色素瘤细胞模型 AffibodyAffibody 18F-NOTA-ZPD-L1_4[27]68Ga-NOTA-ZPD-L1_4[27] 临床前：人恶性黑色素瘤细胞模型临床前：人恶性黑色素瘤细胞模型 注：PD-L1为程序性死亡受体1；PET为正电子发射断层显像术；CT为计算机体层摄影术；DFO为去铁胺；NOTA为1,4,7-三氮杂环九烷基-1,4,7-三乙酸；Nb109为靶向PD-L1的单域抗体；B3为靶向PD-L1的单域抗体；DOTA为1,4,7,10-四氮杂环十二烷-N', N''N'''-三乙酸基-N-乙酰基；WL12为靶向PDL-1的环状多肽；TPP-1为线性多肽；PEG为聚乙二醇；IPB为4-碘代苯丁酰基；PDL1p为靶向PD-L1的肽链；SETSKSF为靶向PD-L1的环状多肽；DK222为靶向PD-L1的环状多肽；LN为靶向PD-L1的小分子化合物；LG-1为靶向PD-L1的小分子化合物；HAC为高亲和力工程蛋白支架；HACA为HAC的糖基化修饰后结构；BMS-986192为化学修饰后的靶向PD-L1的Adnectin；FN3hPD-L1为靶向PD-L1的纤维连接蛋白3型结构域的小蛋白质支架；ZPD-L1_1为靶向PD-L1的 Affibody分子；ZPD-L1_4为靶向PD-L1的 Affibody分子 表 1 靶向PD-L1的PET/CT分子探针及应用
Table 1. PET/CT molecular probe targeting PD-L1 and its application
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靶向PD-L1治疗的抗体如阿替利珠单抗（Atezolizumab）、德瓦鲁单抗（Durvalumab）等被证实在多种肿瘤中有效，如进展期黑色素瘤、非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）、肾细胞癌及膀胱癌[28]。抗体类探针根据抗体完整性分为2种，一种是放射性核素链接螯合基团标记完整的治疗性抗体，其利用抗体的靶向性定位，检测与靶点结合部位释放的射线从而显像，为配合完整抗体的代谢速率[29]，需使用89Zr（半衰期78.4 h）、64Cu（半衰期12.7 h）等核素进行标记；另一种是使用放射性核素链接螯合基团标记抗体的靶向性片段，其相对分子质量更小，具有更好的渗透性和代谢速率，可用64Cu、68Ga（半衰期68 min）等核素进行标记。
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Chatterjee等[3]使用临床治疗中广泛应用的阿替利珠单抗（效应功能缺失的人源化免疫球蛋白G1单克隆抗体）作为分子探针的靶向结构，用64Cu标记合成64Cu-Atezolizumab，小动物PET图像显示，64Cu-Atezolizumab在MDA-MB-231肿瘤（人乳腺癌细胞，PD-L1高表达）、心脏、肝脏中的摄取较高，注射64Cu-Atezolizumab探针 24 h和48 h后体外生物学分布结果提示血液、脾脏的放射性摄取较高。64Cu-Atezolizumab在MDA-MB-231肿瘤中的放射性摄取明显高于SUM149（三阴乳腺癌细胞，PD-L1低表达）肿瘤。注射64Cu-Atezolizumab后24 h 和48 h的PET/CT显像结果显示，MDA-MB-231肺转移病灶的放射性摄取值高于健侧肺[24 h：（19.72±3.1） %ID/g vs.（14.2±3.1） %ID/g，48 h：（32.1±3.7） %ID/g vs.（11.4±1.2） %ID/g][3]。此外，64Gu-Atezolizumab 在已知内源性 PD-L1表达的组织中如淋巴结、肝脏、棕色脂肪组织和脾脏[3]也检测到了放射性。上述研究结果证明，64Gu-Atezolizumab具有特异性靶向PD-L1的能力，但其在非靶器官中放射性摄取较高的问题有待解决。
Bensch等[4]使用89Zr标记的 Atezolizumab （anti-PD-L1）对人体显像并进行疗效评估，研究纳入的健康志愿者注射89Zr-Atezolizumab后行PET/CT检查，结果提示随时间延长，健康志愿者脾脏的放射性摄取明显增加，肝脏、肾脏、骨髓在0~7 d内维持中等放射性摄取水平，主动脉内的放射性摄取随时间延长显著降低，肺的放射性摄取随时间延长轻度降低，骨皮质、皮下组织、脑组织的放射性摄取较低。注射89Zr-Atezolizumab后第7天对患有晚期或转移性膀胱癌、NSCLC或三阴性乳腺癌（TNBC）的患者行PET/CT显像，结果显示肿瘤病灶的平均SUVmax为 10.4（1.6~46.1）（95% CI：8.5~12.7）[4]。同时，Bensch等[4]使用89Zr-Atezolizumab评估Atezolizumab治疗期间病灶对其摄取与治疗反应的相关性，结果表明单个病灶的治疗反应与基线 SUVmax密切相关，即89Zr-Atezolizumab是评估阿替利珠单抗治疗疗效的有效预测指标[4]。
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Lv等[8]筛选出一种对PD-L1具有高度特异性和高亲和力的非阻断单域抗体，命名为Nb109，将其与螯合基团NOTA（1,4,7-triazacyclononane-1,4,7-triacetic acid，1,4,7-三氮杂环九烷基-1,4,7-三乙酸）连接，并用68Ga标记，合成68Ga-NOTA-Nb109。竞争性结合实验结果表明，Nb109具有不同于PD-1与PD-L1抗体的结合表位，说明使用该探针能够避免单抗治疗对靶点的影响。细胞实验结果证实A375-hPD-L1（转染PD-L1的人恶性黑色素瘤细胞）细胞对68Ga-NOTA-Nb109的摄取是MCF-7（人乳腺癌细胞，PD-L1低表述）细胞的6倍，且68Ga-NOTA-Nb109在A375-hPD-L1细胞中的摄取能够被Nb109抑制，说明此探针特异性靶向PD-L1。小动物PET显像显示，注射68Ga-NOTA-Nb109探针后10 min可见A375-hPD-L1肿瘤的高摄取[（5.32±0.47） %ID/g]，注射探针后1 h图像最佳，肿瘤摄取值与肌肉摄取值比值（T/M）为11.03±0.36，PET显像过程中未见MCF-7（人乳腺癌细胞）模型鼠的肿瘤病灶摄取[8]。与PET显像类似，A375-hPD-L1模型鼠的体外生物分布结果显示，注射68Ga-NOTA-Nb109后1 h，A375-hPD-L1肿瘤呈高摄取[（5.06±0.35）%ID/g]，MCF-7（人乳腺癌细胞）肿瘤的摄取仅为（1.7±0.36）%ID/g，肾脏摄取最高[（33.66±3.26） %ID/g]，而肝脏[（1.11±0.41） %ID/g]和其余器官（<1.5 %ID/g）的摄取较低，T/M达9.33±0.82[8]。以上实验结果证实68Ga-NOTA-Nb109在PD-L1阳性肿瘤中表现出选择性积累，具有较高的T/NT[8]。68Ga-NOTA-Nb109在PD-L1的检测、疗效评估、PD-1/PD-L1检查点阻断治疗的处方优化等方面具有很大潜力。
Ingram等[10]使用64Cu标记单域抗体B3（18F-B3）作为探针对小鼠棕色脂肪显像。B3是一种既可与PD-1结合也可与PD-L1结合的单域抗体。生物分布研究结果显示除棕色脂肪外，肠道及肾脏也可与B3非特异性结合。注射18F-B3后2 h的静态PET显像显示，野生型小鼠肩胛骨间棕色脂肪组织 （BAT）可见显著的放射性摄取，但在PD-L1敲除小鼠中未见摄取[10]。基于以上研究，Ingram等[10]建立了有效检测和测量棕色脂肪总体积的方法，且与棕色脂肪的代谢活性不相关[10]。
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与抗体相比，多肽的相对分子质量更小，能够被递送到肿瘤组织的中心[29]。标记多肽类探针的核素包括64Cu、18F（半衰期109.8 min）、68Ga等。
WL12 是一种由14个氨基酸组成的环肽，具有靶向PD-L1的特性[11]。64Cu -DOTA-WL12的细胞实验结果显示，hPD-L1细胞（转染PD-L1的中国仓鼠卵巢细胞，PD-L1高表达）比CHO细胞（中国仓鼠卵巢细胞，PD-L1低表达）的放射性摄取高43倍，使用WL12环肽作为抑制剂时，hPD-L1细胞中超过95%的放射性摄取能够被抑制，证明64Cu-DOTA-WL12在细胞中的摄取具有特异性；PET显像结果显示，64Cu-DOTA-WL12在注射显像剂后10 min可被观察到，并持续至显像剂注射后120 min[11]。生物分布研究的结果显示，hPD-L1 肿瘤在注射显像剂后1 h的放射性摄取为 （14.9±0.8） %ID/g，对照组CHO肿瘤细胞的放射性摄取为（4.0±0.6） %ID/g，与影像学的研究结果一致。PET显像结果提示除主要排泄器官肾脏外，肝脏的放射性摄取较高，这可能是由于多肽的亲脂性或螯合的铜与血浆中的蛋白结合所致[11]。64Cu-DOTA-WL12为行免疫治疗患者的分层和确定抗PD-L1抗体的分布提供了可能。
Liu等[17]使用68Ga标记靶向PD-L1的小环肽SETSKSF[S-Cyclo（ETSK）-SF-NH2，由7个氨基端构成的环肽抑制剂]合成68Ga-DOTA-SETSKSF[17]探针，采用H1975（人NSCLC细胞，PD-L1高表达）、B16F10（鼠黑色素瘤细胞，PD-L1高表达）和A549（人肺腺癌细胞，PD-L1低表达）3种肿瘤细胞构建荷瘤鼠模型，PET/CT显像显示68Ga-DOTA-SETSKSF在小鼠体内快速排泄，但H1975肿瘤呈放射性高摄取，注射探针4 h后仍可见放射性摄取。PET显像和生物分布研究结果显示，68Ga-DOTA-SETSKSF主要通过泌尿系统排泄。生物分布研究结果显示，注射探针1 h后，H1975和A549的肿瘤摄取分别为（5.29±0.21） %ID/g和（0.89±0.10） %ID/g，4 h时H1975的T/M和肿瘤摄取值与血液摄取值比值（T/B）分别为41.79±5.81和4.75±0.19[17]。上述研究结果证明68Ga-DOTA-SETSKSF的对比度高，在肿瘤内滞留时间长，说明177Lu标记该探针有作为治疗性探针的潜力，但还需要在未来的研究中进行评估。
Kumar等[18]研发了18F-DK222探针，并通过体内外实验证实了该探针的靶向性，生物分布研究结果显示，该探针主要经泌尿系统排泄。Kumar等[18]使用18F-DK222评估PD-1单抗和PD-L1单抗的药效学性质。A375（人恶性黑色素瘤细胞）荷瘤鼠经PD-1单抗治疗后，18F-DK222的摄取与肿瘤中总PD-L1水平和肿瘤细胞特异性PD-L1水平存在强相关性；18F-DK222与Atezolizumab、Avelumab和 Durvalumab竞争性结合PD-L1的位点，18F-DK222的摄取可反映靶点的占位效应，用以评估不同剂量、不同单抗的药效学特性，在制定个体化治疗方案、评价疗效具中有广泛的应用前景。
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Miao等[19]设计了小分子探针18F-LN（氟标靶向PD-L1的小分子化合物），并测定其与转染PD-L1的细胞A375-hPD-L1的平衡解离常数（Kd）值为 （65.27±3.47） nmol/L。细胞实验结果证明，18F-LN在 A375-hPD-L1 细胞中的摄取量是 A375 细胞中的 1.3 倍。PET/CT显像结果显示，A375-hPD-L1肿瘤的摄取值在注射18F-LN 后15 min达到最大，为（1.96±0.27） %ID/g，T/M在20 min达到峰值，比值为1.943，而在阴性表达的A375模型鼠中的肿瘤病灶无法在PET/CT中被明显观测到，最大摄取值仅为（0.89±0.31） %ID/g。生物分布研究结果显示A375-hPD-L1荷瘤小鼠的肾脏、肝脏、心脏和骨骼中可观察到明显的放射性摄取，摄取值分别为（16.55±2.38） %ID/g、（5.54±0.82） %ID/g、（2.00±0.11） %ID/g和（1.47±0.20） %ID/g，这与PET显像的结果一致[19]。18F-LN是靶向PD-L1探针在小分子层面的一次探索，实验结果证实了18F-LN靶向PD-L1的能力，但A375-hPD-L1肿瘤摄取值与A375肿瘤摄取值的比值低，非靶器官摄取较高，研究者将进一步优化结构以改善探针的体内分布。
Lv等[20]在18F-LN支架的基础上开发了一种基于联苯活性结构的新型小分子放射性示踪剂18F-LG-1（氟标靶向PD-L1的小分子化合物）用于评估肿瘤中PD-L1的表达。与LN相比，LG-1有更高的水溶性，研究者认为水溶性的提高可能提高细胞摄取。体外生物分布实验结果表明，18F-LG-1可以靶向肿瘤细胞中的PD-L1，并且在A375-hPD-L1细胞中的细胞摄取值[（4.77±1.10） %ID/g，60 min]高于A375细胞[（2.25±0.86） %ID/g，60 min]。PET/CT显像显示A375-hPD-L1的肿瘤摄取值在注射显像剂后10 min达到峰值[（4.80±0.46） %ID/ml]，T/M在60 min内始终>3，A375肿瘤模型注射显像剂后10 min和60 min的肿瘤摄取值分别为（1.14±0.11） %ID/ml 和（1.81±0.32） %ID/ml[20]。生物分布研究结果显示肾脏的18F-LG-1放射性摄取最高，其主要通过泌尿系统排泄，除肿瘤外，肝脏和肠道的摄取值在60 min和120 min时均较高，可能是由于部分探针通过肝-肠通路排泄。18F-LG-1 作为一种小分子PD-L1 放射性示踪剂具有很大的潜力，也显示了修饰小分子结构对优化PD-L1显像的图像对比度和体内分布的可行性[20]。研究者同时提出未来的探针设计将着重于优化结构以降低非靶器官的放射性摄取[20]。
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除常见的抗体、多肽及小分子外，也有学者筛选出了具有快速清除、高特异性摄取特点的蛋白支架、Adnectins及亲和小体（Affibody），以适应较短半衰期核素如18F、68Ga，使患者接受更少的辐射剂量。
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Mayer等[21]利用高亲和力的小型工程蛋白支架HAC-PD1（small high-affinity engineered protein scaffold，相对分子质量14×103）和糖基化的变体HACA-PD1（aglycosylated small high-affinity engineered protein scaffold，糖基化的小型高亲和力工程蛋白支架，相对分子质量15×103）作为前体，将2种螯合剂（DOTA、NOTA）与2种放射性核素（64Cu和68Ga）结合，合成了64Cu-NOTA-HAC-PD1、64Cu-NOTA-HACA-PD1、64Cu-DOTA-HAC-PD1、68Ga-NOTA-HAC-PD1、68Ga-NOTA-HACA-PD1、68Ga-DOTA-HAC-PD1共6种探针。荷瘤鼠注射64Cu-DOTA-HAC-PD1后 1 h可观察到PD-L1表达阳性（hPD-L1+）的肿瘤有示踪剂摄取，ROI分析显示hPD-L1+肿瘤的示踪剂摄取值[（1.6±0.3）%ID/g]显著高于 PD-L1 阴性表达（hPD-L1-）肿瘤[（0.9±0.1） %ID/g]；64Cu-NOTA-HAC-PD1在PD-L1表达阳性肿瘤中的摄取值更高[（3.3±50.85） %ID/g] ，但特异性略有下降；非糖基化探针 64Cu-NOTA-HACA-PD1 PD-L1表达的可视化效果最佳，hPD-L1+肿瘤的摄取值为（2.3±0.1） %ID/g，阴性为（0.9±0.3） %ID/g，T/M为10.3，68Ga标记探针的显像结果与18F标记探针类似[21]。研究人员发现，糖基化、螯合剂和金属放射性核素对探针在体内生物分布的影响分别为：使用非糖基化放射性示踪剂可延长血液循环时间，减少其在非靶组织的放射性聚集，同时增加靶肿瘤对示踪剂的摄取[21]；DOTA络合物被认为更适合使用64Cu进行标记，这与之前的研究结果一致[30]；64Cu在肝脏中分布较多，68Ga在骨骼中分布较多[21]。Mayer等[21]预测 HAC-PD1等小型高亲和力工程蛋白最终将可能用于预测和监测使用免疫治疗的患者的病情[21]。
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Adnectins是基于人第10个纤维连接蛋白Ⅲ型结构域的蛋白家族，旨在提高与治疗相关的靶点的亲和力和特异性[31]。
18F-BMS-986192（BMS-986192是一种靶向人PD-L1且经过化学修饰的Adnectins前体）是一种靶向PD-L1的Adnectins探针，Donnelly等[22]通过对L2987（小鼠皮下结缔组织和脂肪成纤维细胞，PD-L1表达阳性）、HT-29（人结肠癌细胞，PD-L1表达阴性）荷瘤小鼠模型行PET/CT显像、6例NSCLC患者的病理组织切片行放射性自显影2种方式评估8F-BMS-986192的效果。PET/CT结果显示，L2987荷瘤小鼠肿瘤中的示踪剂积累在给药后 90~120 min达到稳定状态，L2987肿瘤荷瘤小鼠中18F-BMS-986192的放射性摄取高于HT-29肿瘤荷瘤小鼠[（2.41±0.29 ） %ID/g vs.（0.82±0.11） %ID/g]，非靶器官（如肝脏、肺和心脏）中示踪剂的摄取适中，肌肉中的摄取极少，图像对比度高[22]。使用18F-BMS-986192对人NSCLC组织行放射性自显影的结果与对PD-L1靶点行免疫组织化学染色的结果相似[22]。18F-BMS-986192作为极具潜力的探针，已经进入临床研究阶段。
Natarajan等[25]研制了一种靶向人PD-L1受体的工程链接蛋白FN3hPD-L1（靶向hPD-L1的纤维连接蛋白3型结构域的小蛋白质支架），这种小蛋白的相对分子质量为11 826，远小于抗体，该研究者后期合成了64Cu-FN3hPD-L1。ROI曲线分析结果提示，注射探针后4 h CT26/hPD-L1肿瘤（转染人PD-L1的鼠结肠癌细胞）摄取的64Cu-FN3hPD-L1是Raji 肿瘤（人布鲁克淋巴瘤细胞，PD-L1表达阴性）的5.6倍，在第24小时，CT26/hPD-L1肿瘤摄取的64Cu-FN3hPD-L1为Raji肿瘤的8.1倍。尽管64Cu-FN3hPD-L1表现出良好的肿瘤摄取、体内快速清除等优势，但其24 h肝脏及肾脏代谢未见明显降低。在体外实验中，使用免疫荧光标记的FN3hPD-L1前体对脑转移性肺腺癌和嗜酸细胞甲状腺癌组织染色也证明其与肿瘤中PD-L1的靶点结合[25]。与许多探针一样，64Cu-FN3hPD-L1的特异性尚可，但非靶器官的摄取不理想。
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Affibody是一类由58个氨基酸残基组成、相对分子质量约为6500的新型亲和性配体，其具有相对分子质量小、折叠速率快、选择性强、亲和力强、结构稳定、可耐受化学修饰的特点[32]。常与18F、68Ga短半衰期核素连接作为诊断用PET探针。
ZPD-L1_1是一种由引入目标基因片段的大肠杆菌分泌的Affibody分子。表面等离子共振结果显示NOTA-ZPD-L1_1与人和恒河猴PD-L1的Kd值为1 nmol/L；PET显像结果显示，注射18F-NOTA-ZPD-L1_1探针后90 min LOX-IMVI肿瘤（人黑色素瘤细胞，PD-L1 表达阳性）中的示踪剂摄取[（2.56±0.33） %ID/g]显著高于SU-DHL-6肿瘤（人大细胞淋巴瘤细胞，PD-L1表达阴性）[（0.32±0.05） %ID/g]，且示踪剂在除肾脏外的大多数器官和血液中清除速度快[26]。体外放射性自显影与免疫组织化学结果有相关性[26]。18F-NOTA-ZPD-L1_1能够特异性靶向人和恒河猴的PD-L1，未来的研究将着重探索该示踪剂的药代动力学特性及其与肿瘤摄取的关系。
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目前已有部分抗体类、肽类及Adnectins探针在临床转化阶段应用于NSCLC、转移性胰腺导管癌等肿瘤。
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Smit等[7]使用89Zr-Durvalumab对13例适合二线免疫治疗的肿瘤患者进行临床试验，结果证实89Zr-Durvalumab安全且耐受性良好，生物分布研究结果表明其在肝脏（可能是由于示踪剂分解代谢）和脾脏中高摄取，在肾脏、肺和脑组织中低摄取，89Zr-Durvalumab 与淋巴细胞和树突状细胞上的 PD-L1 受体结合。纳入研究的13例患者被分为2组，第1组直接注射89Zr-Durvalumab后行PET/CT显像，第2组在显像前预注射未使用放射性核素标记的Durvalumab 750 mg后注射89Zr-Durvalumab行PET/CT显像，与第1组相比，第2组显像的结果显示靶组织（肿瘤、脾脏和骨髓）的摄取更低，也显示更少的肿瘤病灶，但血池摄取更高，考虑为游离的药物所致[7]。尽管89Zr-Durvalumab可以直接显示肿瘤病灶并对其进行量化，但并非所有患者的肿瘤病灶均表现为示踪剂摄取；另外，较大的肿瘤病灶外围的摄取更为明显，这可能是由结合位点的屏障效应引起的，可能与相对大尺寸的单克隆抗体与肿瘤病灶周围的受体结合后肿瘤组织的渗透较少有关[7]。此外，注射89Zr-Durvalumab探针后120 min显像时，纵隔、腋窝、腹部和锁骨上的非恶性淋巴结可见示踪剂摄取[7]。89Zr-Durvalumab 的PET/CT显像结果显示，与使用未标记的治疗前剂量Durvalumab相比，使用示踪剂剂量的Durvalumab可以显示更多的肿瘤病灶，在Durvalumab治疗有效的患者中，89Zr-Durvalumab的肿瘤摄取较高，但其与肿瘤组织的PD-L1 的免疫组织化学结果不相关。
Zhou等[15]的研究纳入9例NSCLC患者，评估了68Ga-NOTA-WL12多肽探针的放射性药物的生物分布、辐射剂量学、肿瘤摄取与 PD-L1 表达的关系，并与18F-FDG PET/CT进行对比，结果显示68Ga-NOTA-WL12 在体外和体内 的PD-L1阳性表达肿瘤中表现出 PD-L1 的特异性摄取，其生理性摄取主要见于肝、脾、小肠和肾；注射探针后1 h肺部肿瘤清晰可见，肿瘤摄取与肺摄取的比值为 4.45±1.89；且肿瘤摄取 （SUVpeak） 和 PD-L1 免疫组织化学结果呈强正相关。68Ga-NOTA-WL12与18F-FDG PET图像的对比研究结果表明，在达到理想显像效果的前提下，68Ga-NOTA-WL12的注射剂量低于18F-FDG。研究结果证明 ，68Ga-NOTA-WL12具有无创地监测体内 PD-L1 表达水平的可行性，同时证明临床抗PD-L1 治疗对于肿瘤患者具有潜在获益[15]，该研究的不足之处是样本量较少，仍需大样本研究数据的支持。
Niemeijer等[23]将靶向PD-L1的探针18F-BMS-986192 联合靶向PD-1的探针89Zr-Nivolumab应用在人体：研究者将13例进展期NSCLC患者纳入研究，结果显示18F-BMS-986192经胆道和肾脏排泄，且在垂体中略有摄取。生物分布研究结果提示除肿瘤病灶外，胰腺、肝脏也有示踪剂摄取[23]。18F-BMS-986192 的肿瘤摄取与PD-L1 的表达相关，89Zr-Nivolumab 的摄取与淋巴细胞聚集体的 PD-1 表达相关，放射性示踪剂摄取与部分治疗后反应相关，但无统计学意义[23]。这提示18F-BMS-986192和 89Zr-Nivolumab可能在未来的免疫治疗中用于纵向研究和非侵入性地量化PD-L1 的表达，但仍需要更多临床数据加以验证[23]。
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Geboers等[24]采用18F-FDG和18F-BMS-986192l 2种探针对经3种不同治疗方案[纳武利尤单抗全身免疫治疗、纳武利尤单抗和不可逆转电穿孔（irreversible electroporation，IRE）技术联合治疗、不可逆电穿孔联合肿瘤内注射 IMO-2125（Toll样受体9配体）的局部免疫治疗和纳武利尤单抗全身免疫治疗的联合治疗]的18例转移性胰腺导管腺癌患者进行评估，结果显示，通过不可逆电穿孔联合肿瘤内注射 IMO-2125（Toll样受体9配体）的局部免疫治疗和纳武利尤单抗全身免疫治疗的联合治疗可激发患者自身的体内免疫以对抗胰腺癌，研究结果证实18F-BMS-986192应用于基线检查和治疗后评估可通过肿瘤组织和淋巴组织提供定性及定量信息，为监测治疗后固有免疫及获得性免疫的动态变化提供了新的视角。
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Bensch等[4]使用89Zr标记的阿替利珠单抗（89Zr-anti-PD-L1/89Zr-atezolizumab）对共22例原位进展期或转移性膀胱癌、NSCLC、三阴乳腺癌患者行PET显像[4]，结果显示，大脑、皮下组织、肌肉、致密骨和肺中的89Zr-anti-PD-L1/89Zr-Atezolizumab摄取较低，但随着时间的延长，肠道、肾脏、肝脏和骨髓的摄取增高[4]，示踪剂的摄取因肿瘤的转移部位而异，肝转移的示踪剂放射性摄取最高，肺转移的放射性摄取最低[4]，提示89Zr-anti-PD-L1/89Zr-Atezolizumab对经Atezolizumab治疗后肿瘤患者的无进展生存期和总生存率有较强的预测能力。
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临床免疫治疗的发展对影像学检查提出了新的挑战。靶向PD-L1类分子探针在临床前及临床评价上显示出良好的应用前景，抗体作为探针的优势是其具有天然的高度特异性，与免疫治疗同步显像，有助于选择适用特定免疫治疗方案的患者并在治疗前预测患者的不良反应，其缺点是相对分子质量大，体内代谢时间长，须配合长半衰期核素使用，因此限制了抗体类探针的发展。多肽类分子探针如68Ga-NOTA-WL12具有良好的安全性，可解决上述问题，并应用于临床，其ROI的放射性摄取值与PD-L1的表达呈正相关；18F-DK222能够显示PD-L1和PD-1抗体在人体内的药效学特性，为单抗治疗的剂量优化和个体化的治疗策略提供有效的辅助。小分子探针得益于较小的相对分子质量、较快的代谢速率，但其稳定性及特异性有待提高。其他类探针如18F-BMS-986192的相对分子质量较小，具有良好的靶向性，已经被应用于NSCLC及胰腺转移性导管腺癌，在评价疗效方面显示出了较好的应用前景。总之，随着个体化、精准治疗的提出和分子探针的更新，靶向PD-L1的分子探针也逐步应用于临床，其优越性在于能够无创、可重复地使全身PD-L1的表达可视化，是指导免疫治疗的不可或缺的检查方法。
利益冲突 所有作者声明无利益冲突
作者贡献声明 白鹭负责综述的撰写；唐刚华负责综述思路的提出、文章结构的设计、论文的审阅
靶向PD-L1的PET/CT分子探针研究进展
Research progress in PET/CT molecular probes targeting PD-L1
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摘要: 程序性死亡受体1（PD-1）/ 程序性死亡配体1（PD-L1）是肿瘤免疫治疗中重要的免疫检查点，PD-L1主要在肿瘤细胞和肿瘤相关髓样细胞中表达。放射性核素标记的靶向PD-L1分子探针可被PET/CT检测，使PD-L1表达在分子层面可视化，是指导免疫治疗的重要手段。靶向PD-L1的PET探针有抗体、多肽、小分子及其他类，目前部分探针应用于临床。笔者对靶向PD-L1的分子探针及临床应用进行综述。
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关键词:
- 正电子发射断层显像术 /
- 体层摄影术，X线计算机 /
- 分子探针 /
- B7-H1抗原
Abstract: Programmed cell death protein 1(PD-1)/programmed cell death ligand 1(PD-L1) is a pair of important immune checkpoint in tumor immunotherapy. PD-L1 expressed mainly in tumor cells and tumor-associated myeloid cells. The radionuclide-labeled molecular probe targeting PD-L1 can be detected by PET/CT and visualize PD-L1 expression at the molecular level, which is an important method to guide immunotherapy. PET probes targeting PD-L1 include antibodies, peptides, small molecules, and other probes, and some of them are currently used in clinical applications. This article reviews molecular probes targeting PD-L1 and their clinical applications. -
表 1 靶向PD-L1的PET/CT分子探针及应用
Table 1. PET/CT molecular probe targeting PD-L1 and its application
分类 前体类型 探针 应用 抗体类（完整抗体类） 单抗 64Cu-Atezolizumab[3] 临床前：高表达PD-L1的皮下种植肿瘤模型、人乳腺癌肺转移模型 单抗 89Zr-Atezolizumab[4] 临床：转移性膀胱癌、非小细胞肺癌 、三阴性乳腺癌 单抗 89Zr-DFO-PD-L1 mAb[5] 临床前：头颈部肿瘤和黑色素瘤模型 单抗 64Cu-NOTA-PD-L1[6] 临床前：黑色素瘤细胞模型 单抗 89Zr-Durvalumab[7] 临床：非小细胞肺癌 抗体类（非完整抗体类） 单域抗体 68Ga-NOTA-Nb109[8-9] 临床前：转染人基因的恶行黑色素瘤细胞模型 单域抗体 64Cu-B3[10] 临床前：鼠棕色脂肪成像 多肽类 多肽 64Cu-DOTA-WL12[11] 临床前：稳定表达PD-L1的细胞模型，人乳腺癌细胞模型 多肽 68Ga-DOTA-WL12[12] 临床前：稳定表达PD-L1的细胞模型，人乳腺癌细胞模型 多肽 18F-Py-WL12[13] 临床前：稳定表达PD-L1的细胞模型，人乳腺癌细胞模型 多肽多肽多肽多肽 18F-TPP-1[14]18F-PEG-TPP-1[14]64Cu-TPP-1[14]64Cu-PEG-TPP-1[14] 临床前：人乳腺癌细胞模型临床前：人乳腺癌细胞模型临床前：人乳腺癌细胞模型临床前：人乳腺癌细胞模型 多肽 68Ga-NOTA-WL12[15] 临床：非小细胞肺癌 多肽 18F-AlF-NOTA-IPB-PDL1p[16] 临床前：人结肠癌细胞、人前列腺癌细胞模型 多肽 68Ga-DOTA-SETSKSF[17] 临床前：人肺腺癌细胞、鼠黑色素瘤细胞模型 多肽 18F-DK222[18] 临床前：人乳腺癌细胞、人黑色素瘤细胞、鼠黑色素瘤细胞模型 小分子类 小分子 18F-LN[19] 临床前：稳定表达PD-L1的人恶性黑色素瘤细胞模型 小分子 18F-LG-1[20] 临床前：稳定表达PD-L1的人恶性黑色素瘤细胞模型 其他类 蛋白质支架蛋白质支架蛋白质支架蛋白质支架蛋白质支架蛋白质支架 64Cu-NOTA-HAC-PD1[21]64Cu-NOTA-HACA-PD1[21]64Cu-DOTA-HAC-PD1[21]68Ga-NOTA-HAC-PD1[21]68Ga-NOTA-HACA-PD1[21]68Ga-DOTA-HAC-PD1[21] 临床前：表达PD-L1的鼠结肠癌细胞模型临床前：表达PD-L1的鼠结肠癌细胞模型临床前：表达PD-L1的鼠结肠癌细胞模型临床前：表达PD-L1的鼠结肠癌细胞模型临床前：表达PD-L1的鼠结肠癌细胞模型临床前：表达PD-L1的鼠结肠癌细胞模型 Adnectin 18F-BMS-986192[22-24] 临床：非小细胞肺癌、转移性胰腺导管腺癌 Adnectin 64Cu-FN3hPD-L1[25] 临床前：鼠结肠癌细胞、人乳腺癌细胞模型 Affibody 18F-NOTA-ZPD-L1_1[26] 临床前：人恶性黑色素瘤细胞模型 AffibodyAffibody 18F-NOTA-ZPD-L1_4[27]68Ga-NOTA-ZPD-L1_4[27] 临床前：人恶性黑色素瘤细胞模型临床前：人恶性黑色素瘤细胞模型 注：PD-L1为程序性死亡受体1；PET为正电子发射断层显像术；CT为计算机体层摄影术；DFO为去铁胺；NOTA为1,4,7-三氮杂环九烷基-1,4,7-三乙酸；Nb109为靶向PD-L1的单域抗体；B3为靶向PD-L1的单域抗体；DOTA为1,4,7,10-四氮杂环十二烷-N', N''N'''-三乙酸基-N-乙酰基；WL12为靶向PDL-1的环状多肽；TPP-1为线性多肽；PEG为聚乙二醇；IPB为4-碘代苯丁酰基；PDL1p为靶向PD-L1的肽链；SETSKSF为靶向PD-L1的环状多肽；DK222为靶向PD-L1的环状多肽；LN为靶向PD-L1的小分子化合物；LG-1为靶向PD-L1的小分子化合物；HAC为高亲和力工程蛋白支架；HACA为HAC的糖基化修饰后结构；BMS-986192为化学修饰后的靶向PD-L1的Adnectin；FN3hPD-L1为靶向PD-L1的纤维连接蛋白3型结构域的小蛋白质支架；ZPD-L1_1为靶向PD-L1的 Affibody分子；ZPD-L1_4为靶向PD-L1的 Affibody分子 
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