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肿瘤细胞多药耐药性(multi-drug resistance,MDR)的产生是肿瘤化疗失败的主要原因,严重降低癌症患者的生存及生活质量。临床上MDR的产生一般由ATP结合盒式蛋白转运蛋白超家族引起,它是一种膜蛋白,通过ATP水解供能将化疗药物排出细胞,引发肿瘤的抗药性[1]。P-糖蛋白(P-gly-coprotein,P-gp)和乳腺癌耐药蛋白(breast cancer resistant protein,BCRP)是ATP结合盒式蛋白转运蛋白超家族成员,这两种蛋白的过量表达参与肿瘤细胞对化疗的耐受[2]。目前,临床上对P-gp和BCRP的检测主要依赖于体外的定性、定量分析,无法在活体体内监测其表达与分布变化,这在一定程度上限制了肿瘤患者化疗前后MDR的动态检测[3]。P-gp抑制剂的PET显像剂目前正在被研究,此类显像剂将与P-gp结合而不被转运,在过表达的脑组织中表现出放射性增强,与放射性同位素标记的P-gp底物的结合恰恰相反,从而可以反映脑组织中P-gp水平[4-5]。本研究利用P-gp抑制剂11C-GF120918监测P-gp和BCRP在小鼠体内的表达与分布,评价其应用价值。
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不同时间小鼠不同组织器官的11C-GF120918放射性强度见表 1。由表 1可知,小鼠注射11C-GF120918后,小鼠大脑摄取11C-GF120918剂量最少;小鼠血液中11C-GF120918的水平下降很快,15 min时11C-GF120918水平与5 min时相比,差异有统计学意义(χ2=7.56,P<0.05);心脏和肌肉中的摄取剂量呈降低趋势,30 min时11C-GF120918水平与5 min时相比,差异有统计学意义(χ2=7.61和6.47,P<0.05);肝脏中11C-GF120918的摄取呈先升高后降低的趋势;脾脏对11C-GF120918的摄取在注射15 min后才开始缓慢上升,最后维持在一个相对稳定的水平,30 min时与5 min时的放射性强度比较,差异有统计学意义(χ2=7.79,P<0.05)。
组织分布情况 11C-GF120918放射性强度 5 min 15 min 30 min 60 min 大脑 0.06±0.01 0.05±0.01 0.05±0.00 0.04±0.00 血液 0.28±0.03 0.17±0.01 0.15±0.02 0.12±0.01 心脏 2.09±0.23 1.34±0.10 0.73±0.05 0.55±0.08 肝脏 5.72±0.50 7.00±0.71 7.28±0.20 6.28±0.71 脾脏 1.31±0.12 1.87±0.27 2.12±0.13 2.09±0.35 肾脏 7.36±1.66 7.22±1.46 7.93±1.88 7.07±1.54 肌肉 0.53±0.05 0.40±0.06 0.30±0.07 0.22±0.04 表 1 不同时间时小鼠各组织器官的11C-GF120918放射性强度
Table 1. The radioactivegy intensitu of 11C-GF120918 in mouses at different time and different organs
(x±s) 不同GF120918注射剂量下小鼠各组织器官的11C-GF120918放射性强度见表 2。由表 2可知,小鼠各组织器官对GF120918呈现不同的剂量依赖性,当注射剂量>0.5 mg/kg,大脑对11C-GF120918的摄取显著升高,相对于对照组差异有统计学意义(χ2=8.56,P<0.05);血液中11C-GF120918水平不受注射剂量的影响,维持稳定;心脏和肌肉中11C-GF120918的摄取都明显随注射剂量的增加而升高;肝脏和肾脏随注射剂量的增加而降低。
组织分布情况 对照组 11C-GF120918放射性强度 GF120918注射剂量(mg/kg) 0.1 0.5 1.0 3.0 5.0 10.0 大脑 0.05±0.01 0.06±0.01 0.20±0.02 0.30±0.03 0.53±0.04 0.67±0.14 0.73±0.08 血液 0.17±0.01 0.17±0.02 0.21±0.01 0.17±0.02 0.17±0.01 0.17±0.01 0.18±0.01 心脏 0.94±0.10 0.94±0.15 0.95±0.02 1.15±0.19 1.03±0.05 1.17±0.13 1.09±0.07 肝脏 7.00±0.71 7.14±0.28 5.81±0.10 5.39±0.39 4.97±0.26 5.24±1.09 5.44±0.55 脾脏 1.87±0.27 2.32±0.30 2.03±0.07 2.38±0.44 2.49±0.17 3.64±1.21 3.81±0.43 肾脏 7.22±1.46 7.38±1.55 6.73±0.21 5.72±1.01 4.45±0.21 3.84±0.31 3.62±0.35 肌肉 0.40±0.06 0.35±0.03 0.39±0.06 0.44±0.07 0.45±0.02 0.49±0.06 0.45±0.05 表 2 不同GF120918注射剂量小鼠各组织器官的11C-GF120918放射性强度
Table 2. The radioactiveity intensity of 11C-GF120918 in mouse′s different organs with different GF120918 injected doses
(x±s) -
野生型对照组小鼠体内注射11C-GF120918后30 min,大脑和血液中分别有(95.4±1.7)%和(95.8±1.9)%的11C-GF120918未被代谢,而对于P-gp/BCRP基因敲除组小鼠大脑和血液中则分别有(99.3±0.5)%和(83.2±3.5)%未被代谢。在血液中,野生型对照组未代谢的11C-GF120918量高于BCRP基因敲除组和P-gp基因敲除组。
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小鼠注射11C-GF120918后行PET显像,结果发现,野生型对照组(图 2中A)和BCRP基因敲除组(图 2中C)小鼠大脑部的放射性强度相对较低,而P-gp基因敲除组(图 2中B)与P-gp/BCRP基因敲除组(图 2中D)的小鼠放射性强度相对较高。
同时,注射11C-GF120918后,P-gp/BCRP基因敲除组的摄取剂量先上升后平稳,而P-gp基因敲除组、BCRP基因敲除组和野生型对照组对11C-GF120918的摄取是注射后立即下降然后平稳。对比平稳时的数据发现,P-gp/BCRP基因敲除组和P-gp基因敲除组的摄取分别是野生型对照组的9倍和3倍,差异具有统计学意义(χ2=7.69和8.24,P<0.05);BCRP基因敲除组与野生型对照组差异无统计学意义(图 3)。
图 3 不同时间小鼠大脑11C-GF120918放射性强度变化
Figure 3. The radioactivity intensity of 11C-GF120918 in mouse′s brain at different time
对图 3曲线进行积分计算总放射性强度,其中P-gp/BCRP基因敲除组60 min内[AUCbrain(0~60 min)]总放射性强度为61.4±3.7、P-gp基因敲除组为16.8±2.9、BCRP基因敲除组为5.9±0.5、野生型对照组为6.5±1.1。P-gp/BCRP基因敲除组与P-gp基因敲除组的总放射性强度分别为野生型对照组的9倍和3倍,差异有统计学意义(χ2=7.82和8.11,P<0.05),BCRP基因敲除组和野生型对照组的总放射性强度无明显差异。
P-糖蛋白抑制剂在PET显像中的应用研究
Developing P-glycoprotein inhibitor marked by PET
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摘要:
目的 探讨11C-GF120918作为PET显像探针对人体P-糖蛋白(P-gp)和乳腺癌耐药蛋白(BCRP)功能的检测及其意义。 方法 化学合成11C-GF120918;给小鼠注射11C-GF120918, 使用自动伽玛粒子计数管测定不同时间、不同剂量、小鼠各组织器官中11C-GF120918的放射性强度; 并使用高效液相色谱监测30 min后小鼠脑部和血液中11C-GF120918代谢情况; P-gp基因敲除组、BCRP基因敲除组、P-gp/BCRP基因敲除组和野生型对照组小鼠分别注射11C-GF120918, 进行PET显像, 实时监测小鼠大脑中的11C-GF120918放射强度变化。 结果 11C-GF120918在小鼠各个组织器官中均有广泛分布, 相对于正常小鼠差异有统计学意义(χ2=8.14, P<0.05);且11C-GF120918代谢稳定, 注射后30 min, 在大脑和血液中仍有(99.3±0.5)%和(83.2±3.5)%未被代谢, 具有较好的生物化学稳定性和辐射稳定性。P-gp/BCRP基因敲除组小鼠大脑中11C-GF120918放射性强度是野生型对照组的9倍(χ2=7.69, P<0.05), 而BCRP基因敲除组小鼠大脑中放射性强度是野生型对照组的3倍(χ2=8.24, P<0.05), 差异有统计学意义。且11C-GF120918标记效果比较稳定。 结论 使用11C-GF120918作为PET显像探针可以用来评价P-gp和BCRP的耐药功能。 -
关键词:
- P-糖蛋白 /
- 肿瘤 /
- 正电子发射断层显像术 /
- 乳腺癌耐药蛋白
Abstract:Objective To explore a PET probe, 11C-GF120918 in the assessing of the function and significance of P-glycoprotein(P-gp) and breast cancer resistance protein(BCRP). Methods The mice were injected with chemically synthesized 11C-GF120918. An automatic gamma counter was used to measure the 11C-GF120918 radiation intensity of the various organs of the mice at different times and dosages. Simultaneously, HPLC was employed to detect the metabolism of 11C-GF120918 in the brain and blood of the mice. The four mice groups, namely, P-gp knockdown mice, BCRP knockdown mice, P-gp/BCRP knockdown mice, and wild mice, were manually injected with 11C-GF120918. The radiation intensity of 11C-GF120918 in the mice brain was detected by PET. Results After the 11C-GF120918 injection, the tissues and organs of mice were more widely distributed compared with those of the wild mice(χ2=8.14, P < 0.05). Thirty minutes after injection, the 11C-GF120918 radiation intensity in the brain and blood were still (99.3±0.5)% and (83.2±3.5)%, respectively, with better biochemistry and radiation stability. In PET studies, AUCbrain[0~60 min] in the P-gp knockout mice was nine times higher than that in the wild group(χ2=7.69, P < 0.05). The AUCbrain[0-60 min] of the BCPR knockout mice was three times higher than that in the wild group(χ2=8.24, P < 0.05). The evident effect of 11C-GF120918 was relatively stable. Conclusion 11C-GF120918 can be used as PET probes to evaluate the multi-drug resistance of P-gp and BCRP. -
表 1 不同时间时小鼠各组织器官的11C-GF120918放射性强度
Table 1. The radioactivegy intensitu of 11C-GF120918 in mouses at different time and different organs
(x±s) 组织分布情况 11C-GF120918放射性强度 5 min 15 min 30 min 60 min 大脑 0.06±0.01 0.05±0.01 0.05±0.00 0.04±0.00 血液 0.28±0.03 0.17±0.01 0.15±0.02 0.12±0.01 心脏 2.09±0.23 1.34±0.10 0.73±0.05 0.55±0.08 肝脏 5.72±0.50 7.00±0.71 7.28±0.20 6.28±0.71 脾脏 1.31±0.12 1.87±0.27 2.12±0.13 2.09±0.35 肾脏 7.36±1.66 7.22±1.46 7.93±1.88 7.07±1.54 肌肉 0.53±0.05 0.40±0.06 0.30±0.07 0.22±0.04 表 2 不同GF120918注射剂量小鼠各组织器官的11C-GF120918放射性强度
Table 2. The radioactiveity intensity of 11C-GF120918 in mouse′s different organs with different GF120918 injected doses
(x±s) 组织分布情况 对照组 11C-GF120918放射性强度 GF120918注射剂量(mg/kg) 0.1 0.5 1.0 3.0 5.0 10.0 大脑 0.05±0.01 0.06±0.01 0.20±0.02 0.30±0.03 0.53±0.04 0.67±0.14 0.73±0.08 血液 0.17±0.01 0.17±0.02 0.21±0.01 0.17±0.02 0.17±0.01 0.17±0.01 0.18±0.01 心脏 0.94±0.10 0.94±0.15 0.95±0.02 1.15±0.19 1.03±0.05 1.17±0.13 1.09±0.07 肝脏 7.00±0.71 7.14±0.28 5.81±0.10 5.39±0.39 4.97±0.26 5.24±1.09 5.44±0.55 脾脏 1.87±0.27 2.32±0.30 2.03±0.07 2.38±0.44 2.49±0.17 3.64±1.21 3.81±0.43 肾脏 7.22±1.46 7.38±1.55 6.73±0.21 5.72±1.01 4.45±0.21 3.84±0.31 3.62±0.35 肌肉 0.40±0.06 0.35±0.03 0.39±0.06 0.44±0.07 0.45±0.02 0.49±0.06 0.45±0.05 -
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