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转铁蛋白受体(transferrin receptor,TfR)是一类Ⅱ型跨膜糖蛋白,主要参与调控细胞的铁代谢及生长、增殖进程[1]。相关研究结果证实,在癌前病变及侵袭性肿瘤组织中,TfR的表达显著升高,且其表达水平同肿瘤的分级密切相关,如在胰腺癌、结肠癌、肺癌等肿瘤及多种耐药性肿瘤中,TfR的表达明显上调[2-5]。TfR高表达的肿瘤具有恶性程度高、易产生耐药和预后不良等风险。因此,对肿瘤TfR表达水平的在体监测将有助于指导肿瘤患者的临床管理及预后评估。
目前,靶向TfR的分子探针主要包括转铁蛋白及单克隆抗体,其相对分子质量较大,体内循环时间长,易受内源性转铁蛋白竞争的影响,在应用中存在一定的局限性[6]。而小分子多肽因具有相对分子质量小、易于穿透肿瘤组织、稳定性好、血液清除速率快、易于合成及加工修饰、免疫原性低等优势,近年来在肿瘤分子影像学领域表现出良好的应用前景[7]。组氨酸-精氨酸-脯氨酸-酪氨酸-异亮氨酸-丙氨酸-组氨酸(His-Arg-Pro-Tyr-Ile-Ala-His,HRPYIAH,简称T7)是由噬菌体展示技术筛选获得的小分子多肽,能特异性靶向TfR[8-9]。本研究构建了新型靶向TfR的分子探针99Tcm-HRPYIAH(简称99Tcm-T7),并对其理化性质、靶向特性及显像效能进行了初步研究。
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流式细胞术实验结果显示,PANC-1细胞可与TfR单克隆抗体特异性结合,结合率为(98.9±0.1)%,这说明PANC-1细胞表面高表达TfR;而MX-1细胞与TfR单克隆抗体未见明显结合,结合率为(0.2±0.1)%,这表明MX-1细胞表面的TfR呈相对低表达(图1)。
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99Tcm-T7的标记率>95%。在室温下,99Tcm-T7分别在与生理盐水、胎牛血清的混合液中孵育4 h后的放射化学纯度为(95.3±0.3)%和(90.6±0.4)%。
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PANC-1细胞与分子探针99Tcm-T7的结合率在孵育后60 min时达到峰值[(16.12±0.01)%],显著高于MX-1细胞[(1.20±0.01)%],且二者间的差异有统计学意义(P<0.001,图2),同流式细胞术测定的TfR表达水平一致。同时,PANC-1阻断组对99Tcm-T7的结合率降低至(2.40±0.01)%,低于PANC-1实验组,且二者间的差异有统计学意义(t=26.91,P<0.001)。
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在PANC-1荷瘤裸鼠模型中,99Tcm-T7可迅速靶向肿瘤部位,注射后30 min肿瘤轮廓显影清晰,较短时间即可获得较高的肿瘤/肌肉比值(2.80±0.22),而MX-1细胞对99Tcm-T7的摄取程度较低,未见明显显影。99Tcm-T7从血液中的清除速率快,主要经肾脏排泄,注射后60 min时除肾脏及膀胱见显像剂分布外,其余组织较少见显像剂滞留(图3)。
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由表1可知,99Tcm-T7经尾静脉注射进入荷瘤裸鼠体内后,除肾脏及肿瘤组织外,其余器官及组织本底均较低,PANC-1细胞对99Tcm-T7的摄取在注射后30 min即达到(0.55±0.18)%ID/g,高于MX-1细胞 [(0.16±0.11)%ID/g],且二者差异有统计学意义(P<0.001)。
器官或组织 人胰腺癌PANC-1细胞 人乳腺癌MX-1细胞 血液 0.34±0.06 0.46±0.16 脑 0.04±0.01 0.04±0.02 心 0.21±0.01 0.12±0.09 肺 0.29±0.01 0.67±0.27 肝 0.34±0.02 1.34±1.70 脾 0.17±0.04 0.10±0.05 肾 5.92±0.04 6.25±0.09 胃 0.36±0.01 0.21±0.09 小肠 0.14±0.04 0.14±0.09 大肠 0.15±0.03 0.13±0.10 肌肉 0.20±0.05 0.10±0.02 骨 0.10±0.02 0.08±0.66 肿瘤 0.55±0.18a 0.16±0.11 注:a表示与人乳腺癌PANC-1细胞比较,差异有统计学意义(t=6.42,P=0.003)。T7为组氨酸-精氨酸-脯氨酸-酪氨酸-异亮氨酸-丙氨酸-组氨酸;%ID/g为每克组织百分注射剂量率 Table 1. Biodistribution of molecular probe 99Tcm-T7 in nude mice bearing human pancreatic cancer and human breast cancer at 30 min post injection (%ID/g, n=5,
)$\bar x \pm s $ -
在注射99Tcm-T7 30 min后,相较于MX-1细胞,PANC-1细胞显著摄取99Tcm-T7;在正常组织脏器中,以肾脏摄取最为显著,其次为肝脏(图4)。苏木精-伊红染色法及免疫组织化学染色法结果显示,肿瘤实质内未见明显坏死,在PANC-1细胞中TfR呈高表达,而在MX-1细胞中TfR呈低表达(图5)。
Construction of a transferrin receptor targeting probe 99Tcm-T7 for noninvasive imaging of tumor
- Received Date: 2021-10-15
- Available Online: 2022-04-25
Abstract: