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正电子发射型计算机断层显像（PET），是了解疾病生物学并促进诊断治疗的临床检查影像技术；近红外荧光（NIRF）成像，使得准确呈现手术切除过程中的肿瘤边缘成为可能；此外，工程抗体片段具有出色的靶向性、较快的代谢速率和简单的化学修饰，已成为较有前景的分子成像剂。三者的结合是否具有一定的应用价值？ 近日，美国加州大学洛杉矶分校的Jennifer M. Murphy教授课题组报道了一个三功能平台，用放射性核素或荧光团标记针对前列腺干细胞抗原（PSCA）的半胱氨酸（cys）双价抗体，并进行PET和NIRF成像，用于研究分子在前列腺癌小鼠中的分布情况及肿瘤靶向能力。相关成果以“Tri-functional platform for construction of modular antibody fragmentsfor in vivo 18F-PET orNIRF molecular imaging”为题发表在Chemical Science上（DOI: 10.1039/c9sc05007h）。 作者用三个关键部分组成三功能平台：（1）马来酰亚胺，通过琥珀酰亚胺硫醚键与cys双价抗体特异性结合；（2）四嗪，通过[4+2]环加成反应快速标记免疫缀合物；（3）亲水性侧链，改善化合物的生物分布使其易于被代谢（Figure 1）。 （来源：Chemical Science） 首先，作者以N-boc-L-赖氨酸为原料，四步合成三功能平台3（Scheme 1）。聚乙二醇化琥珀酰亚胺酯1与N-boc-L-赖氨酸相结合，生成马来酰亚胺-赖氨酸缀合物；其随后与苄氨基四嗪进行偶联，以较高的产率获得中间体2；最后2经酸介导的脱boc后，与DOTA-NHS酯缩合，得到所需的三功能平台3。 （来源：Chemical Science） 随后，作者进行模块化抗体片段的构建。Cys双价抗体经还原裂解二硫键产生两个游离的硫醇；巯基与马来酰亚胺基团经过迈克尔加成，得到模块化的Cys双价抗体TFP-cDb（Figure 2A）。为了得到18F-cDb或sCy5-cDb用于PET或光学成像，作者在室温下将纯化的TFP-cDb分别与[18F]氟乙氧基TCO或SulfoCy5-cDb进行Diels–Alder反应（Figure 2B）。 （来源：Chemical Science） 如前所述，作者在ELIXYSFLEX/CHEM放射化学合成仪上自动合成[18F]氟乙氧基TCO，将其添加到TFP-cDb中，室温下孵育10分钟（Figrue 3A）。通过瞬时薄层色谱法（ITLC）分析，作者测得18F-cDb的放射标记效率和放射化学纯度分别为63%和98%，基于A2 Cys双价抗体的免疫活性为63%（Figure 3B）。 （来源：Chemical Science） 为了评估18F-cDb的体内成像和生物分布情况，作者将其经尾静脉注射进入雄性裸鼠体内，并进行microPET/CT扫描。成像结果表明18F-cDb在2小时内被代谢清除，随后放射性代谢物保留于肾脏中（Figure 3C）。与先前构建的化合物18F-DML-A2cDb相比，18F-cDb的三功能平台中的亲水性侧链可在肾脏清除后，保留放射性代谢物；而18F-DML-A2cDb在肾脏清除后，释放的放射性代谢物又被肝胆清除，导致肝脏和肾脏均有放射性代谢物的存在，影响了PET/CT成像中的对比度（Figure 4）。 （来源：Chemical Science） 为了评估18F-cDb的肿瘤靶向能力，作者在前列腺癌小鼠模型中进行影像学研究。作者向携带PSCA阳性（右肩）和PSCA阴性（左肩）的雄性裸鼠中静脉注射18F-cDb，并在2小时和4小时后进行PET/CT成像。PET/CT图像显示，与对照组相比，探针在抗原表达的肿瘤部位摄取率增加了8倍。同时，横向和冠状面图像显示出更清晰的肿瘤可视化效果（Figure 5）。 （来源：Chemical Science） 最后，为了评估三功能平台是否可以应用于图像引导的手术过程中，作者将近红外荧光染料SulfoCy5 TCO加入TFP-cDb中，室温搅拌10分钟，经[4+2]环加成得到 sCy5标记Cys双价抗体sCys-cDb（Figrue 6A）。作者将其注射入携带PSCA阳性（右肩）和PSCA阴性（左肩）的雄性裸鼠中，并在4小时后处死小鼠并进行荧光成像。尽管小鼠头部的自发荧光影响成像效果，图中仍然可以直观地看到抗原阳性肿瘤（Figure 6B）。离体器官成像表明，胃和肠具有强烈的自发荧光，而肝脏和脾脏的自发荧光较小，肾脏对sCy5-cDb的清除导致肾脏的荧光信号增强（Figrue 6C）。除此之外，作者在PSCA阳性肿瘤中检测到强荧光信号，而在PSCA阴性肿瘤中只存在非特异摄取，几乎不显示荧光信号（Figrue 6D）。以上结果表明三功能平台在手术过程中具有应用价值。 （来源：Chemical Science） 总而言之，作者合成了一个三功能平台并构建了针对PSCA的模块化抗体片段。PET和NIRF光学成像证实了化合物的肿瘤靶向性并揭示了其在成像中具有高对比度，这为临床上成像示踪剂的开发和应用奠定了一定的基础。 |
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