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放射性核素偶联药物（RDC）是一种新兴的肿瘤精准治疗药物，利用肿瘤抗原特异性的分子载体递送，引导放射性核素精准靶向肿瘤，进行近距离内放射治疗。RDC治疗肿瘤，除了直接损伤靶肿瘤细胞外，还具有旁观者效应、远端效应，因此在扩散性肿瘤中具有应用潜力。
RDC的作用机制和治疗效应：（A）放射性标记抗体特异性靶向肿瘤表面的膜抗原后，放射性核素直接损伤DNA、线粒体DNA、细胞膜等。周围的细胞也通过交叉效应受到辐射。细胞损伤导致细胞因子、离子、ROS、RNS或外显体的分泌并释放到细胞外微环境中。（B）旁观者效应。微环境中释放的细胞因子和其他效应分子与细胞死亡受体结合，诱导邻近癌细胞死亡。（C）远端效应。受照射细胞分泌DAMPs能结合抗原提呈细胞的T细胞受体，通过结合CD4或CD8 T细胞激活免疫系统，攻击远端肿瘤细胞。 目前有2款RDC获得FDA批准，用于复发、难治性非霍奇金淋巴瘤治疗，分别是：2002年， 90Y-Yibritumomab tiuxetan (Zevalin®) ；2003年，131I-Itositumomab (Bexxar®)。二者都是靶向CD20，发射β射线，治疗的有效率分别为80%和95%。尽管临床疗效显著，但由于物流、转诊、医疗报销等方面的问题，在获批后不久，二者的使用量开始逐年下降。 近年来，RDC开发的视线逐渐转向实体瘤。但由于肿瘤血管异常导致输送困难，以及非靶器官毒性等问题，实体瘤的RDC开发面临着挑战。根据肿瘤类型和肿瘤抗原，选择合适的放射性核素和载体，对于优化和平衡治疗效果、增加肿瘤吸收剂量、降低非靶组织毒性至关重要。  治疗用放射性核素 治疗用放射性核素的选择需考虑：射线类型、穿透距离、半衰期（t1/2）、成本、可及性、标记和使用的简易性。α射线具有高能量和中等的穿透距离，可诱导密集的不可逆DNA单链或双链断裂，适用于治疗小的实体瘤或微转移瘤。β射线具有中等能量和较长的穿透距离，可诱导稀疏的DNA单链或双链断裂，适用于治疗较大的、具有异质性的肿瘤，可通过Cross-fire辐射效应造成邻近细胞损伤。Auger电子具有低能量和超短穿透距离，仅在靠近细胞核时能引起DNA损伤，因此需要可内化的抗体做载体；此外，Auger电子可产生旁观者效应（Bystander effect），通过释放细胞死亡介质导致邻近细胞损伤。
不同类型射线具有不同性质和生物学效应
治疗用放射性核素的性质和螯合剂 放射性核素的半衰期对设计RDC很关键。原则上，放射性核素的半衰期应与载体的药代动力学半衰期相匹配，载体分子在肿瘤内能定位足够长的时间，使放射性核素在肿瘤内完全衰变，以释放致死剂量的辐射。此外，半衰期还会影响运输要求和生产时间。 放射性核素载体 全长单抗 RDC中单抗的主要作用是特异性识别肿瘤细胞表面的抗原，引导放射性核素靶向肿瘤。由于可及性高，大多数RDC主要选择全长单抗作为载体，例如Omburtamab、Girentixumab、J591、Labetuzumab。
靶向EGFR的RDC载体形式比较 不同抗体有不同的IgG亚型（IgG1, IgG2），对靶点的亲和性以及在肿瘤内的穿透能力有所不同。例如，177Lu-DOTA-cetuximab有更高的EGFR亲和性，但治疗效果不如177Lu-DOTA-panitumumab，原因在于177Lu-DOTA-panitumumab的肿瘤穿透能力更强。因此，抗体的肿瘤穿透力对RDC的疗效更为关键。此外，全长抗体的Fc域可介导抗体内化，使放射性核素进入到细胞核处，从而更充分地发挥治疗效应。 抗体片段 虽然全长单抗在RDC中更常见，但也有一些缺点，包括：血液循环时间长（半衰期长）、血管通透性低、以及实体瘤内扩散率低。相比之下，抗体片段具有体积小、生物分布更快的特点，促使其更快地穿透肿瘤组织，并通过肾从血液中清除。而且抗体片段成本更低。
抗体片段的分子质量、半衰期、主要清除途径 全长单抗可以酶切成F（ab'）2或Fab片段，也可以通过基因工程改造成融合蛋白（scFv-Fc）、单链抗体（scFv）、或单域抗体（即纳米抗体）等。载体的选择需要综合考虑肿瘤穿透能力（扩散性）、血管渗透性、循环半衰期、清除率、肿瘤吸收剂量、亲和性、效价、特异性等等，在多种因素间做出平衡。
RDC常用载体的性质  RDC临床研究进展 在过去10年，已发表多项RDC的临床试验，其中67%用于非实体肿瘤，33%用于实体肿瘤。非实体瘤中，淋巴瘤占绝大多数（92.5%）。实体瘤中，RDC覆盖的肿瘤类型和靶点更加多样化。
2010-2021年发表的RDC临床试验 临床开发阶段的RDC，放射性核素包括发射β射线的131I、90Y、177Lu、188Re，以及发射α射线的213Bi和211At；靶点包括血液肿瘤的4个靶点（CD20，CD22、CD33和CD66），以及实体瘤的12个靶点，但实体瘤的每个靶点都仅开展了1-2次临床试验。
2010-2021年临床试验中非实体肿瘤靶向CD20的RDC汇总
2010-2021年临床试验中非实体肿瘤其它靶点RDC汇总
2010-2021年临床试验中实体瘤RDC汇总 RDC难以治疗实体瘤，因RDC依赖于单抗进入肿瘤的高穿透性和低给药剂量，而肿瘤血管的异常和细胞外基质阻碍了肿瘤细胞接触单抗，且实体瘤中的缺氧环境降低辐射效率。为了解决这些问题，需要进行周期性重复治疗以限制放射性毒性，这在转移性肾细胞癌、神经母细胞瘤或髓母细胞瘤、黑色素瘤、胰腺癌、肉瘤患者的临床试验中得到了验证。 然而，要从根本上解决RDC治疗实体瘤的问题，可能还需要改进载体。目前RDC常用载体是全长单抗，大小接近150kDa、半衰期长，因此进入肿瘤的穿透过程缓慢，且难以通过肾脏过滤（肾小球阈值约为70kDa），进而大量被肝细胞摄取。现有两种策略来改善载体的药代动力学：（1）以抗体片段取代全长IgGs（见“放射性核素载体”部分）；（2）采用预靶向方法，分两阶段进行RDC治疗。 基于抗体片段的RDC临床研究进展 在临床开发阶段，F(ab’)2是最常用的RDC抗体片段，靶点包括HCC的CD147和霍奇金淋巴瘤的tenascin C。ScFv片段主要是靶向实体瘤的CEA。
基于片段的RDC临床试验概览 临床试验显示，131I-美妥昔单抗（利卡汀®）治疗复发/转移性肝细胞癌（HCC）患者，中位OS在20-60个月，5年PFS率为43.4%（对照组21.7%）。2015年4月，利卡汀®131I-美妥昔单抗成为首个获得中国药监局批准的放射性药物偶联F(ab’)2。 2014年，一项I/II期研究报道了131I-F16SIP治疗化疗难治性霍奇金淋巴瘤的可行性。8名患者在既往接受中位三线化疗后接受了2.05 GBq/m2治疗，其中7名患者进行了骨髓移植。所有患者出现≤3级血小板减少和2/3级中性粒细胞减少和淋巴细胞减少，1名患者出现4级血液毒性。该研究为靶向tenascin C的RDC提供了概念验证。 2011年，一项Ⅰ期研究评估了靶向CEA的131I-CIGB-M3三价ScFv用于治疗转移性结直肠癌的可行性。17名患者分为两组，分别接受0.3mg或1mg CIGB-M3，两组131I放射活度相似（185–259 MBq）。结果显示两组的ScFv脱靶毒性低，具有较好的药代动力学和剂量分布特征。 尽管如此，基于片段的RDC也面临一些挑战，很难构建兼具高亲和力、低毒性、良好的药代动力学特性和稳定性的抗体片段，且能经受放射而不影响其特性。有些小的抗体片段，例如单链抗体或单域抗体，其亲和力会受到放射化学过程的影响。这些小片段也更容易聚集，并且比全长IgG具有更低的热稳定性。但随着噬菌体展示技术、化学和生物工程、以及放射性标记技术的发展，有些抗体片段在临床前研究中已显示出应用潜力。 预靶向放射免疫疗法（PRIT）研究进展 提高清除率、降低非靶毒性的另一种策略是采用预靶向放射免疫疗法（Pretargeted Radioimmunotherapy，PRIT）。单抗或片段与生物或化学成分结合，预先注射，待几小时或几天后（抗体充分聚集到肿瘤中，游离的抗体彻底清除），再注射放射性配体，使其与靶向肿瘤的抗体特异性结合，为了快速反应，两者需要有很高的亲和力。由于放射性配体体积小，其生物分布迅速，半衰期短。
图4 PRIT基本策略。抗体或片段首先与寡核苷酸、生物素等偶联，再通过化学工程使其具有双特异性，然后给药（通常为静脉注射）。在24-72小时后（充分清除未结合的偶联抗体），注射（静脉注射、腹腔注射或局部注射）结合了特定功能成分的放射性核素，该成分能特异性识别单抗上的偶联物。由于放射性配体的体积较小，生物分布和清除非常快（数小时），因此防止了健康组织的非靶照射损伤。 过去30年已开发出不同的PRIT策略。最早是利用生物素和抗生物素蛋白之间的高亲和力，但I/II期试验证明有免疫原性和非靶毒性。后来开发了双特异性、多特异性抗体、片段RDC，使其同时能结合肿瘤抗原和放射性标记的肽。 2012年，开展了一项131I放射性标记的抗CEA、抗DTPA的双特异性抗体的II期研究，治疗甲状腺髓样癌患者。结果显示，耐受性良好，疾病控制率76%，中位PFS为13.6个月，中位OS为43.9个月。最近，该抗体在转移性结直肠癌（mCRC）治疗中也显示出积极结果。
过去十年PRIT临床试验概览 三特异性抗体TF2由一个抗HSG片段和两个抗CEA片段组成（labetuzumab®）。2013年，Schoffelen等发表的首个人体研究证明了TF2和177Lu-IMP-288（1.5 kDa HSG肽）治疗mCRC患者的可行性和安全性，但仍需进一步研究降低免疫原性。 最近，利用寡核苷酸与化学物质的正交反应开发PRIT，2021年10月进入临床试验（NCT04106492）。在该策略中，使用跨环辛烯（TCO）与单抗偶联，放射性配体与四嗪（Tz）偶联，这两种物质都是非免疫原性和高反应性的，并且能够在体内特异性结合，形成共价键。但是，TCO存在异构化风险，TCO/Tz生物正交反应的应用仍具有挑战。 总结 实体瘤的RDC开发需要优化的策略达到更好的临床结果，增加肿瘤吸收剂量、降低非靶组织剂量非常关键。RDC的早期临床前开发需要选择合适的放射性核素、螯合物、抗体形式，并对其放射生物学效应进行充分的体内研究。尽管临床前管线中RDC的数量在增多，但临床转化仍存在挑战，需要多学科（核医学、肿瘤学、放射学、物理学、辐射安全）专业知识的融合。相信未来，RDC的成功开发将为肿瘤精准治疗增添无可取代的利器。
正在进行的RDC临床试验 参考文献： [1] Aurélie Rondon, et al. Radioimmunotherapy in Oncology: Overview of the Last Decade Clinical Trials. Cancers 2021, 13, 5570. [2] Jordan M. White, et al. Perspectives on metals-based radioimmunotherapy (RIT): moving forward. Theranostics 2021; 11(13): 6293-6314. |
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