正电子核素标记分子探针的基础与临床转化研究

摘要

研究内容：一型生长抑素受体显像剂68Ga-DOTATATE的合成及动物实验研究目的研究金属核素多功能模块自动化及手工合成新型生长抑素类正电子药物68Ga-1，4，7，10-四氮杂十二烷-N，N，N，N-四乙酸-D-苯丙氨酸1-酪氨酸3-苏氨酸-8-奥曲肽(68Ga-1,4,7,10-tetraazacyclododecane-N,N,N,N-tetraacetic acid-D-Phe1-Tyr3-Thr-8-octreotide，68Ga-DOTA-TATE)的可行性，进行系列临床前研究，探索其生物学分布及肿瘤显像特点。
　　方法：采用强阳离子交换(SCX)柱金属核素多功能模块自动化及手工方法合成68Ga-DOTA-TATE，并对产品注射液进行质量控制。取ICR小鼠30只，分为5组，分别于注射68Ga-DOTA-TATE后10、30、60、120和240min处死，取各脏器、称质量并测定放射性计数，计算放射性摄取值(％ID/g)，观察生物学分布。观察68Ga-DOTA-TATE在正常小鼠体内的生物学分布及血药清除动力学。对荷AR42J瘤小鼠注射68Ga-DOTA-TATE后行MicroPET显像，观察不同时间点荷瘤鼠体内各脏器及肿瘤对68Ga-DOTA-TATE的摄取情况。依照中国药典2010年版要求完成包括普通菌培养和内毒素检测等相关三批成品的自检。
　　结果：金属核素多功能模块自动化与手工合成两种方法均能顺利合成68Ga-DOTA-TATE。产品均为无色澄明溶液，pH值为6.5±0.1，放化纯度均大于99％，且稳定性好，室温放置4h仍大于99％。自动化合成需时约30min，放化产率为51.8±3.2％（时间衰减校正）;手工合成需时约20min，标记率大于99％。14天细菌培养及细菌内毒素检查结果均符合规定。ICR小鼠体内生物学分布结果显示，肾脏为药物排泄器官具有常规摄取外，肝、脾、胰腺和肾上腺摄取较高，肌肉软组织中摄取很低;血液中的放射性分布随时间清除快，10min为4.41±0.81％ID/g，1h时仅为0.78±0.32％ID/g。荷AR42J瘤裸鼠MicroPET显像结果显示，肿瘤组织对68Ga-DOTA-TATE显著高摄取，肿瘤与对侧本底摄取比值分别为2.01±0.29(10min)、6.74±2.90(30min)和4.46±2.05(60min)。
　　结论：68Ga-DOTA-TATE合成工艺简单、质控合格、动物实验结果良好，是一种有潜在应用前景的新型生长抑素类特异性正电子显像剂。
　　研究内容：二新型生长抑素受体显像68Ga-DOTATATE PET/CT定位肿瘤骨软化症致病灶的临床转化研究
　　目的：肿瘤骨软化症（tumor-induced osteomalacia，TIO）是一种肿瘤引起，以高磷酸盐尿症、低磷血症、维生素D代谢障碍及骨基质矿化障碍为主要特征的疾病，临床罕见，目前国内外文献报道仅300余例。由于此类肿瘤可位于全身骨或软组织内，往往位置隐匿、生长缓慢，常规影像学方法往往很难发现，诊断极为困难。本研究首次利用新型生长抑素受体显像剂68Ga标记的1，4，7，10-tetraazacyclododecane-N,N'，N''，N'''-tetraaceticacid-D-Phe1,Tyr3-octreotate(68Ga-DOTATATE)通过PET/CT显像检测TIO致病灶，希望对病灶的检出更灵敏，定位更精确，并将与99mTc-HYNIC-TOC SPECT显像和18F-FDG PET/CT显像进行比较。
　　方法：对111例无骨骼疾病家族史的低血磷性骨软化症患者行68Ga-DOTA-TATEPET/CT显像，其中男性59例，女性52例，年龄42.2±12.3岁。患者均存在骨痛、多发性骨折和（或）肌无力症等，病程均为1年以上并已行钙剂、维生素D及磷酸盐补充治疗。患者静脉注射111-148MBq(3-4 mCi)68Ga-DOTATATE，30～45分钟后用西门子Biograph64 TrueV型PET/CT全身显像，并于2周内行99mTc-HYNIC-TOC奥曲肽SPECT显像及18F-FDG PET/CT显像进行比较。
　　结果：入组的111例患者中，68Ga-DOTA-TATE PET/CT检出92例阳性(82.9％)，病灶分别位于颅底、下颌骨、胸壁、盆底、尾骨、股骨和足底等，大小为0.7-6.7(2.2±1.1)cm。与之对比，99mTc-HYNIC-TOC SPECT显像检出31例阳性(27.9％);18F-FDGPET/CT显像检出28例阳性(25.2％)。除4例恶性病例（ki67＞50％，并多发转移）18F-FDG PET/CT显示高于68Ga-DOTA-TATE PET/CT外，其余均为68Ga-DOTATATEPET/CT（最大标准摄取值SUVmax为11.4±8.6）显示优于18F-FDG（SUVmax为5.8±5.2， P＜0.05）。目前，92例68Ga-DOTATATE PET/CT阳性患者中，89例已行手术治疗，87例病理证实为磷酸盐尿性间叶组织肿瘤;1例牙源性纤维瘤，另一例手术切除的桡骨轻度68Ga-DOTATATE摄取病灶(SUV1.3)被病理证实为骨折修复改变，而其耻骨的68Ga-TATE异常摄取增高病灶尚未手术切除。所有19例68Ga-DOTATATEPET/CT显示阴性的患者均已证实为包括范可尼综合征、药物保守治疗有效或其他原因所致骨软化症的真阴性。
　　结论：68Ga-DOTATATE PET/CT生长抑素受体显像是一种能够寻找定位肿瘤骨软化(TIO)致病灶的精准影像模式。对检出TIO肿瘤灶，68Ga-DOTA-TATE PET/CT显像明显优于99mTc-HYNIC-TOC SPECT，除恶性TIO病灶外，亦优于18F-FDG PET/CT。需注意骨折修复亦可能有轻度68Ga-DOTA-TATE摄取。
　　研究内容：三18F-FDG PET/CT特征性显示IgG4相关性疾病的前瞻性队列临床研究
　　目的：IgG4相关性疾病（IgG4-related disease，简称IgG4-RD），是最近几年逐渐被认识和命名提出的一类疾病，可累及全身多个器官或组织，易与各系统或器官的恶性病变混淆，却有着不同的预后及治疗方法。我们设计了该项前瞻性队列研究，展现18F-FDG PET/CT显像在IgG4相关性疾病中的价值。
　　方法：研究入组了35名根据国际公认标准诊断为IgG4-RD患者，所有35名患者签署知情同意书后行18F-FDG PET/CT显像进行基线评估，其中29名患者在激素治疗2-4周后行第二次18F-FDG PET/CT显像。
　　结果：全部35名患者被检测出18F-FDG PET/CT显像异常高代谢灶，97.1％(34/35)的患者存在多器官受累。35名患者中，71.4％(25/35)病人被发现有相比PET/CT显像之前常规检测方法包括临床体格检查、超声和CT在内更多器官组织的累及。18F-FDG PET/CT显像显示了IgG4相关性疾病特异性的影像学特征和IgG4相关性疾病特征性的模式:胰腺和唾液腺弥漫性放射性摄取增高、腹膜后间隙和大血管壁斑块性受累、不能以肿瘤转移解释的多器官组织受累。7名患者进行了18F-FDG PET/CT显像辅助指导穿刺活检，5名患者在18F-FDG PET/CT显像指导下进行了及时的泌尿系统梗阻的再通术。在2-4周的基于每天40至50毫克泼尼松的激素治疗后，72.4％(21/29)的患者显示完全缓解，另外8名患者表现出大于81.8％的18F-FDG摄取减低。
　　结论：18F-FDG PET/CT在IgG4相关性疾病受累脏器的评估、激素治疗反应的监测、指导介入治疗中具有重要作用，其特征性的影像模式推荐进入新的IgG4相关性疾病诊断标准。
　　研究内容：四基于体内标记白蛋白的新型血池及淋巴PET显像剂68Ga-NEB的基础及临床转化研究
　　目的：合成新型体内标记内源性白蛋白的分子探针正电子核素分子探针68Ga-1，4，7-triazacyclononane-N，N'，N”-truncated form of Evans blue(NEB)，验证其药代动力学，安全性，进行剂量学评估，并第一次将其用于人类临床转化研究。
　　方法：将顶端结构修饰后的Evans blue通过环状螯合剂1，4，7-triazacyclononane-N，N'，N”-triacetic acid(NOTA)连接形成的NOTA螯合物，通过正电子核素68Ga标记合成68Ga-NEB。测定体外稳定性，进行体外生物分布实验和剂量学评估。在BALB/c小鼠中进行60min动态PET显像，以评估在体内药物动力学。通过临床试验机构伦理审查委员会批准后，进行健康志愿者试验以评估其安全性及内照射剂量估算。
　　结果：68Ga-NEB的整个标记过程耗时约30分钟，放射化学纯度大于95％。在生理盐水和小鼠血清孵育120分钟后，68Ga-NEB表现出良好的稳定性。静脉注射后，68Ga-NEB形成与血清白蛋白稳定结合。在BALB/C小鼠的60min动态PET采集中，注射后至整个观察时间绝大部分68Ga-NEB的放射性被保留在血液循环，包括心脏，大血管和血液富集器官。用3-4mCi(121-148MBq)的注射剂量，健康志愿者仅暴露于2.65 mSv，远远低于国际放射性防护委员会20 mSv剂量的限值，5至90分钟的动态显像结果证明了68Ga-NEB在体内良好的稳定性和能够长时间稳定于血池。志愿者全身吸收剂量为0.0151±0.0001 mSv/MBq，有效剂量的0.0179±0.0003 mSv/MBq，示踪剂被证明是安全的，且在健康的志愿者和患者没有任何副作用或过敏。在小规模的临床研究我们亦进一步验证NEB可作为PET血池显影剂、 PET淋巴显像剂的临床意义。
　　结论：此项研究成功地合成基于正电子核素基础上的白蛋白体内标记分子探针，并且第一个将新型体内白蛋白标记68Ga-NEB PET/CT显像应用于临床转化研究。系列临床前研究、剂量学和健康志愿者安全性研究证实，该新型血池和淋巴显像分子探针建立在正电子核素标记以及PET高空间分辨率等优势基础上、和其本身良好的药代动力学以及良好的图像质量，为其作为新型血池和淋巴显像剂的广泛临床应用提供了可行性。

目录

英文缩略名称一览表

摘要

1 绪论

2 新型生长抑素受体显像剂68Ga-DOTATATE的合成及动物实验

2．1 引言

2．2 材料与方法

2．3 结果

2．4 讨论

2．5 结论

参考文献

3 新型生长抑素受体显像68Ga-DOTATATE PET／CT定位肿瘤骨软化症致病灶的临床转化研究

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．3 结果

3．4 讨论

3．5 结论

参考文献

4 IgG4相关性疾病18F-FDG PET／CT显像：前瞻性队列研究

4．1 引言

4．2 材料与方法

4．3 结果

4．4 讨论

4．5 结论

参考文献

5 基于体内标记白蛋白新型PET血池及淋巴显像剂68Ga-NEB的临床转化研究

5．1 引言

5．2 材料和方法

5．3 结果

5．4 讨论

5．5 结论

参考文献

文献综述

直接攻读博士学位期间取得研究成果

致谢

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