131I标记单克隆抗体对肿瘤干细胞多靶点放射免疫治疗的实验研究

Cancer Stem Cells(CSCs), also known as Tumor Initiating Cells(TICs), show the characteristics of self-renew, differentiation, tumorigenicity and chemo- and radio-resistance, and thus are responsible for tumor recurrence and metastasis after therapy. Radioimmunotherapy uses an antibody, which could bind with the tumor-associated antigen specifically, labeled with a radionuclide to deliver cytotoxic radiation to the targeted cells. The ability of the labeled antibody to specifically bind to a tumor-associated antigen increase the dose delivered to the tumor cells, while decreasing the dose to normal tissues. In this study, we will isolate and culture CSCs from human fresh colorectal cancer tissue, and establish human CSCs tumor xenografts in mice. The monoclonal antibodies of CD133 and CD44, which are considered as the specific molecule biomarkers of CSCs, will be labeled with radioisotope 131I. By the stategy of multi-targets and few radioactivity accumulation,we aim to target the CSCs with 131I-mAbs and deliver a lethal dose of radiation to the tumor cells, and define the effect by SPECT/CT and ex vivo detection techniques. As the best of our knowledge, this is the first study of the therapy of the tumor CSCs with Radioimmunotherapy. We firstly put forward the tumor treatment strategy of multi-targets and few radioactivity accumulation. This study may develop theoretical and experimental evidence for CSCs treatment, and provide a new idea and method for cancer treatment.

肿瘤干细胞(CSCs)的成瘤性和耐放化疗特性是造成肿瘤治疗后复发转移的根源。放射免疫治疗（RIT）采用放射性核素标记抗体，通过抗体-抗原特异性结合靶向定位于靶器官/组织/细胞，对目标进行内照射治疗，达到对肿瘤的杀伤而周围正常组织损伤小的目的。本研究针对CSCs成瘤性强、耐放化疗的特性，拟从人体结肠癌组织分离CSCs并构建肿瘤干细胞动物模型，在前期成功应用131I-CD133 mAb示踪肿瘤干细胞的基础上，采用放射性核素标记肿瘤干细胞表面标志物CD133、CD44特异性单克隆抗体，应用多靶点小剂量放射性集中策略对肿瘤干细胞进行分子靶向放射免疫治疗，并通过SPECT/CT及其他体内外检测技术，从细胞、组织、动物整体水平探索放射免疫治疗对CSCs的治疗作用。本项目在国内外率先开展肿瘤干细胞的分子靶向放射免疫治疗，首次提出多靶点小剂量放射性集中的肿瘤治疗策略，为肿瘤干细胞的治疗提供理论和实验依据。

研究背景：越来越多的研究表明，肿瘤干细胞（CSCs）是导致常规治疗产生放、化疗抵抗及发生远处转移的主要原因。CSC概念为肿瘤治疗提供了新思路，即要彻底治愈肿瘤就必须消灭CSCs。本研究以CD133和CD44为结肠癌干细胞靶点，观测并评价131I标记单克隆抗体（mAb）对CSCs多靶点放射免疫治疗（RIT）的疗效。.研究内容：（1）结肠癌细胞中CD133和CD44的表达情况及CSC特性研究。（2）131I-AC133 mAb的制备及其体外靶向性研究。（3）131I-AC133 mAb在体内对CD133(+)结肠癌细胞的靶向性和代谢特点研究。（4）131I标记AC133.1 mAb的两种不同方法学比较。（5）靶向CD133(+)结肠癌CSCs的RIT实验研究。（6）131I-CD44v6 mAb对荷结直肠癌裸鼠RIT的实验研究。（7）靶向CD44阳性结肠癌CSCs的SPECT显像研究。（8）131I标记mAbs对CSCs多靶点RIT的实验研究。.重要结果及关键数据：（1）三种结肠癌细胞均有不同程度CD133和CD44的表达，而表达水平较高的HT29细胞和HCT116细胞侵袭性更强，与CSCs的高侵袭性特点吻合。（2）体外研究中131I-AC133 mAb对CD133具有良好的特异性。（3）131I-AC133 mAb在荷瘤裸鼠体内具有较好的特异性和免疫活性。（4）ATE法标记抗体与Iodogen法标记抗体相比具有较好的体内稳定性，但ATE法操作较繁琐且得到的标记抗体放射性比活度较低。（5）通过动物模型试验证明了靶向CD133的RIT可杀伤CD133阳性表达CSCs并能抑制肿瘤生长。（6）131I-CD44v6 mAb治疗组较对照组肿瘤生长缓慢，该差异接近有统计学意义，显示其可能具有一定的治疗作用，但无法肯定其抗瘤作用。（7）放射性标记CD44 mAb用于HT29结肠癌细胞荷瘤裸鼠的放射免疫显像能取得理想的CD44表达阳性肿瘤显影，表明CD44可作为CSCs靶点进行RII和RIT。（8）采用131I标记CD133-mAb和CD44-mAb靶向CSCs的RIT疗效显著，放射性标记抗体“鸡尾酒”多靶点治疗可以增强靶向杀伤CSCs的特异性。.科学意义：该项目在国内外率先开展CSCs的分子靶向RIT，首次提出多靶点小剂量放射性集中的治疗策略，为CSCs的RIT提供理论和实验依据。