靶向肝细胞癌GPC3受体放射性纳米抗体分子探针的构建与应用

Hepatocellular carcinoma ( HCC) is a malignant tumor with the second highest mortality rate in China，and annual deaths account for 51% of all deaths in the world. This has brought a heavy burden on our society and medical care. Early diagnosis not only be one of the most important methods for preventing HCC and improving survival rate, but also be an important research direction of tumor molecular imaging. In this proposal, GPC3-targeted SPECT imaging of HCC will be performed. A series of molecular imaging probes will be designed, synthesized, and optimized by selecting different pharmacokinetic modifying (PKM) linkers. The possibility of using these molecular probes for early SPECT diagnostic imaging HCC will be investigated. The standard rule for designing 99mTc labelled nanobody will also be explored. This study would provide important information for the development of other nanobody-based imaging probes.

肝癌是我国死亡率位居第二的恶性肿瘤，每年死亡人数占全球肝癌死亡病例数的51%，给我国的社会和医疗带来了沉重的负担。早期诊断是预防肝癌、提高肝癌患者生存率最重要的措施之一，也是目前肿瘤分子影像研究的努力方向。针对目前18FDG PET/CT肝细胞癌显像存在诊断率较低的不足，本研究拟以肝癌细胞高表达的磷脂酰肌醇蛋白聚糖-3受体（GPC3）为靶点，构建一种99mTc标记的基于纳米抗体（Nanobody，VHH）的核医学显像分子探针，通过选择不同药代动力学修饰分子（PKM）并优化制备工艺，评价其在肝细胞癌动物模型上进行肿瘤早期核医学诊断的可行性，为肝癌的的早期显像诊断、疗效监测及指导个体化治疗提供方法和手段。

HCC的早期诊断急需一种灵敏度高、特异性良好、安全无创的诊断方法。磷脂酰肌醇蛋白聚糖-3（Glypican-3, GPC3）在HCC高表达，正常组织几乎不表达，因此是用于HCC早期诊断的理想标志物。在本研究中，我们筛选出靶向GPC3的纳米抗体探针，制备99mTc标记的纳米抗体探针，用于GPC3阳性HCC的SPECT显像诊断。. 我们使用人源GPC3蛋白作为抗原免疫羊驼，获得靶向GPC3的纳米抗体文库，对多条纳米抗体进行性质验证，通过序列分析、亲和力测定、放射性竞争结合、储存稳定性等实验筛选出一条靶向GPC3的纳米抗体Mirc324，通过放射性标记制备出SPECT显像探针99mTc-Mirc324。该探针对HCC细胞高表达的GPC3亲和力高、特异性好，且长期放置时相对稳定。随后我们构建5种不同的荷瘤鼠模型，检验99mTc-Mirc324在GPC3表达量不同的荷瘤鼠体内的显像结果及生物分布性质。SPECT显像结果表明，99mTc-Mirc324可以使GPC3阳性肿瘤清晰成像，且肿瘤GPC3表达量越高，肿瘤对99mTc-Mirc324的摄取越高。我们也对微小HCC病灶进行了成像研究，发现99mTc-Mirc324能对大小约为10mm3的小肿瘤进行清晰显像，而且相比于血清的AFP检测具有更好的灵敏性，可用于HCC的早期显像诊断。在我们构建的原位HCC模型中，99mTc-Mirc324对原位HCC的显像能力出色。在验证探针安全、稳定、无毒副作用并通过医院伦理审核之后，我们对两例肝细胞癌患者进行99mTc-Mirc324的SPECT/CT显像，结果显示，除了肾脏和膀胱作为探针的代谢与排泄器官之外，其它组织对99mTc-Mirc324均没有明显摄取，探针的体内分布性质良好；与临床常用核医学显像方法18F-FDG PET/CT对比，肿瘤对18F-FDG的特异性摄取极低，而对99mTc-Mirc324具有显著的特异性摄取，背景干净，信噪比高。