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《广东工业大学》 2018年
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靶向表皮生长因子受体PET显像剂~(18)F-FEA-Erlotinib的研究

黄顺  
【摘要】:表皮生长因子受体(EGFR)在多种肿瘤中有异常表达或突变,靶向表皮生长因子受体小分子酪氨酸激酶抑制剂(EGFR-TKIs)的出现为众多患者提供了新的治疗方案,病人生活质量及生存时间得到明显改善与延长。但是这类药物不具广谱性,仅对EGFR基因突变阳性患者敏感有效,因此,如何筛选此类靶向药物的敏感群体以制定个性化的治疗方案是目前临床工作中亟待解决的难题。目前直接测序法仍是EGFR基因突变检测的“金标准”,但由于其成本高、耗时长,对肿瘤组织样本DNA质量及含量要求高,在临床中不易得到广泛应用。正电子发射断层显像/X线计算机体层成像(PET/CT)的出现是医学影像学的一次革命,其通过特异性正电子探针的PET显像提供病灶详尽的分子功能代谢信息,并加以CT成像对病灶精确解剖定位。基于EGFR-TKIs的靶向EGFR的PET显像有望实现无创性进行EGFR-TKIs的敏感个体筛选,明确肿瘤病灶分布,进行实体瘤的早期诊断、术前定位、术后对比及疗效监测,可用于制定个性化治疗方案,指导手术或靶向治疗。众多此类显像剂中,11C-Erlotinib应用前景最大,目前已有几十例临床显像报道。但由于11C半衰期(T1/2=20.39 min)短,11C-Erlotinib只能在有加速器的PET/CT中心应用,而且单次生产能满足的患者数量有限(对于一台PET/CT扫描仪,每次生产的药量最多仅能满足3名患者),不易作大标本研究。这急需发展半衰期较长的正电子核素对Erlotinib进行标记用于临床显像,18F(T1/2=109.8min)是较佳的选择。本文研究的目的是:利用18F对Erlotinib进行标记,并进行靶向EGFR的PET显像研究,评价其作为靶向EGFRPET显像剂并用于筛选EGFR-TKIs的敏感个体的可行性。本研究的主要方法具体如下:通过“点击化学”方法利用Erlotinib自带的炔基进行18F的“点击化学”法标记,探索了“两步法”和“一步法”两种标记途径合成18F-FEA-Erlotinib,并在自动化合成模块中实现了全自动化合成,同时合成了探针参比化合物19F-FEA-Erlotinib并进行1H-NMR、MS确证;按照《中华人民共和国药典》中放射性药物质量控制要求,建立探针18F-FEA-Erlotinib的质控方法并进行了完整的质量控制;接着评价了探针18F-FEA-Erlotinib在磷酸盐缓冲液(PBS)、胎牛血清(FBS)中2 h的稳定性,测定了脂水分配系数log P值及探针与EGFR蛋白的亲和力IC50值;进行了探针18F-FEA-Erlotinib在三种肿瘤细胞HepG2、HCC827、A431中的细胞摄取与流出实验,并在HCC827细胞中进行了 Erlotinib抑制的摄取与流出实验;然后评价了探针在小鼠体内的稳定性、急性毒性、体内生物分布并进行了基于PET显像定量分析的药代动力学分析;接着进行了探针18F-FEA-Erlotinib在HepG2、HCC827、A431荷瘤鼠模型中的MicroPET/CT显像,并在HCC827模型中进行了动态及抑制显像;最后在 HCC827 荷瘤鼠模型中进行了 18F-FEA-Erlotinib、11C-Erlotinib、18F-FDG 三种探针的对比显像研究。研究得到以下结果:探针18F-FEA-Erlotinib“两步法”与“一步法”自动化合成产率分别为25 ± 2%、55 ± 2%,时间分别为75 min、33 min;自动化合成的18F-FEA-Erlotinib注射液质量符合放射性药物质控要求;探针18F-FEA-Erlotinib在PBS、FBS中稳定,2 h后放射化学纯度仍大于97%;探针18F-FEA-Erlotinib log P值为2.36±0.01,为脂溶性化合物;探针与EGFR蛋白结合的ICso值为11.3 μM;HepG2、HCC827、A431三种细胞的EGFR表达呈逐渐增多趋势,同时HCC827伴随有EGFR19外显子缺失;在三种细胞中进行探针的摄取实验发现HCC827细胞摄取明显高出,60 min摄取放射性剂量占总给予剂量的百分比(%AD)为5.82 ± 0.62,HepG2与A431细胞60 min时%AD值分别为0.98 ± 0.32与1.01 ± 0.46,流出实验发现1 h后HCC827细胞对探针的保留量仍有2.90 ± 0.43;之后进行的Erlotinib抑制后的HCC827细胞摄取实验中,60 min时%O AD降低到0.86 ± 0.25,抑制效果明显;探针18F-FEA-Erlotinib在小鼠体内代谢1 h后的血液HPLC分析发现,3.0、7.5处有两个小峰,峰面积分别占为6.2%、9.3%,min左右探针原型峰占84.5%;急性毒性实验中老鼠无异常死亡,主要脏器无明显病理性变化;体内生物分布中肝脏、肠道、肾脏放射性分布较多,其他脏器如肌肉、骨骼等摄取较低;HCC827荷瘤鼠动态Micro PET显像定量分析发现,肝脏、肠道、肾脏放射性剂量高,肿瘤摄取明显,60 min时肿瘤/肌肉、肿瘤/脑、肿瘤/心脏、肿瘤/肺分别为 3.19 ±0.50、15.00 ±4.20、1.15 ±0.32、3.85 ±0.62;HepG2、HCC827、A431荷瘤鼠1h静态显像中肿瘤/肌肉值分别为1.16±0.32、3.16±0.63、1.02±0.29,以100 mg/kg的Erlotinib抑制HCC827荷瘤鼠的1 h静态显像中肿瘤摄取被抑制,肿瘤/肌肉值为 1.21±0.42;最后在 HCC827 荷瘤鼠模型中进行的 18F-FEA-Erlotinib、11C-Erlotinib、18F-FDG三种探针对比显像发现肿瘤/肌肉值分别为3.41 ± 0.72、2.10 ± 0.63、1.27 ± 0.34。结论如下:比较发现“一步法”合成18F-FEA-Erlotinib产量高,耗时短,质量符合要求;探针为脂溶性分子,在体内外均较稳定,体内安全可靠,主要经肝肠代谢,另有部分经肾脏代谢,药代动力学符合二室模型,适合作为显像探针应用;体外细胞摄取实验与荷瘤鼠Micro PET显像结果表明,探针在HCC827细胞及其肿瘤中摄取较高,其他两种模型摄取均很低,同时Erlotinib在HCC827细胞及荷瘤鼠模型中的抑制实验效果明显,结合细胞及肿瘤组织EGFR表达情况,说明探针18F-FEA-Erlotinib的摄取与EGFR表达高低无明显相关性,HCC827高摄取是因其EGFR基因19外显子缺失所致,证明探针18F-FEA-Erlotinib的PET显像可用于Erlotinib敏感个体筛选;最后的18F-FEA-Erlotinib、11C-Erlotinib、18F-FDG三种探针在HCC827荷瘤鼠中对比显像表明,18F-FEA-Erlotinib肿瘤显像具有更好的对比度。本文制备了一种新的PET探针18F-FEA-Erlotinib,通过质量控制、体内外生物评价及靶向EGFR的Micro PET显像研究发现,探针具有作为靶向EGFR显像的应用潜力,可用于EGFR-TKIs(如Erlotinib)敏感个体筛选。但其相关肿瘤诊断评估的潜在应用还需进一步研究。
【学位授予单位】:广东工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:R730.44;TQ421.7

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