收稿日期:2001208214;修回日期:2002202210作者简介:范我(1941～),女(汉族),浙江人,研究员,放射性药物专业第15卷第3期2002年8月同 位 素Jou rnal of Iso topesV o l .15 N o .3A ug .2002用于肿瘤治疗的90Y 标记单克隆抗体和受体范 我(苏州大学核医学院,江苏苏州 215007)摘要:简述了90Y 标记M c A b 和肽2受体的标记方法、动物实验、临床应用以及剂量估算等方面的研究概况。
关键词:90Y ;单克隆抗体和受体;肿瘤治疗中图分类号:R 730155;O 6141322 文献标识码:A 文章编号:100027512(2002)0320168207 用于治疗的放射性核素利用射线对细胞的杀伤作用达到治疗目的。
一般发射Β-或Α射线,且有较高的能量、半衰期适中,进入体内后在短时间内即可达到预定的辐射剂量,以保证治疗效果。
目前用得最多的核素是131I ,容易得到,价格低廉。
其优点是易于标记蛋白质、多肽类生物大分子物质。
近年来又有多种Β-发射体核素用于治疗,如153Sm 、186R e ,89Sr 等。
但是对用于标记单克隆抗体(M c A b )和受体的放射性核素,又有一些特殊的要求。
单抗和受体与一般化合物相比,分子大而与放射性核素结合位点少,因此宜用高比活度或无载体核素进行标记,以提高标记比活度。
在几种无载体核素中,尤以188R e 和90Y 受到青睐,它们通常分别由188W 2188R e 和90Sr 290Y 发生器得到,可随时应用,方便、经济。
因此除188R e 之外,近年来对90Y 的标记及应用研究也逐渐增多。
90Y 是纯Β-发射体核素,Β-射线能量高,E m ax =2.3M eV ,在组织内最大射程可达12mm ,R 95(Β粒子把95%的能量传给靶组织的距离)可达5.94mm ,有利于对肿瘤组织的均匀照射,其平均杀伤细胞的范围为131I 的10～20倍;半衰期为64h ,对标记物到达肿瘤并发挥射线的杀伤作用均较合适;其不发射Χ射线的特点使射线对周围正常组织无害,给药后对患者也不需要特别防护,甚至可接受门诊治疗。
相比之下,131I 与M c A b 的结合不够稳定,进入机体内容易脱碘,对非靶器官造成辐射损伤;131I 的核性质也不甚理想:它除了发射Β-射线外还发射高能Χ射线,非但无助于治疗,而且引起对周围组织的辐射损伤及环境污染;另外,131I 发射的Β-射线能量弱,在机体内的穿透深度不超过3mm ,R 95仅为0.992mm ,不利于手术后杀灭浸润到周边组织中的残留恶性细胞。
与放射性铼相比,90Y既具有与186R e 同样理想的高Β-射线能量和适中的半衰期,又与188R e 同为适于标记生物大分子的无载体核素,用于核素治疗有良好的应用前景。
此外,还有多种稀土核素如177L u 、169E r 、166D y等也有理想的核性质,除了半衰期适中外,发射Β-射线的能量分别为0.5、0.3和0.4M eV ,与111In 的俄歇电子、90Y 的高能Β-射线一起,构成了低、中、高三个能量段,适用于不同大小、不同类型的肿瘤治疗。
这些核素与90Y 具有相似的化学性质,标记方法可互相借鉴,也使人们对90Y 标记的放射性药物产生了更大的兴趣。
使用90Y 的缺点是母体90Sr 的半衰期长达28.5年,而90Sr 是亲骨类的高毒性核素,它在人体骨中吸收受到严格的限制,因此对90Sr 290Y 的分离要求很高,另外90Y的测量要求用Β探测器,也给有些实验室应用带来不便。
用90Y的标记物进行治疗时,其体内摄取情况和疗效需通过SPECT(单光子发射断层扫描仪)测定它的轫致辐射来观察,分辨率差。
因此,常用发射Χ射线的111In、87Y和发射正电子的86Y、88Y标记的同类物质行SPET或PET(正电子发射断层扫描仪)显像进行跟踪疗效、药代动力学研究和剂量估算[1,2]。
上述种种因素使90Y的应用或多或少受到了限制。
90Y用作治疗药物早有报道。
近期的抗体和受体类治疗剂由于其良好的导向性和特异性,使90Y的标记和应用焕发出新的生机。
1 90Y标记单克隆抗体(M cAb)放射免疫治疗(R IT)已研究了近20年,它是利用放射性核素标记的单克隆抗体(M c A b)与特异的肿瘤相关抗原结合,使载带的放射性核素射线杀灭肿瘤细胞的体内核素疗法。
但是,诸多因素影响了它进一步发挥作用,例如:①M c A b缺乏特异性,标记物不能有效与肿瘤抗原结合;②常用的鼠源性M c A b进入人体后在循环血液中会产生人抗鼠抗体(HAM A),阻止了抗体和肿瘤相关抗原的结合,尤其是重复给药时效果明显下降;③静脉给药使进入体内的标记抗体被大大稀释以及由于肿瘤坏死、血供差等原因,均使放射性核素在病灶部位积聚降低;④对于脑胶质瘤,更有血脑屏障阻挡了抗体被肿瘤摄取。
近年来,介入放射学和立体定向外科学技术日趋成熟,通过插管、穿刺、植入等手段可把药物直接精确地送到病灶部位。
这样,使原来一些困扰着R IT的问题迎刃而解:直接给药方法可使药物浓聚在病灶区域,大大增加了射线对病灶的杀伤作用而不累及正常组织和辐射敏感器官;瘤内给药使80%的抗体直接结合到肿瘤部位,大大减少了循环血中产生的HAM A[3];特别是它只和肿瘤相关抗原表达的特异性受体发生反应,能够识别和跟踪浸润到周边正常组织中隐伏的新生态肿瘤细胞,在放射性核素有效射程内予以杀灭,起到“清扫”作用,从而降低肿瘤复发的几率,这是放疗、化疗等其他方法所难以企及的。
90Y标记单抗的关键是选择连接剂。
通常用D T PA(二乙三氨五乙酸)作为双功能连接剂进行间接法标记,但对于90Y,制得的标记物不够稳定,90Y较易从单抗脱落,进入非靶器官,使其应用受到限制。
近年来发展了用DO TA(1,4,7, 102四氮杂环十二烷2N,N’,N’’,N’’’四乙酸)及其衍生物作为螯合剂的标记方法,可提高标记物的稳定性,但是90Y的利用率尚不理想,仅为50%左右。
最近Kuk is等[4,5]报道了两种新的连接方法标记抗淋巴瘤单抗L ym21和抗腺癌单抗ChL6:①用DO TA的衍生物BA T{(S)222[p2 (溴乙氨基)苯基]2DO TA}与22亚氨基四氢噻吩(22IT)通过开环反应在蛋白质氨基上引入游离巯基;②合成DO TA2四肽2ChL6(如图1),这种连接剂使标记物既具有高稳定性又增加了与放射性核素的有效连接,90Y的利用率可达约90%。
这两种连接方法的优点是22IT在修饰抗体时保留了它的正电荷,不影响它的构型,并且放射性核素与抗体不直接相连,可使抗体保持其原有的生物活性。
Schoo tt等[6]报道了用双功能连接剂PA2DO TA(其化学结构示于图2)标记与肿瘤相关糖蛋白TA G272作用的单抗CC49及其片段F(ab’)2,动物实验结果表明,给药后5天注入剂量的约75%到达肿瘤,重要的是给药24h时骨中的积聚仅为3%,低于用其它双功能连接剂所标记的单抗在骨中的积聚。
图1 DOTA-L y m-1连接的2-IT-BAD(上)和DOTA-四肽-Ch L6(下)的化学结构 很多学者对90Y标记单抗的疗效和毒性做了深入的研究。
D e N ardo等[5]将4.1～14.1 M B q90Y2DO TA2四肽2ChL6注入荷乳腺癌裸鼠,结果表明,LD250 30为12.8M B q,相当于肿瘤(200mm3)和全身的剂量分别为50.9和17.9 Gy。
在9.6M B q以下没有裸鼠死亡,肿瘤的应答(治愈+完全应答+部分应答)在给药剂量4.1961 第3期 范我:用于肿瘤治疗的90Y标记单克隆抗体和受体图2 PA-DOTA的化学结构M B q、5.9M B q、8.5M B q和9.6M B q(最大耐受剂量)时分别为27%、41%、69%和79%。
90Y 的剂量增加,可使肿瘤缩小到最低点,并且延缓肿瘤恢复生长的时间,但是无助于肿瘤的治愈。
Bo rchardt等[7]用90Y标记的抗人卵巢癌单抗2B12对荷瘤裸鼠进行了腔内给药的实验研究,发现单次注射剂量>11.1M B q时,裸鼠或是体重减轻10%以上或是死亡,与D e N ardo的结果一致,而分次给药则无死亡和体重减轻的现象。
在治疗期间,粒细胞和淋巴细胞计数下降,而红细胞计数相对稳定。
平均单次给药剂量为3.7 M B q或分次给药5.55～18.5M B q时,裸鼠的存活时间比对照组延长11～12天。
在最高的分次给药剂量下,肿瘤细胞被杀死而没有出现明显的毒性反应,显示90Y22B12有望治疗腹腔内肿瘤。
由此可见,在给药方法上,尚大有文章可做。
R iva等[8]的研究表明用90Y2M c A b通过瘤内给药治疗恶性脑胶质瘤的应答达40%,与131I相比,生存期延长(131I为25个月,90Y为31个月),认为90Y是治疗恶性脑胶质瘤很有希望的核素。
另外,W itzig等[9]报道了用90Y2M c A b治疗非何杰金氏淋巴瘤取得了较好的效果。
R IT中肿瘤部位所受的辐照剂量直接关系到治疗的成败。
尤其是对发射高能量Β-射线的90Y,它的剂量估算和毒性反应是研究者最为关注的课题。
R iva等[8]用了几种单抗,如BC22或BC24或81C6进行临床试验,治疗恶性脑胶质瘤,并与131I标记的单抗作了比较。
当131I的累积剂量达到20.35GB q和90Y的累积剂量达到3.15GB q时均未引起肿瘤周围正常组织的损伤。
单抗在肿瘤中的平均有效半衰期131I为57.1h,90Y为43.2h,在整个外科手术腔中和腔壁上的平均剂量,131I分别为300Gy和150Gy,90Y 分别为600Gy和280Gy。
他们在治疗恶性脑胶质瘤时,对患者给药740～925M B q90Y2M c A b 的剂量效果较好,超过此限,发现病人有头疼、恶心等副反应,在此剂量下,肿瘤局部的辐射剂量可达600Gy,大大高于外照射治疗60Gy的极限值,疗效明显。
因此,R IT中对体内各重要脏器的辐射剂量估算受到了研究人员的高度重视,是R IT中不可缺少的一步,相关的报道很多[9～12]。
2 90Y标记的肽-受体在过去10年中,受体结合的肽类作为放射性药物的一部分,有希望使核医学领域发生重大改变。
用放射性核素标记的配体具有与受体的特异结合性,可用于显像或治疗表达特异受体的组织。
标记的配体与抗体相比是小分子,容易从血液和其他非靶组织中迅速清除。
已经证明[13],肽2受体对于体内受体表达阳性细胞具有靶向性,其中天然Som ato statin(生长激素抑制素,SS)受体在神经内分泌肿瘤、成神经细胞瘤、某些甲状腺髓样癌、前列腺癌、小细胞腺癌和嗜铬细胞瘤中都有表达,它是具有14个氨基酸的多肽物质,在体内的半排期太短,且用放射性核素标记后不稳定,因此合成了它的各种类似物。