放射性核素標(biāo)記胰高血糖素樣肽1類似物的研究進(jìn)展

劉 宇，楊 敏,2

(1.南京醫(yī)科大學(xué) 第一臨床醫(yī)學(xué)院，江蘇 南京 210029；2.江蘇省原子醫(yī)學(xué)研究所 衛(wèi)生部核醫(yī)學(xué)重點實驗室 江蘇省分子核醫(yī)學(xué)重點實驗室，江蘇 無錫 214063)

近年來，利用放射性核素標(biāo)記的胰高血糖素樣肽1(glucagon-like peptide-1, GLP-1)及其類似物在多種腫瘤，尤其是胰島素瘤的診斷和治療中發(fā)揮越來越重要的作用[1-2]。靶向GLP-1受體(GLP-1 receptor, GLP-1R)的放射性探針對胰腺β細(xì)胞的量化也使得該類探針成為無創(chuàng)診斷糖尿病及相關(guān)代謝類疾病的研究熱點[3]。此外，GLP-1R也被證明在全身廣泛表達(dá)，可以成為包括心血管系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)在內(nèi)的多系統(tǒng)多器官的潛在靶點[4]。目前也已有臨床前研究揭示了放射性核素標(biāo)記的GLP-1類似物對心肌缺血和神經(jīng)退行性疾病的可視化潛力[5-6]。本文就靶向GLP-1R的放射性探針對包括胰島素瘤在內(nèi)的多種疾病的診斷和治療研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 胰高血糖素樣肽1及其受體概述

胰高血糖素樣肽1是一種由30個氨基酸組成的內(nèi)源性激素，主要由胰升糖素原在腸道L細(xì)胞中加工合成，通過增加胰島素分泌和抑制胰高血糖素釋放來降低葡萄糖濃度，其他作用包括延遲胃排空、抑制食欲、抑制β細(xì)胞凋亡等[7]。GLP-1受體屬于G蛋白偶聯(lián)受體家族，受到活化后會刺激腺苷酸環(huán)化酶，提高三磷酸肌醇的水平和一些特定基因的表達(dá)，并通過相應(yīng)的信號通路引發(fā)一系列下游效應(yīng)[8]，同時還可以激活干細(xì)胞增殖來促進(jìn)胰腺中的β細(xì)胞增殖，從而提高葡萄糖依賴性的胰島素分泌，降低Ⅱ型糖尿病患者的血糖水平[7]。內(nèi)源性的GLP-1半衰期不足2 min，很容易被二肽基肽酶4(DPP4)降解，GLP-1類似物如利拉魯肽(liraglutide)和艾塞那肽(exenatide)可以在保證GLP-1作用的同時延長半衰期，這些藥物通常被當(dāng)作降糖藥使用[9]。目前也有研究證明，GLP-1及其類似物可以在肥胖及一些代謝性疾病中發(fā)揮作用，liraglutide表現(xiàn)出了明顯的控制食欲，減輕體重的效果，主要副作用包括惡心嘔吐等[10]。此外，GLP-1及其受體在其他系統(tǒng)如心血管和神經(jīng)系統(tǒng)的許多重要生理藥理作用也已經(jīng)被逐漸揭露。研究表明GLP-1R在心肌細(xì)胞和動脈壁上充分表達(dá)，GLP-1R激動劑可以減少冠狀動脈缺血的梗塞面積并改善左心室射血分?jǐn)?shù)[11]，臨床試驗也證明了DPP4抑制劑西格列汀(sitagliptin)對冠心病患者的顯著治療作用[12]。近年來腸腦軸在神經(jīng)科學(xué)中逐漸得到重視[13]，有越來越多的研究證實GLP-1及其類似物可以通過血腦屏障在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮神經(jīng)元保護(hù)作用，對阿爾茲海默病、帕金森病、腦卒中、肌萎縮側(cè)索硬化癥、抑郁癥等神經(jīng)精神類疾病有不同程度改善[14-16]。此外，體外實驗表明GLP-1R在腦內(nèi)多個區(qū)域廣泛表達(dá)，可以成為多種神經(jīng)精神類疾病的潛在靶點[17]。綜上所述，對人工研制的可以靶向GLP-1R的多種GLP-1類似物經(jīng)過一些修飾后進(jìn)行放射性核素標(biāo)記，可以在保持GLP-1類似物特性的同時對多系統(tǒng)多器官的GLP-1R進(jìn)行靶向示蹤，進(jìn)一步對體內(nèi)生理病理狀態(tài)實現(xiàn)良好的可視化評估。

2 靶向GLP-1R的放射性探針在疾病診療中的應(yīng)用

2.1 胰島素瘤

胰島素瘤是源自胰腺β細(xì)胞的神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤，占胰島細(xì)胞腫瘤的70%～75%。約10%～16%的胰島素瘤是惡性的，即使很小的胰島素瘤也可能導(dǎo)致內(nèi)源性高胰島素血癥，特征是反復(fù)的低血糖發(fā)作。由于胰島素瘤體積小，診斷時通常小于10～20 cm，傳統(tǒng)影像學(xué)方法如超聲、CT和MRI等難以對其進(jìn)行精確的診斷和定位[18]。放射性核素標(biāo)記的生長抑素受體(somatostatin receptor, SSTR)的顯像被認(rèn)為是對神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤較為靈敏的檢測方法，但研究表明SSTR類探針對胰島素瘤的靈敏度低于50%。對胰島素瘤診斷和定位的困難進(jìn)一步限制了其手術(shù)治療，胰島素瘤上GLP-1R表達(dá)遠(yuǎn)高于SSTR，因此研發(fā)具有靶向性的GLP-1R放射性探針有望成為更敏感的無創(chuàng)性胰島素瘤檢測方法[19-20]。另一方面，部分研究表明利用放射性核素標(biāo)記的GLP-1類似物可以對胰島素瘤實行內(nèi)源性放射治療，其良好的靶向性和放射性核素對腫瘤細(xì)胞的殺傷作用顯示出該類探針對胰島素瘤治療具有一定應(yīng)用潛力[21]。

2.1.1胰島素瘤診斷的臨床前研究 早在2002年就有利用放射性核素標(biāo)記GLP-1檢測胰島素瘤的報道，Gotthardt等[22]使用123I和125I對GLP-1(7-36)amide進(jìn)行標(biāo)記，并在大鼠胰島素瘤模型中進(jìn)行活體顯像和離體生物分布實驗。結(jié)果表明靜脈注射5 min后，腫瘤部位的放射性攝取達(dá)到最高，并且其攝取可以被過量的未標(biāo)記肽阻斷。近年來又有人使用125I對另一種GLP-1類似物liraglutide進(jìn)行成功標(biāo)記，荷胰島素瘤小鼠的SPECT/CT顯像結(jié)果顯示，125I-liraglutide可以與腫瘤表面的GLP-1R特異性結(jié)合，示蹤劑注射30 min后腫瘤顯影清晰，用未標(biāo)記的liraglutide進(jìn)行阻斷后，腫瘤、胃、胰腺、肺、血液中的放射性攝取降低[23]。Brom等[24]對比了111In標(biāo)記的DTPA-Lys40-exendin-4、DTPA-Lys40-exendin-3和DTPA-Lys40-exendin(9-39)對胰島素瘤的檢測能力，結(jié)果表明DTPA-Lys40-exendin-4和DTPA-Lys40-exendin-3適用于胰島素瘤顯像，而DTPA-Lys40-exendin(9-39)對胰島素瘤顯像效果較差。此外，近年來還出現(xiàn)了諸如111In-BnDTPA-exendin(9-39)等111In標(biāo)記的GLP-1類似物對小鼠胰島素瘤的評估[25]。

鑒于正電子顯像設(shè)備的分辨率高于單光子顯像設(shè)備，111In成本高且輻射大，而正電子核素68Ga可來源于發(fā)生器且制備簡單，利用68Ga標(biāo)記的GLP-1類似物對胰島素瘤檢測具有良好應(yīng)用前景。Wild等[26]使用68Ga標(biāo)記的[Lys40(Ahx-DOTA)NH2]-exendin-4和另一種單光子核素99mTc標(biāo)記的[Lys40(Ahx-hydrazinonicotinamide[HYNIC])NH2]-exendin-4對荷胰島素瘤小鼠進(jìn)行顯像，并將結(jié)果與111In標(biāo)記的[Lys40(Ahx-DOTA)NH2]-exendin-4進(jìn)行比較，結(jié)果顯示99mTc標(biāo)記的GLP-1類似物在腫瘤部位攝取最低，但并不影響腫瘤與本底的對比，利用68Ga和99mTc標(biāo)記的GLP-1類似物都可以實現(xiàn)對胰島素瘤的活體檢測。Selvaraju等[27]證明了68Ga-DO3A-VS-Cys40-exendin-4對胰島素瘤上表達(dá)的GLP-1R具有高特異度和親和力。Velikyan等[28]進(jìn)一步開發(fā)了68Ga-DO3A-VS-Cys40-exendin-4自動化生產(chǎn)和質(zhì)量控制的方法。此外，Bauman等[29]比較了68Ga和89Zr標(biāo)記的[Lys40-(AHX-DFO)NH2]exendin-4，并以111In標(biāo)記的[Lys40-(AHX-DTPA)NH2]exendin-4作為參照，證明了68Ga和89Zr標(biāo)記的GLP-1類似物優(yōu)于111In標(biāo)記的GLP-1對胰島素瘤的顯像。

18F是目前臨床上應(yīng)用最廣泛的正電子核素，圖像分辨率高于68Ga，是又一種便于臨床推廣的放射性核素。Gao等[20]設(shè)計合成了18F-FBEM-EM3106B，比活度大于75 GBq/μmol，并可與GLP-1R陽性INS-1腫瘤細(xì)胞特異性結(jié)合。靜脈注射該示蹤劑后，小鼠體內(nèi)胰島素瘤清晰可見。Kiesewetter等[30]使用18F-FBEM標(biāo)記了另一類GLP-1類似物Cys0-exendin-4和Cys40-exendin-4，荷胰島素瘤小鼠PET顯像結(jié)果顯示，靜脈注射1 h后，18F-FBEM-Cys40-exendin-4在腫瘤部位攝取(25.25±3.39)%ID/g高于18F-FBEM-Cys0-exendin-4(7.20±1.26)%ID/g。此外，臨床前研究也證實了另外幾種18F標(biāo)記GLP-1類似物如[18F]FB-exendin-4、[18F]FPenM-Cys40-exendin-4、[18F]FNEM-Cys40-exendin-4對胰島素瘤的診斷性能[31-33]。其中，Yang等[34]設(shè)計合成了新型探針18F-FBEM-Cys39-exendin-4并優(yōu)化了反應(yīng)條件，最終產(chǎn)率約為(35.1±2.6)%，放化純度高于95%，比活度不低于35 GBq/μmol。對胰島素瘤小鼠的活體PET顯像及離體生物分布實驗結(jié)果顯示，探針注射30 min后在腫瘤部位攝取高，腫瘤與血液攝取比值為31.15±3.80，且肝臟攝取相較18F-FBEM-Cys40-exendin-4降低至一半，使得該探針擁有更好的腹部對比。18F-FBEM標(biāo)記步驟較為繁瑣，Kiesewetter等[35]進(jìn)一步開發(fā)了一種NOTA類似物，并使用[18F]AlF進(jìn)行一步法放射性標(biāo)記制得[18F]AlF-NOTA-MAL-Cys40-exendin-4，反應(yīng)耗時約55 min。對胰島素瘤小鼠靜脈注射該探針后，腫瘤攝取在5 min內(nèi)達(dá)到最大值(16.09±1.18)%ID/g，1 h后與肌肉攝取比值為175.8±26.4。Yang等[36]利用一步法設(shè)計合成了[18F]AlF-NOTA-MAL-Cys39-exendin-4，整個反應(yīng)可以在30 min內(nèi)完成，且PET結(jié)果顯示胰島素瘤攝取明顯，肝臟攝取進(jìn)一步減少，該探針可以作為胰島素瘤診斷的理想工具。

2.1.2胰島素瘤診斷的臨床應(yīng)用 2008年Wild等[37]描述了兩例成功使用111In標(biāo)記的GLP-1類似物檢測胰島素瘤患者病灶的報道。兩名患者患有神經(jīng)低血糖癥和內(nèi)源性高胰島素血癥，且腫瘤不能通過任何常規(guī)術(shù)前顯像方法(包括CT、內(nèi)鏡超聲、SSTR掃描)進(jìn)行定位，而檢測GLP-1R的單光子顯像成功鑒定了病變。該研究小組在前瞻性臨床實驗中對三個醫(yī)院的六名胰島素瘤患者進(jìn)行111In-DOTA-exendin-4 SPECT/CT顯像。結(jié)果表明GLP-1R顯像成功檢測到4例胰島素瘤。通過術(shù)中使用γ-探針，GLP-1R檢測使得所有患者成功通過手術(shù)切除腫瘤。該研究初步證實了體內(nèi)的GLP-1R顯像能夠在術(shù)前和術(shù)中對胰島素瘤準(zhǔn)確定位[38]。隨后他們進(jìn)一步前瞻性地對3個國家的30名胰島素瘤患者實施111In-DOTA-exendin-4 SPECT/CT顯像，并將結(jié)果與CT和MRI進(jìn)行比較。最終111In-DTPA-exendin-4 SPECT/CT正確檢測到19個胰島素瘤和4個額外的陽性病變，陽性預(yù)測值為83%，111In-DTPA-exendin-4 SPECT/CT比CT/MRI具有更高的靈敏度(95% vs 47%,P=0.011)[39]。同時期Staszczak等[40]使用99mTc標(biāo)記的[Lys40(Ahx-HYNIC/EDDA)NH2]-exendin-4對11例胰島素瘤患者進(jìn)行了顯像，最終結(jié)果顯示GLP-1R SPECT/CT對這11例患者的靈敏度和特異性均為100%。

2015年Antwi等[41]使用68Ga-DOTA-exendin-4對5例內(nèi)源性高胰島素血癥患者進(jìn)行PET/CT顯像。最終68Ga-DOTA-exendin-4 PET/CT檢測出所有4例通過金標(biāo)準(zhǔn)確定的胰島素瘤患者，而111In-DOTA-exendin-4 SPECT/CT只檢測到兩例，CT和MRI沒有檢測到任何一例。這些數(shù)據(jù)表明了68Ga-DOTA-exendin-4 PET/CT檢測胰島素瘤的可行性，且其診斷準(zhǔn)確率可能要高于SPECT/CT顯像。Luo等[1]進(jìn)行了一項更大的前瞻性臨床實驗，使用68Ga-NOTA-MAL-Cys40-exendin-4 PET/CT成功定位了42例胰島素瘤患者病灶，靈敏度高達(dá)97%，顯著高于CT(74%)、MRI(56%)和超聲(84%)。Antwi等[42]對52名患者在3～4 d內(nèi)分別進(jìn)行68Ga-DOTA-exendin-4 PET/CT、111In-DOTA-exendin-4 SPECT/CT和MRI。最終PET/CT、SPECT/CT、MRI對胰島素瘤的診斷準(zhǔn)確率分別為93.9%、67.5%、67.6%。三種影像學(xué)方法對患者的臨床診治決策的影響依次為42.3%、32.7%、33.3%。這些研究均證明了靶向GLP-1R的PET/CT顯像可以成功對胰島素瘤患者進(jìn)行診斷，且靈敏度和特異度均高于GLP-1R SPECT/CT以及傳統(tǒng)的影像學(xué)方法，值得進(jìn)一步研究和臨床推廣。

2.1.3胰島素瘤的放射性治療 放射性標(biāo)記的GLP-1類似物還可以被用于胰島素瘤的內(nèi)源性放射治療。Wicki等[21]評估了111In標(biāo)記的[Lys40(Ahx-DTPA)NH2]-exendin-4對人胰島素瘤的轉(zhuǎn)基因小鼠模型的治療作用。結(jié)果表明腫瘤部位攝取大于200%ID/g，當(dāng)注射劑量為40 pmol時，腫瘤部位的劑量沉積為3 Gy/MBq，而其他GLP-1R陽性器官的劑量沉積至少比腫瘤低30倍。單次注射111In標(biāo)記的[Lys40(Ahx-DTPA)NH2]-exendin-4導(dǎo)致腫瘤體積減少高達(dá)94%，體積變化呈劑量依賴性且無明顯急性器官毒性。177Lu是近年來備受關(guān)注的另一種理想醫(yī)用放射性核素，能夠發(fā)射γ射線和β射線，同時用于診斷和治療。Velikyan等[2]研究了177Lu-DO3A-VS-Cys40-exendin-4在大鼠體內(nèi)主要器官的分布并計算了人體劑量學(xué)參數(shù)，以估計人體可接受的最大給藥劑量，從而評估177Lu-DO3A-VS-Cys40-exendin-4用于胰島素瘤內(nèi)部放射治療的適用性。結(jié)果表明177Lu-DO3A-VS-Cys40-exendin-4在大多數(shù)器官內(nèi)的清除很快，腎臟和胰腺β細(xì)胞表現(xiàn)出放射性積累，但腎功能和β細(xì)胞功能不受輻射影響。腎臟對177Lu-DO3A-VS-Cys40-exendin-4的吸收可能限制該藥物的臨床應(yīng)用，利用177Lu或更多放射性核素對胰島素瘤進(jìn)行內(nèi)部放射治療還需進(jìn)一步的探索。

2.2 胰腺β細(xì)胞顯像

靶向GLP-1R的放射性探針的另一個主要研究領(lǐng)域是用來評估胰腺β細(xì)胞的數(shù)量和功能。β細(xì)胞占胰島細(xì)胞的65%～80%，通過參與胰島素分泌控制血糖水平[43]。β細(xì)胞出現(xiàn)異常會干擾胰島素分泌并導(dǎo)致血糖不平衡，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量。與β細(xì)胞相關(guān)的主要病理狀態(tài)是糖尿病，糖尿病是我們這個時代最常見的疾病之一，全球發(fā)病人數(shù)已經(jīng)超過3億，并且發(fā)病率以驚人的速度持續(xù)增長[44]。糖尿病可分為兩種類型，Ⅰ型糖尿病是由胰腺β細(xì)胞的自身免疫反應(yīng)引起的胰島素分泌不足，從而導(dǎo)致高血糖[45]。相反，Ⅱ型糖尿病是一種慢性代謝疾病，由細(xì)胞的胰島素受體脫敏引起。由于病理性β細(xì)胞的數(shù)據(jù)只能在死后獲得，因此許多糖尿病的發(fā)病機(jī)制仍在爭論。目前，Ⅰ型和Ⅱ型糖尿病的診斷僅能通過分析血漿葡萄糖或糖化血紅蛋白水平(HbA1c)間接確定，然而這些指標(biāo)僅在超過80%的β細(xì)胞喪失功能后才發(fā)生變化[46]。另一方面，病理性β細(xì)胞還可能分泌過量胰島素，引起高胰島素血癥進(jìn)而導(dǎo)致低血糖。無創(chuàng)性β細(xì)胞顯像將允許跟蹤這些疾病的發(fā)病機(jī)制，并且可以在疾病發(fā)展時更深入地了解疾病進(jìn)展和β細(xì)胞數(shù)量及功能，最終指導(dǎo)更有效的臨床診療方案[3]。鑒于GLP-1R在胰腺β細(xì)胞特異性表達(dá)，放射性核素標(biāo)記的GLP-1及其類似物可以成為量化β細(xì)胞的潛在有力工具[47]。

Mukai等[48]評估了[125I]BH-exendin(9-39)對小鼠胰島細(xì)胞的特異性結(jié)合能力，并通過體內(nèi)生物分布實驗證實了放射性標(biāo)記的GLP-1類似物對全身主要器官的高度選擇性。Brom等[49]在大鼠和人體內(nèi)評估了111In標(biāo)記[Lys40(DTPA)]exendin-3和[Lys40]exendin-3對β細(xì)胞示蹤的潛力。結(jié)果顯示在β細(xì)胞丟失的大鼠中，111In標(biāo)記的GLP-1類似物能夠特異性靶向β細(xì)胞，胰腺部位的放射性攝取與β細(xì)胞數(shù)量高度相關(guān)。在人類中，胰腺在SPECT圖像中清晰可見，Ⅰ型糖尿病患者的胰腺放射性攝取顯著低于正常人。隨后該研究小組又使用111In-[Lys40(DTPA)]exendin-3確定了胰腺對111In標(biāo)記的GLP-1類似物的攝取與β細(xì)胞數(shù)量顯示出強(qiáng)烈的正線性相關(guān)，與α細(xì)胞數(shù)量表現(xiàn)出負(fù)線性相關(guān)。這些數(shù)據(jù)表明111In-exendin對β細(xì)胞的特異性，而α細(xì)胞對放射性攝取的影響可忽略不計[50]。

近年來使用正電子核素標(biāo)記的GLP-1類似物評估β細(xì)胞數(shù)量的研究日益增多，Wang等[51]和Keliher等[52]分別使用18F-exendin(9-39)和18F-E4Tz12評估大小鼠體內(nèi)胰腺β細(xì)胞。Yang等[53]采用一步法合成標(biāo)記了[18F]AlF-NOTA-MAL-Cys39-exendin-4，反應(yīng)過程控制在30 min以內(nèi)，操作簡單，產(chǎn)率較高。對健康大鼠和糖尿病大鼠注射該探針1 h后行PET顯像，可以看到糖尿病大鼠的胰腺放射性攝取顯著低于健康大鼠。對大鼠預(yù)注射過量非放射性exendin-4后，胰腺攝取在同一時間點出現(xiàn)顯著降低。氟化鋁標(biāo)記GLP-1類似物在腎臟的放射性攝取較高，Mikkola等[54]開發(fā)出一種新型18F標(biāo)記的GLP-1R特異性示蹤劑，反應(yīng)終產(chǎn)率和比活度高，大鼠PET顯像觀察到胰腺中有持續(xù)的特異性攝取，且腎臟出現(xiàn)快速清除，進(jìn)一步拓展了18F標(biāo)記的GLP-1類似物在β細(xì)胞顯像中的應(yīng)用前景。Kimura等[55]用小鼠PET顯像評估了4種18F標(biāo)記的exendin(9-39)衍生物，結(jié)果顯示注射30 min后，[18F]FB40-Ex(9-39)在胰腺中的放射性攝取最高，在肝臟和腎臟中攝取較低，可能最適合β細(xì)胞顯像。

68Ga標(biāo)記的GLP-1類似物也可用于β細(xì)胞顯像，Selvaraju等[56]用PET/CT顯像比較了健康大鼠和糖尿病大鼠胰腺對68Ga-DO3A-exendin-4的攝取情況，并用食蟹猴模型計算了胰腺中的GLP-1R占有率。結(jié)果表明糖尿病大鼠胰腺的放射性攝取比健康大鼠下降了80%，食蟹猴胰腺中的GLP-1R占據(jù)率約為49%～97%。Jodal等[57]測試了67/68Ga標(biāo)記的三種新型exendin-4衍生物，結(jié)果表明所有探針對GLP-1R均顯示出良好的體外親和力，67/68Ga-Ex4NOD40和67/68Ga-Ex4NOD12在GLP-1R陽性組織中顯示出更高的特異性攝取，可能更適合用于修飾exendin-4。但并非所有研究均取得了陽性結(jié)果，Nalin等[58]發(fā)現(xiàn)非糖尿病和糖尿病豬對68Ga-DO3A-VS-Cys40-Exendin-4的放射性攝取沒有顯著差異。Rydén等[59]發(fā)現(xiàn)靜脈注射高于2.8 μg/kg的68Ga-exendin-4會導(dǎo)致健康豬和糖尿病豬嚴(yán)重的心動過速和心律失常，對健康豬注射大于0.14 μg/kg68Ga-exendin-4會刺激胰島素分泌。健康豬和糖尿病豬對放射性標(biāo)記的GLP-1類似物攝取無顯著差異可能是由于動物模型導(dǎo)致的，Eriksson等[60]對比了小鼠、大鼠、豬、非人靈長類動物的胰腺對177Lu-DO3A-VS-Cys40-exendin-4的攝取情況。結(jié)果表明大鼠顯示出最高的胰島與胰腺外分泌部的攝取比率(islet-to-exocrine pancreas ratio, IPR)，其次是非人靈長類動物和小鼠(IPR約為5)，而豬的IPR可忽略不計。因此IPR以及外分泌部的GLP-1R密度是胰腺攝取放射性探針的主要決定因素。

Kirsi等[61]比較了64Cu和68Ga標(biāo)記的NODAGA-exendin-4檢測胰島β細(xì)胞的能力。結(jié)果表明，64Cu-NODAGA-exendin-4比68Ga-NODAGA-exendin-4更有效地結(jié)合胰腺，但腎臟中的高輻射劑量可能會限制64Cu-NODAGA-exendin-4的臨床推廣。Bandara等[62]使用64Cu和68Ga分別標(biāo)記DO3A-VS-Cys40-exendin-4和NODA-VS-Cys40-exendin-4，并在正常大鼠中進(jìn)行PET動態(tài)顯像、生物分布和離體放射自顯影顯像。結(jié)果顯示，四種探針在胰腺內(nèi)均表現(xiàn)出高放射性攝取，過量的exendin-4和exendin(9-39)會阻斷所有4種放射性標(biāo)記的exendin-4衍生物。Brand等[63]設(shè)計合成了一種可以用于PET和光學(xué)顯像的GLP-1R雙模態(tài)探針64Cu-E4-Fl，產(chǎn)率為36%，比活度為141 μCi/μg，放化純度大于98%。該探針的熒光特性能夠檢測單個胰島，使其靈敏度超過單純用于PET的放射性探針。雙模態(tài)PET/熒光顯像探針有望用于患者組織水平的術(shù)前顯像和熒光輔助分析。

2.3 其他

除胰島素瘤外，GLP-1R還在多種腫瘤高表達(dá)，利用放射性核素標(biāo)記的GLP-1及其類似物可以對這些腫瘤實現(xiàn)無創(chuàng)性可視化。Pach等[64]首次用99mTc標(biāo)記的[Lys40(Ahx-HYNIC-EDDA)NH2]-exendin-4對甲狀腺髓樣癌(medullary thyroid cancer, MTC)進(jìn)行診斷。結(jié)果顯示每名受試者都得到了高質(zhì)量的SPECT圖像，所有MTC病灶均被該探針成功檢測。在基礎(chǔ)血清降鈣素降到為150 pg/mL之前，常規(guī)影像學(xué)手段無法顯示任何MTC病灶，GLP-1R類放射性探針有望彌補(bǔ)這一領(lǐng)域無創(chuàng)性影像學(xué)檢測方法的缺口。Yang等[65]首次對前列腺癌小鼠尾靜脈注射[18F]AlF-NOTA-MAL-Cys39-exendin-4，30 min和60 min后，腫瘤部位的攝取分別為(2.90±0.41)%ID/g和(2.26±0.32)%ID/g。預(yù)先注射過量的Cys39-exendin-4使得60 min的腫瘤攝取顯著降低至(0.82±0.10)%ID/g。

除糖尿病和高胰島素血癥外，靶向GLP-1R的放射性探針還可其他內(nèi)分泌系統(tǒng)相關(guān)的病理生理狀態(tài)中發(fā)揮作用。Seo等[66]運(yùn)用99mTc標(biāo)記的GLP-1-βAla-HYNIC和HYNIC-βAla-Exendin-4對飲食誘導(dǎo)性肥胖(DIO)和飲食限制性肥胖(DRO)小鼠進(jìn)行了評估。結(jié)果表明DIO小鼠在肝臟和胰腺中對兩種放射性探針均表現(xiàn)為攝取降低，DRO小鼠僅在一定程度內(nèi)部分恢復(fù)了放射性攝取。靶向GLP-1R的放射性探針還可以用來體內(nèi)追蹤移植的胰島，在未來可能成為Ⅰ型糖尿病患者胰島移植治療的重要預(yù)后工具[3]。Wu等[67]在胰島移植的小鼠模型中進(jìn)行64Cu-DO3A-VS-Cys40-exendin-4的生物分布研究和microPET顯像。結(jié)果表明，門靜脈胰島移植模型對64Cu-DO3A-VS-Cys40-exendin-4的攝取幾乎是正常小鼠的兩倍，且表現(xiàn)出持久和特異性的攝取。此外，使用其他放射性核素如18F、177Lu、111In、68Ga標(biāo)記的GLP-1類似物也已被用于追蹤胰島移植的研究[68-69]。

GLP-1及其類似物在其他系統(tǒng)的生理藥理作用也逐漸被揭露，靶向GLP-1R的放射性探針在心血管疾病和神經(jīng)精神系統(tǒng)中展現(xiàn)出潛力。Gao等[5]在雄性大鼠中利用18F-FBEM-Cys40-exendin-4 PET顯像無創(chuàng)性地評估心肌缺血和再灌注后心肌區(qū)域GLP-1R的表達(dá)過程。結(jié)果表明大鼠心肌缺血和再灌注后8 h，梗塞缺血區(qū)域的放射性攝取顯著高于對照組(P<0.01)。示蹤劑攝取在8 h后逐漸減少，但在1 d和3 d后仍顯著高于對照組，直至2周后兩組間放射性攝取的顯著差異消失。該研究結(jié)果將為理解GLP-1及其類似物的心臟保護(hù)作用機(jī)制提供新方法，并可能為心血管疾病的治療方案提供指導(dǎo)。Wang等[6]首次使用[18F]AlF-NOTA-MAL-Cys39-exendin-4 PET顯像在大鼠體內(nèi)探索年齡對GLP-1R表達(dá)的影響。最終PET圖像顯示，老年大鼠腦內(nèi)幾乎所有區(qū)域的GLP-1R表達(dá)均低于年輕大鼠，在嗅球、紋狀體、下丘腦、黑質(zhì)和海馬中發(fā)現(xiàn)攝取值的顯著差異，這些區(qū)域與阿爾茲海默病、帕金森病、抑郁癥等神經(jīng)精神類疾病有著不可分割的關(guān)系。這些實驗結(jié)果表明GLP-1R或許是神經(jīng)系統(tǒng)疾病又一可靠靶標(biāo)，靶向GLP-1R的PET顯像可以成為神經(jīng)疾病領(lǐng)域的一種有發(fā)展前景的新型診療手段。

3 問題與展望

靶向GLP-1R的放射性探針目前最成熟的應(yīng)用是用于胰島素瘤的檢測，近些年已開發(fā)多種核素標(biāo)記的多種GLP-1類似物并成功地證明了它們與胰島素瘤上高度表達(dá)的GLP-1R特異性結(jié)合。臨床試驗證明了GLP-1R SPECT和PET圖像質(zhì)量高，腫瘤與本底對比清晰，診斷靈敏度和準(zhǔn)確率明顯高于傳統(tǒng)影像學(xué)方法如CT、MRI和超聲。目前這些探針面對的主要問題是較高的腎臟攝取，腎臟攝取高意味著這些探針大多通過腎臟代謝，但過高的放射性累積會對患者造成不必要的輻射負(fù)擔(dān)，目前研究者已嘗試過多種方法減少腎臟攝取以便進(jìn)行更深入的臨床推廣[3,70-73]。除了腎臟攝取高以外，β細(xì)胞顯像比胰島素瘤顯像還面臨著更多問題，主要是因為胰腺β細(xì)胞只占胰腺面積的很小一部分，且彌漫性的分散在胰腺不同部位，對采用影像學(xué)方法量化細(xì)胞造成了很大挑戰(zhàn)。另外，盡管GLP-1R主要分布在β細(xì)胞，但胰腺其他類型的細(xì)胞上也可見不同程度的表達(dá)，這對探針的特異性提出了一定要求[50]。最后，幾項關(guān)于糖尿病豬的研究表明尋找更接近人胰腺的良好動物模型對靶向GLP-1R的放射性探針在這一領(lǐng)域的應(yīng)用至關(guān)重要[58-60]。近幾年又發(fā)現(xiàn)了放射性核素標(biāo)記的GLP-1及其類似物在更多領(lǐng)域的發(fā)展?jié)摿?，目前對心血管和大腦的初步研究已經(jīng)陸續(xù)展開。盡管在每一個不同領(lǐng)域都會遇到不盡相同的問題，比如如何提升探針穿越血腦屏障的效率以及心血管影像需要的門控技術(shù)等，但相信隨著研究的不斷深入，靶向GLP-1R的放射性探針可以在更多方向上發(fā)揮重要作用[5-6]。