卵巢癌診斷性分子探針的研究進(jìn)展

明 瀾 程 凱 陳 鈺 楊 蕊 陳道楨

南京醫(yī)科大學(xué)附屬無錫婦幼保健院優(yōu)生優(yōu)育遺傳醫(yī)學(xué)研究所，江蘇無錫 214002

卵巢癌是常見的婦科惡性腫瘤，發(fā)病率僅次于宮頸癌，但卵巢癌起病隱匿，70%的患者初診時(shí)已缺乏有效的治療手段，因此其死亡率高居?jì)D科惡性腫瘤首位［1］。然而，如果早期發(fā)現(xiàn)并精準(zhǔn)診斷，卵巢癌治愈率將得到顯著提升。由此可見，卵巢癌的精準(zhǔn)診斷對(duì)于提升患者生存率具有重要意義。目前用于卵巢癌的診斷方法均不具有特異性，因此，亟需一種精準(zhǔn)診斷卵巢癌的新方法以改善卵巢癌高死亡率的現(xiàn)狀。在腫瘤診斷領(lǐng)域中，分子探針技術(shù)為精準(zhǔn)診斷提供了新思路。分子探針是指利用特定方法將靶向結(jié)合腫瘤組織的識(shí)別基團(tuán)和產(chǎn)生影像學(xué)信號(hào)的成像基團(tuán)連接，用于特異性分子成像的一類復(fù)合物［2］。分子探針能在尚未出現(xiàn)臨床癥狀時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)到腫瘤特異性的生物學(xué)改變，如氧化還原反應(yīng)［3］、蛋白改變［4］、基因變化［5］等，從而達(dá)到精準(zhǔn)診斷的目的。因此，分子探針技術(shù)在卵巢癌的精準(zhǔn)診斷方面具有良好的應(yīng)用前景。本文介紹了分子探針技術(shù)在卵巢癌精準(zhǔn)診斷方面的進(jìn)展，并為相關(guān)研究提供參考。

1 卵巢癌的特異性靶點(diǎn)

特異性靶點(diǎn)是精準(zhǔn)診斷的基礎(chǔ)。由于腫瘤細(xì)胞存在異質(zhì)性，不同腫瘤細(xì)胞具有不同類型的特異性靶點(diǎn)，常被用于腫瘤的精準(zhǔn)診斷。卵巢癌組織中常用于探針設(shè)計(jì)的靶點(diǎn)分類如下：①腫瘤細(xì)胞表面受體靶點(diǎn)：葉酸受體（folate receptor，F(xiàn)R）、人表皮生長(zhǎng)因子受體-2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）、表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）等；②卵巢癌微環(huán)境內(nèi)的酶：γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶（γ-glutamyltranspetidase，GGT）、β-半乳糖苷酶（β-galactosidase，β-gal）、基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）等；③血管生成相關(guān)的標(biāo)志物：整合素αvβ3［6］、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體等；④卵巢癌微環(huán)境酸性pH，乏氧狀態(tài)［7］等。分子探針技術(shù)在卵巢癌精準(zhǔn)診斷領(lǐng)域不斷取得突破，得益于發(fā)現(xiàn)越來越多的可充當(dāng)靶點(diǎn)的卵巢癌特異性標(biāo)志物。伴隨靶點(diǎn)的特異性越來越強(qiáng)，分子探針技術(shù)也將逐步走向成熟。

2 分子探針在卵巢癌中應(yīng)用

通常按分子成像模態(tài)的不同，分子探針分為放射性核素探針、MR 探針、光學(xué)探針和超聲探針等。不同成像模態(tài)的分子探針可提供不同類型的成像信息，并具有不同的成像優(yōu)勢(shì)，以下對(duì)最常見的幾類分子探針進(jìn)行介紹：

2.1 放射性核素探針

放射性核素探針是指由產(chǎn)生信號(hào)的放射性同位素和靶向結(jié)合腫瘤細(xì)胞特異性的配體組成的一類探針。常用于標(biāo)記的核素有64Cu［8］、18F［9］、99mTc［10］等。放射性核素探針的顯像設(shè)備主要為PET 和SPECT，是目前最成熟的分子影像技術(shù)，幾乎成為臨床尋找原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移灶的常規(guī)檢查，因此放射性核素探針成為了應(yīng)用較多的分子探針技術(shù)。111In-DTPA-folate 是第一個(gè)進(jìn)入并完成Ⅱ期臨床試驗(yàn)的放射性核素探針［11］。此外，99mTc-EC20 已完成卵巢癌的Ⅰ期臨床試驗(yàn)，Ⅱ期臨床試驗(yàn)也在進(jìn)行中［12］。Xavier 等［13］證實(shí)了標(biāo)記18F 的抗HER2 納米抗體分子探針在卵巢癌組織內(nèi)被高度特異性攝取并且產(chǎn)生高對(duì)比度的PET 成像。此外，Rahmanian 等［14］以EGFR 為靶點(diǎn)，制備了99mTc 標(biāo)記的GE11 肽探針并評(píng)估了該探針的腫瘤靶向，結(jié)果顯示該探針對(duì)卵巢癌具有良好的親和力，可能成為卵巢癌精準(zhǔn)診斷的有效工具。Uddin 等［15］研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧化酶-1（COX-1）可作為分子成像探針的新靶點(diǎn)。他們將18F 標(biāo)記于COX-1 的特異性抑制劑FDF 上，合成了18F-FDF 探針并注入卵巢癌模型小鼠體內(nèi)，經(jīng)過PET/CT 顯像，觀測(cè)到18F-FDF 在體內(nèi)有效結(jié)合COX-1，并且能夠在小鼠的皮下和腹膜異種移植模型中靈敏地檢測(cè)卵巢癌。放射性核素探針檢測(cè)靈敏度高，使其在卵巢癌精準(zhǔn)診斷領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景。

2.2 MR 探針

MR 探針是指能與腫瘤組織特異性結(jié)合并產(chǎn)生MR 信號(hào)一類分子探針。將MR 探針引入到傳統(tǒng)MR成像技術(shù)中，使傳統(tǒng)的非特異性解剖成像轉(zhuǎn)變?yōu)樘禺愋苑肿映上?。MR 探針具有實(shí)時(shí)、無輻射、軟組織及空間分辨力高等特點(diǎn)，在腫瘤診斷領(lǐng)域受到越來越多關(guān)注。通常使用的MR 探針對(duì)比劑分為兩類，一類是以釓類［16］為代表的順磁性對(duì)比劑，另一類是以氧化鐵［17］為代表的超順磁性對(duì)比劑。

順磁性對(duì)比劑又稱T1弛豫對(duì)比劑或陽性對(duì)比劑，可使T1W1 信號(hào)增強(qiáng)，以釓類、Mn2+應(yīng)用最多。Wang等［18］將葉酸配體與釓二聚體螯合物偶聯(lián)合成探針，經(jīng)MR 成像檢測(cè)到卵巢癌IGROV-1 細(xì)胞中的T1信號(hào)明顯增高，證實(shí)該探針與卵巢癌靶向結(jié)合，定位準(zhǔn)確。Shen 等［19］成功制備了一種對(duì)腫瘤微環(huán)境pH 變化敏感的MR 納米探針，該探針可以顯示腫瘤的準(zhǔn)確空間位置，可用于卵巢癌的精準(zhǔn)診斷。但是，釓類探針不易被腎臟排出，長(zhǎng)期在腎臟潴留易導(dǎo)致腎臟纖維化等不良反應(yīng)，因此在一定程度上限制了其應(yīng)用。Mn2+也因細(xì)胞毒性，僅用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究。

超順磁性對(duì)比劑又稱T2弛豫對(duì)比劑或陰性對(duì)比劑，一般由氧化鐵晶體Fe2O3、Fe3O4及親水性表面被覆物組成，能產(chǎn)生強(qiáng)烈的T2陰性對(duì)比。目前納米級(jí)氧化鐵顆粒在腫瘤的靶向性診治領(lǐng)域研究廣泛，對(duì)卵巢癌的精準(zhǔn)診斷研究起到了巨大的推動(dòng)作用。Satpathy 等［20］利用高親和力的HER2 親和體修飾氧化鐵納米顆粒，合成了HER2 靶向的MR 探針。該納米探針可特異性轉(zhuǎn)移至原發(fā)性和彌漫性卵巢腫瘤中并提高卵巢癌分辨率，可用于卵巢癌的精準(zhǔn)診斷。Quan 等［21］將卵巢癌單克隆抗體183B2 和超小型超順磁性氧化鐵納米粒子進(jìn)行偶聯(lián)合成探針。經(jīng)MR 成像顯示該探針可靶向卵巢癌組織，卵巢癌的信號(hào)強(qiáng)度和T2值明顯降低。Meng 等［22］制備了一種以氧化鐵納米顆粒為載體，Cy5.5標(biāo)記的CD13 靶向NGR 探針，MR 成像結(jié)果顯示該探針導(dǎo)致卵巢移植腫瘤中T2信號(hào)顯著減低，近紅外熒光成像同時(shí)也顯示該探針在腫瘤異種移植物中的積累更高。然而，雖然超順磁性探針可特異性結(jié)合腫瘤組織并降低T2信號(hào)強(qiáng)度，但是其粒徑大小對(duì)于生物通透性及成像敏感性均有影響，如何平衡好這兩個(gè)方面，制備通透性良好且成像敏感性佳的探針是目前面臨的重要問題。

2.3 光學(xué)探針

光學(xué)探針是指在腫瘤靶向配體上標(biāo)記熒光染料，通過光學(xué)成像進(jìn)行分子水平定性及定量研究的一類探針。光學(xué)探針因敏感性高、快速響應(yīng)，時(shí)間和空間分辨率高、成像成本低以及實(shí)時(shí)成像能力等優(yōu)勢(shì)在卵巢癌早期診斷領(lǐng)域已經(jīng)成為重要的手段。Tong 等［23］研制了一種新型熒光GGT 探針NM-GSH，該探針可以選擇性結(jié)合過度表達(dá)GGT 的OVCAR5 細(xì)胞，因此在卵巢癌精準(zhǔn)診斷方面具有很大潛力。Wang 等［24］研究出一種卵巢癌細(xì)胞中MMP 靶向的近紅外熒光探針，該探針使得卵巢癌組織相對(duì)于正常組織明顯增強(qiáng)。溶血磷脂酸是早期卵巢癌的有效生物標(biāo)志物，Yao 等［25］設(shè)計(jì)了一種與其特異性結(jié)合的近紅外熒光探針。該探針實(shí)現(xiàn)了在體外和體內(nèi)直接觀察卵巢癌組織，且不受其他生物分子的干擾，為精準(zhǔn)診斷卵巢提供了新的研究方向。研究顯示［26］，β-Gal 在原代卵巢癌細(xì)胞中過表達(dá)，可通過檢測(cè)β-Gal 活性對(duì)腫瘤進(jìn)行精準(zhǔn)診斷。Jiang 等［27］設(shè)計(jì)了熒光探針TPE-Gal 并證實(shí)該探針對(duì)OVCAR-3 高度親和，可靈敏地檢測(cè)到卵巢癌組織中β-Gal，實(shí)現(xiàn)對(duì)卵巢癌的精準(zhǔn)診斷。Wang 等［7］首次構(gòu)建了一種單熒光團(tuán)內(nèi)標(biāo)比率型乏氧分子探針，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)腫瘤乏氧的定量檢測(cè)。綜上所述，光學(xué)探針對(duì)于精準(zhǔn)診斷卵巢癌具有巨大的潛力，但目前依舊面臨著發(fā)光劑安全性以及該類探針被單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)吞噬或難以穿越生理性屏障等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

2.4 超聲探針

傳統(tǒng)超聲的低對(duì)比度成像能力使其無法在腫瘤早期精準(zhǔn)檢測(cè)到病灶，限制其在腫瘤精準(zhǔn)診斷方面的應(yīng)用。然而，研究人員發(fā)現(xiàn)微氣泡明顯改善超聲成像對(duì)比度，提高超聲診斷靈敏度及準(zhǔn)確性［28］。Lutz 等［29］將CD276 靶向的超聲微泡探針注入小鼠卵巢癌模型后發(fā)現(xiàn)，超聲微泡探針組的超聲信號(hào)更高，證實(shí)該探針對(duì)于卵巢癌的特異性以及在精準(zhǔn)診斷方面的應(yīng)用價(jià)值。但是，微氣泡不易穿過血管內(nèi)皮進(jìn)入組織，而且易被單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)吞噬，在一定程度上限制了其在臨床上的推廣。

近年來，全氟化碳納米顆粒的出現(xiàn)改善了上述問題。其最大的特點(diǎn)是在一定條件下發(fā)生液氣相轉(zhuǎn)變，形成微氣泡增強(qiáng)超聲成像能力。Liu 等［30］設(shè)計(jì)出葉酸靶向的全氟戊烷納米分子探針，該探針可特異性聚集于卵巢癌組織中，由低強(qiáng)度聚焦超聲波觸發(fā)后，在腫瘤區(qū)域顯示出明顯的光聲信號(hào)增強(qiáng)。此外，該探針還負(fù)載了超順磁性氧化鐵顆粒，同時(shí)具有增強(qiáng)MR 成像的能力，因此可用于卵巢癌的精準(zhǔn)診斷。全氟化碳納米顆粒在卵巢癌精準(zhǔn)診斷領(lǐng)域展現(xiàn)出誘人的應(yīng)用前景。但是，目前還沒有證據(jù)證明全氟化碳納米顆粒能夠穿過腫瘤血管內(nèi)皮，實(shí)驗(yàn)研究尚缺乏大動(dòng)物模型的研究資料，實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用仍有許多問題有待解決。

3 總結(jié)與展望

卵巢癌的精準(zhǔn)診斷是其診療發(fā)展的必然趨勢(shì)，分子探針技術(shù)在其中將起到關(guān)鍵作用。在關(guān)注分子探針的特異性與成像能力之余，還需關(guān)注其生物安全性、在體內(nèi)的代謝情況以及劑量與成像能力之間的關(guān)系，利用最小劑量實(shí)現(xiàn)最佳的診斷效果。隨著研究的不斷深入，研究人員根據(jù)不同模態(tài)的成像方式設(shè)計(jì)出越來越多各具優(yōu)勢(shì)的分子探針。但是，由于不同的成像模態(tài)提供不同類型的影像學(xué)信息，沒有任何一種單模態(tài)分子探針可以同時(shí)提供關(guān)于腫瘤組織的所有結(jié)構(gòu)和功能信息，難以滿足臨床診斷和治療的需求，從而限制了向臨床的轉(zhuǎn)化。因此，為了彌補(bǔ)單模態(tài)分子探針的局限性，研究人員將不同模態(tài)的成像方式結(jié)合起來，多模態(tài)分子探針應(yīng)運(yùn)而生。多模態(tài)分子探針技術(shù)目前尚在起步階段，具有很大的發(fā)展?jié)摿土己玫陌l(fā)展前景。隨著科技的進(jìn)步，應(yīng)積極把多模態(tài)分子探針與納米技術(shù)，材料科學(xué)等學(xué)科結(jié)合起來，設(shè)計(jì)出更多新穎的、功能強(qiáng)大的、可應(yīng)用于臨床的分子探針，實(shí)現(xiàn)更加特異、靈敏、全面、有效地成像，以便在卵巢癌精準(zhǔn)診斷時(shí)獲得全面的信息，為達(dá)到卵巢癌精準(zhǔn)治療，改善患者預(yù)后，提高生存率的實(shí)現(xiàn)作出貢獻(xiàn)。