一种双正交化学方法实现早期高对比度淋巴瘤抗体成像：突破传统，开启精准诊疗新篇

《EJNMMI Research》：A biorthogonal chemistry approach for high-contrast antibody imaging of lymphoma at early time points

为解决单克隆抗体（mAbs）血清除慢影响核成像的问题，研究人员开展 TKO 方法研究，结果显示该方法可增强成像对比度，对淋巴瘤成像有重要意义。

　　

打破单抗成像困局：双正交化学法为淋巴瘤诊疗带来新希望

在癌症治疗的领域中，单克隆抗体（mAbs）堪称一颗璀璨的明星，它凭借着高度特异性，能精准地锁定癌细胞这个 “敌人”，在癌症治疗舞台上发挥着关键作用。如今，超过 570 种基于抗体的疗法正活跃在临床试验阶段，79 种治疗性单抗已获得美国食品药品监督管理局（FDA）的批准，比如 atezoliumab，它在早期临床试验中被标记上放射性同位素，展现出引导治疗方案选择和预测治疗效果的巨大潜力。

然而，单抗也并非十全十美。它的大分子量就像是一个 “沉重的包袱”，导致血液清除速度缓慢，常常需要花费数周时间才能从血液循环中彻底清除。这一缺点在用于伴随核成像和抗体诊断时尤为明显，因为在临床前和临床环境中，要获得最佳的靶本比信号，往往需要在注射后 3 - 7 天进行成像。尽管肿瘤在短短几小时内就能积累相当数量的放射性（小鼠中每克肿瘤约能积累注射活性的 10%），但循环中的高放射性却会持续数天。这不仅增加了背景信号，还提高了对健康器官的辐射剂量，限制了可注射的放射性量，最终导致成像质量不佳。就像在迷雾中看东西，模糊不清，难以准确判断。

同时，由于成像时间的延长，使用全长抗体的免疫 PET 不得不依赖长寿命同位素，如89Zr（半衰期t1/2?=78.4小时）或64Cu（半衰期t1/2?=12.7小时），但这些同位素与常用的短寿命同位素68Ga（半衰期t1/2?=68分钟）、18F（半衰期t1/2?=109.7分钟）相比，物理性质并不理想。而且，长寿命正电子发射体还会给健康器官带来剂量限制的辐射危害。

在淋巴瘤的诊疗中，这个问题也十分突出。CD20 是成熟和恶性 B 细胞表面的一种抗原，在 B 细胞淋巴瘤和慢性淋巴细胞白血病等疾病中广泛存在。18F?FDG是常用的 PET 示踪剂，可用于诊断、分期和监测 B 细胞淋巴瘤，但它存在局限性，比如在非恶性炎症疾病中也会被摄取，无法提供肿瘤自身的特异性生物标志物信息。因此，当肿瘤进展时，常常需要重复活检来重新评估恶性细胞群体并选择最佳治疗方案。虽然已有多种针对 CD20 的抗体，如 rituximab 等成功用于治疗，但改善 CD20 成像技术对于新的 CD20 靶向疗法，尤其是三线和四线治疗，意义重大。

为了打破这些困境，来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院放射学系等机构的研究人员开展了一项研究。他们开发并优化了一种基于双正交化学的方法 —— 四嗪敲除（Tetrazine KnockOut，TKO）。该研究成果发表在《EJNMMI Research》上，为淋巴瘤的诊疗带来了新的希望。

研究人员运用了多种关键技术方法来开展此项研究。在细胞实验方面，选用 Raji（CD20+）、K562（CD20?）等多种细胞系进行体外实验，探究抗体的摄取和结合特性。在动物实验中，使用健康雌性 Balb/c 小鼠、雌性 CD1 nu/nu 小鼠等构建动物模型，通过尾静脉注射等方式给予实验动物放射性标记的抗体和相关试剂，利用小动物 PET/CT 系统进行成像，并对实验动物进行安乐死后收集组织器官进行生物分布分析。同时，采用放射性薄层色谱（radio - TLC）、高效液相色谱（HPLC）等技术监测反应进程和分析样品。

研究结果如下：

1. TKO 免疫 PET 示踪剂的合成：成功合成了[125I]I?AG(AromaticGroup)?TCO?rituximab、[68Ga]Ga?NOTA?TCO?rituximab和[89Zr]Zr?DFO?TCO?rituximab三种放射性免疫偶联物，且标记效率高、稳定性良好。
2. Tz 的合成与反应性：开发了多种 Tz 衍生物，评估其体外毒性和在健康小鼠模型中的血药保留情况，发现均无明显细胞毒性且在血液中迅速排泄。实验表明，Tz 与放射性免疫偶联物反应活性良好，[89Zr]Zr?DFO?TCO?rituximab在反应初始 10 分钟内裂解率达 34 - 46%，2 小时后增至 67 - 74%；[125I]I?AG?TCO?rituximab虽然裂解较慢，但 2 小时内裂解率也能达到 46 - 82%。后续实验选用了市售的 Tz - 1。
3. TKO 策略在细胞模型中的验证：在细胞实验中，[89Zr]Zr?DFO?TCO?rituximab在 Raji 细胞（CD20+）中的摄取显著高于 K562 细胞（CD20?），且加入未标记的 rituximab 可降低摄取，证明了免疫偶联物的特异性。用 Tz - 1 处理 Raji 细胞后，其摄取未明显下降，而对于缓慢内化的抗体 H1.2F3，在 CT26 - CD69+细胞中，Tz - 1 处理后细胞摄取显著降低，表明抗体内化速度影响 Tz 的作用效果。
4. TKO 策略在健康小鼠模型中的体内验证：给健康小鼠注射[125I]I?AG?TCO?rituximab 3 小时后，再注射 Tz - 1，1 小时后血液放射性显著降低，尿液中检测到释放的[125I]I?AG，证明 Tz 能有效清除血液中的放射性。
5. TKO 策略在肿瘤异种移植模型中的体内验证：在I45?CD20肿瘤异种移植模型中，使用[68Ga]Ga?NOTA?TCO?rituximab进行实验，注射 Tz - 1 后，血液、肝脏等非靶器官的放射性明显下降，但由于肿瘤细胞内化速度较慢，肿瘤摄取也有所降低。而在 Raji 肿瘤异种移植模型中，使用[89Zr]Zr?DFO?TCO?rituximab，注射 Tz - 1 后，非靶器官放射性显著降低，肿瘤摄取不受影响，肿瘤与血液、肿瘤与肝脏的比值增加两倍以上，实现了高对比度的肿瘤成像。

研究结论与讨论部分指出，TKO 方法通过化学手段巧妙地平衡了抗体 - 同位素偶联物在体内的停留时间，既保证了肿瘤的充分摄取，又加快了非靶组织中放射性的清除。与预靶向策略不同，TKO 主要在血液中发生反应，能快速降低背景信号，且无需长时间等待清除循环抗体。不过，Tz 在体内的稳定性还有待提高，虽然目前单剂量 Tz - 1 能降低 50 - 60% 的非靶放射性，但未来还需进一步研究。总体而言，TKO 方法为提高 rituximab 免疫偶联物的早期成像对比度带来了新突破，在淋巴瘤的 PET 成像和未来的放射免疫治疗中具有巨大的应用潜力，有望推动淋巴瘤诊疗技术迈向新的高度，帮助医生更精准地诊断和治疗淋巴瘤患者，为患者带来更多的希望。