靶向HIF-2α的PET分子探针研制及其在非小细胞肺癌中的显像研究

Nowadays early diagnosis of Non-Small Cell Lung Cancer (NSCLC)and differentiation of benign and malignant nodules are stillchallenge. Considering the high expression of hypoxia regulated factor 2α (HIF-2α) in NSCLC, in order to achieve and enhance the sensitivity and specificity of diagnosis of NSCLC, in this project, we aim to develop 18F-radiolabeled HIF-2α inhibitors benzoxadiazole small molecules for PET imaging. The radiosynthesis method of the 18F-probes will be developed, and their in vitro and in vivo biological performance will be evaluated through a series of studies including stability assay, cell uptake assays, in vivo biodistribution and PET imaging studies. The HIF-2α targeting specificity will also be determined in mice bearing NSCLC. The imaging performance of the lead 18F-probe developed will be compared with 18F-FDG, 18F-FLT, 18F-FMISO, in order to evaluate its potential for clinical PET imaging of NSCLC.

目前临床上对于非小细胞肺癌(NSCLC)的早期诊断，良恶性结节的鉴别等问题仍较为困难，为实现和增强对它的特异性诊断，本项目利用缺氧调节因子HIF-2α在NSCLC中高表达的特点，拟采用将氟-18与靶向HIF-2α的特异性抑制剂苯并噁二唑类化合物结合起来，开发一类具有能实现肿瘤特异性成像的正电子显像剂。本研究将系统研究该类分子探针的理化性质，并进行生物学性能评价，包括肿瘤细胞摄取、荷瘤鼠体内分布等，探究HIF-2α的空间分布、亲和力和靶向特异性。从分子影像的角度揭示HIF-2α与NSCLC的关系，并与18F-FDG，18F-FLT，18F-FMISO等经典显像药物相比较，分析各显像剂体内显像特点，研究其用于NSCLC PET特异性成像的可行性。

自2019年诺奖以来，缺氧调节因子（HIF）在肿瘤中的作用备受关注。本项目通过正电子核素F-18标记靶向HIF-2α的抑制剂，成功获得两类靶向HIF-2α的PET分子探针。初步研究结果显示，在体外细胞实验中，分子探针在细胞中的摄取量与细胞中HIF-2α的表达量成正相关，但存在摄取率低的问题。在荷瘤鼠体内显像与分布实验中，图像与数据显示这两类探针主要分布于肝脏，其次在小肠、肾脏，而肿瘤几乎未见摄取。我们推测这一结果可能与化合物自身靶向性差，亲和力低，脂溶性太强以及选用的细胞HIF-2α表达低相关，从而导致实验结果不理想。基于该实验结果，我们修改了研究计划，首先以HIF-2α抑制剂PT2399为基础，合成新的PET分子探针，且改用能高表达HIF-2α的786-0细胞代替A549细胞继续研究工作。其次针对CXCR4受体，我们合成了一系列具有不同位点修饰，不同配体，不同连接子的新型分子探针。经过体内外实验研究，获得的分子68Ga-LN06具有良好的CXCR4靶向性，其细胞摄取内化等数据几乎与目前在临床上使用的68Ga-Pentixafor一致，并在淋巴瘤模型上成功应用，但仍存在肝脏摄取偏高的问题。这些数据为进一步的结构优化以及靶向CXCR4的诊疗一体化研究奠定了基础。