一种基于“半胱氨酸结”肽（Knottin）的多价肿瘤正电子分子探针

近年来，研究发现以"半胱氨酸结"肽（Knottin）为基础来开发新的肿瘤靶向分子显像剂具有临床应用价值。南瓜科胰蛋白酶抑制物（EETI-Ⅱ）是Knottin家族中的一员，分子结构稳定，分子量小，血浆清除迅速，具有应用于临床分子显像潜力。本项目的前期以整合素αvβ3受体为靶向，将对其有高亲和性和特异识别性的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）片段插入EETI-Ⅱ中，筛选出内含一个RGD结构域的EETI-Ⅱ突变体2.5D和2.5F，放射性核素标记后，已成功应用于动物肿瘤模型的显像。在此基础上，本项目拟采用筛选得到的内含两个RGD结构域的多价EETI-Ⅱ突变体34A，用4-硝基苯-2-18-丙氟酸标记，通过在荷瘤动物模型上行小动物PET显像来检测肿瘤整合素αvβ3 受体的表达情况，进一步探讨EETI-Ⅱ这类"半胱氨酸结"肽作为多价显像剂骨架结构的可行性。

近年来，人们开始在一些骨架蛋白的结构基础上来探索和开发新的肿瘤靶向的分子显像剂。南瓜科胰蛋白酶抑制物（EETI-Ⅱ）是“半胱氨酸结”式小蛋白（或肽段）（knottin）家族中的一员，由于具备“半胱氨酸结”的结构域，其分子结构非常稳定；并且由于这类蛋白质或肽段分子量小，血浆清除迅速，具有被成功研发并应用于临床分子显像的潜力。我们前期以整合素αvβ3受体为标靶，将与αvβ3受体高亲和性和特异性的RGD片段插入EETI-Ⅱ中，筛选出内含1个RGD结构域的EETI-Ⅱ突变体（如2.5D和2.5F），并用放射性核素进行标记，成功应用于动物肿瘤模型的显像。在此基础上，本课题采用筛选得到的内含两个RGD结构域的多价(multivalent) EETI-Ⅱ突变体34A，并用4-硝基苯-2-18-丙氟酸(18F-NFP)来标记34A等方法，通过建立荷瘤动物模型，进行小动物PET显像来检测肿瘤整合素αvβ3 受体的表达情况，目前该课题已经顺利完成。本课题研究结果显示正电子显像剂18F-FP-3-4A的αvβ3受体阳性肿瘤摄取高，正常组织本底摄取低，肿瘤与非肿瘤组织对比高，比如肝脏摄取18F-FP-3-4A非常低，其中在0.5h和1h时，肝的吸收仅为0.68±0.12%ID/g和0.39±0.07%ID/g, 因此肿瘤与肝脏比值分别为5.53和5.69。这些结果表明EETI-II突变体3-4A这类“半胱氨酸结”式小蛋白（或肽段）作为多键显像剂框架结构的可行性，以及EETI-Ⅱ作为多键显像剂支撑框架的能力，增加其肿瘤靶向能力。在本课题的资助下，共发表相关SCI文章3篇，累计影响因子近10分，其中主要研究内容被期刊Molecular pharmaceutics（2013 IF=4.787）接受发表，文章题目为“A Radiofluorinated Divalent Cystine Knot Peptide for Tumor PET Imaging”，期刊卷页码分别为2014; 11(11):3885-92。此外，在本课题的资助下，课题负责人去日本核医学年会（2012年日本札幌）和美国核医学年会（2013年加拿大温哥华）交流各一次，并邀请国外专家（美国斯坦福大Zhen Cheng副教授）两次来华讲学访问。