基于蛋白激酶小分子抑制剂的胰腺癌新型PET显像剂的体内外实验研究及临床转化研究

Pancreatic cancer is a common malignant tumor of digestive tract. Its incidence accounted for 2.1% of all malignant tumors, and there is a clear upward trend. But the early diagnosis and staging of pancreatic cancer is still a lot of difficulties, only less than 20% of patients found in radical resection, needed for clinical diagnosis of pancreatic cancer is more sensitive and specific method. Therefore, it is important to improve the survival rate of pancreatic cancer by studying the small molecule inhibitors of pancreatic cancer protein kinase, and using it as a PET tracer to carry out specific imaging of pancreatic cancer. H89 is a drug that has been used as a small molecule inhibitor of protein kinase A (PKA). We intend to compare in vitro affinity of H89 and its three derivatives on pancreatic cancer cells; optimization of 11C labeling method, yield of PET tracer; in vivo analysis of their pharmacokinetics, biodistribution, biological toxicity and estimation of internal dose in mice; and selected the best tracer for clinical transformation, first the distribution and metabolism of human body health, estimation of internal dose; the patients with pancreatic cancer PET/CT imaging, the specificity of diagnosis of pancreatic cancer, and as a basis for further study, study the feasibility of H89 and other pancreatic cancer protein kinase inhibitors as pancreatic cancer molecular probes and drug targeting treatment.

胰腺癌为常见的消化道恶性肿瘤，其发病率占全部恶性肿瘤的2.1%，且有明显上升趋势。但目前胰腺癌早期诊断及分期仍有很多困难，仅有少于20%的患者在发现时可行根治性切除，临床上迫切需要更敏感、特异的胰腺癌诊断方法。因此研究蛋白激酶小分子抑制剂，将其作为PET示踪剂对胰腺癌进行特异性显像，对提高胰腺癌生存率有重要意义。H89是一种已作为蛋白激酶A（PKA）小分子抑制剂被使用的药物。我们拟通过体外实验比较H89及其三种衍生物对胰腺癌细胞的亲和力；优化11C标记方法，获得高产率的PET示踪剂；体内实验分析它们的药代动力学、生物学分布、生物毒性及估算它们在小鼠体内的内照射剂量；筛选出最佳示踪剂进行临床转化，先进行健康人体的分布及代谢特征，估算人体内照射剂量；再对胰腺癌患者行 PET/CT显像，明确其对胰腺癌特异性诊断价值，并以此为基础进一步研究，探讨将H89及其他胰腺癌蛋白激酶抑制剂用于胰腺癌诊断及治疗评估中的价值。

蛋白激酶A(protein kinase A, PKA)又称cAMP依赖性蛋白激酶A，活化的蛋白激酶A催化亚基将ATP上的磷酸基团转移到细胞内某些蛋白的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，从而改变这些蛋白的活性，进一步影响到相关基因的表达。其中H89是一种有效的PKA抑制剂，是在基于异喹啉结构的基础上，连有磺酰基并在氨基上连接-CH3CH=CH-Br，是高度特异性抑制剂，能够进入细胞内并特异性抑制ATP酶的活性。该类化合物容易标记，在其骨架上容易对其修饰，可获得不同的特异性更高的抑制剂，是很有潜力的PET示踪剂。我们研究了一组蛋白激酶A的小分子抑制剂，包括H89异喹啉前体结构，具体分子式为CxHyAzNmOnS，其中，分子式中x为20或21，y为20或22，A为F，z为0或1，m为3或4，n为2或4。同时研究了H89类似物---小分子抑制剂HF89、HFC和HN89；以及PET示踪剂[11C]HF89，研究了相关小分子抑制剂的制备方法和应用。临床前期的[11C]HF89动物分布研究：活体正常小鼠PET显像研究注射后0-10min，[11C]HF89在肝脏摄取即达到最浓，随时间延长，放射性摄取逐渐减低；其次为肾脏、脾脏和小肠的摄取，肾脏随着时间摄取逐渐升高，40-50min达到最高，随后降低，脾脏摄取随时间无明显变化，小肠摄取随时间逐渐增高，50-60min达到最高。[11C]HF89在脑、心脏、肺、胰腺、肌肉的摄取较低，且随着时间延长摄取无明显变化。上述结果表明，该示踪剂主要是通过肝脏进行代谢，通过胆汁、肠道和肾脏进行排泄，在肺、胰腺、脑摄取低，为胰腺癌、肺癌等肿瘤显像奠定基础。荷瘤鼠PET显像：[11C]HF89后0-10min，位于左肩部肿瘤即有放射性摄取增高，随时间延长肿瘤/本底的逐渐增高，肿瘤显示清晰。本研究为肿瘤早期诊断、治疗以及疗效评估等提供了新的可行性方案。