新型丙酸类肿瘤PET显像剂作用机理及其显像研究

Fatty acid synthase (FASN) plays an important role in fatty acid anabolism. FASN is over-expressed in early stage of many cancers and may be a potential target for PET molecular probes. Our previous studies demonstrated that the tumor accumulation of R-[18F]FPA may be associated with over expression of FASN, however, the determination of optical purity was difficult. For this reason, the applicant developed a novel propionic acid analogues probe 3-[18F]FPA without a chirality center, but the potential of PET imaging and the uptake mechanism of 3-[18F]FPA in tumors remain unclear. On the basis of our previous studies, we propose the hypothesis that "FASN is potential important target for 3-[18F]FPA PET imaging". Subsequently, a tumor cell model interfering with FASN expression by miRNA was established to investigate the correlation between the concentration of 3-[18F]FPA and the expression of FASN in tumor cells. Finally, the potential of 3-[18F]FPA for PET tumor imaging was evaluated and the hypothesis was preliminarily validated. The project is expected to provide new ideas for studying the mechanism of short chain fatty acid PET probe and important experimental foundation for its clinical application in early diagnosis and monitoring of tumor in the future.

脂肪酸合成酶（FASN）是脂肪酸合成代谢过程中的关键酶，其在很多恶性肿瘤早期就已过度表达，可能是肿瘤脂肪酸代谢显像的潜在靶点。申请人前期研究发现丙酸类PET显像剂R-[18F]FPA在肿瘤中的浓聚与FASN的过表达相关，然而其手性纯度检测较为困难。为此，申请人开发了一种分子中无手性中心的新型丙酸类显像剂3-[18F]FPA，但其肿瘤显像潜力以及在肿瘤中的具体浓聚机制尚不明确。在此基础上，本项目拟提出“FASN是3-[18F]FPA肿瘤代谢显像主要靶标”的假说，通过建立miRNA干扰FASN表达的肿瘤细胞模型，考察3-[18F]FPA在肿瘤细胞中的浓聚程度与FASN表达高低之间的相关性，进一步评价3-[18F]FPA在肿瘤PET显像方面的应用潜力，最终验证上述假说。本项目的完成有望为丙酸类PET显像剂的作用机理研究提供新思路，为其应用于临床早期肿瘤诊断及治疗疗效监测提供重要的实验基础。

脂肪酸合成酶（FASN）是脂肪酸合成代谢过程中的关键酶，其在很多恶性肿瘤早期就已过度表达，申请人前期研究发现丙酸类PET显像剂R-[18 F]FPA在肿瘤中的浓聚与FASN的过表达相关，然而其手性纯度检测较为困难。为此，本课题开发了一种分子中无手性中心的新型丙酸类显像剂3-[18F]FPA。. 本课题的主要研究内容包括：3-[18F]FPA的放射合成方法改进与质量控制，以及3-[18F]FPA标准品的合成和鉴定；选择FASN表达水平不同的细胞株进行3-[18F]FPA与[18F]FDG的对比PET显像和细胞摄取实验，评估3-[18F]FPA用于肿瘤PET显像的潜力，并利用Western blot分析FASN的表达与3-[18F]FPA摄取的相关性，初步明确3-[18F]FPA在肿瘤中摄取的机理；利用Orlistat对FASN表达水平不同的肿瘤细胞株进行抑制实验的PET显像，进一步探索3-[18F]FPA摄取与FASN表达的相关性；构建肿瘤细胞株的FASN基因过表达和FASN基因敲减模型，考察3-[18F]FPA在肿瘤细胞中的浓聚程度与FASN表达高低之间的相关性。.本课题主要的研究结果：3-[18F]FPA是比R-[18F]FPA更有潜力的丙酸类PET显像剂。[18F]FPA在FASN表达较高的细胞株肿瘤中的摄取明显高于FASN表达较低的细胞株，[18F]FPA在肿瘤中的摄取与FASN表达水平正相关。利用Orlistat对FASN表达水平不同的前列腺癌LNCaP、PC-3、DU 145进行抑制实验的PET显像结果表明Orlistat对FASN高表达的LNCaP、PC-3肿瘤抑制效果明显。该研究初步证实了[18F]FPA在肿瘤组织中的摄取与FASN表达之间的相关性。.FASN基因调低的肿瘤模型[18F]FPA的摄取明显减低，FASN基因调高的肿瘤模型[18F]FPA的摄取明显增高，表明[18F]FPA在肿瘤细胞中的摄取与FASN表达水平正相关。[18F]FPA临床转化研究结果表明，[18F]FPA对早期前列腺癌的显像效果优于[18F]FDG，表明[18F]FPA可作为一种广谱的脂肪酸类肿瘤PET显像剂。.本课题的科学意义在于筛选出了一种光学纯净物的短链脂肪酸PET显像剂3-[18F]FPA，并探索了其在肿瘤PET显像方面的应用潜力及相关机理。