恶性肿瘤细胞凋亡新型小分子PET显像剂的研制

以磷脂酰丝氨酸(PS)为靶点，设计、合成小分子类细胞凋亡PET显像剂Zn2+-DPA-18F ;针对细胞凋亡早期游离Zn2+的变化，研制可区分坏死细胞和凋亡细胞新型特异性小分子PET显像剂18F-DPA。经细胞培养、化疗诱导肿瘤细胞凋亡试验及建立细胞凋亡荷瘤小鼠模型，对活体小动物进行肿瘤细胞凋亡PET显像，研究Zn2+-DPA-18F和18F-DPA作用机制、药代动力学及与体内外肿瘤细胞凋亡的关系，并与代谢型显像剂18F-FDG和大分子蛋白质类细胞凋亡显像剂18F-Annexin V比较。期望研制出可区分坏死细胞和凋亡细胞的新型特异性小分子PET显像剂。为新型PET显像剂的研制和自动化合成提供方法学指导;为恶性肿瘤放化疗的疗效评价及预后判断提供PET显像新方法;为细胞凋亡相关疾病的检测和临床研究提供新型PET显像剂。

抗肿瘤治疗诱导肿瘤细胞凋亡是抗肿瘤治疗的主要机制，对细胞凋亡快速而准确检测将有助于临床抗恶性肿瘤化放疗疗效监测评价。本研究以早期凋亡细胞中磷脂酰丝氨酸(PS)和游离Zn2+为靶点，设计并合成了一系列标记DPA 类小分子化合物(Dansyl-DPA2、Dansyl-DPAZn2、18F-FB-DPA2和18F-FB-DPAZn2)与DPA 类似物Cyclen 类小分子化合物(11C-Cyclene2和11C-CycleneZn2)。使用化疗诱导凋亡细胞模型和多重染色抑制实验, 证实了丹酰氯与死亡细胞有轻微作用，螯合锌离子小分子基团DPAZn2能增强其与死亡细胞的结合作用，而未螯合锌离子小分子基团DPA2与死亡细胞具有较弱的结合作用；也证实了Dansyl-DPAZn2与FITC-Annexin V具有相同靶向死亡细胞作用特性，Dansyl-DPAZn2结合PI双染色可发展成为一种新的体外检测细胞凋亡方法。另外，体外死亡细胞摄取实验表明，11C-Cyclene2和11C-CycleneZn2具有靶向死亡细胞作用，Zn2+对于DPA类探针与PS结合具有非常重要作用。抗肿瘤治疗活体PET显像表明，18F-FB-DPAZn2和11C-CycleneZn2在化疗处理模型小鼠的肿瘤处比18F-FB-DPA2和11C-Cyclene2具有明显高的放射性积聚；18F-FB-DPAZn2和11C-CycleneZn2具有与18F-FB-Annexin V相类似细胞死亡显像和炎症显像特性，其特异性明显优于18F-FDG，是很有前景可区分肿瘤和炎症的PET显像剂。此外，小鼠体内生物分布表明，18F-FB-DPAZn2和11C-CycleneZn2都具有较快的血液清除，主要经过肾脏排泄。但是，它们具有较高的肝和肠道摄取，影响腹部显像，其结构有待于进一步改造，期望改善其体内药代动力学特性。. 在以上实验基础上，进行了多种示踪剂PET显像比较研究，创造性地提出了“多靶分子显像”新概念和新模式，对于设计和研制新型分子探针起着重要指导作用。通过本项目研究，已发表科技论文16篇，其中SCI收录11篇，影响因子最高为6.381，已申请国家发明专利4项。另外，2种创新性PET药品通过医院临床伦理检查，正在进行临床实验。在人才培养方面，2名研究生毕业获博士学位，培养在读博士后1名和研究生4名。