整合素受體核素顯像診斷乳腺癌骨轉移病灶的實驗研究

趙 駿, 邵國強, 薛衛紅

(1. 江蘇省常州市第二人民醫院 核醫學科, 江蘇 常州, 213022;2. 江蘇省南京市第一醫院 臨床核醫學中心, 江蘇 南京, 210006)

整合素受體核素顯像診斷乳腺癌骨轉移病灶的實驗研究

趙 駿1, 邵國強2, 薛衛紅1

(1. 江蘇省常州市第二人民醫院 核醫學科, 江蘇 常州, 213022;2. 江蘇省南京市第一醫院 臨床核醫學中心, 江蘇 南京, 210006)

目的 探討68鎵-1, 4, 7, 10一四氮雜環十二烷-l, 4, 7, 10-四乙酸-(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸)2(68Ga-DOTA-RGD2)正電子發射microPET/CT顯像探測乳腺癌骨轉移病灶的價值。方法 采用人乳腺癌骨轉移細胞株(MDA-MB-231), 在左心室進行細胞懸液注射并構建裸鼠乳腺癌骨轉移模型，在其頂骨注射甲狀旁腺激素(PTH)模擬溶骨型骨病變，設為RGD組和FDG組，每組6只，分別行68Ga-DOTA-RGD2和18F-NaFmicroPET/CT顯像，進行病理學檢查驗證。結果 PTH注射側頂骨部位與周圍正常頂骨8Ga-DOTA-RGD2放射性攝取比值為(4.18±0.57), 顯著高于FDG組18F-NaFmicroPET/CT顯像(1.24±0.28)(P<0.05)。68Ga-DOTA-RGD2microPET顯像對骨轉移病灶的檢出率顯著高于microCT顯像(P<0.05)。結論68Ga-DOTA-RGD2整合素受體αvβ3顯像可有效探測并定位乳腺癌骨轉移病灶。

溶骨型病變; 乳腺癌; 骨轉移; 整合素

乳腺癌骨轉移是晚期乳腺癌患者的最常見并發癥，可導致高血鈣、頑固性疼痛、病理性骨折甚至截癱等一系列不良事件[1], 嚴重影響生活質量，增加死亡風險。放射性核素99Tcm-MDP及氟化鈉(18F-NaF)骨骼顯像是目前常用的篩查、診斷乳腺癌患者骨轉移的影像學方法，相較于X攝片、CT等形態學手段，其具有早期、簡便、一次成像掃描全身的優點，但其對單純溶骨性病變探測靈敏度低。本研究采用新型核素顯像藥物68Ga-DOTA-RGD2探測乳腺癌骨轉移病灶，并與18F-NaF及CT成像比較，探討68Ga-DOTA-RGD2對溶骨性骨病變的診斷價值，報告如下。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

人乳腺癌(MDA-MB-231)、BALB/cnunu裸鼠[雄性，鼠齡4～5周，(18±2) g]由南京凱基生物發展科技有限公司提供。68Ga-DOTA-RGD2由南京市第一醫院臨床核醫學中心制備和提供;18F-NaF由上海原子科興藥業有限公司提供; 甲狀旁腺激素(PTH-34, 以色列ProSpec公司); MicroPET/CT (Inveon, 德國Siemens公司)。

1.2 細胞培養和單細胞懸液的制備

人乳腺癌骨高轉移細胞株MDA-MB-231, 加入新鮮的RPM1640培養基和10%新生牛血清，放入37 ℃的CO2培養箱中培養，待培養瓶中細胞80%～90%融合時，傳代培養，選取狀態和活性均較好的人乳腺癌骨高轉移細胞株MDA-MB-231, 將貼壁細胞吹打成單細胞懸液, 1 500 r/min離心6 min, 磷酸鹽緩沖液(PBS)調整細胞懸液濃度分別為1.0×107/mL, 分裝于EP管中待用。

1.3 動物模型制備

1.3.1 乳腺癌骨骼轉移動物模型的構建: 參照文獻[2], 裸鼠左心室注射人乳腺癌細胞懸液(1×107/L)共0.1 mL, 細胞注射后將裸鼠置于籠中并隔天稱體質量，密切觀察動物一般狀態，待出現體質量降低、運動障礙等或細胞注射后7周注射甲狀旁腺激素(PTH)。

1.3.2 注射PTH誘導溶骨性骨病變模型的構建: 參照文獻[3]方法，在裸鼠頂骨偏左側部位皮下注射PTH 10 μg/次，間隔6 h注射1次，連續4 d。最后1次注射PTH后取12只裸鼠，隨機數字表法分為RGD組和FDG組，每組6只，分別行68Ga-DOTA-RGD2和18F-NaFmicroPET/CT顯像，顯像后處死實驗動物，取骨放射性濃聚部位進行病理學檢查。

1.4 MicroPET/CT顯像

裸鼠尾靜脈注射0.1 mCi(3.7 MBq)68Ga-DOTA-RGD2或18F-NaF，靜態掃描數據采集順序為在電壓80 kV、電流500 μA和曝光時間1 100 ms下掃描CT數據10 min, 然后采集PET數據15 min。數據通過濾波反投影法重建冠狀面、橫斷面、矢狀面斷層圖像。基于microPET/CT融合圖像，勾畫感興趣區(ROI)進行定量和半定量分析。

1.5 統計學處理

2 結 果

2.1 RDG和FDG組裸鼠分別進行68Ga-DOTA-RGD2和18F-NaFmicroPET/CT顯像

68Ga-DOTA-RGDmicroPET/CT融合影像見圖1。microCT未見明顯骨質破壞，病理檢查[蘇木素-伊紅(HE)染色]結果證實BP組裸鼠顱骨溶骨性骨病變部位可見部分骨質破壞及破骨細胞增多存在。見圖2。

圖1 68Ga-DOTA-RGD2microPET/CT顯像3D圖像

圖2 顱骨病灶部位病理 HE染色 10倍

2.2 頂骨部位放射性攝取比值

RDG組PTH注射側頂骨部位(溶骨型病灶)與周圍正常頂骨68Ga-DOTA-RGD2放射性攝取比值為(4.18±0.57), 高于FDG組18F-NaFmicroPET/CT顯像(1.24±0.28), 差異有統計學意義(P<0.05)。

2.3 RGD組裸鼠的骨轉移病灶探測性能比較

microCT發現可疑轉移灶1個，經病理證實的轉移灶為1個，檢出率16.6%;68Ga-DOTA-RGD2microPET發現可疑轉移灶21個，經病理證實的轉移灶為16個，檢出率為100.0%。68Ga-DOTA-RGD2microPET和microCT對骨轉移病灶的檢出率有顯著差異(P<0.05)。

3 討 論

腫瘤骨轉移是乳腺癌常見的并發癥，尸檢表明75%～90%乳腺癌患者有骨轉移，其中常見溶骨性骨病灶[4], 因此相關骨轉移尤其是溶骨型病灶的早期診斷和治療具有重要意義。核醫學方法是目前診斷骨轉移的有效手段，但99Tcm-MDP和18F-NaF核素骨骼顯像均以成骨型或成骨溶骨混合型病灶為主，而對單純溶骨型病灶的診斷價值較低。研究[5-6]發現放射性核素標記RGD多肽在乳腺癌內明顯濃聚，把其列為乳腺癌靶向顯像的研究方向，而異二聚體跨膜糖蛋白整合素αvβ3可在破骨細胞表面高水平表達。文獻[3, 7]表明整合素αvβ3受體作為骨轉移部位破骨細胞、乳腺癌細胞等共同高表達受體，因此可為乳腺癌溶骨性轉移的放射性診斷提供良好靶點。二者優勢互補后可以作為核素骨顯像的優良載體，發揮其對骨轉移病灶尤其是溶骨型病灶的探測效能優勢。

作者采用一步法合成的68Ga-DOTA-RGD2多肽體外穩定性好，在肝、腎等重要非靶器官的排泄迅速[8], 滿足了進一步研究利用的基本條件和輻射安全可靠性。本研究中68Ga-DOTA-RGD2顯像的頂骨(溶骨型病灶)/周圍正常骨ROI比值顯著高于18F-NaF顯像，表明68Ga-DOTA-RGD2可以靶向聚集于骨轉移病灶，不僅可以準確定位溶骨型病變，還可清晰地顯示病灶范圍，彌補了既往核素骨顯像方法的盲區。68Ga-DOTA-RGD2和CT顯像對于整體骨轉移病灶的探測比較表明,68Ga-DOTA-RGD2對于骨轉移病灶的探測效能均顯著高于CT。這是因為骨轉移病灶的骨密度要降低30%～75%[2], 才能在X攝片或CT上肉眼分辨，而基于骨骼功能性變化的核素顯像則可提前3～6月發現骨轉移灶，這對于患者的治療決策具有重要價值。

綜上所述,68Ga-DOTA-RGD2整合素受體αvβ3顯像可有效探測并定位乳腺癌骨轉移病灶，尤其對于溶骨型病灶的探測效能優于18F-NaF顯像，具有進一步研究價值。

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Experimental study of integrin αvβ3micro positron emission tomography (microPET)/CT imaging with68Ga-DOTA-RGD2in diagnosis of breast cancer osteolytic bone metastases

ZHAO Jun1, SHAO Guoqiang2, XUE Weihong1

(1. Department of Nuclear Medicine, Changzhou Second People′s Hospital, Changzhou, Jiangsu, 213022; 2. Clinical Nuclear Medicine Center, Nanjing First Hospital, Nanjing, Jiangsu, 210006)

Objective To explore the value of integrin αvβ3micro positron emission tomography (microPET)/CT imaging with68Ga-DOTA-RGD2in diagnosis of breast cancer osteolytic bone metastases. Methods MDA-MB-231 was injected in left ventricle of hairless mice at the density of 1.0×107/mL. Animal model with parathyroid hormone(PTH)-induced osteolysis in the calvarium was established. Animals were randomly divided into RGD group (n=10) and FDG group (n=10), and were detected by68Ga-DOTA-RGD2microPET/CT and18F-NaFmicroPET/CT respectively. Animals were sacrificed and bone lesions were collected for pathological examination. Results Bone radiotracer uptake ratio of osteolytie lesion to normal calvrium (O/N) was (4.18±0.570) by68Ga-DOTA-RGD2, which was significantly higher than (1.24±0.28) in group FDG by 18F-NaFmicroPET/CT imaging (P<0.05). Conclusion68Ga-DOTA-RGD2 integrin receptor αvβ3imaging can effectively detect breast cancer bone metastases and locate osteolytic lesions.

osteolytic lesion; breast carcinoma; bone metastasis; integrin

2017-01-25

江蘇省常州市應用基礎研究計劃項目(CJ20140051)

R 737.9

A

1672-2353(2017)15-101-03

10.7619/jcmp.201715028