99mTc-3PRGD2 SPECT/CT顯像用于肺部腫瘤分期及療效評估的研究進展

孫 浩，張國建，魯海文，王雪梅

1內蒙古醫科大學，2內蒙古醫科大學附屬醫院核醫學科，3內蒙古自治區分子影像學重點實驗室，內蒙古 呼和浩特010050

我國惡性腫瘤發病率最高的腫瘤是肺癌，死亡率占我國惡性腫瘤首位，因此，早期對其進行分期和療效評估顯得尤為重要。近年來，正電子發射計算機斷層成像/計算機斷層掃描技術（PET/CT）在分子影像水平為臨床診斷助力，提供詳盡的病灶信息，顯示精確的病灶解剖位置，在肺癌診斷價值較高，同時逐漸應用在肺癌手術中的指引。但是在肉芽腫和炎性結節，會出現假陽性診斷，出現18F-FDG顯像劑攝取增高。18F-FDG PET/CT盡管在肺癌腫瘤原發病灶檢出具有較高診斷價值，但對于淋巴結轉移、療效評估方面存在一定的局限性。

惡性腫瘤有兩個重要的特征，血管生成和淋巴結轉移，整合素αvβ3的表達與這兩個特征均有關。整合素αvβ3在新生血管內皮表達較高，但在休眠的血管內皮和正常細胞表達較低或無表達。放射性核素標記的精氨酸-甘氨酸-天門冬氨酸（RGD）分子探針特異的與整合素αvβ3結合，達到對腫瘤血管變化、肺癌原發灶和轉移灶及療效的早期監測。故整合素αvβ3對于區分淋巴結轉移和非淋巴結轉移患者體現出獨特的價值［1］。一項薈萃分析表明，惡性腫瘤患者αvβ3 陽性表達率高于非惡性腫瘤對照組，有淋巴結轉移組的αvβ3表達高于非淋巴結轉移組［2］。99mTc 標記的RGD 肽類化合物，99mTc-3PRGD2已用于腫瘤血管生成顯像，該類示蹤劑在肺癌、乳腺癌、頭頸部腫瘤等惡性腫瘤分期和療效評估等方面都具有一定的優勢，尤其在惡性腫瘤是否有淋巴結轉移監測體現出獨特的優勢［3］。

1 99mTc-3PRGD2 顯像劑研究進展

多種RGD 示蹤劑已經進入臨床試驗，如18Fgalacto-RGD 和18F-AH111585［4-9］，但是99mTc-3PRGD2的制備過程簡單，有效且可重復，使99mTc-3PRGD2應用最廣泛。99mTc-3PRGD2 為臨用新制放射性診斷制劑，由放射化學品（高锝［99mTc］酸鈉注射液）和藥盒［注射用甲苯磺酸鈉煙酰胺腙聚乙二醇雙環RGD肽，包括3個核心配體聚乙二醇雙環RGD 肽（HYNIC-3PRGD2）、Tricine、TPPTS］組成。臨用時按照制法制成99mTc：HYNIC-3PRGD2：Tricine：TPPTS 比例為1:1:1:1 的螯合物（即99mTc-3PRGD2），無需回旋加速器，具有制備簡單，臨用現配的優勢。99mTc-3PRGD2注入體內后，被整合素受體陽性的腫瘤組織特異性攝取，通過單光子發射計算機斷層成像（SPECT）/CT得到腫瘤組織顯影，對肺癌、乳腺癌等腫瘤進行分子影像監測，對原發灶、轉移灶及淋巴結轉移提供詳盡的病灶信息，從而指導個性化治療。99mTc-3PRGD2注射液自2010年11月起已經作為北京協和醫院的院內制劑使用，并在國內獲得第四類《放射性藥品使用許可證》多家有資質的醫院應用，迄今已有接近2000例的臨床使用經驗［10-13］。藥物代謝動力學99mTc-3PRGD2在健康個體中藥代動力學和輻射劑量學已有初步研究。2012 年有學者首次研究99mTc-3PRGD2在10名男性健康受試者體內的安全性、生物分布和輻射計量。在注射后10 min時，99mTc-3PRGD2在血液中低于初始劑量的45%，表現出在血液中快速清除；在1440 min時，尿液中逐步增加的放射性物質劑量為原始劑量的（52.9±6.0）%。在全身成像則顯示出高放射性物質在膀胱的高積累。腎臟中99mTc-3PRGD2吸收最多，表明顯像劑從腎臟排出，從體內清除的特征。迄今為止，在動物模型和人類中均未觀察到不良反應［14-18］。99mTc-3PRGD2表現出良好的藥代動力學以及輻射存積量最小的特征，顯示出巨大的應用潛力。

2 99mTc-3PRGD2 在肺癌原發灶顯像方面進展

99mTc-3PRGD2 SPECT/CT分子影像在肺癌的實驗研究，顯示了其在肺癌原發灶的診斷方面具有多種獨特優勢［19］。

有研究通過對56 例高度可疑肺癌的患者進行99mTc-3PRGD2 SPECT/CT 顯像，發現惡性病變組T/N值明顯高于良性病變組；通過免疫組化SP技術，檢測患者術后病理標本中的整合素αvβ3表達水平，結果顯示，整合素αvβ3 表達在非小細胞肺癌組強度高于瘤旁正常組織和良性病變組，99mTc-3PRGD2顯像與免疫組化結果一致。在患者體內，αvβ3 表達多在原發灶、轉移灶及周圍淋巴組織，在瘤旁正常組織和良性病變內巨噬細胞的細胞質及細胞膜也有一定程度的顯像劑攝取［20］。

另有學者測定了99mTc-3PRGD2在肺癌腫瘤模型小鼠（NCI-H358人非小細胞肺癌）中的組織分布，RGD SPECT顯像肺癌原發灶邊界的效果與FDG PET類似，99mTc-RGD組小鼠肺癌病灶顯像劑攝取和組織分布顯著高于18F-FDG組，說明對于NCI-H358人非小細胞肺癌病灶99mTc-RGD的現象敏感度高于18F-FDG，而且對于低代謝的NSCLC的診斷，99mTc-RGD比18F-FDG更有潛在的巨大價值［21］。

此外，雙受體靶向分子顯像劑用于檢測癌癥的研究近來引起了更多科研工作者的關注［22］。其中，99mTc-RGD-BBN用于研究在Lewis肺癌C57/BL6小鼠體內的藥物代謝動力學和肺癌病灶對于顯像劑的攝取程度。研究結果表明，99mTc-RGD-BBN相較于18F-FDG顯像，對于區分肺癌和炎癥等方面更具有優勢。99mTc-RGD-BBN顯像可明確檢測肺轉移，為非侵入性發現肺癌病灶及轉移灶提供一個可靠且有效的方法［23］。

有學者對74 例胸部占位性病變患者進行99mTc-3PRGD2 顯像及CT顯像，然后進行病理檢查與之對比，發現在肺部病變良惡性鑒別中，99mTc-3PRGD2的敏感度高于胸部薄層CT，但胸部薄層CT 的特異性高于99mTc-3PRGD2 顯像。在惡性腫瘤組織中，99mTc-3PRGD2顯像T/N比值與腫瘤直徑呈正相關，隨病灶直徑增大而增高（r=0.354）［23］。

另有研究發現在炎性病變中，巨噬細胞也表達整合素αvβ3，對RGD也有一定程度的攝取增高，從而揭示將某些炎性疾病錯誤地診斷為惡性腫瘤，導致99mTc-3PRGD2 顯像對惡性腫瘤的診斷特異性降低［24］。

3 99mTc-3PRGD2 SPECT 顯像對非小細胞肺癌淋巴結轉移監測中進展

淋巴轉移是肺癌常見的轉移途徑之一，對于手術治療的患者，淋巴結清掃方式、清掃范圍對于肺癌淋巴結清掃術至關重要。過去傳統檢查CT和MRI成像主要根據淋巴結的直徑大小來判斷轉移情況，淋巴結短徑＞1 cm診斷為淋巴結轉移；但有些較小的淋巴結可能已經發生轉移，卻在傳統檢查未見明顯異常。另外，導致淋巴結腫大的因素很多，比如良性病變炎癥也會導致淋巴結腫大，導致假陽性率和假陰性率比較高。常規肺癌淋巴結清掃術清掃范圍大、數量多、手術繁瑣、創傷大且臨床應用限制多。

99mTc-3PRGD2 SPECT整合素成像在非小細胞肺癌的淋巴結轉移監測中具有獨特優勢，不僅對轉移的淋巴結具有高度敏感度，還對于良性淋巴結病變具有低積累的特點。對于手術淋巴結清掃方式、清掃范圍、指導外科手術，進行個性化手術治療具有重要意義。

有學者對65 例可疑肺部病變患者先后行99mTc-3PRGD2 SPECT/CT和18F-FDG檢查，發現當敏感度較高時，兩種方法對肺臟腫瘤原發病灶診斷方面未見明顯差異；但99mTc-3PRGD2 顯像在每個區域淋巴結轉移的診斷中均比18F-FDG PET/CT具有更高的特異性，具有更高的診斷價值，且99mTc-3PRGD2的積累水平與整合素αvβ3 表達和微血管密度呈正相關［25］。

與良性淋巴結轉移相比，在轉移灶中發現整合素αvβ3 的表達水平更高，99mTc-3PRGD2 的積聚明顯更高。相比之下，良性和轉移性淋巴結之間的18F-FDG攝取沒有顯著差異。

研究表明，這種新方法指導對個性化肺癌淋巴結清掃術提供更多的幫助，降低了患者術中的耐受風險和術后的復發風險，而后者通常需要進行縱隔鏡檢查或其他侵入性手術［26-27］。

此外，99mTc-3PRGD2與轉移少或無轉移的患者相比，轉移多的患者99mTc-3PRGD2的累積量顯著更高。在區域淋巴結評估中，99mTc-3PRGD2 SPECT在頸部和上胸部區域的敏感度和準確性顯著高于傳統影像，在中胸部、下胸部和腹部區域沒有顯著優勢，可能是由于存在胃蠕動和心臟搏動的運動偽影，而SPECT掃描對其難以評估。此外，99mTc-3PRGD2通過肝膽系統代謝，導致肝臟生理攝取的溢出和部分體積效應對成像存在影響。

既往研究表明，基因敲低對于前列腺癌細胞的轉移能力和遷徙潛能具有強烈抑制作用，在99mTc-3PRGD2顯像表現為顯像劑低攝取［28］。急性或慢性炎癥的淋巴結，99mTc-3PRGD2低積聚，這與整聯蛋白αvβ3的低水平表達相對應。說明淋巴濾泡性增生、肉芽腫生長并不一定存在與整聯蛋白αvβ3相關的機制，具體機制還需進一步研究。

有研究對32例經組織學證實為原發性食管癌的患者進行了99mTc-3PRGD2 SPECT 和CT掃描，調查了99mTc-3PRGD2 SPECT對食管癌患者按區域檢測縱隔淋巴結轉移的有用性，然后將結果與CT的結果進行比較，對所有患者手術后的病理標本進行組織病理學檢查。發現99mTc-3PRGD2 SPECT在術前評估食管癌患者淋巴結轉移準確性優于CT，淋巴結分期是重要的獨立預后指標［29］。有研究表明，99mTc-3PRGD2 SPECT成像對于食道癌的早期監測具有極高的敏感度和特異性［30］，但對于比較小的淋巴結和癌灶小的淋巴結仍然存在診斷盲區。

4 99mTc-3PRGD2 SPECT成像在肺癌患者遠處轉移的診斷中進展

99mTc-MDP全身掃描已被廣泛用于骨轉移的檢測，敏感度高但特異性差。整聯蛋白αvβ3也在破骨細胞和成骨細胞上表達。99mTc-3PRGD2 SPECT整合素成像在肺癌患者骨轉移中具有獨特優勢，即當成骨、溶骨改變不明顯時，99mTc-3PRGD2 也有獨特優勢。

有學者通過比較4個研究中心的44例可疑肺癌患者的99mTc-3PRGD2整合素受體顯像與99mTc-MDP骨掃描在肺癌患者骨轉移的診斷準確性，發現99mTc-MDP骨掃描在大多數病變中具有更好的對比度，而99mTc-3PRGD2成像似乎在排除假陽性病變和檢測無骨生成的骨轉移方面更為有效，即具有更高的特異性、準確性和陽性預測值［31］。

肋骨和腰椎常出現假陰性病變，主要原因是生理攝取分布，肝臟、脾臟、腸和腎臟中有99mTc-3PRGD2不同程度的顯像劑攝取，從而干擾輕度攝取病變的診斷；另一方面，99mTc-3PRGD2是直接靶向腫瘤細胞的受體示蹤劑，當不存在明顯的成骨性或溶骨性變化時，99mTc-3PRGD2成像可能會檢測到一些通過99mTc-MDP骨掃描無法檢測到的骨轉移。

5 99mTc-3PRGD2 SPECT 成像在肺癌患者化療、靶向藥物療效評估中價值

如果早期可以準確檢測肺癌患者化療、放療療效，對于臨床醫師及時調整放化療用藥方案、放射源劑量、是否采取手術治療方案具有非常重要的意義，對于患者不僅可以避免無效治療帶來的毒副作用，而且可以提高患者生活質量，同時減輕國家醫保體系負擔。

一般的化療藥物可直接殺死惡性腫瘤細胞，可根據腫塊大小的改變判斷腫瘤治療效果。腫瘤靶向治療近年來取得了很大進步。腫瘤細胞的增殖被靶向藥物抑制，故腫瘤大小改變較腫瘤內部功能改變較晚發生，所以治療有效早期腫瘤體積可能無明顯變化，但藥物已發揮療效，因此靶向藥物的真實的治療療效通過單純腫瘤大小變化可能難以及時準確的反映。99mTc-3PRGD2顯像根據肺靶病灶治療前后的T/NT比值，計算肺靶病灶治療后T/NT變化率，可早期有效評估治療療效。99mTc-3PRGD2顯像對于抗血管生成的化療藥物及放療療效的及時監測和診斷方面具有顯著的應用價值。。

5.1 99mTc-3PRGD2 SPECT成像在化療藥物對肺癌患者療效評估中價值

99mTc-3PRGD2 顯像T/NT變化率與患者無進展生存期呈正相關，對于早期評估治療療效和預后很有價值。

有研究對EGFR-TKIs化療的30例肺腺癌患者分別于使用化療藥物之前和之后1 周之內行99mTc-3PRGD2，通過測量原發病灶和健側肺本底的T/NT比值，估算化療前后T/NT的改變情況，從而評估藥物化療療效。18F-FDG PET/CT在化療藥物療效早期監測具有很高的敏感度和特異性，并且對于預后評估也有價值，但其藥物制備繁瑣，價格昂貴，限制了其應用。相比之下，99mTc-3PRGD2 具有藥物制備簡單、價格便宜的優點，因而更易推廣，達到對化療藥物的早期監測。

另有研究通過18只兔子植入27種VX2鱗狀細胞瘤，將其隨機分為對照組和治療組，通過連續動態采集模式，研究了99mTc-3PRGD2的生物代謝分布特征，順鉑給藥后，治療組99mTc-3PRGD2在腫瘤組織中達到峰值的時間立即見延遲，而對照組腫瘤組織很快到達高峰時間，這可能是反映治療效果的最早標志，體現了順鉑的抗腫瘤特性，使療效監測更加及時。化療第7天治療組與對照組之間T/N 值存在顯著差異，這反映了99mTc-3PRGD2 監測順鉑治療腫瘤的效果。通過體外細胞學實驗比較血管內皮細胞和VX2腫瘤細胞，發現血管內皮細胞對順鉑的細胞毒性的作用反應更加敏感，具體體現在出現反應時間更早［33］。

5.2 99mTc-3PRGD2 SPECT成像在靶向藥物對肺癌患者療效評估中價值

肺癌的化療主要是通過抑制血管生成［34-35］。已有研究證明靶向藥物與血管生成抑制劑聯合治療不僅可顯著延長生存期，還可增強肺癌患者的治療效果［36-37］。但是血管生成抑制劑一般較昂貴，且對于部分癌癥患者并沒有體現出較好的療效［38］。此外，腫瘤體積的變化落后于血液供應抑制，當血管有明顯抑制，可能腫瘤體積僅有輕微變化，常規影像監測手段無法及時反饋藥物療效。99mTc-3PRGD2 SPECT整合素成像在靶向藥物對肺癌患者療效評估中具有重要作用。

貝伐單抗是一種抗血管生成抑制劑，有學者利用肺癌A549細胞異種移植模型，對腫瘤攝取99mTc-3PRGD2進行成像，驗證了貝伐單抗抑制腫瘤血管生成的實用性。分別在基線、第5天和第15天利用99mTc-3PRGD2 SPECT/ CT 成像進行縱向成像，顯像劑攝取逐漸減低。在各個成像時間點采集腫瘤病理標本，采用H&E染色進行了組織病理學分析。結果顯示，在開始接受治療的5～15 d，在A549肺腫瘤模型中，對照組和貝伐單抗治療組之間的腫瘤體積有顯著差異（P＜0.05）。免疫組織化學和組織病理學H&E分析表明了腫瘤血管系統的改變［39］，與99mTc-3PRGD2 SPECT/CT成像結果一致。

這些結果表明貝伐單抗的抗血管生成作用，并可以解釋腫瘤中99mTc-3PRGD2 SPECT/CT攝取的減少。除99mTc-3PRGD2 之外，18F 標記的肽如18F-fluciclatide 和18F-FPPRGD2已用于監測抗血管生成劑的治療效果且其具有特異性，包括舒尼替尼、ZD4190和功能性紫杉醇［40-42］。研究結果表明整合素αvβ3 靶向的SPECT/CT用于評估化療藥物對肺癌的療效有更高的準確性。

6 小結與展望

應用放射性素標記的RGD肽能特異地與整合素結合，在分子影像水平實現對腫瘤血管非侵入性、實時、立體的成像，對于抗腫瘤血管生成的化療藥物對于腫瘤血管生成的抑制作用達到及時監測反饋，對臨床醫師及時調整用藥方案及是否可以采取手術切除療法能夠進行精確指導。99mTc-3PRGD2 SPECT/CT分子影像在肺癌的實驗研究，顯示了99mTc-3PRGD2 SPECT整合素成像可在肺癌原發灶的診斷、肺癌淋巴結轉移診斷、肺癌患者骨轉移的診斷、肺癌患者化療、靶向藥物療效評估及中發揮重要作用，尤其是在指導肺癌伴淋巴結轉移患者，制定個體化治療方案具有較大的應用前景。

99mTc-3PRGD2 SPECT整合素成像可能會受到部分體積效應和生理攝取的影響；另外，整合素αvβ3 還存在于嗜中性粒細胞，單核細胞和血管平滑肌細胞上。這可能是99mTc-3PRGD2顯像產生假陽性結果的主要原因。

99mTc-3PRGD2 SPECT整合素成像在對于肺癌、食管癌、宮頸癌等惡性腫瘤的監測、良惡性鑒別方面具有不遜色于18F-FDG PET/CT的敏感度，同時在惡性腫瘤淋巴結轉移監測、動脈粥樣斑塊穩定性監測等提供價值，還具有價格優勢，在科研和臨床具有更廣闊的應用前景。