基于B7-H3靶點的分子影像技術在腫瘤診斷方面的研究進展①

鄭 夢 王 燕 傅豐慶 繆麗燕（蘇州大學附屬第一醫院，蘇州 215006）

癌癥的發生率和病死率逐年上升，嚴重威脅人們的身體健康和生命安全。雖然免疫治療等療法取得了重大突破，但癌癥患者病情的晚期診斷和有限的治療時間是導致其低生存率的主要原因［1］。早期、準確地發現腫瘤可顯著提高患者生存率，如乳腺癌在原位癌階段時，患者五年生存率約為90%，而在區域轉移階段時，其五年生存率僅有約27%［2］。因此早期診斷是治療癌癥的關鍵因素之一。

目前用于癌癥早期診斷的方法以組織病理學和分子影像診斷為主。雖然病理學診斷是公認的“金標準”，但僅能提供組織局部情況，而各種現代分子影像技術，包括光學成像（生物熒光或熒光）、計算機斷層掃描（computed tomography，CT）、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）、正電子發射斷層掃描（positron emission tomography，PET）、單光子發射計算機斷層掃描（single photon emission computed tomography，SPECT）和超聲（ultrasound，US）等，已廣泛應用于監測癌癥組織的結構、功能和分子變化，結合特異性治療靶點可更準確地發現病變并確定早期病變的性質［3-7］。

最近，既可用于癌癥早期診斷，又可用于治療癌癥和預后評估的治療靶點備受關注。根據文獻報道，負性B7 家族分子B7-H3，又稱CD276，在多種腫瘤（如胃癌、胰腺癌、成神經細胞瘤、子宮內膜癌、膠質瘤、黑色素瘤、肺癌、卵巢癌和前列腺癌）細胞、腫瘤血管內皮細胞、腫瘤浸潤樹突細胞和巨噬細胞中廣泛異常高豐度表達，而在正常組織中表達極低或幾乎不表達［8］；20 世紀80 年代，一株識別腫瘤相關抗原的單抗（克隆號：376.96）被鑒定出其識別的分子就是B7-H3，因此B7-H3 被認為是一個廣泛表達在腫瘤細胞表面的標志，被稱為“腫瘤相關抗原”，為腫瘤分子影像診斷提供相應的臨床應用靶點，有望成為腫瘤診斷型藥物研發中極具價值的明星分子［9］。

綜上，基于分子影像實時、無創、精準癌癥診斷與治療的特點，本文結合B7-H3 分子的結構與表達特點，綜述近年來以B7-H3 為靶點的腫瘤分子影像診斷的研究進展（圖1），并對未來靶向B7-H3 分子診斷型藥物的研發進行討論與展望。

圖1 從臨床前到臨床靶向B7-H3的分子影像Fig.1 Targeted molecular imaging of B7-H3 from preclinical to clinical studies

1 B7-H3的分子結構與表達特點

源于B7 家族成員的B7-H3 在各物種間普遍表達，但最早在人類中發現，其次是小鼠［10-12］。B7-H3有兩種存在形式（圖2）：①可溶性B7-H3（sB7-H3），由基質金屬蛋白酶（matrix metallopeptidase，MMP）將膜蛋白從表面切割或通過內含子的選擇性剪接產生［13］。在外泌體和其他細胞外囊泡也發現了B7-H3蛋白［14］。PURVIS 等［15］發現B7-H3 可誘導更多的外泌體分泌，例如：刺激D283髓母細胞瘤細胞，促進外泌體的分泌增加；②B7-H3也是一類Ⅰ型跨膜蛋白，在人類中，由第15 號染色體編碼的唯一在人表達2IgB7-H3 和4Ig B7-H3 兩種剪切體的B7 家族分子；在小鼠中，由第9 號染色體編碼，僅表達2Ig B7-H3，與人類2Ig B7-H3 亞型具有88%的氨基酸同源性。2Ig B7-H3 和4Ig B7-H3 的生物學功能有明顯不同：2Ig B7-H3 主要介導炎癥反應，而4Ig B7-H3 介導負性調節作用。4Ig B7-H3 優勢性表達于人腫瘤細胞［16］。

圖2 B7-H3的結構Fig.2 Structure of B7-H3

雖然B7-H3 作為配體，其受體/相互作用分子尚未發現，生物學功能也在很大程度上尚未確定，但可以明確的是，腫瘤組織中高表達B7-H3（表1）與其發展進程、轉移、放化療耐藥及惡性腫瘤的不良預后有關［17-18］。最近，由DU 等［19］構建的針對B7-H3 分子的CAR-T 細胞（B7-H3.CAR-Ts）在胰腺導管腺癌、卵巢癌和神經母細胞瘤的體外和原位及皮下移植瘤小鼠中顯著抑制腫瘤細胞生長，具有卓越的治療作用；多株以B7-H3 為靶點的單克隆抗體也進入臨床試驗，并已顯示出臨床的抗腫瘤療效。B7-H3靶點已成為腫瘤靶向診斷和治療藥物的理想候選者。見表1。

表1 B7-H3在人類腫瘤組織中的表達情況及作用Tab.1 B7-H3 expression in human cancers and its roles

2 基于B7-H3 靶點的腫瘤分子影像診斷的研究和應用

目前，以B7-H3 為靶點的分子影像顯像形式有超聲、光學顯像及放射性核素顯像。本部分主要結合B7-H3的特點，對靶向B7-H3的超聲分子成像、光學成像及放射性核素成像在腫瘤診斷中的研究現狀進行概述（表2）。

表2 以B7-H3為靶點的分子影像在腫瘤診斷中的臨床前研究Tab.2 Preclinical studies in vivo molecular imaging of B7-H3-targeted in context of tumor diagnostic

2.1 以B7-H3 為靶點的超聲成像在腫瘤診斷中的研究 超聲（ultrasound，US）成像技術是基于對聲脈沖反射的檢測。脈沖由換能器產生并傳播到組織中，在組織中根據組織的密度和可壓縮性反射出不同的圖案［7］。US 成像具有多種優勢，如高時空分辨率、實時成像、無創性、無輻射及便攜性等［40］。在乳腺癌患者中，雖然US 有助于檢測乳腺病變，但其診斷準確性較低，陽性預測值較低（5.6%～8.6%），靈敏度也低至17%［41-42］。因此開發這種方式的分子靶向探針，使其以更高的精確度和高靈敏度發揮癌癥的早篩作用，具有重要應用價值。

一般來說，這種分子靶向探針分為微泡型（microbubble，MB）和非微泡型。MB分子探針主要通過腫瘤血管內皮細胞上的特定標志物來成像血管生成。因此，結合B7-H3 高豐度表達于腫瘤血管內皮細胞，而正常內皮細胞不表達的特性，BACHAWAL等［33］利用新型B7-H3抗體功能化微泡造影劑在轉基因小鼠中對超聲分子成像檢測乳腺癌的可行性進行了評估。發現體內B7-H3靶向超聲分子成像信號［（49.4±5.3）a.u.，n=146］在乳腺癌中顯著增加（P<0.001），而在正常組織中較低［僅為（5.0±0.5）a.u.，n=37］，且與B7-H3 的體外定量免疫熒光表達水平高度相關（R2=0.77，P<0.001），說明B7-H3 是一種有前途的分子成像靶點。但較小的配體［如affbodies（ABY）］可能更適合于臨床級靶向MB 的設計。BAM 等［32］發現MBABY-B7-H3在與人B7-H3表達（MS1hB7-H3）細胞共移植的原位腫瘤中成像信號［（8.4±3.3）a.u］明顯高于MS1WT細胞移植的腫瘤［（1.4±1.0）a.u］。在轉基因小鼠腫瘤中，MBABY-B7-H3［（9.6±2.0）a.u］的成像信號高于MBNon-targeted［（1.3±0.3）a.u］，而在正常乳腺和B7-H3 阻斷腫瘤中，MBABY-B7-H3的成像信號明顯降低（P<0.02），說明MBABY-B7-H3增強乳腺腫瘤中B7-H3 分子信號。因此，結合ABYB7-H3尺寸小、易生產、靶向性好的優勢，MBABY-B7-H3提高癌癥檢測靈敏度，更適用于臨床成像。綜上所述，B7-H3靶向超聲分子成像在提高US 對乳腺癌患者的診斷準確性方面具有很大潛力。

2.2 以B7-H3 為靶點的光學顯像在腫瘤診斷中的研究 光學分子影像是利用光學檢測手段結合光學檢測分子對細胞或組織甚至生物體進行成像，從而獲取生物信息的一種方法。光學成像在可見光和近紅外范圍內，生物光學成像方法可分為熒光成像、生物發光成像、光聲成像和光學層析成像［43］。

光譜光聲（spectroscopic photoacoustic，sPA）分子成像在識別針對特定標志物的外源性造影劑方面具有很高的應用潛力。最近，抗體染料偶聯物廣泛應用于臨床前sPA 和其他光學成像模式［43］。然而，抗體類藥物體內循環時間長，因此，成像特異性受 限。故 而，BAM 等［34］利用靶向B7-H3 ABY（ABYB7-H3）偶聯一種近紅外熒光染料吲哚菁綠（indocyanine green，ICG）（ABYB7-H3-ICG），合成一種新型造影劑，用于乳腺癌的高特異性分子成像。結果發現sPA 和熒光成像技術相結合，對乳腺癌細胞表達受體B7-H3（CD276）進行成像，可以區分小鼠浸潤性腫瘤與正常腺體。與正常小鼠的腺體相比，給予ABYB7-H3-ICG 在乳腺腫瘤中的信號明顯更高。伴隨PA/US 聯合成像系統的不斷發展，ABYB7-H3-ICG 可能是一種可靠的人類乳腺癌檢測造影劑，用于早期篩查乳腺癌患者。目前，對于乳腺癌早期患者，一般采用保留乳房的手術治療，但由于癌癥邊緣不明顯，引起患者預后較差，因此，WILSON 等［35］合成B7-H3 抗體偶聯ICG（B7-H3-ICG）造影劑，使用sPA 和熒光成像（fluorescence molecular imaging，FMI）用于指導術中疑似乳腺癌組織切除。在轉基因小鼠乳腺癌模型研究中發現乳腺原位導管癌（ductal carcinoma in situ，DCIS）和浸潤性癌組織（n=63），sPA 平均信號為（23.98±4.88）a.u.，平均熒光信號為（7.56E07±1.44E06）（p/s）/（μW/cm2），而正常或增生組織（n=17）顯示較低的sPA［（3.17±0.48）a.u］和熒光信號［（6.83E07±2.00E06）（p/s）/（μW/cm2）］，說明sPA 和熒光分子顯像結合B7-H3-ICG 試劑具有較高的診斷準確性、術中分辨率、敏感度和特異度，可用于評估組織的疾病狀態。

2.3 以B7-H3 為靶點的放射性核素顯像在腫瘤診斷中的研究 放射性核素顯像（radionuclide molecular imaging，RMI）是指將放射性核素標記的某種化合物引入（口服或靜脈注射）人體，使用放射性顯像儀器進行檢測，從而獲得臟器和病變組織的圖像。目前以B7-H3 抗體為載體的RMI 常用顯像方式為PET顯像［44］。

2016 年，NAGASE-ZEMBUTSU 等［45］對第一三共公司合成的一株人源化B7-H3抗體（DS-5573a）進行了性能及藥效評估，認為該單克隆抗體有望用于廣泛表達B7-H3 的腫瘤患者的抗腫瘤治療。隨后，BURVENICH 等［38］對用鋯89（89Zr-）標記的DS-5573進行診斷性能評估，在B7-H3 陽性乳腺癌皮下瘤模型（B7-H3-MDA-MB-231）中，利用PET/MRI 進行了體內生物分布和成像研究，結果顯示，注射89Zr-DS-5573 第7 天后，B7-H3-MDA-MB-231 在BALB/c 裸鼠中腫瘤攝取率為（32.32±6.55）% ID/g，在SCID 小鼠中腫瘤攝取率為（25.76±1.79）% ID/g；另外，在B7-H3陰性小鼠結腸癌（CT26）SCID 皮下瘤中腫瘤攝取率為（10.07±0.79）% ID/g，而B7-H3-MDA-MB-231腫瘤攝取率為（35.90±3.59）% ID/g，P<0.000 5，表明89Zr-DS-5573a可特異性靶向表達B7-H3的異種移植腫瘤，且提示89Zr-DS-5573a 具有非侵襲性量化癌癥患者腫瘤中B7-H3 靶標的表達潛力。將89Zr 標記DS-5573a 聯合DS-5573a 治療分子顯像研究中發現，DS-5573a 治療4 周后腫瘤生長抑制率（%TGI）為89.8%，展示了DS-5573a 良好的抑瘤作用，也為進一步基于B7-H3為靶點結合分子影像的診療一體化藥物發展提供了前期基礎。

3 討論

隨著醫學影像技術的發展，毫無疑問，分子成像技術對癌癥的診斷和手術治療具有巨大的潛在價值，其中分子成像的特異度和靈敏度很大程度上取決于分子成像探針的設計。因此，提高分子成像的特異度和靈敏度以便能夠發現乃至最小的惡性病變，對于癌癥的診斷和分期至關重要，從而提高癌癥的早期篩查率及癌癥患者的生存期。

近年來，腫瘤免疫治療取得了顯著進展，尤其是B7 家族分子PD-L1 及其受體PD-1 抑制劑臨床藥物的成功為腫瘤免疫治療開拓了里程碑式的進展，但在其他腫瘤中行之有效的免疫治療方法，包括免疫檢查點抑制劑等，由于腫瘤的異質性和其他特性導致治療獲益甚少［46］。B7 家族的另一成員B7-H3最早由CHAPOVAL 等［12］在2001 年發現，雖然其確切的生物學功能和介導免疫逃逸的機制尚需進一步探索，但其在腫瘤組織和腫瘤血管上高豐度表達，如在RCC 血管中表達高達98%［47］，提示B7-H3可以作為一種新的有效的腫瘤血管特異性載體，既可成為一種造影劑，用于輔助疾病診斷和預測使用不同靶向藥物治療病變組織的臨床結果，也可選擇性地將抗血管生成或血管破壞藥物遞送到病變組織，最大限度地減少潛在的副作用。鑒于其與腫瘤生物學特征的密切相關性，B7-H3 有望成為新的腫瘤診斷標志物顯像靶點，逐漸進入到人們的視野中。

目前，基于B7-H3 為靶點的腫瘤分子影像研究主要集中在超聲、光學及放射性顯像方面。與正常乳腺組織和接受手術切除或活檢為多種乳腺病變為良性的組織相比，B7-H3 在乳腺癌的新生血管高度表達，且具有顯著差異。在轉基因小鼠中，與正常乳腺組織相比，針對B7-H3 的微泡型分子探針超聲分子成像信號也顯著增加。因此，未來的臨床轉化工作可開發針對B7-H3 的臨床分級造影劑，這將最終有助于提高超聲篩查在乳腺致密組織中乳腺病變的診斷準確性［33］。在乳腺導管內原位癌（ductal carcinoma in situ，DCIS）<1 mm 的病灶中，與正常組織和增生性乳腺組織相比，B7-H3 的表達明顯增加。sPA 成像具有足夠高的分辨率和特異性來區分亞毫米級別病灶，術中sPA B7-H3 靶向分子成像可用于乳腺癌轉基因小鼠模型的疾病狀態評估，再次提示B7-H3 可能是一種很有前景的分子成像靶點，用于術中邊緣檢測，以幫助指導外科醫生在腫瘤切除時盡量減少陽性切緣［35］。靶向多模態探針的發展，如超聲、光聲和熒光分子成像技術結合適當的B7-H3靶向造影劑能夠檢測乳腺癌發展小鼠模型中的DCIS，這些成像策略可能允許主動監測DCIS 或在術中檢測DCIS，不僅最大限度地減少不必要的外科干預，且有助于診斷和分期、手術計劃、術中指導和手術過程的術后評估，具有良好的協同效益。未來可能在靶向探針上添加特定的化療藥物。在理想情況下，抗癌藥物可直接沉積到目標細胞中，使分子探針（結合治療和診斷特性）真正成為治療藥物，從而達到診療一體化的作用。雖然微泡型超聲成像在體外具有皮克級別的靈敏度，然而，對于全身成像，放射性核素PET 顯像仍然是當今最靈敏的成像方式，優于分子造影劑的MR 成像，比分子CT成像的靈敏度高幾個數量級。89Zr-DS-5573a優異的靶向性和特異性有潛力成為一種理想的PET 顯像示蹤劑，提供實時定量、異質性檢測和動態變化B7-H3表達有助于指導和監測治療反應，從而選擇最有可能從免疫治療中受益的患者；DS-5573a 良好的抑瘤作用，結合分子影像的優勢，為開發診斷與治療一體化的腫瘤免疫藥物打下堅實的基礎。

B7-H3 以其獨特的優勢性表達特點，成為腫瘤免疫治療藥物開發熱潮中的研究熱點，以B7-H3 為靶點開發的小分子、單抗、雙抗、抗體偶聯藥物（ADC）、CAR-T/NK 以及放射免疫療法等形式的藥物相繼涌現。根據臨床試驗注冊數據庫，與B7-H3相關的正在進行的臨床試驗共有85 項，其中，國內首家——豪森藥業（HS-20093）B7-H3 抗體啟動1 期臨床研究，證明了以B7-H3 靶點進行腫瘤藥物研究的可行性及安全性，說明B7-H3 分子及其抗體開發具有廣泛的研究前景。結合目前分子影像在腫瘤免疫中的無創性、定量、可視化的獨特優勢，以B7-H3為靶點的診斷及治療一體化藥物開發，將在未來取得更大的突破，為腫瘤患者帶來新的福音。

4 致謝

感謝江蘇省臨床免疫研究所所長張學光教授對本文撰寫的悉心指導和修改。