免疫相关靶点

越来越多的证据充分表明，肿瘤免疫微环境在肿瘤免疫监视和免疫逃逸中起着至关重要的作用。肿瘤免疫治疗已被确立为多种恶性肿瘤的标准治疗选择。然而，越来越多的临床实践表明，由于免疫相关靶点表达的异质性，患者从免疫治疗中获益有限。因此，监测癌症患者的免疫状态表达对于预先筛选出能从免疫治疗中获益的患者是必要的。基于放射性药物的PET/CT或SPECT/CT成像为快速、准确、动态且无创地监测肿瘤免疫状态提供了理想的手段，使患者在治疗前能够进行免疫特征分析，并预测免疫治疗的效果。此外，研究自身免疫性疾病和炎症中的免疫环境也非常重要。在自身免疫性疾病中，PET/CT成像能够可视化受影响部位的炎症和对药物的免疫反应，从而有助于诊断和监测疾病进展。在各种炎症性疾病中，正电子发射断层扫描/计算机断层扫描（PET/CT）成像能够揭示炎症状态，为临床干预提供指导。在本节中，我们重点介绍使用免疫PET/CT成像对具有临床意义的分子靶点进行表征，这些靶点包括通用T细胞标志物（如CD3、CD4和CD8）以及免疫检查点（如PD-1、PD-L1和CTLA-4）。268，269我们还展示了涉及肿瘤免疫相关靶点的临床评估放射性药物的化学结构（图7）。

图7 涉及免疫相关靶点的临床评估放射性药物的化学结构。具有代表性的临床评估免疫相关放射性药物，如CD8、CD3、CD20、PD-1、PD-L1、IDO 和颗粒酶 B，CD20 以及 PD-L1/PD-1 在临床应用中已得到充分验证。两种针对 CD20 的放射性药物已获批准（[90Y]Y-DTPA-伊布替莫单抗替坦和 [131I]妥昔单抗），而诸如 CD8 和颗粒酶 B 等新兴靶点因其临床转化潜力而备受关注。尽管 CD3 和 IDO 的临床应用较少，但它们是未来探索的有希望领域。基于抗体的放射性药物具有高度特异性，但在药代动力学和肿瘤渗透方面可能存在挑战，而基于肽的药物则具有更快的清除率和更好的组织渗透性，是理想的成像工具。小分子虽然清除迅速，但需要精心设计以确保特异性。灰色圆圈：天然氨基酸；蓝色圆圈：非天然氨基酸；红色突出显示：用氟-18、碳-11 或碘-131 标记；紫色突出显示：用于金属放射性核素标记的螯合剂

分化簇8（CD8）

CD8是一种跨膜糖蛋白，作为T细胞受体（TCR）的共受体发挥作用，由CD8-α链和CD8-β链组成。它主要定义了细胞毒性效应细胞，也可能界定自然杀伤细胞和调节性T细胞的亚群。CD8在促进TCR与I类主要组织相容性复合体（MHC）分子的相互作用方面发挥着关键作用。肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）揭示了肿瘤免疫微环境在癌症进展和治疗中的关键作用。具体而言，在肿瘤部位发现的细胞毒性CD8+T细胞已被确定为多种癌症患者总体生存率的预测标志物，包括乳腺癌、肺癌、卵巢癌、黑色素瘤和结直肠癌。因此，对全身和肿瘤浸润CD8+T淋巴细胞进行无创表征对于接受癌症免疫治疗的患者至关重要。这种方法为肿瘤和整个身体的免疫景观提供了关键见解，从而能够开发出更个性化和有效的治疗策略。

Tavaré等人对[89Zr]Zr-DFO-REGN5054进行了临床前研究，证明该示踪剂能特异性地靶向VelociT小鼠中富含T细胞的淋巴组织。他们还开发了两种体内肿瘤模型，这两种模型在肿瘤外系统性存在的T细胞数量上有所不同，以检测治疗引起的CD8+淋巴细胞的变化。在用REGN1979（0.1mg/kg）治疗的Raji/hPBMC/NSG共植入模型中，注射该示踪剂六天后的PET/CT成像显示，肿瘤的摄取量（ROI：35.5%ID/g）高于对照组（ROI：18.9%ID/g）。在用REGN1979（0.5mg/kg）治疗的Raji/hPBMC/SRG-15模型中，PET/CT成像显示肿瘤摄取量（ROI：27.2%ID/g）远高于对照组（ROI：7.3%ID/g）。这些结果表明，全身CD8表达会影响[89Zr]Zr-DFO-REGN5054的分布和肿瘤摄取。这些模型证明了[89Zr]Zr-DFO-REGN5054在检测和量化全身及肿瘤内CD8+T细胞变化方面的实用性。基于临床前试验的结果，他们启动了临床试验，以监测接受癌症免疫治疗的患者的T细胞反应。他们专注于在使用西米普利单抗治疗实体瘤的患者中使用[89Zr]Zr-DFO-REGN5054（NCT05259709）。这些临床试验正在进行中，目前尚未有相关结果报告。IAB22M2C是一种人源化的80千道尔顿迷你抗体工程单链可变片段-重链3抗体片段，能以高亲和力特异性靶向人类CD8T细胞。Griessinger等人首先对[89Zr]Zr-DFO-IAB22M2C进行了体外和体内临床前研究。临床前PET/CT成像研究表明，[89Zr]Zr-DFO-IAB22M2C能够在各种小鼠模型中检测到浸润的CD8+T细胞。在人源化小鼠中，使用CEA-TCB/CEA-4-1BBL联合疗法治疗植入的MKN-45人胃癌细胞，通过[89Zr]Zr-DFO-IAB22M2C检测到治疗相关的CD8+T细胞浸润，其摄取量为5.13±0.30%ID/cc，高于对照组和单药治疗组。Taskar等人对6名患有转移性实体瘤的受试者进行了首次人体研究，这些受试者接受了约3毫居里的[89Zr]Zr-DFO-IAB22M2C，随后在注射后约1-2、6-8、24、48和96-144小时进行了PET/CT扫描。在肿瘤（标准摄取值范围为5.85至22.8）和富含CD8的组织中检测到较高且较早的[89Zr]Zr-DFO-IAB22M2C摄取。并且该示踪剂的输注耐受性良好，未出现任何副作用。[89Zr]Zr-DFO-IAB22M2C的临床评估表明其安全，且有潜力作为CD8靶向PET示踪剂，并预测免疫治疗的早期反应，该免疫治疗已进入II期临床试验（NCT03802123）。此外，Ruijter等人揭示了CD8特异性抗体[89Zr]Zr-DFO-ZED88082A，在注射两天后在不同患者的肿瘤中显示出高摄取。他们证明[89Zr]Zr-DFO-ZED88082A能够有效表征免疫检查点阻断（ICB）背景下CD8+T细胞的复杂行为，从而有可能指导免疫治疗。

针对CD8+T细胞的示踪剂有可能被用作临床工具来指导个性化治疗。然而，目前还没有CD8靶向示踪剂获得批准。大量临床数据表明，免疫器官具有较高的非特异性摄取，这会影响病变部位的图像。由于许多CD8PET示踪剂基于抗体，因此在肝脏中也检测到了较高的摄取。因此，需要生成更大规模的CD8PET/CT成像数据集，并将其与临床结果相关联，以评估基于CD8放射性示踪剂的治疗指导的准确性。

分化簇3（CD3）

CD3是存在于T细胞膜上的重要生物标志物，由四个独特的多肽链组成：ε、γ、δ和ζ。这些链形成三个不同的二聚体对，即εγ、εδ和ζζ，共同构成CD3分子的复杂结构。CD3复合物在T细胞上作为共受体发挥作用，并与TCR非共价连接形成TCR/CD3复合物。该复合物对于T细胞的发育至关重要，确保T细胞成熟，并具备参与免疫反应的能力。CD3与TCR之间的这种相互作用对于适应性免疫系统检测和响应抗原的能力至关重要。280CD3抗原存在于人类外周血中超过95%的循环T细胞以及炎症组织中的活化T细胞上。CD3的存在是健康和疾病状态下识别T细胞的关键标志，从而突显了其在免疫监视和反应中的重要性。

维西利珠单抗（Nuvion®）是一种人源化抗CD3单克隆抗体，可特异性结合T细胞受体（TCR）的CD3ε链，该链主要在活化的T细胞上表达。2009年，Malviya等人提出，[99mTc]Tc-SHNH-维西利珠单抗可用作追踪自身免疫性疾病影响的组织和器官中T细胞迁移和淋巴细胞浸润的示踪剂。他们对[99mTc]Tc-SHNH-维西利珠单抗进行了体外和体内评估。[99mTc]Tc-SHNH-维西利珠单抗的特异性摄取表明，在6小时和24小时，随着HuT78细胞（CD3阳性）注射数量的增加，T/B比值也随之增加。2010年，Flávia等人使用[99mTc]Tc-抗CD3斯金特格拉菲对风湿性疾病进行鉴别诊断。他们的研究对77名患有各种风湿性疾病的患者进行了临床评估。SPECT/CT扫描显示，类风湿关节炎（RA）和幼年特发性关节炎（JIA）患者的关节对示踪剂的摄取显著增加，而且在后续图像中这种摄取逐渐增加。相反，在痛风性关节炎病例中，关节摄取在后续扫描中减少。这种不同的关节摄取模式能够区分这些风湿性疾病，从而突显了[99mTc]Tc-抗CD3单光子发射计算机断层扫描作为风湿性疾病临床诊断中一种有价值的诊断工具的潜力。另一项研究在小鼠肿瘤异种移植模型中使用[89Zr]Zr-DFO-CD3抗体来研究抗CTLA-4免疫疗法对结肠癌的反应，结果表明，接受抗CTLA-4治疗的小鼠高摄取与随后肿瘤体积的减少相关。这种相关性表明，CD3靶向放射性示踪剂可以作为预测患者对抗CTLA-4免疫疗法反应的潜在诊断工具。

尽管CD3 PET/CT 成像结果能有力预测免疫检查点阻断疗法（ICB）治疗肿瘤及自身免疫性疾病中的免疫反应，但仍需进一步研究以验证其临床应用潜力。未来的研究可能会着眼于使用肽、小分子或其他较小的生物构建体等更小的载体来优化药代动力学（PK），从而延长成像的保留时间并提高特异性摄取。

分化簇4（CD4）

CD4是一种跨膜糖蛋白，作为T细胞受体（TCR）的共受体发挥作用。CD4蛋白由458个氨基酸组成，分子量约为55千道尔顿。它是一个单链分子，包含四个免疫球蛋白样结构域。它与II类MHC分子的β2结构域上的一个保守位点结合。284CD4主要表达在T淋巴细胞表面，是TCR的分子标志物。CD4在调节免疫反应、通过分泌特定细胞因子介导下游信号传导以及激活转录因子表达方面发挥着重要作用，从而促进T细胞活化。迄今为止，已确定了五种主要的CD4+辅助T细胞亚群：Th1、Th2、Th17、Treg和Tfh细胞。CD4蛋白是HIV的主要受体之一，HIV感染主要通过与CD4蛋白结合侵入CD4+T细胞。287测定CD4+T细胞计数有助于监测HIV感染患者的免疫状态。此外，CD4+T细胞在免疫治疗中的应用还可扩展至嵌合抗原受体T细胞（CAR-T细胞）疗法。288因此，对全身CD4+T细胞进行分子成像对于监测自身免疫性疾病和癌症免疫治疗十分重要。

肠道是免疫系统的重要组成部分。肠道中微生物来源的抗原与病原体免疫反应之间的失调可导致人类炎症性肠病（IBD），其部分特征为CD4+T细胞反应异常。目前，识别肠道炎症病变需要进行侵入性操作，如活检和结肠镜检查。2010年，Hindryckx等人使用[18F]FDG监测常用的葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的小鼠IBD模型。然而，[18F]FDG在肠道中的生理摄取高度可变，限制了其在IBD中的应用。2018年，Freise等人开发了[89Zr]Zr-DFO-GK1.5cDb，这是一种源自GK1.5杂交瘤的抗小鼠CD4抗体片段。这种PET示踪剂用于可视化DSS诱导结肠炎小鼠腹部区域和淋巴器官中CD4+T细胞的分布。PET/CT成像显示结肠炎小鼠的结肠、盲肠和肠系膜淋巴结中CD4+T细胞摄取增加。这一发现为IBD预临床模型中CD4+T细胞的进一步研究提供了重要指导。

对CD4靶向PET示踪剂的研究表明，其在炎症中的应用更为突出，并且相较于[18F]FDG能够对炎症部位进行分层。因此，在未来的研究中，需要大量的临床数据来支持CD4在炎症评分中的应用。

分化簇20（CD20）

CD20是一种存在于B细胞表面的跨膜蛋白，主要在B细胞的早期发育和成熟阶段表达，对B细胞的活化、增殖和分化起着关键作用。CD20在超过95%的B细胞恶性肿瘤中存在，但在造血干细胞、浆细胞或其他正常组织中不存在，因此CD20成为肿瘤特异性靶点。因此，人们进行了大量尝试来设计和生成能与CD20结合的特异性抗体。CD20抗体是目前最有效的抗肿瘤治疗策略之一，利妥昔单抗、奥法木单抗、奥滨尤妥珠单抗和乌布利尤单抗分别于1997年和2010年在美国以及2014年在欧洲获批用于治疗慢性淋巴细胞白血病。

鉴于放射免疫治疗的迅速发展，针对淋巴瘤患者的新型治疗方案不断涌现。目前已有两种获批的CD20靶向放射性药物，还有若干处于临床前阶段的放射性药物。2002年，美国食品药品监督管理局（FDA）批准了[90Y]Y-DTPA-伊布替莫单抗替坦（Zevalin®）作为复发和难治性低度或滤泡性B细胞非霍奇金淋巴瘤（NHL）患者的一种新的治疗手段。2003年，FDA批准了另一种抗CD20抗体，即[131I]妥昔单抗（Bexxar®），用于治疗复发或难治性NHL患者。Jauw等人开展了一项临床研究，使用[89Zr]Zr-DFO-利妥昔单抗对6名复发/难治性弥漫性大B细胞淋巴瘤患者进行CD20靶向评估。在仅有的5名患者中，肿瘤内的示踪剂摄取情况与CD20表达一致。其中3名患者显示[89Zr]Zr-DFO-利妥昔单抗的肿瘤摄取（SUVpeak=3.2-5.4），而1名患者表现出强烈的肿瘤摄取（SUVpeak=12.8），且通过免疫组化检测确定CD20表达始终呈阳性。尽管[89Zr]Zr-DFO-利妥昔单抗显示出一定的临床潜力，需要开展进一步的研究来确定利妥昔单抗治疗患者的肿瘤摄取情况是否与临床获益相关，这可以通过[89Zr]Zr-DFO-利妥昔单抗PET检查来实现，以指导个性化治疗策略。与利妥昔单抗类似，[131I]利妥昔单抗已被用于治疗表达CD20的侵袭性B细胞非霍奇金淋巴瘤患者。

尽管针对CD20 的放射性药物是 CD 家族中发展最快的，但由于多种原因，其销售和临床应用有限。完整抗体在血液中的清除速度慢，且在肝脏中的摄取量高。单克隆抗体在注射后数天内肿瘤摄取量达到峰值，这会延迟诊断。因此，靶向研究的重点应转向效率较低的小载体，如肽和小分子。

分化簇30（CD30）

CD30是肿瘤坏死因子（TNF）受体家族的一员，是一种I型跨膜蛋白。它包含三个主要结构域：胞内结构域、跨膜结构域和富含半胱氨酸的胞外结构域。CD30在活化的T细胞（包括CD4+和CD8+）以及部分B细胞上表达，但在静止的T细胞上不表达。通常情况下，CD30在正常人体组织中不表达。相反，在诸如病毒感染、自身免疫性疾病和各种淋巴瘤等疾病状态下，其表达水平较高。德国霍奇金研究组（GHSG）对超过1200例病例的研究表明，98.4%的经典型霍奇金淋巴瘤CD30呈阳性，因此它成为淋巴造血系统恶性肿瘤的一个重要生物标志物。

Rylova等人利用[89Zr]Zr-DFO-AC-10抗体检测CD30阳性的人类淋巴瘤，并证明其在人类Karpas299肿瘤（CD30阳性模型）或A-431肿瘤（CD30阴性模型）中有效靶向并可视化淋巴瘤内的CD30表达，注射后72小时，CD30阳性肿瘤的摄取量最高（感兴趣区域：37.9±8.2%ID/g）。这种显著的摄取量支持了[89Zr]Zr-DFO-AC-10的使用，这可能有助于选择适合使用CD30特异性抗体药物偶联物（ADC）本妥昔单抗（BV）治疗的患者，有效监测临床反应以调整治疗方案，并降低BV的毒性。这种靶向方法允许为CD30阳性淋巴瘤的管理制定更精确和个性化的治疗策略。303因此，Kang等人使用[89Zr]Zr-DFO-BV对不同肺癌模型中的CD30表达进行无创成像。结果证实，在H460肿瘤模型中，示踪剂的积累量最高，在注射后24小时达到9.93±2.70%ID/g。因此，[89Zr]Zr-DFO-BV也被报道为一种有前景的用于无创测定肺癌中CD30表达的试剂。304Dietlein等人比较了不同结构的新型抗CD30放射免疫偶联物，这些偶联物用碘-131标记，在霍奇金淋巴瘤异种移植模型中进行了研究。体内肿瘤蓄积结果表明，正电子发射断层扫描（PET）示踪剂显示出良好的潜力，[131I]-5F11的肿瘤蓄积率为2.6%ID/g，[131I]Ki-4.3的肿瘤蓄积率为12.3%ID/g。Schnell等人用[131I]Ki-4治疗了22名复发或难治性CD30阳性难治性霍奇金淋巴瘤患者。[131I]Ki-4使27%的患者获得客观缓解，但33%的患者出现了严重的血液学毒性。

目前针对CD30 的放射性药物也观察到了一些不良反应。因此，需要优化 CD30 靶向载体和标记技术，以提高药物在体内的稳定性和靶向能力，从而提升其治疗效果和安全性。

程序性死亡受体1（PD-1）

PD-1是一种由288个氨基酸组成的I型跨膜蛋白，属于B7受体免疫球蛋白家族，包含三个结构域：免疫球蛋白超家族结构域、跨膜结构域和胞内结构域。307值得注意的是，PD-1在肿瘤特异性T细胞中高度表达，表明其在癌症免疫反应中起着关键作用。308PD-1通路与其配体PD-L1的相互作用对于抑制抗肿瘤免疫反应至关重要，这在癌症治疗方面是一个重大突破。然而，并非所有患者对免疫检查点阻断（ICB）治疗有反应，因此有必要预先筛选肿瘤PD-1表达水平高的患者。因此，有必要开发可用于评估体内PD-1状态的诊断和预后成像工具。目前，最合适的手段是免疫PET/CT成像，它可作为一种有前景的非侵入性方法，用于检测和量化肿瘤微环境中表达PD-1的肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）的存在。这种方法有助于筛选出更有可能对抗PD-1免疫疗法产生反应的癌症患者，从而优化治疗方案并改善患者预后。

帕博利珠单抗是一种被称为免疫检查点阻断剂（ICB）的抗体，它能特异性地与T细胞表面的PD-1结合。这种结合会抑制PD-1，从而增强对癌细胞的免疫反应。关于帕博利珠单抗，Natarajan等人进行了一系列免疫正电子发射断层扫描（immuno-PET）的临床前实验。他们在两种不同的小鼠肿瘤模型中评估了[64Cu]Cu-DOTA-帕博利珠单抗，一种是携带表达hPD-1的293T稳定细胞系异种移植瘤（NSG/293T/hPD-1）的小鼠模型，另一种是携带不表达hPD-1但部分浸润性肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）表达hPD-1的A375肿瘤的小鼠模型（hNSG/A375），以观察清除器官中的示踪剂滞留时间，并预测人体等效剂量。阻断实验表明，在NSG/293T/hPD-1模型中，该示踪剂具有特异性靶向作用（阻断组与非阻断组在48小时时的肿瘤摄取：5.5±0.1%ID/g对比14.8±1.2%ID/g，p=0.005）。该示踪剂预测的人年剂量完全在FDA接受的限度内。310，311Kok等人使用[89Zr]Zr-DFO-帕博利珠单抗来评估癌症患者对PD-1阻断的临床反应。结果表明，晚期或转移性黑色素瘤或非小细胞肺癌患者在接受PD-1抗体治疗后，其肿瘤SUVmax值相似（分别为SUVmax=4.9和6.5；P=0.49）。他们证明了[89Zr]Zr-DFO-pembrolizumab是安全的，并且其肿瘤摄取与免疫检查点阻断治疗反应和患者生存相关。

针对PD-1 开发的正电子发射断层扫描（PET）示踪剂很少，因为针对 PD-L1 具有更多优势。与 PD-L1 相比，PD-1 主要在免疫细胞中表达，由于免疫细胞分布广泛，针对 PD-1 的示踪剂可能无法提供高对比度的肿瘤成像，从而影响诊断准确性。未来的研究中，针对 PD-1 的 PET 示踪剂开发需要专注于高度特异性的分子设计，以确保其能有效结合肿瘤 PD-1。

程序性死亡配体1（PD-L1）

如上所述，PD-1/PD-L1 相互作用在肿瘤细胞的免疫逃逸机制中起着关键作用。由于 PD-L1 表达于肿瘤细胞表面，因此对 PD-L1 的研究比对其受体的研究更有前景。PD-L1 在多种肿瘤中广泛过度表达。这种广泛的表达谱突显了其作为多种癌症类型免疫逃逸策略关键因素的重要性，并揭示了其作为免疫治疗通用靶点的潜力。PD-L1 的表达主要通过组织样本的免疫组化分析来确定，这一过程需要侵入性的活检方法。然而，PD-L1 的表达是异质性的，并且会随时间发生显著变化。这种 PD-L1 表达的动态特性给免疫治疗反应的准确评估带来了挑战。因此，传统方法限制了对治疗诱导的 PD-L1 表达实时变化的全面评估能力。314通过将正电子发射断层扫描/计算机断层扫描（PET/CT）成像与免疫疗法相结合，能够同时对所有病灶的总 PD-L1 表达进行无创定量，这有可能克服这些局限性，从而提高治疗决策的准确性。

迄今为止，已有几项使用抗体、肽和小分子的临床前正电子发射断层扫描（PET）研究用于量化免疫治疗期间肿瘤中的PD-L1表达。Josefsson等人用铟-111标记抗PD-L1抗体用于单光子发射计算机断层扫描/计算机断层扫描（SPECT/CT）成像和体内生物分布研究。体外评估显示[111In]In-DTPA-抗PD-L1对PD-L1具有高亲和力（KD=8.3±3.2nM）。SPECT成像表明，[111In]In-DTPA-抗PD-L1抗体在肿瘤中的摄取在24小时内增加到29.5±7.4%ID/g，在注射后72小时达到峰值56.5±16.7%ID/g。319Maute等人开发了一种用于PET成像的工程纳米抗体（HAC-PD-1）。[64Cu]Cu-DOTA-HAC-PD-1在PD-L1阴性肿瘤或被未标记的HAC-PD-1阻断的hPD-L1阳性肿瘤中缺乏摄取信号，这表明[64Cu]Cu-DOTA-HAC-PD-1对PD-L1结合具有高度特异性。320通过使用美国食品药品监督管理局（FDA）已批准上市的多种PD-L1抑制剂，研究人员随后开发了基于已批准药物的新放射性药物，这些药物已进入临床阶段。这些包括（1）[18F]BMS-986192PET/CT成像在晚期非小细胞肺癌中的应用（EUDRACT2015-004760-11）；（2）[89Zr]Zr-DFO-Durvalumab成像在非小细胞肺癌中的应用；（3）[89Zr]Zr-DFO-Atezolizumab成像在局部晚期或转移性肾细胞癌患者中的应用（NCT04006522）。除了抗体和小分子外，近年来许多有效的基于肽的放射性药物也已成为合适的选择。Lesniak等人报道了一种新型的PD-L1靶向肽，即WL12，它对人PD-L1具有很高的结合亲和力。PET/CT成像显示，[18F]AlF-NOTA-WL12在hPD-L1肿瘤中的积累显著高于CHO对照组。这些发现表明这种放射性药物在体内评估PD-L1表达方面具有潜力。Ravindra等人比较了[68Ga]Ga-NOTA-WL12和[64Cu]Cu-NOTA-WL12，两种示踪剂在注射后60分钟在hPD-L1肿瘤中的摄取量相似（约16%ID/g）。[68Ga]Ga-NOTA-WL12在肝脏和肌肉中的摄取量低于[64Cu]Cu-NOTA-WL12。这些结果表明，[68Ga]Ga-NOTA-WL12能够为肿瘤中PD-L1表达变化的快速成像提供适当的对比度。Zhou等人用NOTA改进了螯合剂，并对9名非小细胞肺癌患者进行了[68Ga]Ga-NOTA-WL12的首次人体评估。结果表明，在PD-L1高表达的患者中，[68Ga]Ga-NOTA-WL12在肿瘤中的摄取量更高（SUVmax：4.87），而在PD-L1低表达的患者中则较低（SUVmax：1.84）。周和他的同事还报道了另一种D肽拮抗剂放射性药物[18F]AlF-NOTA-NF12。在MC38肿瘤荷瘤小鼠中，[18F]AlF-NOTA-NF12在30分钟时的摄取量为5.04±0.29%ID/g，显示出其对PD-L1的高特异性和安全性。他们对7名患者进行了研究，并报告称，PD-L1高表达的非小细胞肺癌患者的肿瘤对[18F]AlF-NOTA-NF12的摄取量更高（SUVmax：3.29，SUVmean：2.75），而PD-L1低表达的患者则较低（SUVmax：2.22，SUVmean：1.75）。在食管癌患者中也观察到了类似的趋势。这些结果为其进入临床研究提供了足够的数据。

我们回顾了目前处于临床前和临床研究阶段的一系列PD-L1 靶向放射性药物。仍存在一些挑战，例如 PD-L1 低表达以及正常组织表达 PD-L1，这可能会产生脱靶效应，导致靶标与非靶标比值（TBR）较低。因此，有必要开发更特异性的分子用于放射性药物。这些放射性药物可能很快会改变基于免疫检查点阻断（ICB）疗法的应用，以提高患者受益率。希望未来能开发出更多有助于在早期预测 ICB 患者以实现高效个性化治疗的放射性药物，造福更多患者。

吲哚胺2,3-双加氧酶（IDO）

IDO是一种血红素酶，通过犬尿氨酸（Kyn）途径（KP）降解色氨酸（Trp），色氨酸是一种必需氨基酸。328IDO对于维持犬尿氨酸的充足水平至关重要，而犬尿氨酸对于内皮细胞、上皮细胞和成熟树突状细胞等人体组织的正常功能是必需的。获得性免疫耐受与IDO活性有关，IDO可诱导调节性T细胞（Treg）活化并抑制T细胞活化，从而使肿瘤细胞得以逃避免疫监视。

2009年，Juhász等人对10名患有肺部或纵隔肿瘤的患者进行了研究，并通过正电子发射断层扫描/计算机断层扫描（PET/CT）评估了体内α-[11C]-甲基-L-色氨酸（[11C]AMT）的动力学。结果表明，高吲哚胺2，3-双加氧酶（IDO）活性可通过[11C]AMT识别。2012年，Juhász等人对9名患有乳腺癌（II-IV期）的女性进行了[11C]AMT的动态PET/CT扫描；结果显示，IDO阳性的乳腺癌（II-IV期）在注射后20分钟内表现出快速的[11C]AMT摄取。2016年，Xin等人合成了两种放射性药物，即1-L-[18F]FETrp和1-D-[18F]FETrp，用于评估肿瘤中由吲哚胺2，3-双加氧酶-酮戊二酸（IDO-KP）介导的色氨酸代谢。作者进行了小动物PET/CT成像研究，并报告称1-L-[18F]FETrp和1-D-[18F]FETrp在体内的肿瘤摄取量分别为4.6±0.4和1.0±0.2%ID/g。此外，由于1-L-[18F]FETrp的肿瘤摄取量高于1-D-[18F]FETrp，Xin等人证明1-L-[18F]FETrp在胶质瘤、胰腺癌和肺癌中高度积聚，这表明它是一种潜在的用于成像高表达IDO癌症的放射性药物。Huang等人合成了新型放射性药物[18F]IDO49，用于在荷HeLa肿瘤的小鼠中进行IDO靶向的正电子发射断层扫描/计算机断层扫描（PET/CT）成像；结果表明[18F]IDO49在IDO1表达的肿瘤中特异性聚集。2017年，Giglio等人通过直接将氟-18引入色氨酸的芳香环中开发了5-[18F]F-AMT。该示踪剂用于B16F10黑色素瘤小鼠模型中的IDO1靶向PET/CT成像，他们的研究明确表明18F可以直接添加到色氨酸骨架的5位，包括1-甲基或α-甲基色氨酸。

在上述列出的针对吲哚胺2,3-双加氧酶（IDO）的放射性药物中，[11C]AMT已在临床上广泛用于多种癌症（如脑瘤和转移性乳腺癌）的成像。然而，碳-11较短的半衰期限制了其应用。为了克服这一挑战，人们开发了许多用氟-18标记的色氨酸类似物，包括上文提到的1-L-[18F]FETrp和1-D-[18F]FETrp。提高IDO靶向示踪剂的特异性和高肿瘤摄取率，以实现准确的肿瘤诊断，仍存在诸多挑战。

颗粒酶B

颗粒酶B是丝氨酸蛋白酶家族的一员，由活化的CD8+T细胞和自然杀伤细胞释放，用于杀伤靶细胞。337因此，颗粒酶B的可视化可能有助于评估对免疫疗法的潜在反应。3382017年，Larimer等人设计并合成了[68Ga]Ga-NOTA-GZP，用于预测CT26肿瘤荷瘤小鼠对癌症免疫疗法的反应。339作者报告称，颗粒酶B可作为定量有价值的预测生物标志物，用于评估癌症免疫疗法的反应。3402019年，在首次人体研究后，对[68Ga]Ga-NOTA-GZP的安全性进行了I期研究（NCT04169321）。2021年，Zhao及其同事开发了[64Cu]Cu-GRIPB用于检测体内颗粒酶B的表达，表明其可能在评估免疫疗法的早期治疗反应方面发挥重要作用。341目前，[64Cu]Cu-GRIPB正在美国进行II期试验（NCT05888532）。未来，许多疾病的治疗可能会受益于颗粒酶B成像在肿瘤中的成功应用。针对在肿瘤或炎症区域过度表达的颗粒酶B进行靶向，有望用于动脉粥样硬化疾病、系统性红斑狼疮的成像。

诱导性T 细胞共刺激分子（ICOS）

ICOS被定义为一种位于T细胞表面的同源二聚体蛋白，在T细胞受体（TCR）刺激后表达。342ICOS是CD28超家族的主要成员，在结构和功能上与CD28有许多相似之处。343这两种蛋白的主要区别在于ICOS不能在静息T细胞上持续表达。此前的一项研究使用针对ICOS的PET/CT成像来检测ICOS表达并评估T细胞活性。3442020年，Xiao等人使用[89Zr]Zr-DFO-ICOS单克隆抗体对Lewis肺癌模型进行PET/CT扫描；作者证明了ICOS表达表明与T细胞相关的免疫反应，并确认ICOS免疫PET是监测、对比和预测癌症患者免疫治疗效果的一种潜在方法。3452021年，Simonetta等人使用[89Zr]Zr-DFO-ICOS单克隆抗体监测B细胞淋巴瘤小鼠模型中的CAR-T细胞疗法。作者们表明，使用免疫PET靶向作为内源性生物标志物能够实现对CAR-T细胞动态的体内评估，并且这种策略在临床环境中可用于评估任何在研及市售CAR-T细胞产品的药代动力学/药效学。346此外，Xiao及其同事报告称，[89Zr]Zr-DFO-ICOS单克隆抗体可作为有效工具，在临床症状出现之前对移植物抗宿主病（GvHD）进行早期诊断。3472023年，Alsaid等人设计并合成了[89Zr]Zr-IAB42M1-14，用于评估接受阻断PD-1和ICOS的抗体治疗后CD8+T细胞向淋巴组织和肿瘤组织的浸润动态。348尽管出现了两种基于抗体的放射性示踪剂，但针对ICOS的靶向成像仍存在挑战，包括正常组织毒性以及肿瘤特异性低。在发现ICOS靶向PET示踪剂时，必须权衡其有效性和毒性。

肿瘤坏死因子受体超家族成员4（OX40）

OX40，也称为CD134或TNFSF4，是肿瘤坏死因子受体超家族的一员。它主要在活化的CD4+和CD8+T细胞的细胞膜上表达，而OX40L主要在抗原呈递细胞中表达。OX40与其配体OX40L的结合能够激活CD8+T细胞。344OX40和OX40L是癌细胞中关键的免疫检查点。OX40与OX40L的结合可降低调节性T细胞的免疫抑制作用，并诱导T细胞增殖，从而增强对特定抗原的免疫反应。349尽管针对这一靶点已开发出许多放射性药物，并且显示出了良好的效果，但目前还没有一种进入临床试验阶段。

Alam等人开发了[64Cu]Cu-DOTA-AbOX40，这是一种非侵入性的PET/CT成像示踪剂，用于在肿瘤细胞接受局部CpG寡核苷酸（免疫佐剂）治疗后显示全身T细胞的激活情况。作者使用A20细胞在小鼠体内建立了皮下双同质肿瘤模型，仅在其中一个肿瘤中施用CpG。在CpG原位治疗两天后，PET/CT成像显示OX40特异性表达以及T细胞激活。与未治疗的肿瘤相比，用CpG治疗的肿瘤呈现出强烈的PET信号。在CpG治疗9天后，PET/CT显示脾脏中的示踪剂显著增强。这种放射性药物有望成为临床监测肿瘤免疫治疗的候选药物。350Simonetta等人开发了[64Cu]Cu-DOTA-mAbOX40，它可用作免疫PET示踪剂，在急性移植物抗宿主病（GVHD）的小鼠模型中实现对OX40+激活T细胞的特异性成像，GVHD是一种系统性疾病，其特征为多系统损伤（皮肤、食道、胃肠道、肝脏等），发生在骨髓移植（BMT）后。351Nobashi等人开发了一种[89Zr]Zr-DFO-OX40单克隆抗体，用于检测小鼠原位胶质瘤模型中的OX40+活化T细胞。[89Zr]Zr-DFO-OX40单克隆抗体能够监测树突状细胞治疗胶质母细胞瘤的疗效。352OX40成像在免疫PET/CT成像方面前景广阔。尽管其在肿瘤中高度聚集，但仍观察到一些不良反应（如给药后移植物抗宿主病的加重）。迫切需要具有更高特异性和更低毒性的新型靶向载体用于OX40成像。

题名：Radiopharmaceuticals and their applications in medicine

作者：Siqi Zhang, Xingkai Wang, Xin Gao, Xueyao Chen, Linger Li, Guoqing Li, Can Liu, Yuan Miao, Rui Wang & Kuan Hu 

DOI：https://doi.org/10.1038/s41392-024-02041-6