FAPI-P8PN是一种成纤维细胞活化蛋白(FAP)抑制剂(IC50=3.6nM)。FAPI-P8PN有望用于FAP过表达的实体瘤的研究。

成纤维细胞激活蛋白（FAP）在癌症相关成纤维细胞（CAFs）中高度表达，对肿瘤发生和进展至关重要，因此是诊断和治疗的重要靶点。

研究提出了一系列基于UAMC-1110衍生物的FAP抑制剂（FAPIs），通过引入两性离子和聚乙二醇（PEG）进行修饰。新型的68Ga标记示踪剂显示出比68Ga-FAPI-04更好的药代动力学特性。在小鼠体内进行的正电子发射断层成像/计算机断层成像（micro-PET/CT）显示，含有三氟硼酸两性离子的68Ga-FAPI-BN-1和带有磷酸两性离子及PEG8修饰的68Ga-FAPI-P8PN均表现出高肿瘤摄取和最小的正常组织摄取。生物分布研究证实了它们优秀的肿瘤积累和肿瘤与正常组织的比率（T/NT）。具体来说，68Ga-FAPI-BN-1在1小时时展现出49.31±2.76%ID/g的肿瘤摄取，肿瘤/肌肉比为24，而68Ga-FAPI-P8PN在0.5小时时展现出42.19±3.21%ID/g的肿瘤摄取，肿瘤/肌肉比为23。这些结果表明，这些示踪剂作为针对FAP的有效分子成像剂具有潜力。

研究创新性地运用两性离子技术，探索其在提升FAPI分子药代动力学特性方面的潜力。聚乙二醇（PEG）与两性离子均展现出优异的亲水性和抗蛋白吸附特性，因此常被用于改善药物亲水性、延长滞留时间及加速药物代谢。这类材料广泛应用于生物材料、药物递送系统及小分子药物领域。

前期研究发现，通过引入不同长度的PEG链可有效延长药物滞留时间并提高肿瘤与背景比值。PEG通过氢键作用实现水合，而两性离子则利用离子溶剂化作用，不仅水合效果更显著，还具有更高的结构多样性。两性离子的电荷分布均匀，形成电中性环境，通过离子溶剂化作用构建稳定的水合层。这种结构能有效抑制驱动蛋白吸附的疏水作用力，从而消除带电粒子与蛋白质间的相互吸引风险。此外，两性离子还能通过静电作用与细胞膜、37肿瘤细胞表面、以及FAP蛋白口袋附近的残基39发生相互作用，显著提升FAP与靶向成分的结合效率。这种相互作用不仅能减少非特异性蛋白吸附，还能增强药物与靶蛋白的结合亲和力。在不同两性离子修饰的化合物中，68Ga-FAPI-BN-1和68Ga-FAPI-SN的肿瘤摄取量及T/NT比值显著高于68Ga-FAPI-04。这种现象可能归因于两性离子的独特性质——它们能形成疏水环境并产生电荷分离基团。众所周知，细胞膜和肿瘤细胞表面都带有负电荷。因此，经两性离子修饰的FAPIs通过静电作用高效附着于肿瘤细胞表面，从而促进并加速药物内吞。此外，这些两性离子基团还能与FAP结合口袋附近的残基产生静电作用，增强靶向成分与FAP蛋白的结合亲和力。由此产生的相互作用不仅提高了放射性示踪剂的摄取量，还延长了滞留时间。两性离子通过离子溶剂化作用与周围水分子形成水合层，有效减少非特异性蛋白吸附，降低正常组织的摄取量。在经两性离子修饰的化合物中，68GaFAPI-BN-1在注射后1小时展现出最高的肿瘤摄取量和肿瘤-背景比值。这种效果可能源于三氟化硼两性离子较弱的水吸附能力，使其在与细胞膜、肿瘤细胞表面及FAP结合口袋附近残基相互作用时干扰更小。

本研究证实，将两性离子与聚乙二醇链整合到FAPIs中可显著提升其靶向性和药代动力学特性。与68Ga-FAPI-04相比，修饰后的示踪剂在细胞摄取、肿瘤摄取及滞留时间方面均表现更优。值得注意的是，68GaFAPI-P8PN、68Ga-FAPI-BN-1和68Ga-FAPI-SN等化合物展现出作为FAPI成像剂开发框架的潜力。两性离子相对于靶向基团的空间排布与结构，结合聚乙二醇链的整合，通过可能影响其独特电荷分布并增强水合效应，显著调控FAPIs的药代动力学特性。此外，聚乙二醇链的引入进一步优化了靶向性和药代动力学特性，其效果超越单纯使用两性离子。177Lu-FAPI-P8PN在延长滞留时间和提升肿瘤/背景比值方面的成功，凸显了两性离子修饰的重要价值。

参考文献：DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.5c00464