用于肿瘤治疗的~(90)Y标记单克隆抗体和受体

收稿日期:2001208214;修回日期:2002202210

作者简介:范我(1941～),女(汉族),浙江人,研究员,放射性药物专业

第15卷第3期

2002年8月

同　位　素

Jou rnal of Iso topes

V o l .15　N o .3A ug .2002

用于肿瘤治疗的90Y 标记单克隆抗体和受体

范　我

(苏州大学核医学院,江苏苏州　215007)

摘要:简述了90Y 标记M c A b 和肽2受体的标记方法、动物实验、临床应用以及剂量估算等方面的研究概况。关键词:90Y ;单克隆抗体和受体;肿瘤治疗

中图分类号:R 730155;O 6141322 文献标识码:A 文章编号:100027512(2002)0320168207

用于治疗的放射性核素利用射线对细胞的

杀伤作用达到治疗目的。一般发射Β-或Α射线,

且有较高的能量、半衰期适中,进入体内后在短时间内即可达到预定的辐射剂量,以保证治疗效果。目前用得最多的核素是131I ,容易得到,价格低廉。其优点是易于标记蛋白质、多肽类生物大

分子物质。近年来又有多种Β-发射体核素用于治疗,如153Sm 、186R e ,89

Sr 等。但是对用于标记单克隆抗体(M c A b )和受体的放射性核素,又有一

些特殊的要求。单抗和受体与一般化合物相比,分子大而与放射性核素结合位点少,因此宜用高比活度或无载体核素进行标记,以提高标记比活度。在几种无载体核素中,尤以188R e 和90Y 受到青睐,它们通常分别由188W 2188R e 和90Sr 290Y 发生器得到,可随时应用,方便、经济。因此除188R e 之外,近年来对90Y 的标记及应用研究也逐渐增多。

90

Y 是纯Β-发射体核素,Β-射线能量高,

E m ax =2.3M eV ,在组织内最大射程可达12

mm ,R 95(Β粒子把95%的能量传给靶组织的距

离)可达5.94mm ,有利于对肿瘤组织的均匀照射,其平均杀伤细胞的范围为131I 的10～20倍;半衰期为64h ,对标记物到达肿瘤并发挥射线的杀伤作用均较合适;其不发射Χ射线的特点使

射线对周围正常组织无害,给药后对患者也不需要特别防护,甚至可接受门诊治疗。相比之下,

131

I 与M c A b 的结合不够稳定,进入机体内容易

脱碘,对非靶器官造成辐射损伤;131I 的核性质也

不甚理想:它除了发射Β-射线外还发射高能Χ

射线,非但无助于治疗,而且引起对周围组织的

辐射损伤及环境污染;另外,131I 发射的Β-射线

能量弱,在机体内的穿透深度不超过3mm ,R 95仅为0.992mm ,不利于手术后杀灭浸润到周边组织中的残留恶性细胞。与放射性铼相比,90Y

既具有与186R e 同样理想的高Β-射线能量和适

中的半衰期,又与188R e 同为适于标记生物大分子的无载体核素,用于核素治疗有良好的应用前

景。此外,还有多种稀土核素如177L u 、169E r 、166D y

等也有理想的核性质,除了半衰期适中外,发射

Β-射线的能量分别为0.5、

0.3和0.4M eV ,与111In 的俄歇电子、90Y 的高能Β-射线一起,构

成了低、中、高三个能量段,适用于不同大小、不同类型的肿瘤治疗。这些核素与90Y 具有相似的化学性质,标记方法可互相借鉴,也使人们对90Y 标记的放射性药物产生了更大的兴趣。

使用90Y 的缺点是母体90Sr 的半衰期长达28.5年,而90Sr 是亲骨类的高毒性核素,它在人

体骨中吸收受到严格的限制,因此对90Sr 290Y 的

分离要求很高,另外90Y的测量要求用Β探测器,也给有些实验室应用带来不便。用90Y的标记物进行治疗时,其体内摄取情况和疗效需通过SPECT(单光子发射断层扫描仪)测定它的轫致辐射来观察,分辨率差。因此,常用发射Χ射线的111In、87Y和发射正电子的86Y、88Y标记的同类物质行SPET或PET(正电子发射断层扫描仪)显像进行跟踪疗效、药代动力学研究和剂量估算[1,2]。上述种种因素使90Y的应用或多或少受到了限制。

90Y用作治疗药物早有报道。近期的抗体和受体类治疗剂由于其良好的导向性和特异性,使90Y的标记和应用焕发出新的生机。

1　90Y标记单克隆抗体(M cAb)

放射免疫治疗(R IT)已研究了近20年,它是利用放射性核素标记的单克隆抗体(M c A b)与特异的肿瘤相关抗原结合,使载带的放射性核素射线杀灭肿瘤细胞的体内核素疗法。但是,诸多因素影响了它进一步发挥作用,例如:①M c A b缺乏特异性,标记物不能有效与肿瘤抗原结合;②常用的鼠源性M c A b进入人体后在循环血液中会产生人抗鼠抗体(HAM A),阻止了抗体和肿瘤相关抗原的结合,尤其是重复给药时效果明显下降;③静脉给药使进入体内的标记抗体被大大稀释以及由于肿瘤坏死、血供差等原因,均使放射性核素在病灶部位积聚降低;④对于脑胶质瘤,更有血脑屏障阻挡了抗体被肿瘤摄取。近年来,介入放射学和立体定向外科学技术日趋成熟,通过插管、穿刺、植入等手段可把药物直接精确地送到病灶部位。这样,使原来一些困扰着R IT的问题迎刃而解:直接给药方法可使药物浓聚在病灶区域,大大增加了射线对病灶的杀伤作用而不累及正常组织和辐射敏感器官;瘤内给药使80%的抗体直接结合到肿瘤部位,大大减少了循环血中产生的HAM A[3];特别是它只和肿瘤相关抗原表达的特异性受体发生反应,能够识别和跟踪浸润到周边正常组织中隐伏的新生态肿瘤细胞,在放射性核素有效射程内予以杀灭,起到“清扫”作用,从而降低肿瘤复发的几率,这是放疗、化疗等其他方法所难以企及的。

90Y标记单抗的关键是选择连接剂。通常用D T PA(二乙三氨五乙酸)作为双功能连接剂进行间接法标记,但对于90Y,制得的标记物不够稳定,90Y较易从单抗脱落,进入非靶器官,使其应用受到限制。近年来发展了用DO TA(1,4,7, 102四氮杂环十二烷2N,N’,N’’,N’’’四乙酸)及其衍生物作为螯合剂的标记方法,可提高标记物的稳定性,但是90Y的利用率尚不理想,仅为50%左右。最近Kuk is等[4,5]报道了两种新的连接方法标记抗淋巴瘤单抗L ym21和抗腺癌单抗ChL6:①用DO TA的衍生物BA T{(S)222[p2 (溴乙氨基)苯基]2DO TA}与22亚氨基四氢噻吩(22IT)通过开环反应在蛋白质氨基上引入游离巯基;②合成DO TA2四肽2ChL6(如图1),这种连接剂使标记物既具有高稳定性又增加了与放射性核素的有效连接,90Y的利用率可达约90%。这两种连接方法的优点是22IT在修饰抗体时保留了它的正电荷,不影响它的构型,并且放射性核素与抗体不直接相连,可使抗体保持其原有的生物活性。Schoo tt等[6]报道了用双功能连接剂PA2DO TA(其化学结构示于图2)标记与肿瘤相关糖蛋白TA G272作用的单抗CC49及其片段F(ab’)2,动物实验结果表明,给药后5天注入剂量的约75%到达肿瘤,重要的是给药24h时骨中的积聚仅为3%,低于用其它双功能连接剂所标记的单抗在骨中的积聚

。

图1　DOTA-L y m-1连接的2-IT-BAD

(上)和DOTA-四肽-Ch L6(下)的化学结构　

很多学者对90Y标记单抗的疗效和毒性做了深入的研究。D e N ardo等[5]将4.1～14.1 M B q90Y2DO TA2四肽2ChL6注入荷乳腺癌裸鼠,结果表明,LD250 30为12.8M B q,相当于肿瘤(200mm3)和全身的剂量分别为50.9和17.9 Gy。在9.6M B q以下没有裸鼠死亡,肿瘤的应答(治愈+完全应答+部分应答)在给药剂量4.1

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