99mTc-3PRGD2 SPECT/CT显像用于肺部肿瘤分期及疗效评估的研究进展

孙 浩，张国建，鲁海文，王雪梅

1内蒙古医科大学，2内蒙古医科大学附属医院核医学科，3内蒙古自治区分子影像学重点实验室，内蒙古 呼和浩特010050

我国恶性肿瘤发病率最高的肿瘤是肺癌，死亡率占我国恶性肿瘤首位，因此，早期对其进行分期和疗效评估显得尤为重要。近年来，正电子发射计算机断层成像/计算机断层扫描技术（PET/CT）在分子影像水平为临床诊断助力，提供详尽的病灶信息，显示精确的病灶解剖位置，在肺癌诊断价值较高，同时逐渐应用在肺癌手术中的指引。但是在肉芽肿和炎性结节，会出现假阳性诊断，出现18F-FDG显像剂摄取增高。18F-FDG PET/CT尽管在肺癌肿瘤原发病灶检出具有较高诊断价值，但对于淋巴结转移、疗效评估方面存在一定的局限性。

恶性肿瘤有两个重要的特征，血管生成和淋巴结转移，整合素αvβ3的表达与这两个特征均有关。整合素αvβ3在新生血管内皮表达较高，但在休眠的血管内皮和正常细胞表达较低或无表达。放射性核素标记的精氨酸-甘氨酸-天门冬氨酸（RGD）分子探针特异的与整合素αvβ3结合，达到对肿瘤血管变化、肺癌原发灶和转移灶及疗效的早期监测。故整合素αvβ3对于区分淋巴结转移和非淋巴结转移患者体现出独特的价值［1］。一项荟萃分析表明，恶性肿瘤患者αvβ3 阳性表达率高于非恶性肿瘤对照组，有淋巴结转移组的αvβ3表达高于非淋巴结转移组［2］。99mTc 标记的RGD 肽类化合物，99mTc-3PRGD2已用于肿瘤血管生成显像，该类示踪剂在肺癌、乳腺癌、头颈部肿瘤等恶性肿瘤分期和疗效评估等方面都具有一定的优势，尤其在恶性肿瘤是否有淋巴结转移监测体现出独特的优势［3］。

1 99mTc-3PRGD2 显像剂研究进展

多种RGD 示踪剂已经进入临床试验，如18Fgalacto-RGD 和18F-AH111585［4-9］，但是99mTc-3PRGD2的制备过程简单，有效且可重复，使99mTc-3PRGD2应用最广泛。99mTc-3PRGD2 为临用新制放射性诊断制剂，由放射化学品（高锝［99mTc］酸钠注射液）和药盒［注射用甲苯磺酸钠烟酰胺腙聚乙二醇双环RGD肽，包括3个核心配体聚乙二醇双环RGD 肽（HYNIC-3PRGD2）、Tricine、TPPTS］组成。临用时按照制法制成99mTc：HYNIC-3PRGD2：Tricine：TPPTS 比例为1:1:1:1 的螯合物（即99mTc-3PRGD2），无需回旋加速器，具有制备简单，临用现配的优势。99mTc-3PRGD2注入体内后，被整合素受体阳性的肿瘤组织特异性摄取，通过单光子发射计算机断层成像（SPECT）/CT得到肿瘤组织显影，对肺癌、乳腺癌等肿瘤进行分子影像监测，对原发灶、转移灶及淋巴结转移提供详尽的病灶信息，从而指导个性化治疗。99mTc-3PRGD2注射液自2010年11月起已经作为北京协和医院的院内制剂使用，并在国内获得第四类《放射性药品使用许可证》多家有资质的医院应用，迄今已有接近2000例的临床使用经验［10-13］。药物代谢动力学99mTc-3PRGD2在健康个体中药代动力学和辐射剂量学已有初步研究。2012 年有学者首次研究99mTc-3PRGD2在10名男性健康受试者体内的安全性、生物分布和辐射计量。在注射后10 min时，99mTc-3PRGD2在血液中低于初始剂量的45%，表现出在血液中快速清除；在1440 min时，尿液中逐步增加的放射性物质剂量为原始剂量的（52.9±6.0）%。在全身成像则显示出高放射性物质在膀胱的高积累。肾脏中99mTc-3PRGD2吸收最多，表明显像剂从肾脏排出，从体内清除的特征。迄今为止，在动物模型和人类中均未观察到不良反应［14-18］。99mTc-3PRGD2表现出良好的药代动力学以及辐射存积量最小的特征，显示出巨大的应用潜力。

2 99mTc-3PRGD2 在肺癌原发灶显像方面进展

99mTc-3PRGD2 SPECT/CT分子影像在肺癌的实验研究，显示了其在肺癌原发灶的诊断方面具有多种独特优势［19］。

有研究通过对56 例高度可疑肺癌的患者进行99mTc-3PRGD2 SPECT/CT 显像，发现恶性病变组T/N值明显高于良性病变组；通过免疫组化SP技术，检测患者术后病理标本中的整合素αvβ3表达水平，结果显示，整合素αvβ3 表达在非小细胞肺癌组强度高于瘤旁正常组织和良性病变组，99mTc-3PRGD2显像与免疫组化结果一致。在患者体内，αvβ3 表达多在原发灶、转移灶及周围淋巴组织，在瘤旁正常组织和良性病变内巨噬细胞的细胞质及细胞膜也有一定程度的显像剂摄取［20］。

另有学者测定了99mTc-3PRGD2在肺癌肿瘤模型小鼠（NCI-H358人非小细胞肺癌）中的组织分布，RGD SPECT显像肺癌原发灶边界的效果与FDG PET类似，99mTc-RGD组小鼠肺癌病灶显像剂摄取和组织分布显著高于18F-FDG组，说明对于NCI-H358人非小细胞肺癌病灶99mTc-RGD的现象敏感度高于18F-FDG，而且对于低代谢的NSCLC的诊断，99mTc-RGD比18F-FDG更有潜在的巨大价值［21］。

此外，双受体靶向分子显像剂用于检测癌症的研究近来引起了更多科研工作者的关注［22］。其中，99mTc-RGD-BBN用于研究在Lewis肺癌C57/BL6小鼠体内的药物代谢动力学和肺癌病灶对于显像剂的摄取程度。研究结果表明，99mTc-RGD-BBN相较于18F-FDG显像，对于区分肺癌和炎症等方面更具有优势。99mTc-RGD-BBN显像可明确检测肺转移，为非侵入性发现肺癌病灶及转移灶提供一个可靠且有效的方法［23］。

有学者对74 例胸部占位性病变患者进行99mTc-3PRGD2 显像及CT显像，然后进行病理检查与之对比，发现在肺部病变良恶性鉴别中，99mTc-3PRGD2的敏感度高于胸部薄层CT，但胸部薄层CT 的特异性高于99mTc-3PRGD2 显像。在恶性肿瘤组织中，99mTc-3PRGD2显像T/N比值与肿瘤直径呈正相关，随病灶直径增大而增高（r=0.354）［23］。

另有研究发现在炎性病变中，巨噬细胞也表达整合素αvβ3，对RGD也有一定程度的摄取增高，从而揭示将某些炎性疾病错误地诊断为恶性肿瘤，导致99mTc-3PRGD2 显像对恶性肿瘤的诊断特异性降低［24］。

3 99mTc-3PRGD2 SPECT 显像对非小细胞肺癌淋巴结转移监测中进展

淋巴转移是肺癌常见的转移途径之一，对于手术治疗的患者，淋巴结清扫方式、清扫范围对于肺癌淋巴结清扫术至关重要。过去传统检查CT和MRI成像主要根据淋巴结的直径大小来判断转移情况，淋巴结短径＞1 cm诊断为淋巴结转移；但有些较小的淋巴结可能已经发生转移，却在传统检查未见明显异常。另外，导致淋巴结肿大的因素很多，比如良性病变炎症也会导致淋巴结肿大，导致假阳性率和假阴性率比较高。常规肺癌淋巴结清扫术清扫范围大、数量多、手术繁琐、创伤大且临床应用限制多。

99mTc-3PRGD2 SPECT整合素成像在非小细胞肺癌的淋巴结转移监测中具有独特优势，不仅对转移的淋巴结具有高度敏感度，还对于良性淋巴结病变具有低积累的特点。对于手术淋巴结清扫方式、清扫范围、指导外科手术，进行个性化手术治疗具有重要意义。

有学者对65 例可疑肺部病变患者先后行99mTc-3PRGD2 SPECT/CT和18F-FDG检查，发现当敏感度较高时，两种方法对肺脏肿瘤原发病灶诊断方面未见明显差异；但99mTc-3PRGD2 显像在每个区域淋巴结转移的诊断中均比18F-FDG PET/CT具有更高的特异性，具有更高的诊断价值，且99mTc-3PRGD2的积累水平与整合素αvβ3 表达和微血管密度呈正相关［25］。

与良性淋巴结转移相比，在转移灶中发现整合素αvβ3 的表达水平更高，99mTc-3PRGD2 的积聚明显更高。相比之下，良性和转移性淋巴结之间的18F-FDG摄取没有显著差异。

研究表明，这种新方法指导对个性化肺癌淋巴结清扫术提供更多的帮助，降低了患者术中的耐受风险和术后的复发风险，而后者通常需要进行纵隔镜检查或其他侵入性手术［26-27］。

此外，99mTc-3PRGD2与转移少或无转移的患者相比，转移多的患者99mTc-3PRGD2的累积量显着更高。在区域淋巴结评估中，99mTc-3PRGD2 SPECT在颈部和上胸部区域的敏感度和准确性显著高于传统影像，在中胸部、下胸部和腹部区域没有显著优势，可能是由于存在胃蠕动和心脏搏动的运动伪影，而SPECT扫描对其难以评估。此外，99mTc-3PRGD2通过肝胆系统代谢，导致肝脏生理摄取的溢出和部分体积效应对成像存在影响。

既往研究表明，基因敲低对于前列腺癌细胞的转移能力和迁徙潜能具有强烈抑制作用，在99mTc-3PRGD2显像表现为显像剂低摄取［28］。急性或慢性炎症的淋巴结，99mTc-3PRGD2低积聚，这与整联蛋白αvβ3的低水平表达相对应。说明淋巴滤泡性增生、肉芽肿生长并不一定存在与整联蛋白αvβ3相关的机制，具体机制还需进一步研究。

有研究对32例经组织学证实为原发性食管癌的患者进行了99mTc-3PRGD2 SPECT 和CT扫描，调查了99mTc-3PRGD2 SPECT对食管癌患者按区域检测纵隔淋巴结转移的有用性，然后将结果与CT的结果进行比较，对所有患者手术后的病理标本进行组织病理学检查。发现99mTc-3PRGD2 SPECT在术前评估食管癌患者淋巴结转移准确性优于CT，淋巴结分期是重要的独立预后指标［29］。有研究表明，99mTc-3PRGD2 SPECT成像对于食道癌的早期监测具有极高的敏感度和特异性［30］，但对于比较小的淋巴结和癌灶小的淋巴结仍然存在诊断盲区。

4 99mTc-3PRGD2 SPECT成像在肺癌患者远处转移的诊断中进展

99mTc-MDP全身扫描已被广泛用于骨转移的检测，敏感度高但特异性差。整联蛋白αvβ3也在破骨细胞和成骨细胞上表达。99mTc-3PRGD2 SPECT整合素成像在肺癌患者骨转移中具有独特优势，即当成骨、溶骨改变不明显时，99mTc-3PRGD2 也有独特优势。

有学者通过比较4个研究中心的44例可疑肺癌患者的99mTc-3PRGD2整合素受体显像与99mTc-MDP骨扫描在肺癌患者骨转移的诊断准确性，发现99mTc-MDP骨扫描在大多数病变中具有更好的对比度，而99mTc-3PRGD2成像似乎在排除假阳性病变和检测无骨生成的骨转移方面更为有效，即具有更高的特异性、准确性和阳性预测值［31］。

肋骨和腰椎常出现假阴性病变，主要原因是生理摄取分布，肝脏、脾脏、肠和肾脏中有99mTc-3PRGD2不同程度的显像剂摄取，从而干扰轻度摄取病变的诊断；另一方面，99mTc-3PRGD2是直接靶向肿瘤细胞的受体示踪剂，当不存在明显的成骨性或溶骨性变化时，99mTc-3PRGD2成像可能会检测到一些通过99mTc-MDP骨扫描无法检测到的骨转移。

5 99mTc-3PRGD2 SPECT 成像在肺癌患者化疗、靶向药物疗效评估中价值

如果早期可以准确检测肺癌患者化疗、放疗疗效，对于临床医师及时调整放化疗用药方案、放射源剂量、是否采取手术治疗方案具有非常重要的意义，对于患者不仅可以避免无效治疗带来的毒副作用，而且可以提高患者生活质量，同时减轻国家医保体系负担。

一般的化疗药物可直接杀死恶性肿瘤细胞，可根据肿块大小的改变判断肿瘤治疗效果。肿瘤靶向治疗近年来取得了很大进步。肿瘤细胞的增殖被靶向药物抑制，故肿瘤大小改变较肿瘤内部功能改变较晚发生，所以治疗有效早期肿瘤体积可能无明显变化，但药物已发挥疗效，因此靶向药物的真实的治疗疗效通过单纯肿瘤大小变化可能难以及时准确的反映。99mTc-3PRGD2显像根据肺靶病灶治疗前后的T/NT比值，计算肺靶病灶治疗后T/NT变化率，可早期有效评估治疗疗效。99mTc-3PRGD2显像对于抗血管生成的化疗药物及放疗疗效的及时监测和诊断方面具有显著的应用价值。。

5.1 99mTc-3PRGD2 SPECT成像在化疗药物对肺癌患者疗效评估中价值

99mTc-3PRGD2 显像T/NT变化率与患者无进展生存期呈正相关，对于早期评估治疗疗效和预后很有价值。

有研究对EGFR-TKIs化疗的30例肺腺癌患者分别于使用化疗药物之前和之后1 周之内行99mTc-3PRGD2，通过测量原发病灶和健侧肺本底的T/NT比值，估算化疗前后T/NT的改变情况，从而评估药物化疗疗效。18F-FDG PET/CT在化疗药物疗效早期监测具有很高的敏感度和特异性，并且对于预后评估也有价值，但其药物制备繁琐，价格昂贵，限制了其应用。相比之下，99mTc-3PRGD2 具有药物制备简单、价格便宜的优点，因而更易推广，达到对化疗药物的早期监测。

另有研究通过18只兔子植入27种VX2鳞状细胞瘤，将其随机分为对照组和治疗组，通过连续动态采集模式，研究了99mTc-3PRGD2的生物代谢分布特征，顺铂给药后，治疗组99mTc-3PRGD2在肿瘤组织中达到峰值的时间立即见延迟，而对照组肿瘤组织很快到达高峰时间，这可能是反映治疗效果的最早标志，体现了顺铂的抗肿瘤特性，使疗效监测更加及时。化疗第7天治疗组与对照组之间T/N 值存在显著差异，这反映了99mTc-3PRGD2 监测顺铂治疗肿瘤的效果。通过体外细胞学实验比较血管内皮细胞和VX2肿瘤细胞，发现血管内皮细胞对顺铂的细胞毒性的作用反应更加敏感，具体体现在出现反应时间更早［33］。

5.2 99mTc-3PRGD2 SPECT成像在靶向药物对肺癌患者疗效评估中价值

肺癌的化疗主要是通过抑制血管生成［34-35］。已有研究证明靶向药物与血管生成抑制剂联合治疗不仅可显著延长生存期，还可增强肺癌患者的治疗效果［36-37］。但是血管生成抑制剂一般较昂贵，且对于部分癌症患者并没有体现出较好的疗效［38］。此外，肿瘤体积的变化落后于血液供应抑制，当血管有明显抑制，可能肿瘤体积仅有轻微变化，常规影像监测手段无法及时反馈药物疗效。99mTc-3PRGD2 SPECT整合素成像在靶向药物对肺癌患者疗效评估中具有重要作用。

贝伐单抗是一种抗血管生成抑制剂，有学者利用肺癌A549细胞异种移植模型，对肿瘤摄取99mTc-3PRGD2进行成像，验证了贝伐单抗抑制肿瘤血管生成的实用性。分别在基线、第5天和第15天利用99mTc-3PRGD2 SPECT/ CT 成像进行纵向成像，显像剂摄取逐渐减低。在各个成像时间点采集肿瘤病理标本，采用H&E染色进行了组织病理学分析。结果显示，在开始接受治疗的5～15 d，在A549肺肿瘤模型中，对照组和贝伐单抗治疗组之间的肿瘤体积有显著差异（P＜0.05）。免疫组织化学和组织病理学H&E分析表明了肿瘤血管系统的改变［39］，与99mTc-3PRGD2 SPECT/CT成像结果一致。

这些结果表明贝伐单抗的抗血管生成作用，并可以解释肿瘤中99mTc-3PRGD2 SPECT/CT摄取的减少。除99mTc-3PRGD2 之外，18F 标记的肽如18F-fluciclatide 和18F-FPPRGD2已用于监测抗血管生成剂的治疗效果且其具有特异性，包括舒尼替尼、ZD4190和功能性紫杉醇［40-42］。研究结果表明整合素αvβ3 靶向的SPECT/CT用于评估化疗药物对肺癌的疗效有更高的准确性。

6 小结与展望

应用放射性素标记的RGD肽能特异地与整合素结合，在分子影像水平实现对肿瘤血管非侵入性、实时、立体的成像，对于抗肿瘤血管生成的化疗药物对于肿瘤血管生成的抑制作用达到及时监测反馈，对临床医师及时调整用药方案及是否可以采取手术切除疗法能够进行精确指导。99mTc-3PRGD2 SPECT/CT分子影像在肺癌的实验研究，显示了99mTc-3PRGD2 SPECT整合素成像可在肺癌原发灶的诊断、肺癌淋巴结转移诊断、肺癌患者骨转移的诊断、肺癌患者化疗、靶向药物疗效评估及中发挥重要作用，尤其是在指导肺癌伴淋巴结转移患者，制定个体化治疗方案具有较大的应用前景。

99mTc-3PRGD2 SPECT整合素成像可能会受到部分体积效应和生理摄取的影响；另外，整合素αvβ3 还存在于嗜中性粒细胞，单核细胞和血管平滑肌细胞上。这可能是99mTc-3PRGD2显像产生假阳性结果的主要原因。

99mTc-3PRGD2 SPECT整合素成像在对于肺癌、食管癌、宫颈癌等恶性肿瘤的监测、良恶性鉴别方面具有不逊色于18F-FDG PET/CT的敏感度，同时在恶性肿瘤淋巴结转移监测、动脉粥样斑块稳定性监测等提供价值，还具有价格优势，在科研和临床具有更广阔的应用前景。