Trop2靶向的肿瘤分子影像及治疗研究进展

杨琦，李翠翠,2，邱永康，陈钊，康磊*

1.北京大学第一医院核医学科，北京 100034；2.首都医科大学友谊医院核医学科，北京 100050；*通信作者 康磊kanglei@bjmu.edu.cn

癌症严重影响人类健康，如何实现早诊断、早治疗并提高癌症患者的预后至关重要[1]。分子影像技术应用影像技术无创性地示踪生物体内靶向分子，为肿瘤的早期及靶向诊断提供有效手段。光学分子成像通过对药物介入而产生的特定波长的光学信息进行采集并推导其光源分布，在分子层面上寻找和跟踪成像目标的运动轨迹，操作简便、直观性强、灵敏度高。超声分子成像通过将目的分子特异性抗体或配体连接到声学造影剂表面构筑靶向声学造影剂，使声学造影剂主动结合到靶区，具有无创、实时、动态、分辨率高等独特优势[2]。磁共振分子成像以在磁共振图像上可显像的特殊分子作为成像标记物，对这些分子在体内进行定位，为实现肿瘤早期诊断及精准治疗提供有利支持。核医学分子成像使用放射性核素标记特异性单克隆抗体或其片段作为示踪剂进行显像，具有更高的敏感度和特异度[3]。此外，使用治疗用分子探针还可以实现肿瘤靶向诊疗一体化[4]，因此分子影像具有其他成像技术不可比拟的优势[5]。

滋养层细胞表面抗原2（trophoblast cell surface antigen 2，Trop2）是一种细胞内钙信号转导器，在多种实体上皮样癌中过表达[6]，其过表达通常与肿瘤的不良预后和转移风险呈正相关。基于Trop2在恶性肿瘤中的高表达特性，运用分子影像诊疗技术不但有望实现Trop2的早期特异无创性活体诊断，还可以实现靶向治疗或诊疗一体化。因此，本文拟对Trop2在多种恶性肿瘤中的分子机制及分子影像诊疗的研究进展进行综述。

1 Trop2与恶性肿瘤的关系

1.1 Trop2参与调控的分子机制 Trop2于1981年首次被发现，其在滋养层细胞表面高表达，由肿瘤相关钙信号转导2基因编码，属于TACSTD基因家族[1]。Trop2是由323个氨基酸组成、分子量约36 kD的跨膜蛋白，由胞外区、跨膜区、细胞质尾3部分构成。

Trop2具有干细胞样特性，能够促进组织器官形成和胚胎发育，参与肿瘤的生长、增殖、细胞迁移等[7]。Trop2可以通过胰岛素样生长因子1影响信号传导，并通过与神经调节蛋白1的相互作用抑制酪氨酸激酶受体3。Trop2下调上皮细胞标志物E-钙黏蛋白的同时上调间皮细胞标志物N-钙黏蛋白，促进肿瘤的上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）[8]。Trop2参与钙信号传导，通过释放钙离子诱导丝裂原活化蛋白激酶信号传导并促进细胞周期。此外，Trop2还可通过激活蛋白激酶B、调节4,5-二磷酸磷脂酰肌醇/1,4,5-三磷酸肌醇/钙离子、Janus激酶/信号转导与转录激活子和Wnt途径/β-连环蛋白信号通路等[9]在不同肿瘤中发挥作用。

1.2 Trop2与多种肿瘤的关系

1.2.1 胃肠道肿瘤 Trop2过表达与胃癌分化程度、大小、淋巴结转移、远处转移、分期和幽门螺杆菌感染有关。Trop2通过与β-连环蛋白结合促进EMT并诱导胃癌的转移。肿瘤坏死因子-α通过调节蛋白激酶1/2信号通路上调Trop2表达促进结肠癌侵袭。Guerra等[10]发现Trop2通过激活解整合素金属蛋白酶10激活进而失活E-钙黏蛋白。作为Trop2的结合蛋白，冠状蛋白样肌动蛋白结合蛋白1C通过磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B信号通路诱导结直肠癌细胞EMT，与肿瘤细胞迁移、侵袭及预后不良有关[11]。

1.2.2 肺癌 在肺癌中Trop2过表达提示预后不良，与上皮细胞黏附分子过表达预示良好相反。在肺腺癌中Trop2表达与p53突变之间存在显著相关性。Trop2通过激活蛋白激酶1/2信号通路促进非小细胞肺癌的新生血管形成。Sun等[12]在体外和体内模拟了人类非小细胞肺癌肿瘤微环境，证明Trop2在调节胰岛素样生长因子2-胰岛素样生长因子1受体-蛋白激酶B轴信号传导以促进耐药和肿瘤微环境重塑中发挥关键作用。

1.2.3 乳腺癌 Trop2可以促进乳腺癌的EMT，其过表达与乳腺癌预后不良相关。半乳糖凝集素3通过与附膜蛋白结合增强了特异性蛋白1的募集，从而促进Trop2的转录[13]。

1.2.4 卵巢癌 Trop2过表达可能是卵巢癌化疗耐药、侵袭性增加的原因。Trop2可能通过扰乱Bax/Bcl-2的平衡在肿瘤发生和进展中起关键作用。Trop2可通过激活蛋白激酶B/β-连环蛋白信号通路促进卵巢癌细胞增殖和转移，抑制Trop2的表达可以抑制卵巢癌进展[14]。

2 Trop2靶向的分子探针

2.1 单克隆抗体 单克隆抗体在医药治疗上有广泛前景，已用于治疗肿瘤、自身免疫性疾病等多种疾病。抗Trop2人源化抗体hRS7是目前应用比较广泛的Trop2靶向单克隆抗体。

2.2 Fab片段 Fab片段具有分子质量小、组织分布特异性强、免疫原性低、可基因工程操作等特点，已成为医药研究领域的重要成员之一。Fab片段较全抗体缺少了Fc片段，可以减少源自IgG抗体的假信号，提高识别肿瘤抗原的能力。有研究将抗Trop2 Fab片段与多柔比星结合形成抗体药物偶联物，发现在BxPC3和PL45这两种胰腺癌细胞均显示出剂量依赖性抑制作用。

2.3 双特异性抗体 由于目前疾病的发展趋向于复杂化，双特异性抗体可有效补充单抗药物单表位治疗的不足。有研究对177Lu标记的抗Trop2和抗组胺-琥珀酰-甘氨酸（HSG）双特异性抗体和diHSG肽（IMP288）对皮下PC3肿瘤小鼠进行预靶向放射免疫治疗研究，发现放射免疫治疗抑制了PC3肿瘤的生长。

2.4 抗体偶联药物 抗体偶联药物通过将靶向Trop2的单克隆抗体与具有细胞毒性的药物连接起来，将药物递送到高度表达Trop2的肿瘤附近，从而起到定向给药的效果，具有极大潜力。SN-38（7-乙基-10-羟基喜树碱）是伊立替康的活性成分，将SN-38衍生物与hRS7偶联得到的抗体偶联药物，可显著抑制肺癌、结肠癌、胰腺癌、前列腺癌等荷瘤鼠模型中的肿瘤生长。Bardia等[15]发现另一种SN-38衍生抗体偶联药物可以使50%的三阴性乳腺癌患者临床获益率≥6个月，具有良好的耐受性和高活性。

2.5 抗体介导的纳米材料 纳米材料可以实现对抗体和药物的紧密包裹及长效循环，且制备工艺易于产业化，为体内靶向运输提供了有效手段。为了将抗癌药物定点送到三阴性乳腺癌，Son等[16]制备了抗Trop2抗体介导的纳米材料载体，并选择多柔比星作为抗癌药物封装在纳米颗粒中。与不含Trop2抗体的多柔比星对照纳米颗粒相比，这种纳米材料通过特异性靶向表达Trop2的三阴性乳腺癌细胞，并通过细胞内环境中二硫键的还原快速释放多柔比星，对Trop2阳性癌细胞表现出更高的毒性。

3 Trop2靶向的分子显像

光学成像、免疫PET等分子影像技术为活体示踪Trop2提供了有效手段，可为肿瘤定位及判断肿瘤转移提供准确方法。

3.1 光学显像 靶向Trop2的光学显像研究尚停留在细胞水平，利用光学成像在活体定位仍有很大的探索空间。Fu等[17]利用直接随机光学重构显微镜dSTORM成像系统观察Trop2在非小细胞肺癌细胞和正常细胞（培养细胞和原代细胞）膜上的分布规律，并用超分辨镶嵌SR-Tesseler统计方法分析其聚集特性，发现癌细胞中Trop2的表达和聚集水平高于正常细胞，提示Trop2在癌细胞中的过度表达和聚集是一个共同特征，这将有助于癌症的早期诊断。

3.2 核医学显像 目前已发现基于Trop2的无创成像在前列腺癌和胰腺癌检测和治疗监测中具有巨大潜力，已有研究对Trop2靶向抗体分别进行89Zr、111In标记用于免疫PET和SPECT显像。在小鼠前列腺中接种人前列腺癌细胞系PC3肿瘤细胞后对小鼠进行免疫PET和SPECT显像，均清晰地显示了前列腺癌PC3肿瘤模型移植瘤。Jiang等[18]将抗Trop2抗体（AF650）用64Cu（半衰期12.7 h）标记，评估不同前列腺癌细胞系上的Trop2表达水平，发现Trop2表达在LapC4细胞中最高，而在PC3和22RV1细胞中较低，64Cu-NOTAAF650为具有Trop2过表达的前列腺癌成像提供了特异性示踪剂。该团队还将AF650进行89Zr标记后在胰腺癌模型进行显像和生物分布研究，发现89Zr-DFOAF650可通过Trop2介导的体内免疫PET有效地检测胰腺癌[19]。

除单靶点抗体外，双特异性抗体也是一种有效的显像剂。双特异性抗体显像研究已经应用于前列腺癌，由于双特异性抗体的选择性更高，其开发对肿瘤的诊疗具有重大帮助。Lütje等[20]使用111In标记抗Trop2和抗HSG双特异性抗体（TF12）和diHSG的肽（RDC018），评估TF12/RDC018在表达Trop2的前列腺癌小鼠肿瘤模型中的预靶向特性，MicroSPECT/CT成像证实了111In-RDC018的Trop2特异性摄取。

4 基于Trop2抗体的靶向治疗

Trop2是参与致癌作用和癌症进展的多个基本过程的关键调节剂，利用光学、核医学等治疗Trop2靶向肿瘤的研究引起了越来越多学者的兴趣。目前已有动物实验研究证明以Trop2为靶点的单克隆抗体可特异性治疗肿瘤。

4.1 放射免疫治疗 Jiang等[18]将AF650和DTPA偶联，用90Y（半衰期64.1 h）标记，将放射免疫疗法应用于治疗前列腺癌小鼠模型，发现与非特异性IgG相比，90Y-DTPA-AF650成功抑制了肿瘤生长，同时具有较低的脱靶毒性，表明这种靶向抗体在前列腺癌免疫放射治疗方面具有广阔的前景。有研究使用非代谢肽IMP-R4将131I附着在单克隆抗体上，将131I-IMP-R4标记的hRS7在乳腺癌皮下肿瘤模型中进行放射免疫治疗，5只小鼠（共11只）肿瘤完全缓解，取得了显著的治疗效果。

4.2 光热免疫治疗 光免疫疗法是一种新型的肿瘤特异性治疗，利用单克隆抗体-光敏剂偶联物和近红外光照射。Nishimura等[21]利用人源化抗体偶联光敏剂IR700对胰腺癌和胆管癌进行治疗，抑制了胰腺癌和胆管癌异种移植肿瘤的生长。空心金纳米球与单克隆抗体结合已用于选择性地破坏宫颈癌细胞，通过将近红外光转化为热量破坏肿瘤细胞，实验证明这是一种有前景的靶向破坏宫颈癌细胞的治疗方法。Lütje等[20]使用TF12结合RDC018，由于同时具有放射性标记的DOTA螯合物和近红外荧光成像目的的荧光团（IRdye800CW），PC3转移灶可以在术前使用SPECT/CT进行可视化，随后可以使用术中NIRF成像通过图像引导手术切除，显示了预靶向双模态成像方法在前列腺癌中的临床前可行性。

5 展望

利用分子成像技术可以对Trop2靶向的肿瘤进行早期诊断和治疗，不仅可以早期特异地识别高表达Trop2的肿瘤，而且可以通过偶联抗体进行特异性治疗，对于肿瘤的诊断及治疗具有极大的优越性。人表皮生长因子受体2虽然在乳腺癌和胃癌中的研究已很成熟，但在大部分恶性肿瘤中呈低表达或不表达。程序性死亡受体配体-1能够与程序性死亡受体-1结合，增强体内免疫细胞T细胞对肿瘤细胞的识别，从而达到杀灭肿瘤的作用，是近年最为关注的肿瘤免疫治疗靶点，但是其表达与疗效的相关性欠佳，其靶向显像是否能够预测疗效仍然值得进一步探讨。相比之下，Trop2作为一种细胞内钙信号转导器，在多种恶性肿瘤过表达并参与肿瘤的发生及发展，在肿瘤的诊断、靶向治疗及疗效预测等方面均极具潜力，为诊断治疗表达Trop2的恶性肿瘤提供候选。然而，对于Trop2介导肿瘤细胞增殖和迁移等一系列活动的分子机制仍不够清楚，因此仍需加强机制方面的研究。本团队已经初步筛选了肝癌、乳腺癌、胰腺癌等肿瘤模型的Trop2表达，拟结合放射性核素诊断和治疗作用，实现Trop2靶向的放射性诊疗一体化研究。分子影像的良好应用前景已在不断的发展中逐渐显现出来，随着科学研究的不断推进，分子影像的临床应用将逐步实现。