靶向成纤维细胞激活蛋白放射性药物在恶性肿瘤诊疗中的研究进展

宋杨美惠，李梦婷，兰晓莉，江大卫

（华中科技大学同济医学院附属协和医院核医学科 湖北省分子影像重点实验室，湖北 武汉 430022）

成纤维细胞激活蛋白（fibroblast activation protein，FAP）高表达于肿瘤微环境中的肿瘤相关成纤维细胞（cancer associated fibroblasts，CAFs），通过参与细胞外基质（extracellular matrix，ECM）重塑、肿瘤细胞增殖调节和肿瘤免疫抑制等过程促进肿瘤的生长和侵袭[1-2]。FAP 在正常组织中不表达或低表达，但在90%以上的上皮性肿瘤中过度表达[3]。因此，FAP 是一个极具吸引力的恶性肿瘤诊疗靶点，在诊断方面，靶向FAP 的显像剂可用于非侵入性检测和监测肿瘤。由于ECM 体积可能大于肿瘤细胞体积，如果FAP 充分表达，ECM 靶向的正电子发射断层成像（positron emission computed tomography，PET）可能比18氟-氟代脱氧葡萄糖（18F-fuorodeoxyglucose，18F-FDG）PET 检测微小病灶更敏感[4]。在治疗方面，以FAP 为靶点的内照射治疗可以对CAFs 产生电离辐射的同时通过交叉火力效应杀伤肿瘤细胞，发挥双重抗肿瘤效应；适配α 核素（如223Ra、225Ac）对CAFs 实施短程α-辐射或适配β 核素（如90Y、131I、177Lu、188Re）对肿瘤细胞实施中长程β-辐射，均有望进一步提高治疗效果[4]。放射性核素诊疗一体化将诊断性和治疗性核素标记于同一分子以靶向疾病相关生物标志物，获得兼备诊断与治疗功能的一对放射性药物，一举实现定量、定位、无创可视化生物标志物的分子成像与基于成像的精准靶向内照射治疗。本文将对近年靶向FAP 的放射性药物在肿瘤靶向诊疗中的临床前或临床研究进展进行综述，以探讨其在肿瘤精准诊疗中的应用潜力。

1 靶向成纤维激活蛋白的结构与性质

FAP（GenBank U76833）是细胞表面Ⅱ型跨膜丝氨酸蛋白酶（EC 3.4.21.B28），相对分子质量为97 000，由760 个氨基酸组成[3,5]。FAP 包含1 个α/β 水解酶结构域和1 个β 螺旋桨结构域，可以单体、同源二聚体或异源二聚体等3 种形式存在。FAP 属于脯氨酸特异性丝氨酸蛋白酶家族成员，具有二肽基肽酶和肽链内切酶活性，可降解ECM 中的二肽及Ⅰ型胶原，从而促进肿瘤细胞脱离原发部位，实现肿瘤细胞转移[6-7]。此外，FAP 也能直接参与细胞间信号转导，介导各种生长因子、细胞因子、蛋白酶和ECM 蛋白的表达和分泌，进而调节肿瘤的发生发展。

FAP 在乳腺癌、结直肠癌、胰腺癌、胃癌、肺癌、膀胱癌和卵巢癌等恶性肿瘤中过度表达，然而不同研究报道的表达量略有差异。虽然FAP 通常被认作是CAFs 的生物标志物，在ECM 中大量表达，但一些研究发现FAP 也在恶性肿瘤细胞上表达。其中，在胃癌中FAP 大部分定位于胃癌细胞表面，在ECM 和内皮细胞中表达较弱[8]。此外，FAP 的表达量对临床结果的影响是高度可变的，取决于恶性肿瘤类型、组织学类型、肿瘤定位和特定的细胞表达（基质细胞与恶性细胞）[9]。

2 靶向成纤维激活蛋白放射性药物的发展历程

1994 年，放射性核素131I 标记靶向FAP 的单克隆抗体mAbF19 首次进行肿瘤患者在体显像，靶向FAP 的放射性药物研究自此拉开序幕[10]。一系列靶向FAP 的抗体、肽类药和小分子化合物作为前体被开发、优化，并成功实现放射性核素的标记，其中部分放射性药物已成功进入临床研究（见表1）。

表1 靶向FAP 放射性药物在诊断及治疗恶性肿瘤中的临床研究进展Table 1 Clinical theranostic studies of FAP-targeted radiopharmaceuticals in malignant tumors

2.1 抗体类

上述首例靶向FAP 的131I-mAbF19 单光子发射计算机断层成像（single photon emission computed tomography，SPECT）显像结果显示，17 例结直肠癌肝转移患者中有15 例患者的癌灶对131I-mAbF19高度特异性摄取，表明了mAbF19 抗体及其变体衍生的放射性药物在上皮性肿瘤诊疗中的潜能[10]。随后，人源化的mAbF19 抗体——西罗珠单抗（sibrotuzumab）被开发，成功降低了异种抗原的免疫原性[11]。在131I-sibrotuzumab 的Ⅰ期剂量临床研究中，20 例结直肠癌患者与6 例非小细胞肺癌患者接受了梯度浓度的131I-sibrotuzumab 治疗，其中6 例患者观察到与治疗相关的不良事件，3 例因出现免疫反应而被排除[12]。患者通过SPECT 显像成功探测到FAP 阳性的恶性肿瘤，然而上述2项治疗性核素131I 相关临床研究（131I-mAbF19 和131I-sibrotuzumab）均未能显示出明显的疗效，也未观察到客观的肿瘤反应[13]。Fischer 等[14]筛选出靶向FAP 的人鼠交叉反应抗体ESC11 和ESC14，通过177Lu 标记抗体，发现177Lu-ESC11 在黑色素瘤异种移植肿瘤摄取量高于ESC14 和vF19，且更明显地延长小鼠生存期，然而该探针的诊疗效能未得到进一步探索。由于89Zr 的半衰期与单克隆抗体的生物半衰期相似，越来越多89Zr 标记抗体类PET 放射性药物被开发。2020 年，89Zr-Df-Bz-F19 mAb PET 显像成功实现对多形性胶质细胞瘤动物模型的诊断[15]。同年，Hintz 等[16]合成89Zr-B12 IgG 探针，并验证了89Zr-B12 IgG PET/CT 可作为转移性去势抵抗性前列腺癌无创成像的新方法。最近，Xu 等[17]从抗体噬菌体库中选择了2 个高亲和力的新型抗FAP 单域重链抗体（AMS002-1 和AMS002-2），通过与人IgG4 的Fc 片段融合得到AMS002-1-Fc rAb 和AMS002-2-Fc rAb。89Zr-AMS002-1-Fc rAb 的PET/CT 成像和177Lu-AMS002-1-Fc rAb 的SPECT/CT 成像在HT1080 荷瘤鼠中显示出较高的肿瘤摄取与较长的肿瘤滞留。177Lu-AMS002-1-Fc rAb 介导的放射免疫治疗成功延缓HT1080 荷瘤鼠的肿瘤生长：在实验组开始接受治疗的第29 天，未经治疗的对照组荷瘤鼠肿瘤大小为治疗组的2.59 倍。89Zr/177Lu-AMS002-1-Fc 展现了抗体类放射性药物在FAP 阳性肿瘤诊疗一体化中的应用前景。

2.2 小分子抑制剂类

由于FAP 的蛋白酶属性，研究者们开发了系列靶向FAP 抑制剂（fibroblast activation protein inhibitor，FAPI），主要分为硼酸吡咯类、氯甲基酮类和氰吡咯类[18]。第1 代FAPI 主要为硼酸吡咯类，其与FAP 相关的多种脯氨酸肽酶亲和力高，但特异性低，且缺乏稳定性[19-20]。代表药物Talabostat 在结肠癌、黑色素瘤、非小细胞肺癌的Ⅱ期临床研究显示治疗效果欠佳[21-23]。2013—2014 年，第2 代以氰吡咯类为主的FAPI 变体相继被合成，其以N-（4-喹啉酰基）-甘氨酸-（2-氰基吡咯烷）支架为核心，在稳定性与选择性方面展开积极探索[24-25]。2018 年，德国海德堡研究小组首次尝试对含喹啉结构的FAPI-01 进行放射性碘化。然而因125I-FAPI-01存在时间依赖性外流和酶促脱碘等问题，其进一步临床前评估受阻，后通过FAPI-02 的喹啉6 或7 号位置连接螯合剂DOTA 实现68Ga、177Lu 标记。其中68Ga-FAPI-02 肿瘤吸收率增强而177Lu-FAPI-02 滞留时间较短。随后，研究小组以对FAP 特异性极强的UAMC-1110 [(S)-N-[2-（2-氰基-4，4-二氟-1-吡咯烷基）-2-氧代乙基]喹啉-4-甲酰胺]为基础结构，开发出首批以FAPI 作为前体（FAPI-03 至FAPI-15）的靶向FAP 的放射性药物[26-27]。其中，68Ga-FAPI-04 在患者中的首次PET 显像即展现出出色的肿瘤可视化能力[28]。自此，更多的FAPI 变体及显像剂被开发（见图1）；放射性核素99mTc、18F、11C、90Y、225Ac 和188Re 等也被引入标记FAPI 开展诊疗一体化研究。

图1 代表性小分子FAP 抑制剂的化学结构式Figure 1 Chemical structures of representative small-molecule FAP inhibitors

2.2.1 喹啉类（1）FAPI-04 在首批合成的15 个FAPI 变体（FAPI-01 至FAPI-15）中，FAPI-04 最有希望应用于临床。FAPI-04 在人血清中不仅表现出极好的稳定性与亲和力，而且排泄速度相对较慢。最初的2 名乳腺癌患者68Ga-FAPI-04 PET/CT 图像显示出转移灶对显像剂具有较高的摄取。在施予相当剂量的90Y-FAPI-04 治疗后，患者疼痛症状有所缓解，无需每天再进行基线治疗以外的3/4次吗啡注射。此外，90Y-FAPI-04 在患者正常器官摄取率较低，未观察到任何不良反应，尤其在血液毒性方面，显示出90Y-FAPI-04 在放射性治疗的应用前景[27]。随后，多项临床前及临床研究探索了68Ga-FAPI-04 PET 在各类恶性肿瘤中的诊断价值。与常规18F-FDG PET相比，68Ga-FAPI-04 PET 在多种恶性肿瘤的原发灶或转移灶方面表现出更优异的成像效果或更高的灵敏度（见图2A）[28-29]，例如鼻咽癌[30-31]、早期乳腺癌[32]、胆道癌[33]、胃癌[34-37]、肝细胞癌[38-40]、胰腺癌[41-42]、卵巢癌[43]和结肠癌[44-46]。68Ga-FAPI-04 PET 可以改善上述部分肿瘤的临床分期，继而优化或调整治疗方案。在肺癌及口腔鳞状细胞癌方面，68Ga-FAPI-04 PET 的摄取量、灵敏度和特异性与18F-FDG PET/CT 相当[47-48]。然而，在多发性骨髓瘤患者中，68Ga-FAPI-04 PET 的表现不尽如人意。骨髓的18F-FDG 摄取量明显高于68Ga-FAPI 摄取量[29]。另外，68Ga-FAPI-04 PET 在诊断晚期乳腺癌方面的灵敏度也不如18F-FDG PET。对于退行性病变、肌肉、头颈部、瘢痕、胰腺、乳腺及子宫等组织，68Ga-FAPI-04 可能出现非特异性摄取，故在相应部位的肿瘤鉴别诊断时，需予以注意（见图2B）[49-52]。

图2 小分子抑制剂类示踪剂对恶性肿瘤诊疗效果的应用实例Figure 2 Application examples of FAPI radiopharmaceuticals for the diagnosis and treatment of malignant tumors

如上所述，最初的90Y-FAPI-04 治疗有效缓解1 例转移性乳腺癌患者的疼痛情况。随后，225Ac-FAPI-04 与211At-FAPI-04 相继被开发，靶向FAP的α 核素治疗锋芒初露[53-54]。在对PANC-1 荷瘤鼠进行225Ac-FAPI-04 治疗之前，PET 图像显示64Cu-FAPI-04 在荷瘤鼠的肿瘤或正常器官（除心脏外）中的积累水平明显高于68Ga-FAPI-04，且在尿液中的排泄量更低。随后，荷瘤鼠接受了225Ac-FAPI-04治疗，与对照组相比，肿瘤生长明显被抑制。211At-FAPI-04 在体外能够快速、特异地与表达FAP 的U87MG 细胞结合，使细胞周期停滞在G2/M 期而抑制细胞增殖。在动物实验中，静脉注射或瘤内注射211At-FAPI-04 能显著抑制U87MG 荷瘤鼠的肿瘤生长，以剂量依赖的方式延长了中位生存期，而且对正常器官没有明显的毒性，为胶质瘤治疗提供了一种有效的新策略。

（2）FAPI-46 为了进一步提高肿瘤对FAPI相关显像剂的摄取率和延长其在肿瘤中的滞留时间，Loktev 等[55]设计了一系列FAPI 变体（FAPI-20/21/22/23/31/35/36/37/38/39/40/41/46/53/55）， 并对它们的性能进行评估。其中，FAPI-21、FAPI-46与FAPI-04 相比，在肿瘤与血液、肝、肌肉和肠道之间的摄取比有实质性的提高。FAPI-21 的2，6-亚甲基哌嗪结构导致其在唾液腺等积累较高；FAPI-46 通过甲基化氮取代喹啉6 号位上的氧合成，首次在恶性肿瘤患者中的应用结果表明，给药后仅10 min，68Ga-FAPI-46 便具有较高的瘤内摄取，且在口腔黏膜、唾液腺和甲状腺的摄取量较低[56]。Glatting 等[57]评估了68Ga-FAPI-02、68Ga-FAPI-46和68Ga-FAPI-74 对恶性病变的诊断价值，68Ga-FAPI-46 显示出较高的摄取和肿瘤/背景比（tumorto-background ratio，TBR）。

15 例多种类型癌症患者的68Ga-FAPI-46 PET/CT 图像显示，肿瘤最大标准化摄取值（maximum standardized uptake value，SUVmax）、平均标准化摄取值（mean standardized uptake value，SUVmean）和免疫组化评分明显高于癌旁正常组织，且FAP 免疫组化评分与68Ga-FAPI-46 的SUVmax和SUVmean密切相关[58]。与18F-FDG PET/CT 相比，68Ga-FAPI-46 PET 显著提高了胰腺癌[42,59]、宫颈癌[60]、胆管癌及肝细胞癌[61]复发和转移的检测和再分期的准确性，不仅更多的病灶被检出，而且病灶对显像剂摄取明显更高。68Ga-FAPI-46 PET 与18F-FDG PET/CT 对头颈部肿瘤初始分期和复发检测方面结果基本一致，且18F-FDG 及68Ga-FAPI-46 双显像剂PET/CT 与单显像剂PET/CT 相比，检出率相当，但TBR 明显提高[62-64]。此外，68Ga-FAPI-46 PET 能够发现常规成像方法所遗漏的局灶性和弥漫性腹膜或盆腔转移病灶，从而提高这些疾病的诊断准确性[65-68]。

Ferdinandus 等[69]率先使用90Y 标记的FAPI-46 对9 名癌症患者进行放射性治疗，结果表明患者耐受性良好，可归因的不良事件发生率低（见图2C）。随后，同团队Fendler 等[70]评估了90Y-FAPI-46 在晚期肉瘤、胰腺癌和其他实体瘤患者中的疗效，发现约1/3 的患者病情得到缓解。Liu 等[71]用177Lu 和225Ac 标记的FAPI-46 对胰腺癌PANC-1 荷瘤鼠进行治疗，二者均显示出快速的肾脏清除和3 h后较高的肿瘤积累，177Lu-FAPI-46 的治疗效果相对缓慢，但持续时间较225Ac-FAPI-46 更长。一位多发性内分泌腺瘤2A 型综合征患者，经历多次手术和放疗后，其68Ga-FAPI-46 PET/CT 图像显示肺、肝、骨和淋巴结转移，并有强烈的68Ga-FAPI-46 摄取，而在接受177Lu-FAPI-46 治疗后，临床症状得到显著改善[72]。

（3）OncoFAP OncoFAP 是一种以喹啉的8 号位连接螯合剂的配体，能够与FAP 结合并表现出亚纳摩尔级别的超高亲和力。使用68Ga-OncoFAPDOTAGA（简称为68Ga-OncoFAP）作为显像剂，观察到其在HT1080 荷瘤鼠中良好的生物分布、动力学特性以及放射化学特性，能够快速从器官和软组织中清除（TBR 在1 和3 h 分别为8.6±5.1 和38.1±33.1）[73]。177Lu 标记该配体后，在SK-RC-52.hFAP 荷瘤鼠中观察到强烈的肿瘤摄取能力[74]。临床研究中，68Ga-OncoFAP PET 图像也在原发癌[SUVmax为（12.3±2.3）]、淋巴结转移[SUVmax为（9.7±8.3）] 和远处转移（SUVmax高达20）表现出强烈的肿瘤摄取能力[73]。这些结果证明68Ga-OncoFAP 是目前有力的FAP 显像剂，其优异的性能和高度可靠的摄取能力将大大推动FAP 靶向肿瘤诊断和治疗的进展。

（4）DOTA.SA.FAPI Moon 等[75]引入一种环状芳香二元酸（3，4-二羟基-3-环丁烯-1，2-二酮）——方酸（squaric acid，SA），该化合物性质简单，与螯合剂、目标载体易偶合，并增加了探针的生物半衰期。该化合物还包含功能DOTA 和DATA5m 螯合剂，适用于68Ga、177Lu、90Y、225Ac 等多种放射性同位素的标记，使得DOTA.SA.FAPI 分子在成像和治疗方面前景广阔。临床前研究显示68Ga-DOTA.SA.FAPI 和68Ga-DATA5m.SA.FAPI 对FAP 的亲和力好，IC50为0.7 ～ 1.4 nmol · L-1。68Ga-DOTA.SA.FAPI比68Ga-FAPI-04 在HT-29 结直肠癌荷瘤鼠具有更高TBR[20]。与18F-FDG 相比，68Ga-DOTA.SA.FAPI 在检测原发灶、胸膜增厚、骨和肝转移以及第二原发灶方面表现出相同的检测能力[76]。Kreppel 等[77]评估了13 例经组织学证实的神经内分泌肿瘤肝转移患者68Ga-DATA5m.SA.FAPI、18F-FDG 和68Ga-DOTATOC PET/CT 检查结果。68Ga-DATA5m.SA.FAPI PET/CT 在神经内分泌肿瘤患者肝转移的诊断中具有潜在价值，其与68Ga-DOTA-TOC 阳性体积比值与Ki-67 呈现出显著的强相关性。此外，Greifenstein等[78]证实了68Ga-DATA5m.SA.FAPI 在诊断更多类型恶性肿瘤（非小细胞型肺癌、脂肪肉瘤、腮腺肿瘤、前列腺癌和胰腺癌）及其转移灶的价值。1 例姑息性治疗的晚期乳腺癌患者接受177Lu-DOTA.SA.FAPI治疗后，疼痛立即缓解，生活质量得到改善[79]。177Lu-DOTA.SA.FAPI 为终末期肿瘤患者提供了新的治疗选择，需要进一步的研究来评估该治疗的安全性和有效性。

上述4 种最具代表性的FAPI 通常使用68Ga、177Lu、90Y 进行标记。此外，还有许多含喹啉结构的FAPI 变体，通过螯合剂的变化，可以实现99mTc、18F、11C 等不同放射性核素的稳定标记，进一步拓展了靶向FAP 的放射性药物在恶性肿瘤诊疗的应用。由于价格低廉、制造容易、易于获取，99mTc 标记FAPI 在临床应用中具有很大的前景。Lindner 等[80]采用含有螯合剂二((1-(2-(叔丁氧羰基)-2-乙酰氧基乙酰氯)1H-咪唑)甲基)甘氨酸的FAPI-19 及相关FAPI 变体（FAPI-27/28/29/34/43）进行了99mTc 标记。其中最成功的变体是FAPI-34，结果表明，99mTc-FAPI SPECT 显像可以作为68Ga-FAPI PET 成像的替代，在结合性、稳定性和肿瘤摄取方面具有更佳的性能，可有效应用于转移性卵巢癌和胰腺癌的临床诊断。Ruan 等[81]利用不同长度的DPRO-Gly 重复单元设计并合成了2 种稳定的亲水99mTc 标记的显像剂（99mTc-L1 和99mTc-L2），对FAP 具有纳摩尔级亲和力。在U87MG 荷瘤小鼠microSPECT/CT 图像显示，99mTc-L1 的肿瘤摄取量、TBR 相对较高。此外，99mTc-FAPI 中的螯合剂还可连接治疗性核素188Re，实现诊疗一体化。

为克服68Ga-FAPI-04 物理半衰期短（68 min）、生产成本高和68Ge/68Ga 发生器生产批量小等限制，Jiang 等[82]采用18F（半衰期为110 min）标记AlFNOTA-FAPI-04。18F-AlF-NOTA-FAPI-04 PET 图像对比度高，可在乳腺癌患者肝转移灶中实现较18F-FDG PET/CT 图像3 倍以上的TBR[83]。此外，不同病理类型的肺癌转移灶对18F-AlF-NOTA-FAPI-04 的摄取量存在差异，因此18F-AlF-NOTA-FAPI-04 PET 可能有助于鉴别转移灶的病理类型[84]。在局部晚期食管鳞状细胞癌患者中，18F-AlF-NOTA-FAPI-04 的TBR 可作为同期化疗短期结局的独立预后因素[85]。

Giesel 等[86]用螯合剂NOTA 替代FAPI-02 中的螯合剂DOTA 开发了FAPI-74。该配体不仅可以用68Ga 标记，还可以高效且完全自动化地用18F-AlF 标记，从而获得更高的图像对比度和更低的辐射负担[85-87]。18F-AlF-NOTA-FAPI-42 是通过用NOTA 取代DOTA-FAPI-04 中的DOTA 合成的。NOTA-FAPI-42 与FAP 的结合亲和力大约是DOTAFAPI-04 的6 倍。与18F-FDG PET/CT 相比，在原发性肺腺癌和复发或转移性胃肠道间质瘤中，18F-AlFNOTA-FAPI-42 显示出更清晰的肿瘤轮廓和更多的病变，特别是在淋巴结、脑部、肝和胸膜处的转移灶方面[89-90]。然而，18F-FAPI-42 存在肝胆代谢率较高的问题，这会影响腹部肿瘤的成像效果。为了解决这一问题，研究人员引入聚乙二醇（PEG）等亲水连接剂和天冬氨酸、谷氨酸等氨基酸，设计了新型探针18F-AlF-FAPT，以增加其亲水性并降低亲脂性，以期减少自身肝胆代谢。A549-FAP 荷瘤裸鼠PET显像结果表明，与18F-FAPI-42 相比，18F-AlF-FAPT在肝胆摄取方面有较低的吸收，有效改善了腹部肿瘤成像效果[91]。通过使用PEG2 连接剂将喹诺酮类药物基团和NOTA 连接起来，可以合成一种新的配体NOTA-P-FAPI，同样使用Al18F 标记。NOTA-PFAPI 具有与DOTA-FAPI-04 相似的结合亲和力，而PEG 连接剂则提高了显像剂的体内半衰期和代谢稳定性。与18F-FAPI-42 相比，18F-AlF-P-FAPI 在A549-FAP 细胞中表现出较低的细胞流失水平和较高的体内稳定性。A549-FAP 荷瘤裸鼠PET 显像表明，18F-AlF-P-FAPI 的肿瘤摄取量[（7.0±1.0）% ID · g-1]高于18F-FAPI-42[（3.2±0.6）% ID · g-1）] 和68Ga-FAPI-04[（2.7±0.5）% ID · g-1][92]。Yang 等[93]研发了含有有机硅基氟化物受体（SiFA）和DOTAGA 2种螯合剂的新型FAPI-LuFL 和[natLu]Lu-LuFL。该显像剂能够同时标记18F 和177Lu，因此可作为诊疗一体化的放射性药物。相对于FAPI-04，该显像剂显示出良好的特性，如更高的细胞摄取量、更好的FAP 结合亲和力、更高的肿瘤摄取量和更长的滞留时间。放射性核素治疗研究表明，177Lu-21 组对肿瘤生长的抑制作用明显大于对照组和177Lu-FAPI-04组。由此可见，这种双螯合剂的新型FAPI 在未来的放射性治疗方面具有广阔的应用前景。

基于喹啉酰胺核心与2-氰基吡咯烷分子的酚类羟基前体，分别与11C-H3I 结合，合成了11C 标显像剂11C-RJ1101 和11C-RJ1102。与68Ga-DOTA-FAPI-04在肾脏的高摄取相比，11C-RJ1101 和11C-RJ1102的肝胆排泄明显。11C-RJ1102[（1.71±0.08）%ID · g-1]在U87MG 异种移植模型中显示出较11CRJ1101[（1.34±0.10）% ID · g-1] 和68Ga-DOTAFAPI-04[（1.29±0.04）% ID · g-1]更高的肿瘤特异性摄取。在原位胶质瘤模型中，11C-RJ1102 摄取值[（0.16±0.03）%] 为68Ga-DOTA-FAPI-04 摄取值[（0.07±0.03）%]的2 倍以上[94]。11C 较短的半衰期和物理成像特性使11C-RJ1101 和11C-RJ1102 成为有潜力转化为临床应用的放射性药物。

2.2.2 非喹啉类（1）iFAP iFAP 是6-肼基烟酸（HYNIC）和D-丙氨酸通过一系列偶联反应合成的新型硼酸衍生物。99mTc-iFAP SPECT 成像表明，该显像剂在Hep-G2 荷瘤鼠的肿瘤吸收率高，30 min内达到（7.05±1.13）% ID · g-1，肾脏消除速度快[95]。在6 种不同恶性肿瘤开展的临床试验，其在高等级WHO Ⅲ-Ⅳ胶质瘤和乳腺癌患者中表现出较好的诊断效果，并且可以检测到一些其他影像技术无法显示的病变。99mTc-iFAP SPECT 成像被认为是一种有前途的实体瘤诊断工具，已经应用于某些实体肿瘤的诊断及预后评估[96]。Luna-Gutiérrez 等[97]合成了177Lu2O3-iFAP 纳米粒子，并将其应用于HCT116 荷瘤裸鼠中进行治疗，与对照组使用的177Lu2O3相比，177Lu2O3-iFAP 在肿瘤滞留时间明显延长，显著抑制了肿瘤的发展。此外，该治疗方法未显示出对肝和肾明显毒性作用。

（2）FL-L3 Roy 等[98]合成了一系列与FAP 高特异性和亲和力的FAP 配体（FAP ligand，FL），其中FL-L3 经99mTc 标记后被应用于临床前显像研究。将99mTc-FL-L3 注射到荷瘤鼠体内，能够高效、准确地检测到肿瘤，同时具有脱靶率低的特性，这为相关临床转化提供了基础和前景。

（3）PNT6555 PNT6555 是POINT Biopharma研发的一种高选择性的小分子药物。它由螯合剂DOTA、连接剂氨甲基和FAP 靶向分子（Bz-D-AlaboroPro）组成，并已通过68Ga、177Lu 和225Ac 进行放射性标记。177Lu-PNT6555 在健康组织中的积累和滞留非常少，而在168 h 内显示出明显的肿瘤滞留（＞10 % ID · g-1），同时快速从肾清除。在小鼠肿瘤模型中，单次剂量的177Lu-PNT6555 或225Ac-PNT6555 表现出剂量依赖性的抗肿瘤效果，且在所有测试剂量水平上未见明显的体重下降。目前正在进行PNT6555 的临床转化，Ⅰ与Ⅱ期临床试验最近开始招募（NCT05432193）。这项Ⅰ期试验将评估68Ga-PNT6555 和177Lu-PNT6555 在有FAP 表达的实体瘤患者中的安全性和耐受性。经过68Ga-PNT6555 PET/CT 检查确诊有FAP 阳性病灶的患者可接受最多6 个周期的177Lu-PNT6555 治疗[99]。

2.3 肽类

FAP-2286 是3B-Pharmaceuticals GmbH 公司研发的含有环状七肽核心的靶向FAP 的多肽。临床前评估显示，FAP-2286 对FAP 重组蛋白和成纤维细胞表面表达的FAP 都表现出高度亲和力，并且比FAPI-46 具有更长的肿瘤滞留和抑制时间。动物生物分布研究表明，68Ga-FAP-2286、111In-FAP-2286和177Lu-FAP-2286 在FAP 阳性肿瘤中被快速吸收并持续存在，且正常组织摄取量很低。177Lu-FAP-2286在HEK293 肿瘤和肉瘤患者来源的肿瘤异种移植模型中表现出抗肿瘤活性，且荷瘤鼠体质量未见明显下降[100]。在11 例晚期胰腺、乳腺、直肠或卵巢腺癌患者中使用177Lu-FAP-2286 进行肽靶向放射性核素治疗的首次结果表明，患者耐受性良好，没有发现或报告任何不良症状或临床可检测的药理作用[101]。随后，对63 名恶性肿瘤患者进行了68Ga-FAP-2286 和18F-FDG PET/CT 评估，结果显示68Ga-FAP-2286 在原发肿瘤、转移性淋巴结和远处转移中的摄取量明显高于18F-FDG，从而提高了图像对比度和病变可探测性。68Ga-FAP-2286 可能是18F-FDG的一个更好的替代品，适用于对18F-FDG 表现出低至中度摄取的恶性肿瘤类型，其中包括胃癌、胰腺癌和肝癌。此外，19 名患者接受了配对的68Ga-FAP-2286 和68Ga-FAPI-46 PET/CT 比较，结果表明68Ga-FAP-2286 和68Ga-FAPI-46 的肿瘤摄取量和病灶检出率相似[102]。FAP-2286 是一种备受期待的FAPI 衍生物，可安全地用于恶性肿瘤诊断、分期和再分期，未来期待其进一步临床结果公布，以推动该类放射性药物在临床实践中的应用和诊疗一体化进程的发展。

3 靶向成纤维激活蛋白的放射性药物改良

FAP 作为肿瘤放射性核素诊疗一体化的重要靶点，其放射性配体存在快速清除和滞留不足的限制，这制约了其临床转化。为此，需要寻找有效的方法来提高FL 的肿瘤摄取和延长其在肿瘤组织中的滞留时间，以提高其治疗效果并降低不良反应。目前，将白蛋白黏合剂作为修饰分子来改良FL 已经被证明是一种有效的策略，它可以与白蛋白结合形成更大的复合物，从而延长其在体内的半衰期并增加其在肿瘤组织中的积累量。此外，针对肿瘤微环境和肿瘤细胞表面标志物的双靶向策略也是一种有效的方法，它可以提高配体的靶向性和特异性。而将2个或多个FL 通过连接起来形成二聚体或多聚体，可以增加其与肿瘤组织中FAP 的结合亲和力，并显著延长其在肿瘤组织中的滞留时间。虽然目前相关研究大多数处于临床前或初期临床研究阶段，这些研究结果为FAP 在临床应用中的进一步改良开发提供了有益的思路和方向。

3.1 白蛋白黏合剂修饰

3.1.1 对碘苯/氯苯基团修饰（1）68Ga-Alb-FAPtp-01Lin 等[103]使用分子对接技术筛选出了靶向FAP 多肽配体68Ga-FAPtp，体外结合亲和力和体内PET/CT 图像结果与68Ga-FAPI-04 的相似。为了提高药代动力学和血浆滞留时间，Lin 等[103]在68Ga-FAPtp 中引入能与内源性白蛋白结合的分子4-氯苯基丁酸，得到68Ga-Alb-FAPtp-01。在注射显像剂后的3 h 内，肿瘤/肌肉摄取比逐渐增高。与非白蛋白结合的68Ga-FAPtp和68Ga-FAPI-04 相比，68Ga-Alb-FAPtp-01 能够更快速、大量且持久地蓄积于肿瘤部位。此外，68Ga-Alb-FAPtp-01 不仅靶向FAP，同时能通过固有血管或内部液体压力稳定地扩散和转运到肿瘤内，增加体循环的稳定性。

（2）68Ga/177Lu-FSDD0I FAPI-04 衍生出的FAPI配体FSDD0I、FSDD1I 和FSDD3I，能够共轭4-（对碘苯基）丁酸和双功能螯合剂，实现白蛋白结合与放射性标记。在肝细胞癌患者衍生的异种移植动物模型中表现出良好的肿瘤滞留特性。其中，68Ga-FSDD0I 的血液滞留时间更长，68Ga-FSDD3I 具有突出的TBR，而177Lu-FSDD0I 表现出显著的肿瘤滞留特性[104]。

（3）68Ga/86Y/177Lu-TE-FAPI-01-04 Ding 等[105]合成了一系列与FAPI-04 共轭的4-（对碘苯）丁酸，即TE-FAPIs，这些分子具有良好的稳定性和FAP 特异性（IC50为 3.96 ～ 34.9 nmol · L-1）。68Ga-TE-FAPI显示出高于FAPI-04 的滞留能力，和低于其他分子的生理性摄取量。在动物实验中，177Lu-TE-FAPI-03和177Lu-TE-FAPI-04 的肿瘤摄取分别为[（2.84±1.19）和（3.86±1.15）% ID · g-1]，显著高于177Lu-FAPI-04[（0.34±0.07）% ID · g-1]。由于较长的侧链导致血液循环延长，TE-FAPI-04 的肿瘤与正常组织比例更高，具有更长的半衰期、更高的肿瘤摄取量和更清晰的背景，是有潜力的白蛋白结合的FAPI配体。

3.1.2 伊文思蓝片段修饰（1）68Ga/86Y/177Lu-TEFAPI-06/07 TEFAPI-06 和TEFAPI-07 来源于FAPI-04，并通过结合2 种白蛋白黏合剂[TEFAPI-06：4-（对碘苯基）丁酸分子、TEFAPI-07：伊文思蓝片段]进行优化，以克服快速清除和肿瘤滞留不足的限制，并延长血液循环时间。PET 成像、SPECT 成像和生物分布研究表明，与177Lu-FAPI-04 相比，177Lu-TEFAPI-06 和177Lu-TEFAPI-07 在肿瘤组织中的积累和滞留明显增强，对肿瘤生长有明显的抑制作用，而对照组和177Lu-FAPI-04 治疗效果轻微[106]。

（2）177Lu EB-FAPI-B1/2/3/4 伊文思蓝片段与PEG 修饰的FAPI-02 结合，通过177Lu 进行放射性标记，生成了不同PEG 单位数的177Lu-EBFAPI-B1/2/3/4（见图3A）。这些化合物改善肿瘤内积累和滞留情况表现优异，尤其是177Lu-EBFAPI-B1，在注射显像剂后的96 h 内，肿瘤积累持续增高。在U87MG 肿瘤模型中，177Lu-EB-FAPI-B1显示出明显的肿瘤生长抑制作用，并且无明显不良反应。因此，177Lu-EB-FAPI-B1 具有良好的临床前和临床应用潜力[107]。

图3 基于FAPI 结构改良后的放射性药物对恶性肿瘤诊疗效果的应用实例Figure 3 Application examples of FAPI-based modified radiopharmaceuticals for the diagnosis and treatment of malignant tumors

（3）脂肪酸修饰 Zhang 等[108]使用月桂酸（C12）和棕榈酸（C16）与FAPI-04 共轭，制备了2 种白蛋白结合的FAPI 放射性药物—FAPI-C12 和FAPI-C16，可用68Ga、86Y 和177Lu 标记。与FAPI-04 相比，FAPI-C12 和FAPI-C16 的循环时间更长，肿瘤摄取量更高。177Lu-FAPI-C16 的肿瘤摄取量明显高于177Lu-FAPI-C12 和177Lu-FAPI-04。177Lu-FAPI-C16 表现出显著的肿瘤体积抑制作用，中位生存期为28 d，比177Lu-FAPI-04 治疗组中位生存期10 d 长很多。因此，白蛋白黏合剂的使用可以改变放射性药物的药代动力学，并增强肿瘤对药物的摄取。这一策略可将诊断性的FAP 靶向放射性药物转化为治疗性药物。

3.2 二聚体及多聚体

3.2.1 FAPI-04 类Li 等[109]结合FAPI-04 和FAPI-42合成了一种含双螯合剂（NOTA、DOTA）的二价FAP 配体（ND-bisFAPI），并用18F 或177Lu 标记。ND-bisFAPI 的FAP 结合亲和力为（0.25±0.05）nmol · L-1， 比 单 体 的DOTA-FAPI-04[IC50为（2.0±0.18）nmol · L-1]效力高8 倍。在A549-FAP细胞中，ND-bisFAPI 表现出特异性吸收、高内化和缓慢的细胞外流特性。18F-AlF-ND-bisFAPI PET 显示出比单体18F-AlF-FAPI-42更高的肿瘤特异性摄取，超过6 h 的肿瘤滞留。与相同剂量的177Lu-FAPI-04相比，37 MBq 的177Lu-ND-bisFAPI 明显抑制了肿瘤生长。一半剂量的177Lu-ND-bisFAPI（18.5 MBq）与37 MBq 的177Lu-FAPI-04 具有相当的中位生存期（分别为37 和36 d）。最新研究中，Zhong 等[110]采用Fmoc-Lys(Boc)-OH 作为连接剂，通过酰胺反应将2 个FAPI-04 结构共轭并用DOTA 修饰，成功合成了DOTA-Suc-Lys-(FAPI-04)2。荷瘤鼠PET 图像显示，68Ga-(FAPI-04)2的肿瘤摄取量约为68Ga-FAPI-04的2 倍，68Ga-(FAPI-04)2在肿瘤滞留时间超过3 h。此外，177Lu-(FAPI-04)2有效地延缓了肿瘤的生长，并表现出良好的耐受性。

3.2.2 FAPI-46 类68Ga/177Lu-DOTA-2P(FAPI)2是68Ga、177Lu 标记的基于FAPI-46 的二聚体，其在磷酸盐缓冲盐水和胎牛血清中能够稳定存在4 h。同时，在体外和体内对FAP 表达具有高亲和性和特异性。3 名健康志愿者的PET 数据显示68Ga-DOTA-2P(FAPI)2全身平均有效剂量为（1.19×10-2）mSv · MBq-1，与以前报道的68Ga-FAPI-02 和68Ga-FAPI-04 的有效剂量分别为[(1.80×10-2)和(1.64×10-2) mSv · MBq-1]相当，但高于68Ga-FAPI-46[（7.80×10-3） mSv · MBq-1]。在3 名癌症患者中，与68Ga-FAPI-46（SUVmax为 1.7 ～24）相比，68Ga-DOTA-2P(FAPI)2具有更强的肿瘤摄取（SUVmax为8.1 ～ 39，P＜0.001）和滞留特性。在注射4 h 后，68Ga-DOTA-2P(FAPI)2在患者血池滞留率仍然很高。这显著改善了基于FAPI 的放射性药物在PET 成像和放射性核素治疗方面的应用（见图3B）[111-112]。

3.2.3 DOTA.SA.FAPI 类Moon 等[113]基于DOTA.SA.FAPI 合成了同二聚体DOTA.(SA.FAPI)2和DOTAGA.(SA.FAPI)2，并用68Ga 进行了放射性标记。与68Ga-DOTA.SA.FAPI 相比，68Ga-DOTA.（SA.FAPI)2在肿瘤摄取量和滞留时间方面表现更佳。Ballal 等[114]报道了177Lu-DOTA.SA.FAPI 和177Lu-DOTAGA.(SA.FAPI)2在乳腺癌、甲状腺癌、副神经节瘤患者中的生物分布、药代动力学和剂量测定的首次人体实验结果。177Lu-DOTA.(SA.FAPI)2比177Lu-DOTA.SA.FAPI 的全身有效半衰期中位数明显更长，肿瘤病变有效半衰期也明显更高。此外，177Lu-DOTAGA.(SA.FAPI)2的肿瘤吸收剂量也明显比177Lu-DOTA.SA.FAPI 更高。首次临床剂量测定研究表明，177Lu-DOTAGA.(SA.FAPI)2的药代动力学佳、安全性良好，为治疗晚期癌症提供了新希望。Martin 等[115]最近合成了新的FAPI 同源二聚体DOTA.Glu.(FAPI)2和DOTAGA.Glu.(FAPI)2， 并用68Ga、90Y、177Lu 和225Ac 进行放射性标记。与DOTAGA.(SA.FAPI)2[IC50(FAP) 为（0.92±0.06）nmol · L-1]相比，新型FAPI 同源二聚体DOTAGA.Glu.(FAPI)2[IC50(FAP) 为（0.26±0.04）nmol · L-1] 在体外的放射性标记和体内的药代动力学都有所改善。在1 例甲状腺髓样癌患者观察到177Lu-DOTAGA.(SA.FAPI)2与177Lu-DOTAGA.Glu.(FAPI)2在肿瘤高摄取和长时间滞留，后者明显减少了非靶器官（肝、结肠）的生理性摄取。

3.2.4 99mTc-(CN-C5-FAPI)6+ 和99mTc-(CN-PEG4-FAPI)6+Ruan 等[116]合成了2 种含有异氰酸酯的FAPI（CN-C5-FAPI和CN-PEG4-FAPI），并用99mTc进行放射性标记，获得靶向FAP 的六聚体99mTc-（CN-C5-FAPI）6+和99mTc-（CN-PEG4-FAPI）6+。它们在生理盐水和小鼠血清中表现出良好的稳定性，对FAP 具有高特异性和亲和力。99mTc-（CN-PEG4-FAPI）6+比99mTc-（CN-C5-FAPI）6+在U87MG 荷瘤鼠表现出更高的肿瘤摄取率和TBR。

3.3 双靶点转化

3.3.1 以FAPI 及PSMA 为靶点Wang 等[117]制备了一种新型的双靶向成像探针68Ga-FAPI-PSMA，该探针专门用于前列腺癌的诊断成像。在体外，68Ga-FAPI-PSMA 对PSMA 和FAP 高表达的细胞系22Rv1和U87 MG 的IC50分别为4.73 和2.10 nmol · L-1。在体内，68Ga-FAPI-PSMA 在给药后迅速在肿瘤中积累，在注射后1 h 可以获得最佳图像，并能够迅速清除。因此，双靶向探针68Ga-FAPI-PSMA 可应用于前列腺癌PET/CT 成像（见图3C）。Hu 等[118]用不同的螯合剂和1，4，7-三氮杂环壬烷-1，4，7-三乙酸（NOTA）-赖氨酸连接FAPI 和PSMA 配体，开发了2 种新型18F 标记的双特异性PSMA/FAP 异二聚体（18F-AlF-PSMA-FAP-01/02）。与单特异性显像剂18F-AlF-PSMA-BCH 和18F-FAPI-42 相比，18F-AlF-PSMA-FAP-01/02 具有方便合成、高肿瘤摄取率和有利的药代动力学特性。Verena 等[119]通过多步有机合成法合成了3 种具有不同连接长度的FAP 靶向配体，并将它们与PSMA 配体连接，制备出Ga-AV01017、Ga-AV01030 和Ga-AV01038 3 种双特异性PET 显像剂。3 种显像剂表现出较长的血液滞留时间，但肿瘤摄取率均低于单特异性靶向显像剂（68Ga-HTK03041 或68Ga-FAPI-04），其中较长连接体的显像剂具有更高的血液摄取和更低的肿瘤摄取。这些研究为开发更为有效的前列腺癌等恶性肿瘤诊断和治疗手段提供了有益的启示。

3.3.2 以FAP 及RGD 为靶点Zang 等[120]基于喹啉类FAPI-02 和环状RGDfK 肽，设计并开发了同时靶向FAP 和αvβ3的双特异性异构体68Ga-FAPI-RGD。在6 名恶性肿瘤患者中，68Ga-FAPI-RGD 的有效剂量为（1.94×10-2）mSv · MBq-1。注射后2 h 内，68Ga-FAPI-RGD 显示出快速的肿瘤摄取，并随着时间的推移进一步增加。对于原发肿瘤，68Ga-FAPIRGD 与18F-FDG 的平均SUVmax相当。理论上，双靶点放射性药物的设计旨在增强药物对肿瘤细胞的靶向性，从而解决传统单一靶向放射性药物存在的快速清除和滞留不足等问题，同时减少肿瘤细胞对单一药物的耐受性，提高治疗的持久性。然而，目前的数据仅显示双靶点放射性药物快速的肿瘤摄取，其他方面尚不能得出肯定结论。

4 结语与展望

靶向FAP 的放射性药物在恶性肿瘤诊疗一体化领域备受关注，成为当前放射性药物和核医学研究的热点。近年来，相关研究成果蓬勃涌现，屡屡在临床前和临床试验中展现出良好的应用前景。然而，靶向FAP 的放射性药物的开发和临床转化过程仍面临一些挑战。FAP 作为泛肿瘤靶点，在不同类型或不同阶段的肿瘤表达具有异质性。此外，FAP的表达非肿瘤特异，其在胰腺、子宫等组织器官中存在生理性摄取，并在炎症、骨骼良性病变、自身免疫性疾病、瘢痕重塑等情况下表现出高摄取，以上均可能导致假阳性的诊断。定量分析显示68Ga-FAPI-04 PET 在正常器官和肿瘤摄取之间没有明显的相关性，高肿瘤负荷或摄取量可能不会导致大多数正常器官的剂量减少。因此，需要对FAP 类放射性药物的核素治疗效果及不良反应进行全面评估。在靶向FAP 放射性药物开发过程中，探针的诊断性能与治疗性能往往难以兼备，要求前体在血液背景清除与肿瘤滞留时间之间能够取得平衡，同时匹配与前体生物半衰期接近的治疗性核素，以发挥放射性配体治疗的最大效能。此外，FAP 类放射性药物直接靶向肿瘤相关成纤维细胞CAFs，而CAFs 存在多种亚型，包括肌成纤维细胞CAFs、炎性CAFs 和抗原提呈CAFs，其在表达FAP 的同时对肿瘤生长具有完全相反的作用。因此，在考虑CAFs 的放射性杀伤对肿瘤生长的抑制作用时，还需要考虑肿瘤微环境的特性。在FAP 类放射性药物的放射性配体治疗中，治疗前放射性剂量评估尤其重要，需要综合考虑射线类型、肿瘤大小、肿瘤细胞密度、基质中成纤维细胞密度等微观问题，以最大程度地优化治疗效果并最小化不良反应。

靶向FAP 的多种诊断和治疗放射性药物聚焦肿瘤早诊早治，构建了基于肿瘤微环境的诊疗一体化新范式。通过对靶向FAP 的放射性药物的设计创新及功能优化，可以实现对肿瘤细胞更加精准的特异性靶向、改善药代动力学性质，提高其诊断和治疗效果。随着对靶向FAP 的放射性药物在不同肿瘤类型中应用潜能的更大规模研究，其最佳临床适应证将逐步清晰，相关规范与共识将不断完善。靶向FAP 放射性药物有望为临床医生提供更多的治疗选择，实现对恶性肿瘤的精准诊疗，同时为患者带来更多的治疗希望。