卵巢癌診斷性分子探針的研究進展

明 瀾 程 凱 陳 鈺 楊 蕊 陳道楨

南京醫科大學附屬無錫婦幼保健院優生優育遺傳醫學研究所，江蘇無錫 214002

卵巢癌是常見的婦科惡性腫瘤，發病率僅次于宮頸癌，但卵巢癌起病隱匿，70%的患者初診時已缺乏有效的治療手段，因此其死亡率高居婦科惡性腫瘤首位［1］。然而，如果早期發現并精準診斷，卵巢癌治愈率將得到顯著提升。由此可見，卵巢癌的精準診斷對于提升患者生存率具有重要意義。目前用于卵巢癌的診斷方法均不具有特異性，因此，亟需一種精準診斷卵巢癌的新方法以改善卵巢癌高死亡率的現狀。在腫瘤診斷領域中，分子探針技術為精準診斷提供了新思路。分子探針是指利用特定方法將靶向結合腫瘤組織的識別基團和產生影像學信號的成像基團連接，用于特異性分子成像的一類復合物［2］。分子探針能在尚未出現臨床癥狀時準確地檢測到腫瘤特異性的生物學改變，如氧化還原反應［3］、蛋白改變［4］、基因變化［5］等，從而達到精準診斷的目的。因此，分子探針技術在卵巢癌的精準診斷方面具有良好的應用前景。本文介紹了分子探針技術在卵巢癌精準診斷方面的進展，并為相關研究提供參考。

1 卵巢癌的特異性靶點

特異性靶點是精準診斷的基礎。由于腫瘤細胞存在異質性，不同腫瘤細胞具有不同類型的特異性靶點，常被用于腫瘤的精準診斷。卵巢癌組織中常用于探針設計的靶點分類如下：①腫瘤細胞表面受體靶點：葉酸受體（folate receptor，FR）、人表皮生長因子受體-2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）、表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）等；②卵巢癌微環境內的酶：γ-谷氨酰轉肽酶（γ-glutamyltranspetidase，GGT）、β-半乳糖苷酶（β-galactosidase，β-gal）、基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）等；③血管生成相關的標志物：整合素αvβ3［6］、血管內皮生長因子受體等；④卵巢癌微環境酸性pH，乏氧狀態［7］等。分子探針技術在卵巢癌精準診斷領域不斷取得突破，得益于發現越來越多的可充當靶點的卵巢癌特異性標志物。伴隨靶點的特異性越來越強，分子探針技術也將逐步走向成熟。

2 分子探針在卵巢癌中應用

通常按分子成像模態的不同，分子探針分為放射性核素探針、MR 探針、光學探針和超聲探針等。不同成像模態的分子探針可提供不同類型的成像信息，并具有不同的成像優勢，以下對最常見的幾類分子探針進行介紹：

2.1 放射性核素探針

放射性核素探針是指由產生信號的放射性同位素和靶向結合腫瘤細胞特異性的配體組成的一類探針。常用于標記的核素有64Cu［8］、18F［9］、99mTc［10］等。放射性核素探針的顯像設備主要為PET 和SPECT，是目前最成熟的分子影像技術，幾乎成為臨床尋找原發灶和轉移灶的常規檢查，因此放射性核素探針成為了應用較多的分子探針技術。111In-DTPA-folate 是第一個進入并完成Ⅱ期臨床試驗的放射性核素探針［11］。此外，99mTc-EC20 已完成卵巢癌的Ⅰ期臨床試驗，Ⅱ期臨床試驗也在進行中［12］。Xavier 等［13］證實了標記18F 的抗HER2 納米抗體分子探針在卵巢癌組織內被高度特異性攝取并且產生高對比度的PET 成像。此外，Rahmanian 等［14］以EGFR 為靶點，制備了99mTc 標記的GE11 肽探針并評估了該探針的腫瘤靶向，結果顯示該探針對卵巢癌具有良好的親和力，可能成為卵巢癌精準診斷的有效工具。Uddin 等［15］研究發現，環氧化酶-1（COX-1）可作為分子成像探針的新靶點。他們將18F 標記于COX-1 的特異性抑制劑FDF 上，合成了18F-FDF 探針并注入卵巢癌模型小鼠體內，經過PET/CT 顯像，觀測到18F-FDF 在體內有效結合COX-1，并且能夠在小鼠的皮下和腹膜異種移植模型中靈敏地檢測卵巢癌。放射性核素探針檢測靈敏度高，使其在卵巢癌精準診斷領域具有良好的發展前景。

2.2 MR 探針

MR 探針是指能與腫瘤組織特異性結合并產生MR 信號一類分子探針。將MR 探針引入到傳統MR成像技術中，使傳統的非特異性解剖成像轉變為特異性分子成像。MR 探針具有實時、無輻射、軟組織及空間分辨力高等特點，在腫瘤診斷領域受到越來越多關注。通常使用的MR 探針對比劑分為兩類，一類是以釓類［16］為代表的順磁性對比劑，另一類是以氧化鐵［17］為代表的超順磁性對比劑。

順磁性對比劑又稱T1弛豫對比劑或陽性對比劑，可使T1W1 信號增強，以釓類、Mn2+應用最多。Wang等［18］將葉酸配體與釓二聚體螯合物偶聯合成探針，經MR 成像檢測到卵巢癌IGROV-1 細胞中的T1信號明顯增高，證實該探針與卵巢癌靶向結合，定位準確。Shen 等［19］成功制備了一種對腫瘤微環境pH 變化敏感的MR 納米探針，該探針可以顯示腫瘤的準確空間位置，可用于卵巢癌的精準診斷。但是，釓類探針不易被腎臟排出，長期在腎臟潴留易導致腎臟纖維化等不良反應，因此在一定程度上限制了其應用。Mn2+也因細胞毒性，僅用于動物實驗研究。

超順磁性對比劑又稱T2弛豫對比劑或陰性對比劑，一般由氧化鐵晶體Fe2O3、Fe3O4及親水性表面被覆物組成，能產生強烈的T2陰性對比。目前納米級氧化鐵顆粒在腫瘤的靶向性診治領域研究廣泛，對卵巢癌的精準診斷研究起到了巨大的推動作用。Satpathy 等［20］利用高親和力的HER2 親和體修飾氧化鐵納米顆粒，合成了HER2 靶向的MR 探針。該納米探針可特異性轉移至原發性和彌漫性卵巢腫瘤中并提高卵巢癌分辨率，可用于卵巢癌的精準診斷。Quan 等［21］將卵巢癌單克隆抗體183B2 和超小型超順磁性氧化鐵納米粒子進行偶聯合成探針。經MR 成像顯示該探針可靶向卵巢癌組織，卵巢癌的信號強度和T2值明顯降低。Meng 等［22］制備了一種以氧化鐵納米顆粒為載體，Cy5.5標記的CD13 靶向NGR 探針，MR 成像結果顯示該探針導致卵巢移植腫瘤中T2信號顯著減低，近紅外熒光成像同時也顯示該探針在腫瘤異種移植物中的積累更高。然而，雖然超順磁性探針可特異性結合腫瘤組織并降低T2信號強度，但是其粒徑大小對于生物通透性及成像敏感性均有影響，如何平衡好這兩個方面，制備通透性良好且成像敏感性佳的探針是目前面臨的重要問題。

2.3 光學探針

光學探針是指在腫瘤靶向配體上標記熒光染料，通過光學成像進行分子水平定性及定量研究的一類探針。光學探針因敏感性高、快速響應，時間和空間分辨率高、成像成本低以及實時成像能力等優勢在卵巢癌早期診斷領域已經成為重要的手段。Tong 等［23］研制了一種新型熒光GGT 探針NM-GSH，該探針可以選擇性結合過度表達GGT 的OVCAR5 細胞，因此在卵巢癌精準診斷方面具有很大潛力。Wang 等［24］研究出一種卵巢癌細胞中MMP 靶向的近紅外熒光探針，該探針使得卵巢癌組織相對于正常組織明顯增強。溶血磷脂酸是早期卵巢癌的有效生物標志物，Yao 等［25］設計了一種與其特異性結合的近紅外熒光探針。該探針實現了在體外和體內直接觀察卵巢癌組織，且不受其他生物分子的干擾，為精準診斷卵巢提供了新的研究方向。研究顯示［26］，β-Gal 在原代卵巢癌細胞中過表達，可通過檢測β-Gal 活性對腫瘤進行精準診斷。Jiang 等［27］設計了熒光探針TPE-Gal 并證實該探針對OVCAR-3 高度親和，可靈敏地檢測到卵巢癌組織中β-Gal，實現對卵巢癌的精準診斷。Wang 等［7］首次構建了一種單熒光團內標比率型乏氧分子探針，成功實現了對腫瘤乏氧的定量檢測。綜上所述，光學探針對于精準診斷卵巢癌具有巨大的潛力，但目前依舊面臨著發光劑安全性以及該類探針被單核巨噬細胞系統吞噬或難以穿越生理性屏障等嚴峻挑戰。

2.4 超聲探針

傳統超聲的低對比度成像能力使其無法在腫瘤早期精準檢測到病灶，限制其在腫瘤精準診斷方面的應用。然而，研究人員發現微氣泡明顯改善超聲成像對比度，提高超聲診斷靈敏度及準確性［28］。Lutz 等［29］將CD276 靶向的超聲微泡探針注入小鼠卵巢癌模型后發現，超聲微泡探針組的超聲信號更高，證實該探針對于卵巢癌的特異性以及在精準診斷方面的應用價值。但是，微氣泡不易穿過血管內皮進入組織，而且易被單核巨噬細胞系統吞噬，在一定程度上限制了其在臨床上的推廣。

近年來，全氟化碳納米顆粒的出現改善了上述問題。其最大的特點是在一定條件下發生液氣相轉變，形成微氣泡增強超聲成像能力。Liu 等［30］設計出葉酸靶向的全氟戊烷納米分子探針，該探針可特異性聚集于卵巢癌組織中，由低強度聚焦超聲波觸發后，在腫瘤區域顯示出明顯的光聲信號增強。此外，該探針還負載了超順磁性氧化鐵顆粒，同時具有增強MR 成像的能力，因此可用于卵巢癌的精準診斷。全氟化碳納米顆粒在卵巢癌精準診斷領域展現出誘人的應用前景。但是，目前還沒有證據證明全氟化碳納米顆粒能夠穿過腫瘤血管內皮，實驗研究尚缺乏大動物模型的研究資料，實現臨床應用仍有許多問題有待解決。

3 總結與展望

卵巢癌的精準診斷是其診療發展的必然趨勢，分子探針技術在其中將起到關鍵作用。在關注分子探針的特異性與成像能力之余，還需關注其生物安全性、在體內的代謝情況以及劑量與成像能力之間的關系，利用最小劑量實現最佳的診斷效果。隨著研究的不斷深入，研究人員根據不同模態的成像方式設計出越來越多各具優勢的分子探針。但是，由于不同的成像模態提供不同類型的影像學信息，沒有任何一種單模態分子探針可以同時提供關于腫瘤組織的所有結構和功能信息，難以滿足臨床診斷和治療的需求，從而限制了向臨床的轉化。因此，為了彌補單模態分子探針的局限性，研究人員將不同模態的成像方式結合起來，多模態分子探針應運而生。多模態分子探針技術目前尚在起步階段，具有很大的發展潛力和良好的發展前景。隨著科技的進步，應積極把多模態分子探針與納米技術，材料科學等學科結合起來，設計出更多新穎的、功能強大的、可應用于臨床的分子探針，實現更加特異、靈敏、全面、有效地成像，以便在卵巢癌精準診斷時獲得全面的信息，為達到卵巢癌精準治療，改善患者預后，提高生存率的實現作出貢獻。