CN114315975A - 一种以tim-3为靶点的pet分子探针及其应用 - Google Patents

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周明
侯佳乐
胡硕
饶婉倩
向仕君
尹小琴
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Abstract

本发明涉及一种以TIM‑3为靶点的PET分子探针,所述PET分子探针由放射性同位素、螯合基团、靶向分子以及连接体构成,所述靶向分子结构如式I所示:
Figure DDA0003457271800000011
本发明能够对多种肿瘤微环境中的TIM‑3表达水平进行活体显像,具有高特异性、高灵敏度的特点。

Description

一种以TIM-3为靶点的PET分子探针及其应用
技术领域
本发明涉及影像分子探针技术领域,具体涉及一种以TIM-3为靶点的PET分子探针及其应用。
背景技术
T淋巴细胞免疫球蛋白黏蛋白3(T cell immunoglobulin domain and mucindomain-3,TIM-3)是一类T细胞表面抑制性分子。TIM-3主要在产生IFN-γ的T细胞、FoxP3+Treg细胞和先天免疫细胞如巨噬细胞和树突细胞等细胞上表达。TIM-3主要通过在肿瘤发展过程中调节T细胞衰竭作为关键的免疫检查点。同时,Tim-3可以作为共刺激受体来增强细胞毒性T淋巴细胞(Cytotoxic T-Lymphocyte,CTL)和其他免疫细胞反应。研究表明包含抗Tim-3和抗程序性死亡受体-1(programmed cell death-1,PD-1)或抗细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(cytotoxic T lymphocyte-associated protein 4,CTLA-4)抗体的联合免疫治疗可显著降低临床前环境中的肿瘤负担。目前,针对TIM-3或双重靶向TIM-3和其他免疫检查点(如PD-1或PD-L1)的抗体治疗正在进行临床研究。
活体显示肿瘤微环境中的TIM-3的表达水平可为以TIM-3为靶点的抑制药物的患者选择提供重要参考,同时可以实时检测体内TIM-3的表达情况,以便于临床可及时调整治疗方案。故提供一种能够对多种肿瘤微环境中的TIM-3表达水平进行高效、准确活体显像的分子探针具有重要临床应用价值。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种以TIM-3为靶点的能够对多种肿瘤微环境中的TIM-3表达水平进行高效、准确活体显像的的PET分子探针及其应用。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
一种以TIM-3为靶点的PET分子探针,由放射性同位素、螯合基团、靶向分子以及连接体构成,所述靶向分子结构如式I所示:
Figure BDA0003457271780000021
进一步地,所述PET分子探针的结构式如式II所述:
Figure BDA0003457271780000022
其中,L为所述连接体,R为所述螯合基团,X为所述放射性同位素。
进一步地,所述连接体包括
Figure BDA0003457271780000023
Figure BDA0003457271780000024
其中其中式III中n为2~6的整数,式IV中n为3~7的整数,式V中n为4~8的整数。
进一步地,所述螯合基团包括包括NOTA或DOTA或DTPA。
进一步地,所述放射性同位素选至以下任意一种68Ga、Al18F、177Lu、89Zr、64Cu、99mTc中的一种。
进一步地,所述PET分子探针的标记前体化合物结构式如式VI所述:
Figure BDA0003457271780000025
进一步地,将所述靶向分子、连接体与螯合基团构建成的前体化合物后与所述放射性同位素混合,在pH为4.0-4.5、90~110℃下反应10min,即可获得PET分子探针。
所述PET分子探针在制备PET成像剂中的应用。
所述PET分子探针在制备检测TIM-3表达水平、诊断TIM-3相关疾病的试剂中的应用。
所述PET分子探针在评价免疫药物治疗TIM-3相关疾病的效果中的应用,所述TIM-3相关疾病黑黑色素瘤、肝癌、结肠癌、胰腺癌、淋巴瘤以及其他能影响TIM-3表达变化的肿瘤。
有益效果:本发明所述的该PET分子探针能够很好的对多种肿瘤微环境中的TIM-3表达水平进行活体显像,不仅可以用于多种肿瘤微环境中的TIM-3表达检测,还能协助免疫抑制剂进行免疫治疗时的疗效评价,并为治疗选择提供实时参考。本发明应用于PET成像剂后可用于非入侵的无创检测,并且能活体全身实时显像,具有高特异性、高灵敏度的特点。
附图说明
图1为实施例1中68Ga-NOTA-GK12放射化学纯度HPLC图。
图2为实施例1中68Ga-NOTA-GK12分子探针的小鼠PET成像图。
图3为实施例2中Al18F-NOTA-GK12放射化学纯度HPLC图。
图4为实施例2中Al18F-NOTA-GK12分子探针的小鼠PET成像图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例进一步阐述本发明。
实施例1
(一)本实施例所述的以TIM-3为靶点的PET分子探针,由放射性同位素、螯合基团、靶向分子以及连接体组成,所述靶向分子结构如式I所示:
Figure BDA0003457271780000031
所述连接体为PEG3,结构式为:
Figure BDA0003457271780000041
所述鳌合基团为NOTA:
所述放射性同位素为68Ga;
合成路线为:
Figure BDA0003457271780000042
反应时将所述靶向分子、连接体、鳌合基团构建成的前体化合物与所述放射性同位素混合,在pH为4.0-4.5、90~110℃下反应10min,即可获得PET分子探针。
具体标记步骤为:
1)向含有30μg前体化合物(NOTA-GK12)的EP管中加入1mL 0.25MNaOAc水溶液,混匀;
2)NOTA-GK12溶液转移至20mL反应管中;
3)用4mL 0.05M HCl将68Ga淋洗至反应管中,放射性活度约为30-35mCi;
4)在反应管中,90℃的条件下反应10min;
5)加入10mL去离子水淬灭反应;
6)反应体系过C18 Plus柱进行富集,并用10mL去离子水清洗C18 Plus柱;
7)依次用1mL乙醇和10mL生理盐水将产物淋洗至装有滤膜产品瓶中,形成68Ga-NOTA-GK12产品注射液,放射性活度为24.8mCi;
8)68Ga-NOTA-GK12产品注射液进行HPLC纯度分析:流动相A为含0.1%TFA的蒸馏水,流动相B为含0.1%TFA的乙腈,色谱柱为ZORBAX SB-C18。洗脱方式为梯度洗脱(0-2mim:5%乙腈;3-20min:90%乙腈),产品出峰时间为10min左右,纯度99%。
得到的PET分子探针的放化纯度HPLC结果如图1所示。
(二)将得到的PET分子探针进行活体成像试验。
1、购买40只C57小鼠,随机分为四组,每组10只小鼠,其中一组作为对照组,正常养殖,另外三组作为实验组,实验组分别构建皮下黑色素瘤B16模型,胰腺癌PANC02模型和结直肠癌CT模型,肿瘤大小为0.5cm左右时作为模型鼠备用。
2、模型鼠尾静脉注射68Ga-NOTA-GK12(0.1-0.2mCi);
3、30min后进行小动物PET/CT显像,结果如图1所示,可以发现在30min时即可清洗观察到小鼠的肿瘤位置,说明本发明所述的分子探针能够快速在肿瘤部分聚集,且对比度高,且在持续较长的时间内可观察到肿瘤细胞的聚集情况,说明探针对肿瘤的靶向性较好。
4、数据分析获取肿瘤部位的SUV值,其中68Ga-NOTA-GK12探针在黑色素瘤B16模型、胰腺癌PANC02模型和结直肠癌CT26模型中肿瘤摄取SUV值分别为4.6±1.3、6.1±0.9和4.9±1.1,表明68Ga-NOTA-GK12能较好的对多种肿瘤模型中的TIM-3表达量进行定量分析检测,且有较高的对比度。
实施例2
(一)本实施例所述的以TIM-3为靶点的PET分子探针,由放射性同位素、靶向分子以及连接所述放射性同位素和所述靶向分子的连接体组成,所述靶向分子结构如式I所示:
Figure BDA0003457271780000051
所述连接体为PEG3,结构式为
Figure BDA0003457271780000061
所述鳌合基团为NOTA,结构式为
Figure BDA0003457271780000062
所述放射性同位素为Al18F;
合成路线为:
Figure BDA0003457271780000063
反应时将所述靶向分子、连接体、鳌合基团构建成的前体化合物与所述放射性同位素混合,在pH为4.0-4.5、90~110℃下反应10min,即可获得PET分子探针。
具体标记步骤为:
1)GE公司Qilin回旋加速器生产18F(300mCi)并经过管道传输至阴离子交换柱QMA(QMA^READI-CLINGTM型柱进行捕获,用N2将QMA吹干;
2)反应管中提前加入300ug前体化合物,1.0ml乙腈和0.03ml 0.4MA1C13溶液和0.5mL pH=4.0的醋酸buffer;
3)0.3mL 0.9%NaCl将18F淋洗至反应管淋洗至反应管中,得200-250mCi;
4)在反应管中,110℃的条件下反应10min;
5)加入5mL去离子水,HPLC纯化收集产物峰(80-120mci);
6)产品溶液过C18Plus柱进行富集,然后依次用2mL乙醇和10mL生理盐水进行淋洗,并将淋洗液过无菌过滤膜,得到最终显像剂注射液(18F-A1F-NOTA-GK12),其放射性活度为50-60mCi;
7)Al18F-NOTA-GK12产品注射液进行HPLC纯度分析:流动相A为含0.1%TFA的蒸馏水,流动相B为含0.1%TFA的乙腈,色谱柱为ZORBAX SB-C18。洗脱方式为梯度洗脱(0-2mim:5%乙腈;3-20min:90%乙腈),产品出峰时间为10.645min左右,纯度为99%。
得到的PET分子探针的放化纯度HPLC结果如图3所示。
(二)将得到的PET分子探针进行活体成像试验。
1、购买40只C57小鼠,随机分四组,每组10只小鼠,其中一组作为对照组,正常养殖,另外三组作为实验组,实验组分别构建皮下黑色素瘤B16模型,胰腺癌PANC02模型和结直肠癌CT模型,肿瘤大小为0.5cm左右时作为模型鼠备用。
2、模型鼠尾静脉注射Al18F-NOTA-GK12(0.1-0.2mCi);
3、30min后进行小动物PET/CT显像,结果如图4所示,可以发现实验组在30min时即可清晰观察到小鼠的肿瘤位置,说明本发明所述的分子探针能够快速在肿瘤部分聚集,且对比度高,且在持续较长的时间内可观察到肿瘤细胞的聚集情况,说明探针对肿瘤的靶向性较好。
4、数据分析获取肿瘤部位的SUV值,其中68Ga-NOTA-GK12探针在黑色素瘤B16模型、胰腺癌PANC02模型和结直肠癌CT26模型中肿瘤摄取SUV值分别为5.6±1.3、6.5±0.9和4.5±1.1,表明Al18F-NOTA-GK12能较好的对多种肿瘤模型中的TIM-3表达量进行定量分析检测,且有较高的对比度。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种以TIM-3为靶点的PET分子探针,其特征在于,由放射性同位素、螯合基团、靶向分子以及连接体构成,所述靶向分子结构如式I所示:
Figure FDA0003457271770000011
2.根据权利要求1所述的以TIM-3为靶点的PET分子探针,其特征在于,所述PET分子探针的结构式如式II所述:
Figure FDA0003457271770000012
其中,L为所述连接体,R为所述螯合基团,X为所述放射性同位素。
3.根据权利要求1所述的以TIM-3为靶点的PET分子探针,其特征在于,所述连接体包括
Figure FDA0003457271770000013
Figure FDA0003457271770000014
其中其中式III中n为2~6的整数,式IV中n为3~7的整数,式V中n为4~8的整数。
4.根据权利要求1所述的以TIM-3为靶点的PET分子探针,其特征在于,所述螯合基团包括包括NOTA或DOTA或DTPA。
5.根据权利要求1所述的以TIM-3为靶点的PET分子探针,其特征在于,所述放射性同位素选至以下任意一种68Ga、Al18F、177Lu、89Zr、64Cu、99mTc中的一种。
6.根据权利要求1所述的以TIM-3为靶点的PET分子探针,其特征在于,所述PET分子探针的标记前体化合物结构式如式VI所述:
Figure FDA0003457271770000021
7.一种如权利要求1~6任一所述的PET分子探针的制备方法,其特征在于,将所述靶向分子、连接体与螯合基团构建成的前体化合物后与所述放射性同位素混合,在pH为4.0-4.5、90~110℃下反应10min,即可获得PET分子探针。
8.根据权利要求1~6任一所述的PET分子探针在制备PET成像剂中的应用。
9.如权利要求1~6任一项所述的PET分子探针在制备检测TIM-3表达水平、诊断TIM-3相关疾病的试剂中的应用。
10.如权利要求1~6任一项所述的PET分子探针在评价免疫药物治疗TIM-3相关疾病的效果中的应用,所述TIM-3相关疾病黑黑色素瘤、肝癌、结肠癌、胰腺癌、淋巴瘤以及其他能影响TIM-3表达变化的肿瘤。
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