整合素αVβ3与肿瘤的分子显像及靶向治疗

整合素αVβ3与肿瘤的分子显像及靶向治疗

中国卫生统计提要显示2011年我国恶性肿瘤死亡率占疾病死亡率的27.01%，恶性肿瘤已成为城市居民的首位死亡原因，严重影响我国居民的生存质量。

随着影像学技术的发展，高分辨率CT、磁共振（MRI）在临床上广泛应用，肿瘤的诊断率得以大幅提升，但仍然无法在形态学变化早期明确诊断肿瘤；而临床广泛应用的手术、放疗、化疗等治疗方法虽显著延长了患者的生存时间，但仍存在肿瘤的进展恶化、广泛转移、治疗对正常组织损伤大等问题。临床急需能早期特异性诊断肿瘤并能靶向治疗肿瘤的方法。

1971年Folkman首先提出血管生成在肿瘤生长和转移过程中必不可少，使得利用肿瘤新生血管诊断并治疗肿瘤成为可能，近年研究发现整合素αVβ3在肿瘤及其新生血管中高表达，利用整合素αVβ3早期诊断和靶向治疗恶性肿瘤的研究取得显著进展。

1整合素αVβ3的结构和功能整合素是一类由α和β两条多肽链以非共价键结合而形成的跨膜异二聚体糖蛋白，是细胞黏附分子家族的重要成员。现已发现18种不同的α亚基和8种β亚基，可结合成至少24种整合素。

整合素主要介导细胞与细胞之间及细胞与细胞外基质之间的黏附，同时可以介导细胞内外的信号转导。整合素及其配体相结合可引起胞外信号内传，使细胞发生特异性反应从而发挥整合素的生理功能；而胞内信号外传可调节整合素与其配体结合的能力，并调节细胞表面整合素的表达。

整合素αVβ3由αV亚基（CD51，150000）和β3亚基（CD61，105000）组成，其中α链的胞膜外区能特异性识别含RGD序列的多肽，介导整合素与细胞外基质的黏附。

整合素αV，β3在正常组织器官及成熟血管内皮细胞中不表达或低表达，在多种肿瘤（包括肺癌、成胶质细胞瘤、乳腺癌、骨肉瘤）细胞表面和新生血管内皮细胞中有高表达，在肿瘤的新生血管生成、侵袭和转移过程中起重要作用。

2整合素αVβ3在肿瘤分子显像中的应用整合素αVβ3岛在肿瘤细胞及肿瘤新生血管内皮细胞中高表达，利用特异性配体RGD肽可以与整合素αVβ3结合，从而可以无创地显示高表达整合素αVβ3的肿瘤组织。

RGD肽（Arg-Gly-Asp，RGD）为含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列的多肽，1984年由Pierschbacher和Ruosluherici首次发现和报道。特异性标记的外源性RGD肽进入机体后可与内源性RGD肽竞争结合整合素αVβ3位点，从而RGD肽可以作为一种指示剂到达靶组织，并通过各种影像学方法得到显示。

这种显像技术有希望在肿瘤尚未发生形态学变化时早期诊断肿瘤。常用的显像技术包括利用放射性核素的PET、SPECT显像．MRI显像，超声显像和光学显像。

2.1放射性核素显像方面放射性核素显像是目前肿瘤血管成像中较为成熟且应用最多的技术，放射性核素标记的外源性RGD肽与肿瘤组织特异性结合，体外利用SPECT及PET等设备可使其显像，目前放射性核素碘[123I]、锝[99mTc]、铟[111In]、氟[18F]和铜[64Cu]等均可用于标记RGD肽，从而应用于肿瘤显像。

[99mTc]标记的RGD肽复合物NC100692已成功用于临床研究，二期临床研究证实NC100692对肺癌、乳腺癌的肺转移、脑转移较敏感，对肝转移和骨转移不敏感。

[18F]galacto-RGD为第1个成功应用于人体的PET显像剂，且显示出较好的病灶/本底（L/B）比值，可用于黑色素瘤、结肠癌、头颈部鳞状细胞癌，乳腺癌等肿瘤的显像，在神经胶质细胞瘤中也可标记出整合素αVβ3的表达。

SPECT和PET显像都具有对低浓度指示剂高度敏感的特性，PET显像可显示出皮摩尔（pmol）级的示踪剂浓集，不受病变深度等解剖学位置影响，且能定量地反映放射物浓集。

核素显像有不可比拟的优势，RGD肽可特异性识别有新生血管的肿瘤组织，二者结合应用于肿瘤诊断，使早期诊断恶性肿瘤成为可能。

2.2MRI显像方面将整合素αVβ3的配体与顺磁性物质结合作为探针，探针特异性与整合素αVβ3相结合，从而使顺磁性物质聚集于肿瘤部位，引起MRI信号改变。

LM609为整合素αVβ3的单克隆抗体，Sipkins等以LM609修饰的Gd3+顺磁性脂质体作为显像剂，靶向作用于兔肿瘤模型中的新生血管内皮，得到常规MRI无法显示的肿瘤新生血管的“热点”影像。

MRI显像有清晰显示解剖结构、无电离辐射、穿透力强、分辨率高等优点，但也存在灵敏度低的缺点，通过改进造影剂及引入生物放大系统可增加MRI敏感性。

以Gd3+为造影剂需达到毫摩尔（mmol）浓度才可显影，而超顺磁性氧化铁微粒造影剂可在更低浓度下显像。由于缺乏定量、受信号强度影响无法横向比较、对目标试剂不敏感等原因，MRI显像目前尚未用于临床研究。

2.3超声显像方面超声具有价格低廉、可重复、适用范围广等优点，以RGD肽与超声微球结合可以用作新生血管显像。使用RGD肽标记的超声微球作为造影剂可以反映微血管的血液灌注。

Ellegala等将包被echistatin（含有RGD肽的解聚素）的微球对比剂注入接种了神经胶质瘤的小鼠体内，结果显示微球多数聚集于肿瘤新生小血管内，血管外间隙及正常组织未见微球残留。有研究显示结合整合素αVβ3抗体、P选择素抗体、血管内皮细胞生长因子受体2抗体的三联微球在显示小鼠血管内皮肉瘤方面较双联微球或含有1种抗体的微球有显著提高。然而超声受肿瘤深度、操作者技术等因素影响，且部分组织器官（如脑、肺、骨等）无法被超声探及，这些因素影响了超声的广泛应用，目前以整合素αVβ3为目标的超声显像仍无法应用于临床。

2.4光学显像方面近红外光及远红外光可以很好地穿过组织，从而使距体表数厘米的组织产生低分辨率图像，利用荧光介导的X线断层显像可以定量显示不同组织深度的荧光浓集。

吲哚菁绿为发射近红外荧光的造影剂，用花青染料类似物Cy5.5与RGD肽结合后皮下注射到接种了神经胶质瘤的小鼠体内，肿瘤与背景荧光间差异显著。由于其受组织深度影响较大，因此光学显像多用于皮肤表面或结合内镜治疗的临床研究及动物实验中。

3整合素αVβ3在肿瘤靶向治疗中的应用抗血管生成治疗成为继手术、化疗、放疗后的又一有效的抗肿瘤方法，2009年FDA已批准血管内皮细胞生长因子受体的单克隆抗体贝伐单抗用于神经胶质细胞瘤的治疗。

整合素αVβ3在肿瘤细胞及新生血管内皮细胞中高表达使得它可能成为肿瘤治疗的新靶点，RGD肽类似物cilengitide已进入对神经胶质细胞瘤的三期临床研究。

整合素在肿瘤靶向治疗中的应用包括整合素αVβ3受体拮抗剂和以整合素αVβ3为靶点的药物投放治疗。3.1整合素αVβ3受体拮抗剂的应用外源性整合素αVβ3受体拮抗剂可以抑制内源性RGD肽与整合素αVβ3的结合，从而阻断其功能表达，整合素αVβ3受体拮抗剂包括单克隆抗体和RGD肽类似物。

无功能的单克隆抗体是有效的整合素αVβ3受体拮抗剂，Brooks等首先证明单克隆抗体LM609在小鼠模型中可以抑制肿瘤血管生成，从LM609得到的人源化单克隆抗体etaracizumab（MEDI-522）不仅可作用于肿瘤新生血管，同时可直接作用于肿瘤细胞影响肿瘤生长，一期临床研究显示出抗血管活性及低毒性，对肾肿瘤有一定作用，然而在对转移性黑色素瘤的二期临床研究中，与传统药物达卡巴嗪相比未显示出明显优势。

CNT095是整合素αV链的单克隆抗体，体外研究表明CNT095在荷黑色素瘤裸小鼠及裸大鼠中可显著抑制肿瘤生长，一期临床研究显示对恶性实体瘤稳定有效，CNT095联合多西他赛对前列腺癌是安全和可耐受的，10mg/kg组较5mg/kg组显示出了更好的药效。

转移性黑色素瘤的二期临床研究证实单用10mg/kgCNT095或联合达卡巴嗪较单用达卡巴嗪总生存期有所延长，而无进展生存期未见明显差异，CNT095可否应用于临床尚需进一步研究。

cilengitide是实验室筛选出的抗整合素αVβ3环形RGD肽，由于其半衰期只有3～5h，临床应用需连续给药，在实体瘤的一期临床研究显示以40mg/h连续给药未见明显不良反应。

二期临床研究显示单用cilengitide对于复发胶质细胞瘤能够充分地与肿瘤细胞结合并显示出了一定的抗肿瘤活性，cilengitide联合标准放化疗方案（放疗及替莫唑胺化疗）用于原发性神经胶质细胞瘤的治疗与单用标准化疗方案相比，6个月后的疾病无进展生存期有所延长。

目前cilengitide对神经胶质细胞瘤的三期临床正在进行。

3.2以整合素αVβ3为靶点的药物靶向治疗由于化疗药物具有全身不良反应大、肿瘤局部药物浓度低等特点，增加了肿瘤治疗中的不良反应发生率，影响肿瘤治疗效果。以整合素αVβ3为靶点的靶向治疗可以向肿瘤局部靶向投放化疗药物、溶瘤病毒、凋亡前蛋白（如肿瘤坏死因子、TRAIL）、放射性核素等，可定向影响肿瘤细胞生长和血管生成。

Hood等以整合素αVβ3为目标向肿瘤血管系统有选择地投放了含RAF1突变基因微粒，导致血管内皮细胞凋亡，肿瘤体积减小；最先证明可以整合素为目标针一对肿瘤新生血管投放药物。现有研究认为多柔比星颗粒靶向应用可抑制肿瘤转移，同时避免了柔红霉素的全身毒性，较全身用药在抗肿瘤活性及转移方面提高了15倍。

4展望随着研究的不断深入，利用整合素αVβ3的肿瘤新生血管显像在肿瘤的早期诊断、抗肿瘤药物的药效学评价等方面有广阔的应用前景，整合素αVβ3的分子靶向治疗为肿瘤治疗提供了新思路。然而，由于整合素αVβ3对细胞作用的分子机制尚存在许多争论，整合素αVβ分子显像的显像剂选择、人体内应用的安全性、显像效果的优化及较现有影像学方法的优点、人体内药代动力学、对不同肿瘤的功效及与现有治疗方案比较的优点等尚需进一步研究。

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