c-Met
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c—Met靶向分子成像研究
韩兆国,孙夕林,申宝忠 放射学实践2015年6月第3o卷第6期Radiol Practice,Jun 2 1 ! .
・分子影像学专题・
【摘要】肝细胞生长因子/离散因子受体(c—Met)在肿瘤的发生发展过程中发挥重要作用,针对c-Met的小分子抑制
剂已进入临床应用,并取得有限成功。研究表明c—Met异常表达水平及表达状态与分子靶向治疗反应、治疗效果和预后
密切相关,因此准确评价c—Met异常表达水平和表达状态显得尤为重要。c—Met靶向分子成像可以在体、实时对c-Met异
常表达水平及状态进行定性定量研究,对于指导肿瘤治疗、判断肿瘤预后具有重要意义。本文简述c-Met靶向分子成像
的研究进展,并对不同分子成像探针成像结果进行比较分析,对不同分子探针功能进行评价,以期有益于c—Met靶向分子
探针的研发及c-Met靶向分子成像研究。 【关键词】肝细胞生长因子;分子显像;分子靶向治疗
【中图分类号】R973.2;R445.3【文献标识码】A【文章编号1 1000—0313(2015)06—0610—07
DOI:1O.13609/j.cnki.1000-0313.2015.06.001
随着恶性肿瘤的发病率和死亡率的逐年递增,基于组织形
态学改变的常规影像学检查、病理学检查及血清学检查在内的
传统肿瘤诊断方式已无法满足临床需求,且其检查结果滞后于
疾病发展,无法准确反映肿瘤早期的进展情况。而恶性肿瘤的
传统治疗包括手术、化疗、放疗由于其效果的局限性并伴随严
重的毒、副作用亦无法满足疗效需求。近年来,N Engl J Med、
Nature、Science文章指出:21世纪疾病的诊疗已经跨入分子水
平时代,癌症早期发生与发展的始动因素是分子水平的异常,
在早期可以通过其特殊的“分子特征”与正常细胞相区别L1 ]。
这些具有“分子特征”的基因、蛋白质等称为“分子靶点”。它们
参与了癌症增殖、侵袭、血管新生和转移等恶性生物学进程,决 定癌症生物学特性¨5 ]。依据这些特殊的“分子靶点”既可以实
现癌症的分类和分型,又可以作为靶点进行干预。生命科学研
究证实,针对这些“分子靶点”进行靶向诊断和干预,在癌症诊 疗中具有巨大价值[7 ]。
分子成像技术借助靶向分子成像探针,对体内特异性的分
子靶点进行在体、实时、动态、定性定量成像,将复杂的生物学
过程(如基因表达、信号传导、蛋白质之间相互作用等)变成直
观的图像进行揭示。PET、SPECT以及其与CT和(或)MR的
融合成像设备因其高灵敏度、高准确性、高稳定性及无创性等
特点而被广泛应用于分子成像领域的研究。c—Met受体为一种
酪氨酸激酶型受体,其异常活化在多种恶性肿瘤如肺癌、恶性
胶质瘤、卵巢癌、胃癌、结直肠癌、肾癌等的发生发展过程中均
起重要作用[g]。c—Met靶向分子成像可在体实时显示c—Met的
表达水平、活化状态,对于存在c—Met表达肿瘤的早期检出、C—
Met靶向治疗药物受益人群的筛选、抗肿瘤药物的疗效监测与
作者单位:150028哈尔滨,哈尔滨医科大学附属第四医院医学影 像中心(韩兆国、孙夕林、申宝忠);哈尔滨医科大学分子影像研究中心 (韩兆国、孙夕林、申宝忠) 作者简介:韩兆国(1989一),男,山东荷泽人,硕士,主要从事分子影 像工作。 基金项目:国家重点基础研究发展计划(2015CB931800);国家自然 科学基金项目(81130028;31210103913;81471724;81101088);黑龙江省 科技攻关重大项目(GA12C302);中国博士后科学基金项目 (2012M510095;2013T60388);黑龙江省博士后基金(LBH—Z12199; LBH—TZ0414);黑龙江省自然科学基金委留学归国科学基金 (LC2013C26);黑龙江省级领军人才梯队后备带头人资助资金;哈尔滨 市科技创新人才研究专项资金(2014RFQGJOl1);哈尔滨医科大学伍连 德青年科学基金(WLD-QN1119);哈尔滨医科大学附属第四医院杰出 青年基金;黑龙江省高校分子影像重点实验室基金。 评价、预后评估等有重要意义m 。
c—Met正常与异常信号通路及肿瘤靶向治疗
1.e-Met正常信号通路 c-Met基因是1984年由Cooper等 1]首先发现的一个原癌
基因,其位于染色体7q21 ̄q31,编码的蛋白产物为酪氨酸激酶
跨膜受体,称c—Met(cellular-mesenchymal to epithelial transi—
tion factor),又称MET,属于受体型酪氨酸激酶(receptor tyro— sine kinase,RTK)家族一员,其天然配体为间质起源细胞产生
的肝细胞生长因子/离散因子(HGF/SF)[】 ,共同形成HGF/c-
Met信号通路。成熟的c-Met受体是由跨膜片段B链(145kDa) 和胞外片段a链(50kDa)组成的异二聚体复合物_1 “],其胞外
功能区的sema结构域(B链)为特异性HGF结合区域,胞内则
包含具有负性调控激酶活性的JM结构域、酪氨酸激酶结构域 等。当c-Met与HGF结合后,c—Met胞内区的4个酪氨酸残基
发生自身磷酸化,进而募集Gab-1、Grb-2、She和c-Cbl等衔接
蛋白,接着通过复杂的机制引发一系列的磷酸化反应,活化PI一 3K、ERK1/2、PLC一7、STATs和FAK等重要的信号分子,进而
调节细胞的增殖、存活、分化、形态发生和运动调控[1 ,从而广
泛参与人体的多种正常生理活动。 2.c-Met异常信号通路
正常情况下,c-Met与HGF的结合是维持正常生理功能所
必须的,并且受到机体严密调控,但在多种恶性肿瘤中存在
HGF/c-Met信号通路的异常活化。HGF/c—Met信号通路的异
常激活机制包括配体依赖途径:HGF的旁分泌和自分泌,非配
体依赖途径:c-Met基因的过表达、突变、扩增、异位、重排及抑
制因子的缺失等_l 。活化后,c—Met能促进DNA合成和细胞
分裂、抑制癌细胞凋亡、促进癌细胞增殖;还可以促进癌细胞的
侵袭和转移。HGF/c—Met信号通路的异常活化通过破坏钙粘
蛋白等粘附分子和细胞骨架的连接作用,最终导致细胞间粘附
作用的减弱;该通路的异常活化亦可通过增加癌细胞MMPs和
uPA的表达来促进降解细胞外基质(ECM)以增加癌细胞转移
能力;同时活化的c-Met信号通路通过影响Rho、Rac、和Cdc42
等分子的功能,作用于肌动蛋白纤维骨架来增强癌细胞的运动
能力。c
—Met信号通路异常活化后可以通过多种方式直接或间 614 放射学实践2015年6月第3O卷第6期Radiol Practice,Jun 2015,Vol 30,No.6
针摄取程度,作者在同一支裸鼠上建立两种肿瘤模型进行成
像,结果显示,Hcc827一GR6摄取明显高于Hcc827,与体外分布
结果一致。
anticalin是一种基于人类脂质运载体的新型小分子蛋白制
剂,体积更小、更稳定、特异性配体选择性更好,并具有较好的
组织、细胞穿透性,近年来被广泛用于科研和I临床。Terwisseha
等 开发出一种特异性结合c—Met的anticalin:PRS-110(Kd=
0.6noml/L,57kDa),并标记 rZr合成靶向c—Met的分子成像探
针 Zr-PRS-110,进行分子成像研究。c—Met高表达H441动物
肿瘤模型PET图像及suV值如(图3)所示,可见肿瘤明显的
特异性摄取探针,6~24h肿瘤摄取探针持续增加(P<0.05),
48h、96h的摄取值无明显差别,而c—Met低表达U87一MG及e—
Met无表达A2780动物模型成像效果较差。表明该分子成像 探针可用于c—Met靶向的分子成像,并能准确反映c—Met的表
达水平。
Luo等 利用人重组HGF(rh—HGF)与P—SCN—Bn—NOTA
连接,并经行 Cu标记构建c—Met靶向的分子成像探针 Cu—
N0TA—rh—HGF,对U87MG细胞(c-Met高表达)及MDA—M
231细胞(c—Met低表达)进行流式细胞仪分选等实验,证实rh—
HGF对c—Met高亲和力、特异性结合。随后对U87MG和
MDA—MB-231动物模型并进行64Cu-NOTA—rh—HGF的PET
成像(图4)。结果显示,U87MG肿瘤明显高摄取,并在探针注
射9h后达到最高(6.7±1.8 ID/g);而MDA-MB-231动物模
型肿瘤摄取明显较低(探针注射9h后SUV:1.8±0.6 ID/g)。
随后作者利用热变性rh—HGF(dnrh—HGF)替代rh—HGF合成分
子成像探针“Cu-NOTA—dnrh—HGF,并在U87动物模型中显示
明显较低的肿瘤摄取,进一步验证 Cu_N0TA—rh—HGF的靶向
性。LUO的研究成果表明该分子成像探针可用于c—Met靶向的
分子成像研究,但含有大量HGF的分子成像探针注入体内势
必会引起强烈的生物学效应,因此限制了其对于c—Met表达肿
瘤患者的临床应用。
MR分子成像探针:Towner等_4 构建了含超顺磁性铁纳
米粒子的靶向c—Met的分子成像探针SPI()_antitMet,用于e—
Met高表达肿瘤模型的MR分子成像研究,结果发现肿瘤区域
的TzwI信号和Tz值相对于MR平扫明显减低。为进一步优
化分子成像探针结构,Towner等_4 以SPIO—anti—e-Met为基
础,在碱性介质中将超顺磁性铁纳米粒子与右旋糖酐进行表面
络合,以进一步增加探针的组织相容性和稳定性,同时以非特
异性IgG代替抗c-Met抗体合成探针作为对照组,MR结果显
示与MR平扫对比,实验组模型肿瘤区域明显的T。信号降低、 Tz值减小,而对照组无变化,证实该分子成像探针具备良好的
靶向性。随后,Towner等_4 采用MRI经典对比剂Gd构建靶
向c—Met的分子成像探针anti—e-Met-Gd—DTPA—albumin,首次
对c—Met过表达的大鼠神经胶质瘤模型进行MR成像。结果
显示肿瘤区域靶向增强,肿瘤T 值降低、T 高信号,并至少持
续24h,48h后MR信号恢复正常。鉴于MR在临床中的广泛
应用,开发出c—Met靶向性良好的MR分子成像探针将极大推
动c—Met靶向分子成像研究的临床转化。
2.小分子类探针
尽管目前,c—Met靶向分子成像已经进行了大量研究,但多 是利用靶向c—Met受体胞外段的分子成像探针进行成像,这类
分子成像探针多是基于特异性结合c—Met的蛋白、多肽类抗体,
其代谢多经由肝胆系统和泌尿系统,因此腹部会有大量放射性
摄取,背景噪声偏高,无法进行腹部原发肿瘤或转移灶的准确
诊断,同时这类探针体积往往较大,靶点结合效率和正常器官
组织的清除效率均较慢,大大限制了其临床应用研究的进展。
而靶向RTK胞内区域的小分子类成像探针则具备较小的体
积、性能稳定优异等优势,可以高效快速的结合靶点,并在非特
异性组织中清除较快,且合成小分子探针水溶性较高及经由