在精準(zhǔn)醫(yī)療時(shí)代，抗體藥物偶聯(lián)物（Antibody-Drug Conjugate, ADC）如同一枚枚“生物導(dǎo)彈”，通過抗體精準(zhǔn)識(shí)別腫瘤細(xì)胞表面的靶點(diǎn)，并將高活性的細(xì)胞毒性藥物（Payload）定向遞送至癌細(xì)胞內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)高效且低毒的抗腫瘤效果。然而，這類新型藥物的開發(fā)和應(yīng)用面臨一個(gè)核心挑戰(zhàn)：其治療窗口（Therapeutic Window）通常很窄。劑量不足可能導(dǎo)致療效不佳，而劑量過高又容易引發(fā)嚴(yán)重的毒副作用。傳統(tǒng)的劑量選擇策略往往基于尋找最大耐受劑量（Maximum Tolerated Dose, MTD），這種方法對(duì)于ADC等現(xiàn)代靶向療法而言已顯不足，因?yàn)樗鼰o法實(shí)時(shí)反映藥物在腫瘤組織內(nèi)的實(shí)際分布及其與靶點(diǎn)的真實(shí)相互作用。

以用于治療尿路上皮癌（Urothelial Carcinoma, UC）的恩福妥單抗維多汀（Enfortumab Vedotin, EV）為例，它是一種靶向Nectin-4（一種在UC中高表達(dá)的細(xì)胞粘附分子）的ADC。臨床試驗(yàn)顯示，雖然較高劑量（1.25 mg/kg）的EV療效更佳，但劑量調(diào)整和毒性事件也更頻繁。這表明，單純依靠系統(tǒng)暴露量（Systemic Exposure）或基線Nectin-4表達(dá)水平，難以精準(zhǔn)預(yù)測(cè)個(gè)體患者的療效和安全性。腫瘤微環(huán)境的異質(zhì)性、藥物遞送屏障等因素使得藥物在腫瘤局部的實(shí)際濃度和靶點(diǎn)占據(jù)（Target Engagement, TE）情況變得復(fù)雜而多變。因此，開發(fā)一種能夠無創(chuàng)、實(shí)時(shí)、定量監(jiān)測(cè)藥物在腫瘤內(nèi)靶點(diǎn)占據(jù)情況的技術(shù)，對(duì)于優(yōu)化ADC的劑量策略、擴(kuò)大治療窗口至關(guān)重要。

正是為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，發(fā)表在《SCIENCE ADVANCES》上的這項(xiàng)研究引入了一種創(chuàng)新的分子影像學(xué)方法。研究人員設(shè)想，能否像用雷達(dá)實(shí)時(shí)追蹤導(dǎo)彈的軌跡一樣，利用正電子發(fā)射斷層掃描（Positron Emission Tomography, PET）技術(shù)，實(shí)時(shí)“看到”EV在腫瘤內(nèi)與Nectin-4的結(jié)合情況？他們成功設(shè)計(jì)并驗(yàn)證了一種新型PET成像探針——[⁶⁸Ga]AJ647，并系統(tǒng)性地評(píng)估了其在量化EV的靶點(diǎn)占據(jù)、揭示劑量-暴露-反應(yīng)關(guān)系以及預(yù)測(cè)治療療效方面的巨大潛力。這項(xiàng)研究為ADC乃至其他靶向藥物的精準(zhǔn)用藥開辟了新的道路。

為開展此項(xiàng)研究，作者團(tuán)隊(duì)主要運(yùn)用了幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：1） 合理設(shè)計(jì)并化學(xué)合成了一種靶向Nectin-4的雙環(huán)肽類PET分子探針[⁶⁸Ga]AJ647，并對(duì)其親和力、特異性及理化性質(zhì)進(jìn)行了全面表征（表面等離子共振SPR、高效液相色譜HPLC、質(zhì)譜等）。2） 利用一系列表達(dá)不同水平Nectin-4的尿路上皮癌細(xì)胞系（如T24, SCaBER, HT1376等）及其建立的免疫缺陷小鼠（NSG小鼠）移植瘤模型，在體外和體內(nèi)水平驗(yàn)證了[⁶⁸Ga]AJ647與Nectin-4結(jié)合的特異性和靈敏度。3） 通過競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)（包括使用EV和熒光標(biāo)記的EV-FITC）證實(shí)了[⁶⁸Ga]AJ647與EV結(jié)合于Nectin-4的相同表位，從而使其能夠用于監(jiān)測(cè)EV對(duì)Nectin-4的占據(jù)情況。4） 核心實(shí)驗(yàn)是動(dòng)態(tài)PET成像和離體生物分布研究，在不同時(shí)間點(diǎn)（給藥后1、3、6天）給予不同劑量EV（對(duì)應(yīng)人體劑量的6, 9, 15 mg/kg小鼠等效劑量MED）后，通過[⁶⁸Ga]AJ647 PET成像量化腫瘤內(nèi)可接近的Nectin-4水平變化，進(jìn)而計(jì)算靶點(diǎn)占據(jù)率。5） 將PET成像測(cè)得的靶點(diǎn)占據(jù)數(shù)據(jù)與腫瘤生長(zhǎng)抑制效果進(jìn)行相關(guān)性分析和受試者工作特征曲線（ROC）分析，評(píng)估其預(yù)測(cè)治療反應(yīng)的能力。

研究人員首先設(shè)計(jì)合成了AJ647分子。它源于對(duì)BT8009（一種對(duì)Nectin-4具有低納摩爾親和力的15氨基酸雙環(huán)肽）的修飾優(yōu)化，通過連接聚乙二醇（PEG） linker和NOTA螯合劑，使其能夠高效地與⁶⁸Ga絡(luò)合，生成PET探針[⁶⁸Ga]AJ647。該探針放射化學(xué)純度高（97%），穩(wěn)定性好。表面等離子共振（SPR）分析證實(shí)AJ647與人及小鼠Nectin-4蛋白具有納摩爾級(jí)的親和力（約15 nM和14 nM）。在多種UC細(xì)胞系（T24, SCaBER, RT112, UC9, UC14, HT1376）上的體外結(jié)合實(shí)驗(yàn)表明，[⁶⁸Ga]AJ647的攝取與細(xì)胞表面Nectin-4密度高度相關(guān)（R²= 0.97），且可被過量非放射性AJ647競(jìng)爭(zhēng)性抑制，證明了其結(jié)合的特異性。

在荷HT1376（高表達(dá)Nectin-4）腫瘤的NSG小鼠體內(nèi)，動(dòng)態(tài)PET-MR成像顯示[⁶⁸Ga]AJ647在注射后15分鐘即可在腫瘤中顯著富集，并在60分鐘時(shí)因本底清除而獲得最佳對(duì)比度。離體生物分布研究進(jìn)一步證實(shí)，腫瘤在60分鐘時(shí)攝取達(dá)到3.72 %IA/g，且具有高的腫瘤/肌肉（10.07）和腫瘤/血液（4.60）比值。探針主要通過腎臟清除。這些數(shù)據(jù)支持將注射后60分鐘作為后續(xù)研究的理想成像時(shí)間點(diǎn)。

在不同Nectin-4表達(dá)水平的UC移植瘤模型（T24, SCaBER, RT112, UC9, UC14, HT1376）中進(jìn)行的PET成像和離體分布研究一致表明，[⁶⁸Ga]AJ647在腫瘤中的攝取與其Nectin-4表達(dá)水平成正比（HT1376最高，T24最低），且與免疫組化染色結(jié)果相符，強(qiáng)有力地證明了該探針在體內(nèi)也能特異性識(shí)別并量化Nectin-4的表達(dá)。

競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)證實(shí)，[⁶⁸Ga]AJ647和EV競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合Nectin-4的相同表位（IC₅₀分別為2.7 nM和35 nM）。在荷瘤（HT1376和SCaBER）小鼠體內(nèi)，預(yù)先給予飽和劑量的EV（20 mg/kg）可顯著降低后續(xù)[⁶⁸Ga]AJ647在腫瘤中的攝取（HT1376降低84%，SCaBER降低72%），表明PET成像可以無創(chuàng)地監(jiān)測(cè)EV在體內(nèi)對(duì)Nectin-4的占據(jù)。

研究人員給荷HT1376瘤的小鼠注射不同劑量EV（6, 9, 15 mg/kg），并在給藥后第1、3、6天進(jìn)行[⁶⁸Ga]AJ647 PET成像。結(jié)果顯示，所有劑量在第一天均能完全占據(jù)Nectin-4。但隨時(shí)間推移，低劑量組（6 mg/kg）在第3天即出現(xiàn)Nectin-4可及性增加，第6天更明顯，表明占據(jù)不持久。中劑量組（9 mg/kg）在第6天出現(xiàn)部分占據(jù)。而高劑量組（15 mg/kg）在整個(gè)觀察期內(nèi)均維持高水平的Nectin-4占據(jù)。這直觀地展示了不同劑量EV在腫瘤局部動(dòng)態(tài)的靶點(diǎn)占據(jù)情況。

將PET成像與療效評(píng)價(jià)相結(jié)合發(fā)現(xiàn)，治療后第6天的標(biāo)準(zhǔn)化攝取值（SUV_post）以及治療前后SUV的變化值（ΔSUV）與最終腫瘤重量有一定相關(guān)性，但預(yù)測(cè)能力有限。研究人員進(jìn)而計(jì)算了靶點(diǎn)占據(jù)率（TE = (SUV_pre- SUV_post) / SUV_pre× 100%）。結(jié)果表明，TE是比單純劑量或SUV值更優(yōu)越的療效預(yù)測(cè)指標(biāo)。無論接受何種劑量，TE低于30%的小鼠均表現(xiàn)為治療無響應(yīng)（腫瘤進(jìn)展），而TE高于30%的小鼠則表現(xiàn)出顯著的腫瘤生長(zhǎng)抑制。ROC曲線分析確認(rèn)，TE預(yù)測(cè)治療反應(yīng)的曲線下面積（AUC）高達(dá)0.87，顯著優(yōu)于其他參數(shù)，并確定了約30%的TE閾值是區(qū)分響應(yīng)者與非響應(yīng)者的關(guān)鍵臨界點(diǎn)。

本研究成功地將Nectin-4靶向PET成像發(fā)展為一種強(qiáng)大的工具，用于實(shí)時(shí)、無創(chuàng)地優(yōu)化EV在尿路上皮癌治療中的劑量策略。它突破了傳統(tǒng)藥代動(dòng)力學(xué)/藥效學(xué)（PK/PD）評(píng)估和基于最大耐受劑量（MTD）的劑量選擇模式的局限，能夠直接量化腫瘤局部的藥物-靶點(diǎn)相互作用。研究發(fā)現(xiàn)，PET成像測(cè)得的靶點(diǎn)占據(jù)（TE）是預(yù)測(cè)EV療效的可靠生物標(biāo)志物，其預(yù)測(cè)價(jià)值超過了藥物劑量或基線Nectin-4表達(dá)水平。所確定的30% TE閾值為臨床決策提供了潛在的定量依據(jù)。

這項(xiàng)研究的深遠(yuǎn)意義在于，它為ADC乃至更廣泛的靶向治療領(lǐng)域提供了一種全新的精準(zhǔn)醫(yī)療范式。通過早期、無創(chuàng)地評(píng)估靶點(diǎn)占據(jù)情況，臨床醫(yī)生有望實(shí)現(xiàn)真正的個(gè)體化劑量調(diào)整：對(duì)于TE不足的患者，可以及時(shí)增加劑量或調(diào)整方案以避免治療失敗；對(duì)于已達(dá)到充分TE的患者，則可以避免不必要的過高劑量暴露，從而在最大化療效的同時(shí)最小化副作用。這種基于影像生物標(biāo)志物的方法，有望顯著改善ADC藥物的治療指數(shù)，加速更安全、更有效的癌癥治療方案的開發(fā)。未來，將這種成像策略應(yīng)用于臨床 trials，特別是結(jié)合其他治療手段時(shí)，可能會(huì)進(jìn)一步改變癌癥的治療格局。