¹¹¹In 標(biāo)記 CD166 靶向肽：為結(jié)直腸癌干細(xì)胞核素顯像提供新工具
摘要
結(jié)直腸癌干細(xì)胞（CRCSCs）與腫瘤耐藥、轉(zhuǎn)移及復(fù)發(fā)密切相關(guān)，CD166 是其關(guān)鍵標(biāo)志物。本研究通過噬菌體展示技術(shù)篩選 CD166 靶向肽（CD166tp），構(gòu)建 ¹¹¹In-DTPA-CD166tp-G₁₈C 核素顯像探針，在結(jié)直腸癌異種移植小鼠模型中驗(yàn)證其靶向性與顯像效果。結(jié)果表明，該探針能特異性結(jié)合 CD166 陽性結(jié)直腸癌細(xì)胞，在腫瘤組織中高效富集，顯像清晰且腫瘤背景比優(yōu)異，為 CRCSCs 的無創(chuàng)檢測提供了潛在核素顯像劑，助力結(jié)直腸癌早期診斷與療效監(jiān)測。
方法
本研究遵循動物實(shí)驗(yàn)倫理規(guī)范，選取 HCT15 結(jié)直腸癌細(xì)胞系，通過磁珠分選法分離 CD166 陽性（CD166⁺HCT15）與陰性細(xì)胞，驗(yàn)證 CD166⁺細(xì)胞的干細(xì)胞特性。采用噬菌體展示肽庫篩選高親和力 CD166 靶向肽，經(jīng) ELISA 與細(xì)胞結(jié)合實(shí)驗(yàn)鑒定后，構(gòu)建 CD166tp-G₁₈C 探針并偶聯(lián) DTPA，進(jìn)行 ¹¹¹In 標(biāo)記獲得核素顯像劑。在 BALB/c 裸鼠皮下接種 CD166⁺HCT15 細(xì)胞構(gòu)建異種移植模型，尾靜脈注射顯像劑后，通過 nanoSPECT/CT 于 2、4、24、48 小時采集顯像數(shù)據(jù)，同時進(jìn)行生物分布與競爭性抑制實(shí)驗(yàn)，評估探針的靶向性與穩(wěn)定性。
nanoSPECT/CT的采集方法
采用 nanoSPECT/CT 設(shè)備進(jìn)行核素顯像，小鼠經(jīng)麻醉后固定于掃描床，尾靜脈注射 740 MBq/kg 的 ¹¹¹In 標(biāo)記探針及對照組探針，分別于注射后 2、4、24、48 小時進(jìn)行全身掃描。掃描參數(shù)設(shè)置為：采用高分辨率準(zhǔn)直器，矩陣 128×128，采集視野覆蓋小鼠全身，CT 掃描用于解剖定位與衰減校正。圖像經(jīng) 3D 分析軟件量化腫瘤區(qū)域放射性計(jì)數(shù)，生物分布實(shí)驗(yàn)中通過 γ 計(jì)數(shù)器檢測各器官放射性活度，計(jì)算每克組織注射劑量百分比（% ID/g）及腫瘤 / 正常組織比值。
Fig. 8c（原文）：展示競爭性抑制實(shí)驗(yàn)的 SPECT/CT 顯像結(jié)果，體現(xiàn)設(shè)備對不同劑量未標(biāo)記探針干預(yù)下腫瘤攝取差異的捕捉能力。
nanoSPECT/CT 的結(jié)果
nanoSPECT/CT 設(shè)備清晰捕捉到 ¹¹¹In-DTPA-CD166tp-G₁₈C 探針在腫瘤組織的特異性富集，成像質(zhì)量高，能有效區(qū)分腫瘤與正常組織邊界。設(shè)備量化分析顯示，該探針的腫瘤攝取量與腫瘤 / 背景比值顯著高于對照組，精準(zhǔn)反映了探針的靶向結(jié)合效率；結(jié)合生物分布數(shù)據(jù)，明確了探針在體內(nèi)的代謝路徑，證實(shí)其腫瘤靶向性強(qiáng)、非特異性攝取低。設(shè)備的高靈敏度與空間分辨率，為探針的體內(nèi)性能評估提供了可靠數(shù)據(jù)支持，充分體現(xiàn)了其在腫瘤干細(xì)胞核素顯像研究中的應(yīng)用價值。
Fig. 10（原文）：呈現(xiàn)不同時間點(diǎn)各探針的腫瘤 / 血液、腫瘤 / 肌肉比值，為 ¹¹¹In-DTPA-CD166tp-G₁₈C 探針的優(yōu)異顯像性能提供量化依據(jù)，支撐其作為 CRCSCs 顯像劑的結(jié)論。
結(jié)果
CD166⁺HCT15 細(xì)胞表現(xiàn)出典型干細(xì)胞特征，克隆形成、球體形成及遷移能力顯著優(yōu)于 CD166⁻細(xì)胞，且高表達(dá) Nanog、c-Myc 等干細(xì)胞標(biāo)志物，對多西他賽和 5 - 氟尿嘧啶具有耐藥性。篩選獲得的 CD166tp-G₁₈C 探針在體外能特異性結(jié)合 CD166⁺細(xì)胞，¹¹¹In 標(biāo)記效率超 98%，在人、小鼠血清中 144 小時內(nèi)穩(wěn)定性良好。體內(nèi)顯像顯示，該探針在腫瘤組織中快速富集，24 小時腫瘤攝取達(dá) 11.1±2.2 % ID/g，48 小時腫瘤 / 肌肉比值達(dá) 48.9±5.03，顯著高于對照組探針；競爭性實(shí)驗(yàn)證實(shí)，未標(biāo)記探針可劑量依賴性抑制顯像劑的腫瘤攝取，生物分布結(jié)果顯示探針主要集中于腫瘤組織，其他器官攝取較低。
Fig. 8a（原文）：展示 CD166⁺結(jié)直腸癌異種移植小鼠經(jīng)不同探針注射后 2、4、24、48 小時的 SPECT/CT 顯像圖
結(jié)論
CD166 可作為 CRCSCs 的特異性標(biāo)志物，其陽性細(xì)胞具備典型干細(xì)胞特性。本研究構(gòu)建的 ¹¹¹In-DTPA-CD166tp-G₁₈C 核素顯像探針，具有高靶向性、高穩(wěn)定性及優(yōu)異的體內(nèi)顯像效果，能精準(zhǔn)識別 CD166⁺CRCSCs，為結(jié)直腸癌干細(xì)胞的無創(chuàng)檢測提供了新工具。該探針有望用于結(jié)直腸癌早期診斷、腫瘤異質(zhì)性評估及治療后復(fù)發(fā)監(jiān)測，為結(jié)直腸癌的精準(zhǔn)診療提供技術(shù)支撐。
①原文出處DOI：
DOI：10.1186/s13550-020-0597-3
②原文鏈接：
https://ejnmmires.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13550-020-0597-3
結(jié)直腸癌干細(xì)胞（CRCSCs）與腫瘤耐藥、轉(zhuǎn)移及復(fù)發(fā)密切相關(guān)，CD166 是其關(guān)鍵標(biāo)志物。本研究通過噬菌體展示技術(shù)篩選 CD166 靶向肽（CD166tp），構(gòu)建 ¹¹¹In-DTPA-CD166tp-G₁₈C 核素顯像探針，在結(jié)直腸癌異種移植小鼠模型中驗(yàn)證其靶向性與顯像效果。結(jié)果表明，該探針能特異性結(jié)合 CD166 陽性結(jié)直腸癌細(xì)胞，在腫瘤組織中高效富集，顯像清晰且腫瘤背景比優(yōu)異，為 CRCSCs 的無創(chuàng)檢測提供了潛在核素顯像劑，助力結(jié)直腸癌早期診斷與療效監(jiān)測。
方法本研究遵循動物實(shí)驗(yàn)倫理規(guī)范，選取 HCT15 結(jié)直腸癌細(xì)胞系，通過磁珠分選法分離 CD166 陽性（CD166⁺HCT15）與陰性細(xì)胞，驗(yàn)證 CD166⁺細(xì)胞的干細(xì)胞特性。采用噬菌體展示肽庫篩選高親和力 CD166 靶向肽，經(jīng) ELISA 與細(xì)胞結(jié)合實(shí)驗(yàn)鑒定后，構(gòu)建 CD166tp-G₁₈C 探針并偶聯(lián) DTPA，進(jìn)行 ¹¹¹In 標(biāo)記獲得核素顯像劑。在 BALB/c 裸鼠皮下接種 CD166⁺HCT15 細(xì)胞構(gòu)建異種移植模型，尾靜脈注射顯像劑后，通過 nanoSPECT/CT 于 2、4、24、48 小時采集顯像數(shù)據(jù)，同時進(jìn)行生物分布與競爭性抑制實(shí)驗(yàn)，評估探針的靶向性與穩(wěn)定性。
nanoSPECT/CT的采集方法
采用 nanoSPECT/CT 設(shè)備進(jìn)行核素顯像，小鼠經(jīng)麻醉后固定于掃描床，尾靜脈注射 740 MBq/kg 的 ¹¹¹In 標(biāo)記探針及對照組探針，分別于注射后 2、4、24、48 小時進(jìn)行全身掃描。掃描參數(shù)設(shè)置為：采用高分辨率準(zhǔn)直器，矩陣 128×128，采集視野覆蓋小鼠全身，CT 掃描用于解剖定位與衰減校正。圖像經(jīng) 3D 分析軟件量化腫瘤區(qū)域放射性計(jì)數(shù)，生物分布實(shí)驗(yàn)中通過 γ 計(jì)數(shù)器檢測各器官放射性活度，計(jì)算每克組織注射劑量百分比（% ID/g）及腫瘤 / 正常組織比值。
Fig. 8c（原文）：展示競爭性抑制實(shí)驗(yàn)的 SPECT/CT 顯像結(jié)果，體現(xiàn)設(shè)備對不同劑量未標(biāo)記探針干預(yù)下腫瘤攝取差異的捕捉能力。
nanoSPECT/CT 的結(jié)果
nanoSPECT/CT 設(shè)備清晰捕捉到 ¹¹¹In-DTPA-CD166tp-G₁₈C 探針在腫瘤組織的特異性富集，成像質(zhì)量高，能有效區(qū)分腫瘤與正常組織邊界。設(shè)備量化分析顯示，該探針的腫瘤攝取量與腫瘤 / 背景比值顯著高于對照組，精準(zhǔn)反映了探針的靶向結(jié)合效率；結(jié)合生物分布數(shù)據(jù)，明確了探針在體內(nèi)的代謝路徑，證實(shí)其腫瘤靶向性強(qiáng)、非特異性攝取低。設(shè)備的高靈敏度與空間分辨率，為探針的體內(nèi)性能評估提供了可靠數(shù)據(jù)支持，充分體現(xiàn)了其在腫瘤干細(xì)胞核素顯像研究中的應(yīng)用價值。
Fig. 10（原文）：呈現(xiàn)不同時間點(diǎn)各探針的腫瘤 / 血液、腫瘤 / 肌肉比值，為 ¹¹¹In-DTPA-CD166tp-G₁₈C 探針的優(yōu)異顯像性能提供量化依據(jù)，支撐其作為 CRCSCs 顯像劑的結(jié)論。結(jié)果
CD166⁺HCT15 細(xì)胞表現(xiàn)出典型干細(xì)胞特征，克隆形成、球體形成及遷移能力顯著優(yōu)于 CD166⁻細(xì)胞，且高表達(dá) Nanog、c-Myc 等干細(xì)胞標(biāo)志物，對多西他賽和 5 - 氟尿嘧啶具有耐藥性。篩選獲得的 CD166tp-G₁₈C 探針在體外能特異性結(jié)合 CD166⁺細(xì)胞，¹¹¹In 標(biāo)記效率超 98%，在人、小鼠血清中 144 小時內(nèi)穩(wěn)定性良好。體內(nèi)顯像顯示，該探針在腫瘤組織中快速富集，24 小時腫瘤攝取達(dá) 11.1±2.2 % ID/g，48 小時腫瘤 / 肌肉比值達(dá) 48.9±5.03，顯著高于對照組探針；競爭性實(shí)驗(yàn)證實(shí)，未標(biāo)記探針可劑量依賴性抑制顯像劑的腫瘤攝取，生物分布結(jié)果顯示探針主要集中于腫瘤組織，其他器官攝取較低。
Fig. 8a（原文）：展示 CD166⁺結(jié)直腸癌異種移植小鼠經(jīng)不同探針注射后 2、4、24、48 小時的 SPECT/CT 顯像圖
結(jié)論
CD166 可作為 CRCSCs 的特異性標(biāo)志物，其陽性細(xì)胞具備典型干細(xì)胞特性。本研究構(gòu)建的 ¹¹¹In-DTPA-CD166tp-G₁₈C 核素顯像探針，具有高靶向性、高穩(wěn)定性及優(yōu)異的體內(nèi)顯像效果，能精準(zhǔn)識別 CD166⁺CRCSCs，為結(jié)直腸癌干細(xì)胞的無創(chuàng)檢測提供了新工具。該探針有望用于結(jié)直腸癌早期診斷、腫瘤異質(zhì)性評估及治療后復(fù)發(fā)監(jiān)測，為結(jié)直腸癌的精準(zhǔn)診療提供技術(shù)支撐。
①原文出處DOI：
DOI：10.1186/s13550-020-0597-3
②原文鏈接：
https://ejnmmires.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13550-020-0597-3
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