用于PSMA靶向α治疗的At-211标记试剂的改进

作者从锡前体合成一系列¹²⁵I标记的化合物，以评估放射性卤素在分子内的位置以及螯合物中存在的镥对生物分布的影响。在此基础上，在实验性侧翼和转移（PC3-ML-Luc）模型的细胞摄取和内化研究、生物分布和PSMA+PC3 PIP肿瘤生长控制中，选择并评估了化合物²¹¹At-3-Lu，并对²¹¹At-3-Lu进行了包括组织化学和组织病理学在内的长期（13个月）毒性研究。

化合物²¹¹At-3-Lu及其类似物在保证前列腺癌疗效的前提下，只产生可接受的有限毒性。

作者在前期研究中使用了图1所示的化合物：DCABzL、HS-549、GV-620、GV-904和YC-550。研究的初始化合物²¹¹At-DCABzL在PSMA+肿瘤异种移植物和肾皮质中表现出高摄取和长时间摄取，在甲状腺和胃中有中度摄取。尽管存在这种次优的生物分布，但单次剂量分别为0.74 MBq（20µCi）和0.11–0.37 MBq（3-10µCi）的侧翼肿瘤异种移植和微转移模型的存活率提高均与治疗相关。根据长期毒性研究，作者确定剂量限制性毒性为晚期放射性肾病。使用²¹¹At标记的类似物YC-550、HS-549、GV-904和GV-620（图1），作者观察到与²¹¹At-DCABzL相比，小鼠的肾脏清除更快。然而，体内脱卤和非靶器官摄取仍然是问题所在。

作者研究制备了¹²⁵I-3-Lu和²¹¹At-3-Lu的两种方法A和B（图2）。方法A包括在与¹⁷⁵Lu（III）络合之前纯化¹²⁵I/²¹¹At-3；而在方法B中，Lu络合在原位进行，不纯化中间体。

由于¹⁷⁷Lu-1和¹⁷⁷Lu-2获得了良好的结果，作者的策略是用¹²⁵I取代非放射性溴或碘原子，并评估它们在有或没有螯合非放射性镥[¹²⁵I-3和¹²⁵I-3-Lu（Ki=0.09–34 nM]的荷瘤动物体内的生物分布，见图2。为了进行比较，作者还合成并评估了¹²⁵I-4和¹²⁵I-4-Lu（图3），其中放射性碘被并入连接基团，并且每个都包含如1所示的4-溴苯基部分。合成并评估了最有潜力的碘化物的²¹¹At标记类似物。

表1和表2中分别给出了¹²⁵I/²¹¹At-3和¹²⁵I/²¹¹At-3-Lu的放射性标记条件和产率。²¹¹At的新鲜批次提供了两种化合物的更高总收率。非金属化中间体（¹²⁵I/²¹¹At-3）的纯化并没有提高产率，实际上最终产物（¹²⁵I/²¹¹At-3-Lu）的总产率更低。

细胞摄取和内化研究。²¹¹At-3-Lu的体外研究表明，在培养4 h后，PSMA+PC3 PIP细胞内的总摄取量为输入剂量的13.4±0.5%，并且随着时间的推移，内化分数逐渐增加，即在0.5、1.0、2.0和4.0 h分别为15.8±0.7%、19.0±0.7%、24.5±1.0%和27.7±2.2%。与2-PMPA共孵育显示在所有时间点的平均摄取量为0.6%，证实了PSMA特异性结合（图S2）。

体内分布研究。²¹¹At-3-Lu在给药后1小时内几乎没有体内失稳，胃（0.39±0.12%ID/g）、唾液腺（0.47±0.19%ID/g）和脾脏（2.51±0.94%ID/g）中的放射性摄取量较低证明了这一点，4h时胃和唾液腺（脾脏<0.05%ID/g）的放射性摄取量进一步减少。PSMA+PC3 PIP肿瘤和选定非靶器官的摄取如图4所示。所有化合物在1h时均具有高肿瘤摄取率（30-60%ID/g）。¹²⁵I-4、¹²⁵I-4-Lu和¹²⁵I-3的活性在24小时内保持在该高水平，而¹²⁵I-3-Lu和²¹¹At-3-Lu活性分别有50%和67%在24小时内从肿瘤中清除。尽管²¹¹At-3-Lu在肿瘤中的%ID/g值较低，但其更快的肾脏清除率导致肿瘤与肾脏的比率在4小时和24小时分别为8和130（图5）。这些值大约是¹²⁵I-3-Lu的5倍和16倍，比其他化合物高20到200倍。

²¹¹At-3-Lu α疗法。作者首先通过对植入同一动物的PSMA+PC3 PIP和PSMA-PC3 flu细胞的SC异种移植瘤的生长抑制进行评分来评估的疗效。单次静脉注射四种不同剂量的 [0、0.24（6.5）、0.74（20）、1.48（40）或3.7（100）MBq（µCi）] ²¹¹At-3-Lu不会影响PSMA-PC3 flu肿瘤的生长，因为荷瘤小鼠的中位生存期分别为9、14、11、11和13天。另一方面，与未经治疗的对照组相比，在0、0.24（6.5）、0.74（20）、1.48（40）或3.7（100）MBq（µCi）剂量下，移植有PSMA+PC3 PIP肿瘤的动物的中位生存率分别为11（NS）、27（P=0.0015）、39（P=0.0005）、29（P=0.0005）和未获得（P=0.0005），表明²¹¹At-3-Lu能够控制PSMA特异性肿瘤生长并提高生存率（图6A）。作者还测试了单剂量静脉注射²¹¹At-3-Lu治疗表达PSMA的肿瘤转移性沉积的疗效。与未治疗组相比，高剂量（1.48和3.7 MBq）可提供生存福利（图6B）。用0、0.186（5）、0.373（10）、0.74（20）、1.48（40）或3.7（100）MBq（µCi）治疗的动物的中位生存期分别为48、49（NS）、48（P=0.5769，NS）、52（P=0.0699，NS）、57（P=0.0286）和58.5天（P=0.2718，由于小鼠早期死亡）。

长期放射性毒性研究。11周龄雄性CD1小鼠单次静脉注射²¹¹At-3-Lu 0.24 MBq（6.6µCi）、0.74 MBq（20µCi）或1.48 MBq（40µCi）。整个研究过程还包括一个未经治疗的组作为年龄匹配的对照组。在13个月的监测期内，各组小鼠的体重持续增加（图S3）。与年龄匹配的未治疗对照组相比，所有治疗组的血液化学数据在肌酐、尿素氮、葡萄糖、碱性磷酸酶、丙氨酸氨基转移酶和总蛋白方面具有相似的值（图S4）。全血计数也表明治疗组保持在正常范围内（图S4）。在研究期间，与未经治疗的对照组相比，尿蛋白水平和比重的月度评估显示没有肾损害的迹象。肾脏、唾液腺和泪腺的组织病理学检查显示，在所有研究剂量下均未发现治疗特异性病理异常（图7）。我们在所有组（包括对照组）的肾脏中观察到轻度炎症、少量蛋白沉积的小管扩张和轻度多灶性纤维化，这些都是与年龄相关的现象。在所有组的唾液腺和泪腺中也观察到轻微的年龄相关性炎症。

问题：PSMA靶向的α-放射性小分子能否在保持治疗效果的同时只产生很少的非靶向毒性作用？

相关研究结果：先导化合物²¹¹At-3-Lu能够控制肿瘤生长，提高在1.48 MBq或更高剂量下治疗的动物的存活率，并且不产生毒性。

对患者治疗的影响：²¹¹At-3-Lu等化合物为²¹¹At在靶向α-放射性药物中的应用提供了进一步的理论基础。在前列腺癌和其他表达PSMA的癌症的治疗中，At-211可能是其他α-放射制剂的有效无毒替代品。它易于与多种癌症亲和剂结合，并有适中的物理半衰期7.2h，不论是治疗时管理成本或是可控性均具有明显优势，可以为治疗各种疑难性恶性肿瘤提供一种安全、实用的新方法。