Acta Pharmaceutica Sinica. B | HER2靶向预靶向诊疗系统结合新型四嗪探针在荷瘤小鼠模型中的应用

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该研究通过优化预靶向策略，显著提升了 HER2 靶向放疗的肿瘤特异性与安全性，为后续 核药开发 提供了可复制的实验范式。

 

文献概述

本文《Preclinical evaluation of a novel tetrazine probe within a pretargeted delivery system for theranostics in HER2-positive tumor-bearing mice models》，发表于《Acta Pharmaceutica Sinica. B》杂志，系统探讨了基于生物正交点击化学的预靶向系统在HER2阳性肿瘤模型中的诊疗潜力。研究团队设计并验证了一种新型放射性碘标记的小分子四嗪探针[[131I]I-Tyr-D-peptide-PEG11-Tz]，结合反式环辛烯修饰的帕妥珠单抗（TCO-Per），实现了高对比度成像与高效肿瘤杀伤。该策略有效规避了传统抗体直接标记导致的辐射暴露问题，为核医学领域提供了新思路。

背景知识

目前，HER2 在多种实体瘤中高表达，是重要的治疗靶点，包括乳腺癌、胃癌和卵巢癌等。尽管已有靶向药物如曲妥珠单抗和ADC疗法，但耐药性和毒性仍是临床难题。在核医学领域，放射免疫治疗（RIT）虽具潜力，但传统策略中放射性标记抗体的缓慢清除导致骨髓、肝等器官辐射剂量高，限制其广泛应用。因此，开发更安全高效的递送系统成为关键瓶颈。本研究基于生物正交化学中的反电子需求型Diels-Alder（IEDDA）反应，采用预靶向策略：先注射无放射性的TCO-抗体偶联物，待其富集于肿瘤并清除背景后，再给予小分子放射性Tz探针，实现快速点击反应与清除，从而提高肿瘤/本底比。这一设计精准切入了当前HER2 放疗的药代动力学痛点，为实现高选择性、低毒性的theranostics提供了新路径。

 

利用HUGO-GT®全基因组人源化小鼠模型，可精准模拟人类基因表达与调控机制，适用于阿尔茨海默病、脊髓性肌萎缩症等复杂疾病的药物临床前研究。该模型保留完整基因组序列，支持原位基因替换，是研究基因功能与药物疗效的理想平台，助力开发更贴近真实病理的创新疗法。

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研究方法与核心实验

研究采用SKOV3（高表达HER2）和MGC-803（低表达HER2）两种人源肿瘤细胞系构建裸鼠移植模型，通过Western blot、免疫组化和流式细胞术验证HER2 表达差异。为筛选最优靶向分子，团队对比了完整抗体Pertuzumab（Per）、Fab及F(ab’)₂片段偶联89Zr后的PET成像效果，发现Per在48小时时肿瘤摄取最高且背景清除良好，因此选定TCO-Per作为预靶向分子。随后，团队合成了新型小分子探针[[131I]I-Tyr-D-peptide-PEG11-Tz]，其结构包含四嗪（Tz）反应基团、亲水性PEG和D-氨基酸肽段以增强稳定性，以及用于放射碘标记的酪氨酸。该探针表现出优异的体外和体内稳定性，且logD值为-2.158，提示其高度亲水性，有利于快速肾排泄。

为验证预靶向系统的点击效率，团队通过SEC-HPLC和体内血清分离实验证实TCO-Per与[[131I]I-Tyr-D-peptide-PEG11-Tz]可在体内高效偶联。SPECT/CT成像显示，在注射TCO-Per 48小时后给予[[131I]I-Tyr-D-peptide-PEG11-Tz]]，肿瘤在48–120小时持续高摄取，而其他组织信号迅速下降，肿瘤/肌肉比最高达11.92。对照组（TCO-IgG或MGC-803模型）则无明显肿瘤积累，证明系统特异性。

关键结论与观点

• 通过micro-PET/CT筛选确定Pertuzumab为最优靶向载体，且48小时为最佳预靶向间隔时间，为后续预靶向策略的时间窗设计提供了定量依据。
• [[131I]I-Tyr-D-peptide-PEG11-Tz]]探针具有高放射化学纯度（>99%）、优异稳定性（体外120小时>94%）和快速肾清除特性，显著降低非靶器官辐射暴露，支持其作为安全的放射性示踪剂。
• 预靶向系统在SKOV3模型中实现高达15.41的肿瘤/血液比和6.35的肿瘤/肝脏比，远优于传统直接标记抗体策略，表明其在提升成像对比度和治疗安全性的巨大优势。
• SPECT/CT和生物分布实验证实TCO-Per与[[131I]I-Tyr-D-peptide-PEG11-Tz]]在体内发生高效生物正交反应，且肿瘤摄取依赖于HER2 表达和TCO偶联，验证了系统的靶向特异性。
• 治疗实验显示，[[131I]I-Tyr-D-peptide-PEG11-Tz]]联合TCO-Per显著抑制肿瘤生长，且未引起显著体重下降或血液/肝肾毒性，表明该策略具有强效抗肿瘤活性和良好生物安全性，支持其向临床转化。

研究意义与展望

该研究为HER2 阳性肿瘤的精准诊疗提供了全新范式。相较于传统放射免疫治疗，预靶向系统通过分离靶向与辐射步骤，极大优化了药代动力学，有望克服骨髓抑制等剂量限制毒性，提升治疗指数。这一策略尤其适用于α或β发射体治疗，可减少对周围正常组织的损伤。

从药物开发角度看，该平台具备模块化优势：同一预靶向抗体可适配不同放射性核素探针，实现诊断（如68Ga或18F标记Tz）与治疗（如131I或177Lu）一体化。此外，探针的D-氨基酸设计增强了抗酶解能力，延长其体内半衰期，为未来小分子探针优化提供参考。

在疾病建模和临床前评价中，该系统可用于评估新靶点的可靶向性，结合PET/SPECT成像动态监测药物分布。未来研究可拓展至其他肿瘤抗原，如TROP2或EGFR，构建通用型预靶向诊疗平台。同时，探索更快速的点击化学对（如TCO-tetrazine变体）可进一步缩短治疗周期，提升患者依从性。

 

提供基于免疫系统人源化小鼠模型的药效评价服务，支持肿瘤免疫、自身免疫性疾病及传染病研究。通过移植人PBMC或HSC细胞，重建功能性人类免疫系统，可用于评估免疫检查点抑制剂、CAR-T/NK细胞疗法等新型免疫治疗手段的体内功效，加速转化医学研究。

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结语

本研究成功构建并验证了一种基于生物正交点击化学的HER2靶向预靶向诊疗系统，通过分离靶向与辐射步骤，解决了传统放射免疫治疗中高背景辐射和器官毒性的问题。新型探针[[131I]I-Tyr-D-peptide-PEG11-Tz]]展现出优异的稳定性、快速清除和高肿瘤特异性，显著提升肿瘤/本底比，实现高效治疗同时保障安全性。该策略不仅为HER2阳性肿瘤患者提供了新的治疗选择，更建立了一个可推广的模块化平台，适用于多种靶点和核素，推动精准核医学从概念向临床实践转化。未来，该系统有望在早期诊断、微小病灶清除和联合免疫治疗中发挥关键作用，成为肿瘤综合管理中的重要工具，尤其为存在传统治疗耐药的患者带来新希望。通过优化药代动力学与靶向效率，该研究为下一代靶向放疗奠定了坚实基础，标志着向个体化、低毒、高效癌症治疗迈出了关键一步。

 

Pengcheng Ma, Hui Tan, Qingyu Lin, Dai Shi, and Dengfeng Cheng. Preclinical evaluation of a novel tetrazine probe within a pretargeted delivery system for theranostics in HER2-positive tumor-bearing mice models. Acta Pharmaceutica Sinica. B.