【INC国际专家研究成果】Auger电子发射型EGFR靶向与非靶向[¹⁹⁷Hg]Hg-金纳米粒治疗多形性胶质母细胞瘤

　　James T. Rutka鲁特卡教授曾担任世界神经外科学院院长，现任世界神经外科权威杂志《Journal of Neurosurgery》主编。三十多年来，他深耕儿童神经外科领域，带领团队在脑瘤分子分型、精准治疗、新药研发和微创治疗方面不断取得突破，为全球神经外科疑难病患儿带来希望。其最新发表的研究《Auger electron-emitting EGFR-targeted and non-targeted [197Hg]Hg-gold nanoparticles for treatment of glioblastoma multiforme (GBM)》（Auger电子发射型EGFR靶向与非靶向[¹⁹⁷Hg]Hg-金纳米粒治疗多形性胶质母细胞瘤），以下是研究简要介绍。

01 研究背景与目标

　　本研究报道一种用于GBM的放射纳米药物：以金纳米粒（AuNPs）为载体，整合Auger电子发射体¹⁹⁷Hg。[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNPs分别与抗EGFR抗体帕尼单抗（panitumumab）偶联（靶向型）或保持非靶向状态。

　　研究目标包括：① 在体外比较帕尼单抗-[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNPs与非靶向[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNPs对人GBM U251-Luc细胞的细胞毒性及DNA损伤效应，并进行细胞剂量学估算；② 在NRG小鼠原位U251-Luc脑肿瘤模型中，通过对流增强递送（CED）给药后，比较两种纳米粒的体内生物分布，并计算肿瘤及周围正常脑组织的吸收剂量。

02 研究结果

　　[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNPs（粒径26.8 ± 6.4 nm）通过在Turkevich法中引入¹⁹⁷Hg形成汞-金合金，放射化学产率达98 ± 1%。帕尼单抗-[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNPs对EGFR阳性U251-Luc细胞表现出强亲和力（KD = 1.8 × 10⁻⁹ mol/L）。其细胞结合能力为非靶向[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNPs的15倍，内化及核摄取分别提高12倍和18倍。帕尼单抗-[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNPs诱导的DNA双链断裂（DSB）比非靶向组高84倍，克隆形成抑制效应高9倍。与非放射性帕尼单抗-AuNPs相比，靶向放射性纳米粒细胞毒性高2倍（P = 0.04），比帕尼单抗单药高5倍（P = 0.01）。

　　体外细胞核吸收剂量：帕尼单抗-[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNPs为8.8 ± 2.9 Gy，非靶向组为0.6 ± 0.1 Gy。SPECT/CT显示，CED给药后7天内，两种[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNPs均在脑内注射部位高浓度滞留。肿瘤侧半球摄取：帕尼单抗-[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNPs为484.5 %ID/g，分别为健侧半球172倍、小脑579倍；非靶向组为423.9 %ID/g，分别为健侧85倍、小脑64倍。正常组织摄取大多<1 %ID/g，仅肾脏9-20 %ID/g、脾脏3.5-6.6 %ID/g、肝脏0.6-3.3 %ID/g较高。剂量学显示，1.0 MBq帕尼单抗-[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNPs使58%肿瘤区域剂量>190 Gy，而非靶向组仅0.6%；但两组均有95%肿瘤区域剂量>50 Gy。距肿瘤边缘1-3 mm处剂量迅速降至1.7 Gy（靶向组）和3.3 Gy（非靶向组）。

图1 在无（总结合，TB）或存在过量帕尼单抗（非特异结合，NSB）条件下，测定递增浓度帕尼单抗-[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNP与U251-Luc细胞的结合。特异结合（SB）＝TB－NSB。将SB曲线按单一位点受体结合模型拟合，得KD＝1.8×10⁻⁹ mol/L，Bmax＝47.44 fmol，换算为每个细胞约1.1×10⁵个EGFR。

图2. a 培养基残留活性及细胞结合活性百分比；b U251-Luc人GBM细胞与帕尼单抗-[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNP或非靶向[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNP孵育19 h（37 °C/5 % CO₂）后，膜表面、胞质及核内的细胞结合活性（Bq/细胞）。数据为均值±SD（n＝4），P＝0.0043，***P＜0.0001。

图3 U251-Luc细胞分别用0.17或0.26 MBq帕尼单抗-[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNP、非靶向[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNP，或等量帕尼单抗、帕尼单抗-AuNP、非靶向AuNP及未处理对照处理24 h（37 °C/5 % CO₂），随后接种培养8天的集落存活实验。数据为均值±SD（n＝3），P＜0.05，P＜0.01，P＜0.001，****P＜0.0001。

图4 U251-Luc细胞经γ-H2AX免疫荧光检测核内DNA双链断裂。a 未处理或分别用非靶向[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNP、帕尼单抗-[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNP、非放射性帕尼单抗-AuNP、AuNP或帕尼单抗处理24 h（37 °C/5 % CO₂）后的细胞核图像；γ-H2AX焦点呈亮绿色，核用DAPI蓝色复染。b 各处理组核内γ-H2AX焦点积分密度定量。数据为均值±SD（n＝5），****P＜0.0001。

图5 右侧脑内携带原位U251-Luc人GBM肿瘤的NRG小鼠经对流增强递送（CED）给予：a 帕尼单抗-[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNP或b 非靶向[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNP（箭头所示）后，至168 h的SPECT/CT影像。每时间点给出强度标尺（MBq/mL）。c、d 脑部放大视图显示两种纳米粒在脑内注射部位的局部扩散差异。

图6 168 h p.i.时帕尼单抗-[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNP与非靶向[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNP的生物分布。肿瘤未能从脑组织中分离，计入右半球组织；左半球及小脑无肿瘤。数据为均值±SD（n＝4-5）。此时点两种纳米粒生物分布无显著差异（P＞0.05）。

图7 NRG小鼠脑内肿瘤经CED给予帕尼单抗-[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNP（a、d）或非靶向[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNP（b、e）后，围绕肿瘤内注射部位的吸收剂量分布。a、b为z＝4 mm肿瘤中心层面及z＝2或6 mm（距肿瘤边缘1 mm）处的三维等剂量轮廓x-y切片；d、e为肿瘤最大吸收剂量层面的二维等剂量轮廓。c为肿瘤及距肿瘤边缘0-1 mm与1-3 mm脑区的剂量-体积直方图（DVH），分别对应帕尼单抗-[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNP（T）与非靶向[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNP（NT）。

03 研究结论

　　含Auger电子发射体¹⁹⁷Hg并经CED给药的放射纳米药物是治疗GBM的有前景策略。帕尼单抗-[¹⁹⁷Hg]Hg-AuNPs通过EGFR介导的结合、内化及核输入增强GBM细胞体外毒性，具有显著优势。

04 关于作者

国际儿童神经外科专家James T. Rutka鲁特卡教授

　　教授现任世界神经外科联合会(WFNS)执行委员会及顾问委员会成员，发表超过500篇学术论文，临床研究方向以颅内肿瘤为主，在胶质瘤、纤维瘤、颅咽管瘤、室管膜瘤领域具有多年临床经验，擅长清醒开颅术、显微手术以及广泛应用于治疗恶性脑瘤和癫痫的国际前沿技术——激光间质热疗（LITT）技术。针对儿童胶质瘤，特别是高级别胶质瘤开展多项临床试验，其所在的加拿大SickKids医院是国际知名儿童医院之一。