12月12日，山东省肿瘤医院于金明院士团队 携手中科院上海药物研究所程震教授 ，在核医学顶刊JNM 上发表了无创监测免疫治疗过程中应答反应的最新研究成果 。
研究背景
免疫治疗作为一种新型治疗方式，已被广泛应用于多种癌症类型。然而，由于免疫治疗的效果在不同患者和不同肿瘤类型中存在较大差异，因此开发非侵入性的方法来评估免疫细胞功能和肿瘤的早期反应显得尤为重要。CD137(4-1BB) 是一种活化T细胞的标志物，能够用于监测免疫细胞的激活情况。
研究目标
本研究旨在开发并评估一种基于CD137的PET显像剂，用于非侵入性地监测免疫治疗的早期反应。研究通过临床前和初步临床研究，评估该显像剂在检测免疫治疗效果中的潜力。
主要发现
CD137 PET显像剂的开发
研究团队开发了一种能够结合CD137标记的PET显像剂，该显像剂能够靶向免疫细胞的激活区域，从而提供肿瘤免疫治疗过程中早期反应的影像学信息。
临床前评估
在小鼠模型中，CD137 PET显像剂能够有效地显示免疫细胞的活跃状态，并与免疫治疗效果呈现出良好的相关性。这表明该显像剂可以作为一个有前景的工具，用于实时监测免疫治疗的效果。
初步临床研究
在小规模的临床试验中，CD137 PET显像剂成功地在患者体内显示了免疫反应的变化，尤其是在接受免疫治疗的肿瘤患者中，显像剂能够非侵入性地监测免疫细胞的激活状态。
结 论
CD137 PET显像剂在临床前研究和初步临床试验中表现出色，能够作为一种有效的非侵入性手段，监测免疫治疗的早期反应。这为个性化免疫治疗的优化和效果评估提供了新的工具和思路。
文章主要图表如下
图1 . [18F]AlF-NOTA-BCP137合成技术路线图
图2 . [18F]AlF-NOTA-BCP137的细胞摄取和结合特异性
(A)体外细胞摄取和放射活性测量
实验设计：在6孔培养板中，分别培养了表达hCD137的MC38细胞(hCD137 MC38细胞)和对照组MC38细胞。两组细胞分别接受了[18F]AlF-NOTA-BCP137(37 kBq)的处理。
处理时间：处理的时间点为10分钟和60分钟。
实验结果：处理后，细胞被裂解，并使用γ计数器测量裂解液中的放射性。
通过这一方法，研究人员评估了该放射性示踪剂在细胞中的摄取情况，随着时间的推移，放射性示踪剂的摄取量是否发生变化。
(B) 结合亲和力，解离常数(Kd)：[18F]AlF-NOTA-BCP137与hCD137 MC38细胞的结合亲和力，解离常数(Kd)为23.77 nmol/L。
Kd值反映了该放射性示踪剂与细胞表面CD137受体的结合强度。较低的Kd值表示示踪剂与目标受体结合的亲和力较强。
(C) 外周血单核细胞(PBMC)摄取摄取量对比：研究还比较了[18F]AlF-NOTA-BCP137在对照外周血单核细胞(PBMCs)和激活的PBMCs中的摄取量。激活的PBMCs是指经过免疫激活的细胞，这些细胞表面可能表达更多的CD137。
统计分析：数据以均值± SEM(n = 5)表示，且具有P < 0.001的统计学显著性，这表明激活的PBMCs对示踪剂的摄取显著高于对照组。
%AD = 给药剂量的百分比。CPM = 每分钟计数，是放射性强度的测量单位。Ctrl = 对照组(未激活细胞)。Kd = 解离常数，表示放射性示踪剂与受体结合的亲和力。
图3 . 体内研究：肿瘤小鼠模型中[18F]AlF-NOTA-BCP137的应用
(A)在给药后对BALB/c肿瘤-bearing小鼠进行动态PET成像，注射的[18F]AlF-NOTA-BCP137剂量为3.70 ± 0.08 MBq。
(B)在BALB/c hCD137 MC38和MC38肿瘤小鼠中，进行了60分钟动态扫描，提取图像中的示踪剂动力学数据，对比肿瘤与肌肉组织中的示踪剂分布。
(C)对hCD137 MC38和MC38肿瘤小鼠模型进行了小动物PET成像，使用[18F]AlF-NOTA-BCP137进行注射。在封闭组中，提前30分钟通过尾静脉注射了100 mg的NOTA-BCP137，用以阻断示踪剂的结合。通过这种方式，量化了肿瘤对[18F]AlF-NOTA-BCP137的摄取。%ID/g表示单位组织质量(单位体重)摄取的示踪剂百分比。
图4 . 通过[18F]AlF-NOTA-BCP137小动物PET/CT成像监测CMT167(肺癌细胞系)肿瘤hCD137-C57BL/6小鼠的治疗反应
(A)展示了荷瘤小鼠的治疗策略和小动物PET/CT成像的时间轴。图示了不同治疗组的时间安排，以及在治疗过程中进行PET/CT成像的时间点。
(B)展示了治疗第9天时，4组荷瘤小鼠的[18F]AlF-NOTA-BCP137小动物PET/CT成像结果：对照组(Ctrl)，n = 5;放射治疗组(RT)，n = 6;PD-1抗体治疗组，n = 6;放射治疗联合PD-1抗体治疗组(RT+PD-1)，n = 6。图中右侧展示了不同治疗组小鼠的肿瘤示踪剂摄取量的定量结果。
(C)展示了肿瘤组织中CD137表达的免疫荧光分析结果。P < 0.01，P < 0.001，表示与对照组相比，治疗组的表达差异具有统计学显著性。aPD-1表示抗PD-1抗体。
图5 . 监测CMT167 hCD137-C57BL/6荷瘤小鼠的治疗反应
(A)展示了不同治疗的荷瘤小鼠的肿瘤生长曲线。不同组别的小鼠接受了不同的治疗，包括：对照组(Ctrl)，放射治疗组(RT)，PD-1抗体治疗组和放射治疗+ PD-1抗体联合治疗组。
(B)通过酶联免疫吸附试验(ELISA)测量了肿瘤组织中干扰素-γ(IFN-γ)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的表达。这些细胞因子是免疫反应的标志物，通常用于评估免疫治疗的效果：IFN-γ是T细胞激活的重要标志物，通常与抗肿瘤免疫反应相关。TNF-α是一种促炎细胞因子，通常在免疫反应中发挥重要作用。
图6 . [18F]AlF-NOTA-BCP137 PET/CT 成像与免疫荧光分析在人类肝细胞癌(HCC)患者中的应用
(A)展示了患者1和患者2在免疫治疗前后进行的[18F]AlF-NOTA-BCP137成像结果。通过PET/CT成像可以观察到免疫治疗对患者肿瘤反应的影响，这为评估免疫治疗效果提供了直观的影像数据。
(B)展示了患者3在经过1轮免疫治疗后的[18F]AlF-NOTA-BCP137和MRI成像。PET图像显示肿瘤和脾脏的示踪剂摄取量较高，结果被评估为阳性，因此认为该患者对治疗有反应，并接受了肿瘤切除手术。
右侧面板展示了患者3术后肝细胞癌(HCC)肿瘤及相邻正常组织的苏木精-伊红(HE)染色和CD8与CD137的多重免疫荧光分析。这些图像帮助评估免疫反应及T细胞的活化情况。
CD8是细胞毒性T细胞的标志，通常与抗肿瘤免疫反应相关。CD137是T细胞激活的标志物，能够反映免疫治疗过程中T细胞的激活情况。
在图像中，白色箭头标示了原发肿瘤的位置，红色箭头表示在PET图像中观察到的甲状腺示踪剂摄取增加，这一现象可能与免疫治疗过程中甲状腺的免疫反应相关。
近年来，于金明院士在核医学领域频频发力，继2022年在核医学顶刊EJNMMI杂志发表FAPI-04论文(通讯作者为于金明、袁双虎)，2023年在放射学顶刊Raiology发表FAPI和FDG在肺癌中诊断效能文章(通讯作者为于金明)之后，今年又一次登顶核医学顶刊JNM(通讯作者为程震、于金明、刘杰;第一作者为程凯)。
