背景和目的近年来,越来越多的证据表明炎症与肿瘤的发生、发展、转归密切相关,尤其是慢性炎症。一方面,感染和一些慢性炎症性疾病可推动肿瘤的发生,如幽门螺杆菌感染所致的慢性胃炎可导致胃癌的发生、炎性肠病的持续进展可发展为结直肠癌、原发性硬化性胆管炎进展为胆管癌等。炎症可通过多种机制增加罹患肿瘤的风险,如通过生物活性因子(生长因子、细胞因子、趋化因子)的释放,推动肿瘤微环境的形成;局部新生血管的增多;炎性细胞的持续存在;细胞外基质中金属蛋白酶推动上皮-间质(EMT)转化、基因突变、免疫逃避等作用,均可导致癌变的发生。另一方面,肿瘤也可通过释放多种活性因子如TNF-α、IL-6推动炎症的形成,又称为肿瘤相关炎症(TAI)。目前认为免疫反应在炎症和肿瘤相互作用的过程中起重要作用,主要与免疫细胞及其释放的细胞因子的多重作用有关,同时对慢性炎症的有效治疗也成为抑制肿瘤发生、进展的关键因素。TSPO,之前又将其称为外周的苯二氮卓类受体(PBR),是一种可普遍存在于各物种中的分子量为18k Da的转运蛋白,主要位于线粒体的外膜上(OMM)并且在进化上具有高度保守性。它可在中枢神经系统(CNS)的神经胶质细胞内表达,因此可用于反映CNS的炎性状态并且也已被广泛用于中枢神经系统疾病的监测。在外周组织中,其可表达于外周血单核细胞,巨噬细胞,淋巴细胞,多核巨细胞及肺组织内的气管支气管上皮细胞、肺泡壁细胞及吞噬细胞中,并且已被用于外周某些炎性疾病的诊断。除在炎症中的应用外,TSPO在肿瘤细胞中也有一定表达,并且认为表达量的多少与肿瘤的进展及其恶性程度有关。越来越多的学者将TSPO作为炎症和肿瘤的一个新兴诊断性和治疗性靶点,因此靶向它的放射性配体不断被研制用于炎症及肿瘤的评价,而本文则是通过18F标记一个TSPO的新型配体,得到放射性示踪剂18F-VUIIS1008,通过对其理化性质的测定及其在细胞、组织层面呈现的结果并结合活体Micro PET显像探究其在外周炎症及肿瘤中应用价值,以期实现炎症或肿瘤特异性显像。方法1、首先对标记前体进行18F标记,标记后的产物经过纯化后进行理化性质的测定,主要包括在体外生理盐水和血清中的稳定性实验,测其Log P值。2、选取鼠源性巨噬细胞株RAW264.7用于18F-VUIIS1008的细胞摄取及外排实验,18F-VUIIS1008靶向TSPO的亲和力也是通过在RAW264.7细胞中进行竞争性结合实验予以验证。3、通过小鼠左后肢皮下注射完全弗氏佐剂(CFA)的方法构建小鼠外周炎症模型,造模成功后,分别通过考马氏亮蓝染色、HE染色、免疫组化(IHC)、免疫荧光(IFC)从组织学方面评价炎症部位TSPO及巨噬细胞的表达情况。4、先通过炎性小鼠的生物分布对18F-VUIIS1008在体内组织器官的分布有一个初步的了解,然后进行Micro PET显像,先在造模后不同时间点(第3、7、12、15、19、24、29、35、38、45天)行Micro PET-CT显像判断该示踪剂能否用于炎症显像并反映炎症过程,后通过与18F-VUIIS1008共注射同浓度(1mg/kg)的PK11195及标准品行阻断性或抑制性显像证明18F-VUIIS1008与TSPO结合的特异性及可逆性。5、通过给裸鼠皮下种植人肺腺癌细胞A549,人肝癌细胞Hep G2,人乳腺癌细胞MCF7、MDA-MB-231,人胃癌细胞MGC803,人脑胶质瘤细胞U87构建多种外周肿瘤模型,并通过18F-VUIIS1008 Micro PET显像推测其用于肿瘤显像的能力。结果1、经过放射性标记、HPLC纯化可得18F-VUIIS1008的放射性产率为41±5%、放化纯可达98%,比活度大于4107Ci/mmol。体外稳定性实验标明18F-VUIIS1008有良好的生理盐水及血清稳定性(4h的放化纯>98%),Log P值为1.58±0.03,标明其为脂溶性,证实18F-VUIIS1008有良好的理化性质可用于活体成像。2、细胞实验显示18F-VUIIS1008与TSPO有较高的亲和力,IC50可达1.287e-007,且在细胞摄取及外排实验中,摄取实验中实验组1h摄取值可占总活度14±0.3%,抑制后可降至4±0.7%,外排实验中,2h后的内化率仍可达到12±1%,体现示踪剂在细胞内的良好滞留。3、HE及免疫组化结果显示炎侧的TSPO、巨噬细胞表达情况均明显高于对侧,免疫荧光染色结果进一步证实炎症部位TSPO在巨噬细胞内的表达高于对侧。4、生物分布示放射性示踪剂在心、肝、肺、肾脏等部位呈高浓聚,考虑主要与TSPO的表达及18F-VUIIS1008呈脂溶性有关,炎症部位自0.5h至1h逐渐增高,在1h时达到最高值1.33±0.01%ID/g,且炎症/肌肉比值也有所升高,说明该放射性标记物在炎症组织内有良好的摄取。PET显像结果表明18F-VUIIS1008在炎症不同阶段摄取也不同,峰值出现在致炎后的第7天、第29天,考虑主要是因为此炎症模型是由完全弗氏佐剂构建,相当于RA(类风湿性关节炎),不同的峰值主要与炎症过程不同阶段有不同炎症细胞浸润、新生血管增多及局部水肿有关,也可能与后期完全弗氏佐剂引起的迟发型变态反应相关。PET显像结果与HE、免疫组化及免疫荧光结果相符。放射性示踪剂的摄取可被共注射的PK11195(1.85±0.19%ID/g v.s1.06±0.14%ID/g)及标准品(1.85±0.19%ID/g v.s0.51±0.08%ID/g)所阻断,证实了18F-VUIIS1008与TSPO结合的特异性及可逆性。5、在几种不同肿瘤模型的18F-VUIIS1008Micro PET图中可见肿瘤部位的摄取值均低于炎症,半定量分析为乳腺癌MDA-MB-231:0.52±0.14%ID/g、肝癌Hep G2:0.6±0.06%ID/g、脑胶质瘤U87:0.5±0.08%ID/g、肺腺癌A549:0.46±0.16%ID/g、胃癌MGC803:0.43±0.14%ID/g、乳腺癌MCF7:0.32±0.1%ID/g、炎症:2.79±0.03%ID/g。结论本实验首先证实了18F-VUIIS1008具有良好的体外理化特性,可用于活体成像。细胞、组织学实验及生物分布证明其与TSPO有较高的亲和力并可在巨噬细胞及炎症部位有较好浓聚。Micro PET炎症及肿瘤显像结果进一步证实了其在炎症显像的特异性,由此我们认为18F-VUIIS1008这一靶向TSPO的新型PET示踪剂可用于外周炎症的研究,并有望成为炎症特异性显像剂在炎症与肿瘤的鉴别方面发挥重要作用。