張曉瑤 方琪 王欣璐

廣州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院核醫(yī)學科，510120

惡性腫瘤的發(fā)病率逐年攀升，其臨床表現(xiàn)隱匿，早期診斷和治療對改善患者預后及提高生存率至關重要。近20 年來，PET/CT 在腫瘤臨床診療中的應用日益廣泛，并獲得了越來越多臨床醫(yī)師和患者的認可。18F-FDG 是目前最常用的PET/CT 正電子顯像劑，其在鑒別病灶的良惡性、惡性腫瘤治療的療效評估以及疾病的術前評估中具有重要作用，是臨床上不可或缺的影像學輔助手段。但顱腦和胃腸道等部位也會生理性攝取18F-FDG，這會在一定程度上降低PET/CT 的診斷準確率。2019 年，一種新型的正電子放射性示蹤劑即68Ga 標記的成纖維細胞激活蛋白抑制劑（fibroblast activation protein inhibitor，F(xiàn)API）問世，其可在近30 種不同類型的惡性腫瘤中呈高攝取，且具有高T/NT 的特性，未來或可替代傳統(tǒng)的18F-FDG[1]。我們就68Ga-FAPI 的靶點作用機制及臨床應用作一綜述。

1 成纖維細胞激活蛋白（fibroblast activation protein，F(xiàn)AP）的特性及表達

腫瘤的生長和擴散不僅取決于腫瘤細胞的生長特性，還取決于腫瘤的微環(huán)境，即間質。多種惡性腫瘤（尤其是乳腺癌、結腸癌以及胰腺癌等）的間質都選擇性地高表達FAP[2]。FAP 于1986 年被Rettig等[3]首次研究，其是一種二肽基肽酶4 家族的Ⅱ型跨膜絲氨酸蛋白酶。FAP 在人體的發(fā)育過程中表達，但在健康的成人組織中卻很少表達[2]，僅在傷口愈合、纖維化以及癌癥等組織重塑活躍的部位才會高表達，尤其在活化的成纖維細胞中，其表達水平很高[4]。腫瘤相關成纖維細胞（cancer-associated fibroblast，CAFs）是腫瘤上皮細胞周圍間質的主要成分，占比高達90%[5-6]；FAP 是CAFs 的重要標志物，因其同時具有外肽酶和內(nèi)肽酶活性[2,7]，故具有強大的促腫瘤作用，其作用機制是通過肽酶活性促使腫瘤細胞基質溶解和腫瘤微環(huán)境重塑，從而促進腫瘤細胞的侵襲和遷移[8]。神經(jīng)肽Y 是FAP 的天然底物，其裂解產(chǎn)物具有促進血管生成的作用，研究結果表明，F(xiàn)AP 的表達與腫瘤中的微血管生成具有密切關系[7,9]。Ⅰ型膠原的主要來源是CAFs，其會減少腫瘤對化療藥物的攝取，使得化療效果減弱，而FAPI 可以抑制或消除CAFs，從而在一定程度上增加腫瘤對化療藥物的攝取并改善治療的效果[10]。此外，Kraman 等[11]發(fā)現(xiàn)FAP 具有免疫調節(jié)作用，其作為胞外催化位點，具有較大的細胞外結構域，這一特性確保了FAPI 具有較高的T/NT 和較少的藥物不良反應。有研究結果表明，F(xiàn)AP 的表達會促進小鼠模型中腫瘤的生長，而抑制其表達即可抑制腫瘤的生長[12]，這為癌癥藥物的開發(fā)提供了實驗基礎。然而，由于FAP 在傷口愈合、動脈粥樣硬化、關節(jié)炎、纖維化以及癌癥中均呈高表達[7,13-14]，故以其為標志物在對腫瘤與炎癥進行鑒別診斷時可能存在一定的困難[15]。

2 68Ga-FAPI PET/CT 的患者準備及注射劑量

68Ga-FAPI PET/CT 在患者的準備以及注射劑量上與18F-FDG PET/CT 存在差異，在Chen 等[16]探索18F-FDG PET/CT 和68Ga-1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7,10-四羧酸（1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid，DOTA）-FAPI-04 PET/CT 對不同類型癌癥原發(fā)灶和轉移灶的診斷價值的比較研究中，18F-FDG 的注射劑量是3.7 MBq（0.1 mCi）/kg，而68Ga-DOTA-FAPI-04 的注射劑量是1.8～2.2 MBq（0.05～0.06 mCi）/kg，同時，在注射18F-FDG 前，患者需禁食至少5 h，并控制血糖在正常范圍內(nèi)，圖像采集的間隔時間為1 h；而行68Ga-DOTA-FAPI-04 PET/CT 前，患者不需禁食，且在注射后數(shù)分鐘即可進行圖像采集，在動物實驗中，即使在給藥10 min 后進行掃描也能觀察到轉移灶[17]，也有研究結果表明，在人體靜脈注射68Ga-DOTA-FAPI-04 后15 min 即可進行圖像采集[18]。

3 68Ga-FAPI PET/CT 對腫瘤的診斷效能的研究進展

2018 年，Loktev 等[19]首次研發(fā)出了基于FAPI的小分子放射性藥物125I-FAPI-01 和177Lu-FAPI-02，125I-FAPI-01 在人體中的清除率比177Lu-FAPI-02 高；注射24 h 后，177Lu-FAPI-02 的攝取約是125I-FAPI-01 的10 倍，由此證明FAPI-02 的臨床應用價值比FAPI-01 高。而68Ga-FAPI-02在腦和肝臟中均無攝取或攝取極低，且具有很高的靶向親合力、腫瘤內(nèi)化速率和體內(nèi)清除率，與18F-FDG 相比，其較高的腎臟清除率更有利于腎臟疾病的診斷，有助于降低腎臟惡性腫瘤的漏診率和患者使用呋塞米及延遲顯像的頻率。FAPI-02 雖具有T/NT 高等優(yōu)勢，但其腫瘤攝取低，在臨床實際應用中仍存在不足。同年，Lindner 等[17]通過生物分布實驗和小鼠PET 成像發(fā)現(xiàn)FAPI-04 更具臨床應用潛力，相比于FAPI-02，F(xiàn)API-04 在小鼠血清中表現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性和更低的清除率，且在小鼠腫瘤病灶中呈現(xiàn)出更高且更長時間的攝取。2019 年，Giesel 等[2]的研究結果表明，注射68Ga-FAPI-02 1～3 h 后，其在腫瘤中的攝取減少了75%，而68Ga-FAPI-04 呈現(xiàn)出更長時間的腫瘤攝取。注射1 h 后，68Ga-FAPI-02 和68Ga-FAPI-04 的T/NT 的差異無統(tǒng)計學意義，但是兩者在腦、肝臟、口腔和咽黏膜的生理性攝取均比18F-FDG 顯著降低，這將更有利于發(fā)現(xiàn)以上部位的腫瘤，然而，68Ga-FAPI 和18F-FDG 在腫瘤中的SUVmax的差異無統(tǒng)計學意義。2020 年，Meyer 等[20]發(fā)現(xiàn)，相比于68Ga-FAPI-04，68Ga-FAPI-46 呈現(xiàn)出更長時間的腫瘤攝取，且具有良好的劑量學特征，當劑量為200 MBq（5.4 mCi）時，68Ga-FAPI-46 全身估算劑量為5.3 mSv，生物分布研究結果顯示，其T/NT隨時間延長而增高，這提示68Ga-FAPI-46 具有較高的診斷性能和良好的藥代動力學性質，或可應用于腫瘤的診療。

Kratochwil 等[1]對患有28 種不同類型實體腫瘤的80 例患者行68Ga-FAPI-04 PET/CT，結果表明，肉瘤、食管癌、乳腺癌、膽管癌以及肺癌的平均SUVmax較高（均>12）；嗜鉻細胞瘤、腎細胞癌、DTC、腺樣囊性癌和胃癌的平均SUVmax較低（均<6）；肝細胞癌、結直腸癌、頭頸部癌、卵巢癌、胰腺癌和前列腺癌的平均SUVmax適中（6～12），并且由于肌肉和血池的生理性攝取較低（SUVmax<2），68Ga-FAPI-04 適中攝取組的T/NT>3，高攝取組的T/NT>6。在Chen 等[21]2020 年發(fā)表的個案報道中，1 例71 歲的直腸癌男性患者在術前被發(fā)現(xiàn)左肺結節(jié)在68Ga-FAPI PET/CT 中呈高攝取，而在18F-FDG PET/CT 中呈低攝取，行CT 引導下的穿刺活體組織病理學檢查后被確診為原發(fā)性肺腺癌，這表明68Ga-FAPI PET/CT 對早期肺腺癌的診斷效能可能優(yōu)于18F-FDG PET/CT。在一些無條件行PET 的醫(yī)院，可以采用一種單光子核素顯像劑99Tcm-FAPI-34進行SPECT 成像[22]。

2020 年，Chen 等[16]發(fā)現(xiàn)，68Ga-DOTA-FAPI-04 PET/CT 對不同類型腫瘤原發(fā)灶和轉移灶的診斷效能均優(yōu)于18F-FDG PET/CT，特別是肝轉移瘤、腹膜癌和腦轉移瘤。據(jù)報道，68Ga-FAPI-04 PET/CT檢出了一例肺部有一孤立性結節(jié)且縱隔4R 組淋巴結可疑轉移的患者的腦部轉移灶，并促使臨床醫(yī)師改變了治療方案[18]。亦有研究者將68Ga-FAPI-04 用于前列腺特異性膜抗原顯像結果呈陰性的前列腺癌患者的影像學診斷[23]。68Ga-FAPI 在檢出下消化道惡性腫瘤的原發(fā)灶和轉移灶中也具有重要價值[24]，其中，肝轉移瘤和肛門癌的放射性攝取最高，最高SUVmax分別為9.1 和13.9，且其對TNM 再分期、治療方案的制定及放療靶區(qū)的勾畫均有一定的指導意義。Voltin 等[25]在論述18F-FDG PET/CT 在霍奇金淋巴瘤和彌漫大B 細胞淋巴瘤中的應用現(xiàn)狀中提到，68Ga-FAPI 有望作為一種新型示蹤劑來闡明淋巴瘤治療和治愈的機制。以上研究結果表明，68Ga-FAPI 在腫瘤診斷中的應用還處于初步探索階段，大部分還只是個案報道，盡管如此，我們?nèi)钥梢钥闯?8Ga-FAPI 具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

4 68Ga-FAPI PET/CT 對非腫瘤疾病的診斷效能的研究進展

動脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性依賴于其厚實的纖維帽，而斑塊中的蛋白酶可以溶解纖維帽，其中的蛋白酶之一就是FAP-α。Brokopp 等[26]的研究結果表明，F(xiàn)AP 是動脈粥樣硬化中一種炎癥誘導的蛋白酶。Meletta 等[27]以FAP 為顯像靶點，制備出了125I-對碘取代苯甲酰胺-甘氨酸-硼脯氨酸類似物（MIP-1232）并進行了臨床前研究，結果表明，該化合物與動脈粥樣硬化顯像的相關性較低，因此，使用其進行動脈粥樣硬化顯像可能存在一定困難。Laverman 等[28]和van der Geest 等[29]用111In、89Zr 或99Tcm標記的抗體28H1（一種非內(nèi)在化的抗FAP 抗體）在動物模型中進行了類風濕性關節(jié)炎的對比顯像，結果顯示，放射性攝取與類風濕性關節(jié)炎的嚴重程度具有相關性。由于損傷心肌中存在活化的成纖維細胞，Varasteh 等[30]在小鼠心肌梗死模型中通過行68Ga-FAPI-04 PET/CT 探討了活化的成纖維細胞在心肌梗死后對心臟重構的意義，并發(fā)現(xiàn)在小鼠冠狀動脈結扎后的第6 天，損傷心肌對68Ga-FAPI-04 的攝取達到高峰，免疫熒光染色結果也證實損傷心肌內(nèi)存在FAP 陽性的肌成纖維細胞，這一臨床前研究結果表明，活化的成纖維細胞顯像可能對心肌梗死患者有一定的診斷及預后提示價值。在炎癥誘導的纖維化疾病中，炎癥病灶對68Ga-FAPI 高攝取。有個案報道指出，激素敏感器官（如乳房或子宮）中FAP 的表達受激素刺激的調節(jié)[31]。此外，68Ga-DOTA-FAPI-04 在肺、腦以及脊柱等部位的活動性結核病變中的攝取高于18F-FDG，這有助于評估肺內(nèi)和肺外活動性結核病灶的范圍[32]。免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）G4 相關性疾病具有淋巴漿細胞浸潤、IgG4 陽性漿細胞豐富和不同程度的纖維化等特征，因此，68Ga-FAPI 可用于其診斷。在一篇IgG4 相關性炎癥疾病的個案報道中，68Ga-FAPI PET/CT 可檢出18F-FDG PET/CT 未能檢出的胰腺病變，然而，縱隔和頸部淋巴結顯示出對18F-FDG 的高攝取，但其在68Ga-FAPI PET/CT 中卻未見攝取，這可能是由同一患者不同的組織器官處于不同的病變進程所致[33-34]。同樣，Luo 等[35]在一項最新的研究中發(fā)現(xiàn)，68Ga-FAPI 在IgG4 相關性疾病的累及器官（尤其是胰腺、膽管、肝臟和唾液腺）中有較高的攝取，但累及淋巴結不攝取68Ga-FAPI。研究結果表明，大部分淋巴結病變中均無纖維化[34,36-37]，這也解釋了上述研究中淋巴結不攝取68Ga-FAPI 的原因。目前，國內(nèi)就68Ga-FAPI 在非腫瘤性疾病中的診斷價值的探索性研究還較少，且絕大多數(shù)尚處于臨床前研究階段或是個案報道，未來應對慢性炎癥和IgG4 相關性疾病進行更為深入的研究。

5 以FAP 為靶點對腫瘤治療的研究進展

FAP 不僅可作為影像學診斷的靶點，還可以作為腫瘤治療的靶點。目前，已針對FAP 為靶點設計出了靶向各種惡性腫瘤的治療方法。雖然大部分研究尚處于臨床前階段，但仍具有不可估量的價值。在乳腺癌的放射性核素診療一體化研究中，姚蘭琳等[38]總結了乳腺癌核素顯像與治療的靶點。而FAP 也可以作為相關研究的靶點，如Lindner 等[17]將90Y-FAPI-04 應用于乳腺癌患者的疼痛治療并取得了很好的療效。Loeffler 等[10]以FAP 為靶點，研發(fā)出了一種口服DNA 疫苗，其可特異性地殺滅多重抗藥的結腸癌和乳腺癌模型中表達FAP 的成纖維細胞，促使CD8+T 細胞介導對成纖維細胞的殺傷作用，抑制腫瘤細胞的生長及轉移；此外，他們還觀察到Ⅰ型膠原的表達水平降低，使得腫瘤對化療藥物的攝取率提高了70%。Watabe 等[39]使用半衰期相對較長的放射性核素[64Cu（半衰期為12.7 h）和225Ac（半衰期為10 d）]標記FAPI 并應用于人胰腺癌移植瘤小鼠，結果表明，64Cu-FAPI-04 在腫瘤和正常器官中的攝取均顯著高于68Ga-FAPI-04，但心臟除外；同時發(fā)現(xiàn)68Ga-FAPI-04 的清除率較高，而225Ac-FAPI-04 對人胰腺癌移植瘤小鼠的腫瘤生長有明顯的抑制作用，且對小鼠體重無明顯影響。另有研究結果表明，F(xiàn)AP 表達陽性的CAFs 耗盡會導致抗腫瘤免疫治療的療效增強[11,40-41]。故在抗腫瘤治療時，F(xiàn)AP 靶向治療聯(lián)合化療、疫苗接種以及抗體治療等可能會有更好的療效。

6 小結與展望

FAP 在活化的成纖維細胞上高表達，這種選擇性表達和雙重酶活性使其成為腫瘤和炎癥診斷的重要靶點，同時也是潛在的化療藥物治療靶點。行68Ga-FAPI PET/CT 前，患者不需禁食及控制血糖，且注射藥物后等待的時間很短，這均優(yōu)于18F-FDG PET/CT。動物實驗和臨床試驗結果均顯示，相比于68Ga-FAPI-02，68Ga-FAPI-04 更具臨床應用價值，其在病灶中具有更高且更長時間的攝取，而兩者T/NT 的差異無統(tǒng)計學意義，故大部分研究者均選擇68Ga-FAPI-04 作為示蹤劑[2,17]。68Ga-FAPI 在腦、肝臟、口腔和咽黏膜的生理性攝取均比18F-FDG 顯著降低，因此，68Ga-FAPI PET/CT 更易檢出上述部位的病變。此外，有研究結果表明，肉瘤、食管癌、乳腺癌、膽管癌和肺癌對68Ga-FAPI-04 的攝取較高[1]。在將68Ga-FAPI PET/CT 應用于非腫瘤性疾病的研究中，已有研究者對動脈粥樣硬化、類風濕性關節(jié)炎及心肌梗死進行相關的臨床前研究[27-30]，而對于IgG4 相關性疾病及結核等感染性疾病，我國的研究團隊也進行了相關臨床研究，個案報道及前瞻性研究均有涉及[32-37]。此外，90Y-FAPI-04 亦被應用于乳腺癌患者的疼痛治療，并取得了很好的療效[17]，但大部分以FAP 為治療靶點的研究還局限于臨床前階段。相比于18F-FDG，68Ga-FAPI 對多種不同類型的腫瘤具有更高的診斷效能，其能夠檢出18F-FDG 無法檢出的隱匿性病灶，從而改變疾病的診療方向。68Ga-FAPI 還有望成為繼18F-FDG 后第2 個用于惡性腫瘤TNM 再分期、療效評估及放療靶區(qū)勾畫的放射性示蹤劑，為惡性腫瘤的臨床診療提供了更多選擇。當然，因為FAPI 的靶點是FAP，故在腫瘤與炎癥的鑒別方面仍存在一定的困難，仍需進一步研究以作出更好的判斷，但總體來說，其優(yōu)點遠多于缺點。近年來，國內(nèi)發(fā)表的文章僅限于研究FAP 在不同惡性腫瘤中的表達及作用機制[42-43]，鮮有在非腫瘤性疾病中以FAP 為靶點的正電子顯像研究。國外及部分我國研究團隊發(fā)表了較多探討FAP 及FAPI 在腫瘤和非腫瘤性病變中的診療價值的臨床前研究，但FAPI 在疾病治療中的應用仍然鮮有報道。因此，F(xiàn)AP 靶向示蹤劑是未來的研究熱點，尤其在IgG4 相關性疾病和肺間質纖維化的診療以及作為18F-FDG 的補充顯像劑等方面，其臨床價值有待進一步探索。

利益沖突本研究由署名作者按以下貢獻聲明獨立開展，不涉及任何利益沖突。

作者貢獻聲明張曉瑤負責綜述的撰寫與修訂；方琪負責綜述的指導；王欣璐負責綜述的審閱。