靶向成纤维细胞活化蛋白（FAP）的新型示踪剂[??Ga]Ga-NYM052：从理性设计到首次人体评估

《Biomedicine & Pharmacotherapy》：[??Ga]Ga-NYM052: Design, synthesis, preclinical characterization, and first-in-human evaluation of a novel radiotracer targeting fibroblast activation protein

为解决实体瘤[1?F]FDG PET成像特异性不足、背景干扰大等问题，研究人员开展了一项靶向成纤维细胞活化蛋白（FAP）的新型PET示踪剂[??Ga]Ga-NYM052的研究。结果显示，该示踪剂在临床前及首次人体研究中均展现出高亲和力、高肿瘤摄取、良好肿瘤滞留和快速清除的特点，在骨转移瘤检测中优于[1?F]FDG，为泛癌种精准成像与诊疗一体化提供了新工具。

　　

在精准肿瘤学的时代，正电子发射断层扫描/计算机断层扫描（PET/CT）作为一种非侵入性的“分子探针”，能够洞察肿瘤内部的生物活动，已成为诊断、分期和治疗评估不可或缺的支柱。几十年来，[1?F]FDG（氟代脱氧葡萄糖）一直扮演着临床主力军的角色，其原理是追踪肿瘤细胞异常旺盛的“糖酵解”代谢。然而，这位“功臣”也有力所不逮之时：对于那些代谢不活跃的肿瘤（如某些前列腺癌、高分化肝细胞癌），它可能“看”不清楚；而在炎症、感染区域，它又会“认错”目标，导致假阳性；此外，大脑、泌尿系统的高生理性本底摄取也常常干扰判断。这些局限性催生了对新型靶点与示踪剂的迫切需求，希望它们能更精准地锁定肿瘤，减少“误报”和“漏报”。

成纤维细胞活化蛋白（Fibroblast Activation Protein, FAP）正是在此背景下脱颖而出的“明星”靶点。它并非广泛存在于健康成人组织中，却高调地出现在超过90%上皮来源恶性肿瘤的“帮凶”——癌症相关成纤维细胞（Cancer-Associated Fibroblasts, CAFs）表面。CAFs是肿瘤微环境中的关键角色，它们通过重塑细胞外基质、调节免疫反应，为肿瘤的生长、侵袭和转移“铺路搭桥”。因此，靶向FAP就相当于精准打击肿瘤的“支持系统”，有望获得极高的肿瘤与本底信号比，实现清晰的高对比度成像。基于FAP抑制剂（FAPI）开发的第一代示踪剂（如[??Ga]Ga-FAPI-04/46）已展现出巨大潜力，但它们仍面临体内稳定性欠佳、肿瘤滞留时间短、靶与本底比值有待提升等挑战。这意味着，在FAP靶向成像的赛道上，仍需性能更优异的“新一代”选手。

为了打造这样一位“全能选手”，研究人员不再满足于对现有分子骨架的小修小补，而是转向了基于结构的从头理性设计。他们的目标是：在增强与FAP结合亲和力和停留时间的同时，优化分子的药代动力学，实现快速全身清除。这项研究的结晶，便是全新的FAP靶向PET示踪剂——[??Ga]Ga-NYM052。

为了验证[??Ga]Ga-NYM052的潜力，研究者们运用了多项关键技术。在分子设计层面，他们通过计算机模拟进行分子对接和分子动力学模拟，预测了NYM052与FAP蛋白的结合模式与稳定性。在化学合成与质量控制环节，他们完成了NYM052前体的多步合成，并通过高效的一步法进行⁶⁸Ga标记，利用放射性高效液相色谱（radio-HPLC）确保产物的高放射化学纯度。在生物学功能评价中，研究采用了FAP阳性（A549-hFAP, U87MG）和阴性（A549）的细胞系模型，进行了竞争性结合、细胞摄取、内化及外排等一系列体外实验。在活体成像与分布研究中，他们构建了相应的小鼠皮下移植瘤模型，利用小动物PET/CT进行动态成像，并通过离体生物分布实验进行定量验证。至关重要的安全性评估则通过异常毒性实验（观察小鼠行为及主要器官组织病理学切片）完成。最后，研究的临床转化部分是一项首次人体（First-in-Human）探索性研究，该研究获得了机构伦理委员会的批准（批准号：2024IITLL-34），并已在中国临床试验注册中心注册（ChiCTR2200063441）。研究共入组了7名患有不同FAP表达肿瘤（如肺癌、胃癌、结直肠癌等）的患者，通过动态（2例）或单时间点（5例）PET/CT扫描，系统评估了[??Ga]Ga-NYM052在人体内的安全性、生物分布、动力学及病灶检测能力。

分子对接、合成与放射性标记

计算机模拟显示，NYM052能与FAP的催化口袋形成稳定结合，预测结合能为-9.2 kcal/mol。NYM052前体通过多步反应成功合成。⁶⁸Ga标记过程高效可靠，所得[??Ga]Ga-NYM052放射化学纯度>97%，比活度在10.0-16.5 GBq/μmol之间。

理化性质与体外稳定性

[??Ga]Ga-NYM052表现出良好的亲水性（logD = -2.63）和优异的稳定性，在磷酸盐缓冲液（PBS）和胎牛血清（FBS）中孵育2小时后，放射化学纯度仍保持在95%以上，在体内血液中也保持稳定。

细胞水平研究

竞争性结合实验证实NYM052对FAP具有高亲和力，其半数抑制浓度（IC₅₀）为5.05 nM。在FAP阳性的A549-hFAP和U87MG细胞中，[??Ga]Ga-NYM052的摄取显著高于对照示踪剂[??Ga]Ga-FAPI-46，且能被过量的未标记配体有效阻断，而在FAP阴性的A549细胞中摄取极低。内化实验表明其内化效率更高，而外排速率更低，这为其在肿瘤内的长期滞留提供了细胞学基础。

小动物PET/CT成像与生物分布

在A549-hFAP和U87MG移植瘤小鼠模型中，PET/CT成像显示[??Ga]Ga-NYM052能快速在肿瘤富集并持久滞留，同时从非靶器官（如心、肺、肝、肌肉）中快速清除，肾脏是主要排泄途径。肿瘤与本底（特别是肌肉）比值优异。生物分布数据定量证实了肿瘤的高摄取（A549-hFAP: 12.83 %ID/g; U87MG: 10.18 %ID/g），且该摄取可被未标记配体特异性阻断。异常毒性实验未发现明显不良反应或组织病理学异常。

首次人体评估

在7名患者中进行的研究表明，[??Ga]Ga-NYM052安全性良好，无 tracer相关不良反应。动态成像显示其具有快速的肾脏清除和渐进的非靶组织本底下降，而肿瘤病灶的示踪剂滞留稳定，肿瘤与本底（血液、肝脏、肌肉）比值随时间延长而增加。单时间点（注射后60分钟）成像显示，生理性摄取主要见于甲状腺、胰腺、唾液腺和肾脏，而肝脏、脾脏、脑和肌肉的摄取很低，这为高对比度成像创造了条件。头对头比较显示，在一名结肠癌术后骨转移患者中，[??Ga]Ga-NYM052对骨转移灶的检测能力优于临床金标准[1?F]FDG，病灶的标准化摄取值最大值（SUV_max）更高，边界更清晰。

结论与讨论

本研究成功设计并系统评估了新型FAP靶向PET示踪剂[??Ga]Ga-NYM052。其核心设计策略是用(4-氨基丁基)-N-甲基甘氨酰甘氨酸片段替代第一代FAPI中的吡嗪连接子，从而在增强与FAP靶点结合与滞留的同时，获得了更平衡的亲疏水性和代谢稳定性，实现了“强滞留”与“快清除”的理想组合。

从计算机模拟到化学合成，从细胞实验到动物模型，再到首次人体研究，一系列数据形成了完整的证据链：[??Ga]Ga-NYM052具有高亲和力、高效内化、良好的理化稳定性和特异性靶向能力。在活体中，它表现出优异的药代动力学特征：快速肿瘤靶向、持续肿瘤滞留、以及从非靶组织（特别是血池、肝脏和肌肉）的快速清除，从而在所有测试体系中均获得了高的肿瘤与本底对比度。其首次人体研究结果成功地将临床前优势转化为临床潜力，证实了其在患者中的安全性、良好的生物分布特征，以及在检测如骨转移等病灶方面可能优于[1?F]FDG的潜力。

这项研究的重要意义在于，它并非对现有分子的简单改进，而是通过基于结构的理性设计，为FAP靶向成像领域提供了一种具有更优综合性能的“第二代”候选示踪剂。[??Ga]Ga-NYM052所展现的稳定肿瘤滞留与灵活成像时间窗，有望提高临床检查日程安排的可行性，并减少因扫描时间微小偏差导致的评估变异。此外，其优异的性能也为后续诊疗一体化（Theranostics）应用铺平了道路，即未来可改用治疗性核素（如¹⁷⁷Lu, ²²⁵Ac）进行标记，用于FAP高表达肿瘤的靶向放射治疗。

当然，研究也存在局限，如首次人体研究的样本量较小、病种异质性大，且在甲状腺、胰腺等器官存在生理性摄取需在诊断时仔细鉴别。未来的研究需要在多中心、更大样本的队列中进一步验证其诊断效能，建立标准化成像协议，并完成详细的辐射剂量学评估。但无论如何，[??Ga]Ga-NYM052的出现，为克服现有成像技术的部分短板、推动精准肿瘤学发展提供了新的有力工具。相关研究成果已发表于《Biomedicine》期刊。