癌症转移与免疫治疗反应的灵敏、非免疫原性活体成像

2023-08-14 14:22

Joseph R. Merrill, Alessandra Inguscio,Taemoon Chung, Breanna Demestichas, Libia A. Garcia, Jill Habel, David Y. Lewis, Tobias Janowitz, and Scott K. Lyons

Cell Stress, 2023 Aug

摘要

由于能够从背景噪声中区分出肿瘤信号，表达报告基因的肿瘤无创成像已成为研究肿瘤发展及体内治疗反应的常用临床前方法。然而，所用转基因（如萤火虫荧光素酶）具有免疫原性，因此在免疫健全宿主中表达时会影响实验结果。鉴于癌症免疫学与免疫治疗是当前最具影响力的研究和治疗开发领域之一，这一局限性显得尤为重要。本文提出一种非免疫原性的临床前肿瘤成像方法。该方法基于小鼠钠碘同向转运体（mNIS）的表达，可在免疫健全的肿瘤模型中实现同基因肿瘤细胞的灵敏、无创检测，且不会因外源转基因蛋白或选择标记的表达产生额外免疫原性。表达NIS的肿瘤细胞可内化释放伽马射线的[^99mTc]高锝酸盐离子，因此可通过SPECT（单光子发射计算机断层扫描）进行检测。通过在免疫健全C57BL/6小鼠的胰腺导管腺癌肝转移模型中验证，我们证明该技术能够检测极早期转移病灶，并可通过精确定量全身SPECT/CT成像纵向评估免疫治疗反应。

nanoScan SPECT/CT检测结果

mNIS-SPECT成像具有多项显著的研究优势：

〉mNIS表达可通过SPECT（使用[^99mTc]高锝酸盐）或PET（使用[¹⁸F]TFB）进行检测

〉在身体大多数部位，该技术能呈现肿瘤病灶相对于正常组织极高的图像对比度

〉伽马射线受覆盖组织衰减或散射的影响极小

〉NIS介导的放射性示踪剂摄取间接依赖ATP，因此坏死或无活性的肿瘤细胞不会产生信号干扰

图3：通过mNIS-SPECT在体内检测转移性病灶

（A 与 B）通过门静脉引入肿瘤细胞 5 周后，以肝脏为主要转移部位的 mNIS+/GH 胰腺肿瘤的典型 SPECT/CT 最大强度投影（MIP）及二维冠状切面图像。需注意，甲状腺、唾液腺、胃和膀胱（A 图中绿色箭头所示）为内源性 NIS 表达或探针排泄部位，并非肿瘤生长位置。（C）同一小鼠肝脏中肿瘤（黄色箭头所示）的实物照片，拍摄于 A、B 成像 5 天后的尸检时（另参见图 S2 与 S3）。

图4：基于mNIS的SPECT/CT用于转移性胰腺导管腺癌的治疗响应监测。

(A与B) (A) 肿瘤植入、成像及药物治疗的实验流程示意图。(B) 两组实验小鼠在植入野生型或(C) KRT19基因敲除肿瘤细胞后的冠状位SPECT/CT图像，时间点包括：研究入组时（最左侧图板，NR-1组为植入后第15天，R-1组为第14天）；以及αPD-1治疗启动后（零日）。'S'标注胃部（具有高水平内源性NIS表达的器官）。黄色箭头指示肝转移灶，品红色箭头指示肝外转移灶（如肠道）。(D) SUV总和、(E) SUV最大值、(F) 超过5 SUV阈值的总表观体积及(G) 肝脏病灶数量用于确定各受试对象的治疗反应数据。受试对象NR-1至NR-2：sgRNA对照的KRT19野生型肿瘤细胞。受试对象R-1至R-3：sgKRT19基因敲除肿瘤细胞。

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