论文发表 | SARS-CoV-2受体结合域放射探针：一种非侵入性的血管紧张素转换酶2在小鼠体内的定位方法

文献信息

北京大学肿瘤医院暨北京市肿瘤防治研究所，核医学科，国家药监局放射性药物研究与评价重点实验室，恶性肿瘤发病机制及转化研究教育部重点实验室，杨志主任团队的研究成果SARS-CoV-2 receptor binding domain radio-probe: a non-invasive approach for angiotensin-converting enzyme 2 mapping in mice（SARS-CoV-2受体结合域放射探针:一种非侵入性的小鼠血管紧张素转换酶2定位方法）在国际著名学术期刊Acta Pharmacologica Sinica（影响因子6.150）发表。平生公司的Super Nova^® PET/CT 产品在论文中提供了重要的小鼠肺部PET/CT图像和定量分析。

该研究的通讯作者为核医学科杨志研究员和朱华研究员。第一作者为李丹和丁缙同学。

文献背景：

2019年底爆发的冠状病毒病2019 (COVID-19)导致由严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(SARS-CoV-2)引发的全球大流行。到目前为止(2021年10月)，它已成为全球一场严重的公共卫生危机。自该疾病传播以来，瑞德西韦等几种实验性抗病毒药物已逐步进入临床试验阶段，但死亡人数仍大幅上升。2021年6月12日，美国媒体报道了埃默里大学医学院放射肿瘤学对COVID-19重症患者进行的首个低剂量治疗的效果。威尔士和来自博蒙特健康中心、俄亥俄州立大学、迈阿密浸信会健康中心和巴罗神经学研究所的同事们已经发表了一篇关于这种方法背后的基础科学的文章。结果表明，低剂量辐射可以减轻炎症，促进COVID-19的愈合。除疫苗外，中和抗体和小分子抗病毒药物是有望降低COVID-19严重程度和致死率的干预工具，但目前仍没有令人满意的产品。

SARS-CoV-2感染机体的机制复杂，包括病毒与宿主细胞之间不同分子途径之间的许多相互作用。血管紧张素转换酶2 (Angiotensinconversion enzyme 2, ACE2)是羧肽酶ACE的同源物，是肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system, RAS)的主要活性肽。Zhao等发现，SARS-CoV-2通过S-蛋白与人ACE2相互作用感染人呼吸道上皮细胞。随后，Markus Hoffmann等人在BioRxiv上发表了相关研究，发现SARS- CovV-2与SARS冠状病毒通过相同的ACE2受体感染，并利用SARS-CoV-2所使用的细胞蛋白酶TMPRSS2。ACE2是SARS-CoV-2入侵细胞的唯一入口，因此尽早开发靶向和抑制病毒进入的临床药物尤为重要。

SARS-CoV-2的刺突蛋白与人呼吸道上皮细胞的血管紧张素转换酶2 (angiotensin-转换酶2,ACE2)相互作用，导致感染。此外，研究发现，低剂量辐射可以减少炎症，有助于治愈COVID-19。受体结合域(receptor binding domain, RBD)是人体内羧基端带有组氨酸标签的重组刺突蛋白，与ACE2结合。因此，我们构建了放射性碘化RBD作为分子靶向探针，在体内无创探测ACE2的表达，并研究抑制ACE2的放射治疗途径。

用N -溴代丁二酰亚胺(NBS)介导的方法用[¹²⁴I]NaI标记RBD，纯化后得到¹²⁴I-RBD，比活性为28.9 GBq/nmol。在盐水中5天放射化学纯度(RCP)在90%以上。¹²⁴I-RBD与hACE2结合的解离常数为75.7 nM。HeLaACE+细胞对¹²⁴I-RBD的摄取在2 h时为2.96%±0.35%，过量RBD可明显阻断细胞对¹²⁴I-RBD的摄取，并降低至1.71%±0.23%。

BALB/c小鼠静脉注射后¹²⁴I-RBD的生物分布呈中等代谢率，注射后24 h (p.i.)的器官分布与体内表达谱相似。Micro-PET成像小鼠肺内注射显示高摄取肺在1,4,24小时p.i.. 总之，实验结果证明了¹²⁴I-RBD作为新冠病毒靶向分子探针的潜力。该探针可用于哺乳动物的非侵入性ACE2绘图。

实验方法：

动物研究

正常KM小鼠或HepG2ACE2+模型裸鼠经尾静脉注射3.7 MBq的¹²⁴I-RBD。然后分别在注射后0.5、2、24和60 h (p.i.)的每个时间点进行10分钟的静态PET扫描。使用小动物PET/CT扫描仪(Super Nova PET/CT，中国平生医疗科技（昆山）有限公司)，通过Avatar 3D重建PET图像，通过绘制这些器官的ROI计算出ROI衍生的标准摄取值(SUV)。

正常KM小鼠通过气管内和肺内注射0.74 MBq¹²⁴I-RBD和游离的 ¹²⁴I]NaI，然后在1,4,24和48h p.i进行PET/CT成像。小鼠腹腔注射0.2 mL 4%水合氯醛麻醉，放置在一个板上，用一根绳子固定在它们的上颌牙齿上。用冷光照亮老鼠的脖子，以显示气管的入口。然后用镊子把舌头拔出来，用压舌器压住舌根。很容易看到会厌为一个开闭的亮点。这是气管的入口。将小鼠气管导管插入气管，用注射器缓慢推入0.05-0.1 mL药物。拔出导管后，小鼠在被放入笼子前再悬浮10分钟。

实验结果：

图3 ¹²⁴I-RBD的Micro-PET成像。对正常小鼠尾静脉注射后0.5、2、24、60 h的¹²⁴I-RBD进行Micro-PET/CT成像。b不同时间点重要器官的SUV值。c ¹²⁴I-RBD在正常小鼠体内的生物分布。

图4 肺内注射¹²⁴I-RBD的Micro-PET显像。肺内注射后1、4、24、48 h正常小鼠¹²⁴I-RBD的Micro-PET/CT成像结果。b正常小鼠肺内注射后0.5、1、4、24、48 h [¹²⁴I]NaI的Micro-PET/CT成像结果。c不同时间点重要器官¹²⁴I-RBD的SUV值。d重要器官[124I]NaI在不同时间点的SUV值。