江苏核医学研究所联合多家单位成功研发出国际首款靶向TROP-2的肽类PET探针，在患者来源的肺癌模型中展现出卓越成像性能。
在全球范围内，非小细胞肺癌（NSCLC） 始终是癌症相关死亡的首要原因。尽管靶向治疗和免疫治疗已显著改善患者预后，但耐药性问题仍是悬在医生和患者头顶的达摩克利斯之剑。
传统影像学检查存在明显局限——它们能够显示肿瘤的形态变化，却难以捕捉其分子层面的异质性。这就如同仅通过外观判断一本书的内容，无法了解其具体章节和关键信息。
TROP-2（滋养层细胞表面抗原2） 在这一背景下脱颖而出。研究发现：
特异性高：在70%以上的肺腺癌和肺鳞癌中高表达，而在正常肺组织中表达极低
稳定性好：基因组突变率仅4%，确保靶点可靠
位置理想：蛋白定位于细胞膜，易于药物靶向
预后相关：高表达与患者不良预后显著相关
更值得关注的是，全球首个TROP-2靶向ADC药物Sac-TMT已在NSCLC获批，这为TROP-2靶向诊断探针的开发提供了强大临床需求。
图1. TROP-2在非小细胞肺癌中的基因组改变及表达分析。
（A）TROP-2在1053例NSCLC中的基因组改变图谱（突变率为4%）。
（B）肺腺癌与肺鳞癌中肿瘤与癌旁正常组织的TROP-2 mRNA表达箱线图（数据来源：TCGA、GEPIA）。红色代表肿瘤组织，灰色代表正常组织。肿瘤中TROP-2表达显著升高（P < 0.01）。
（C）基于人类蛋白质图谱的TROP-2蛋白在NSCLC肿瘤与正常组织中的表达分析。
（D）TROP-2的亚细胞定位分析（人类蛋白质图谱数据）。绿色标记表示蛋白检出区域（细胞膜、核仁、囊泡等），灰色表示未检出。
（E）基于TROP-2表达水平的总体生存率 Kaplan–Meier 曲线（高表达组为红色，低表达组为黑色）。
（F）TROP-2在NSCLC I–IV期中的表达小提琴图，未见显著分期相关性差异（ANOVA P = 0.711）。
传统抗体类探针虽特异性强，但存在体积大、渗透慢、等待时间长等固有缺陷。而该团队另辟蹊径，选择了肽类探针这一全新赛道：
为什么选择肽类？
分子量小（1-3 kDa），肿瘤渗透更快速、更均匀
血液清除快，1小时内即可获得高质量图像
合成可控，质量稳定，成本更低
团队基于计算机辅助设计技术，以TROP-2的天然配体IGF-1为蓝本，通过“滑动窗口”算法筛选出15个氨基酸的核心序列。再运用饱和突变技术，对关键位点进行优化，最终获得了结合能力提升近3倍的全新肽序列——RS15。
图2. 候选肽的虚拟筛选与体外验证
（A）IGF-1作为靶向TROP-2胞外结构域天然配体的鉴定与验证，结合计算机辅助肽设计策略。图片经BioRender.com授权创建。
（B）通过虚拟对接预测的候选肽结合亲和力（对接分数）。
（C）Pep3-TROP-2与RS15-TROP-2复合物的三维结构，突出显示关键结合残基。
（D）Pep3-TROP-2与RS15-TROP-2复合物的动态模拟分析。
（E）RS15与TROP-2的表面等离子共振（SPR）结合数据。
（F）Pep3与RS15的结合亲和力与结合自由能（ΔG）对比。
⁶⁸Ga标记效率 > 95%，纯度 > 97%
在血液和生理盐水中120分钟内保持95%以上稳定性
强亲水性（LogP = -2.46），利于体内分布和清除
图3. [68Ga]Ga-NOTA-PEG4-RS15的放射性标记与质量控制
（A）[68Ga]Ga-NOTA-PEG4-RS15的放射合成流程。
（B）[68Ga]Ga-NOTA-PEG4-RS15的放射性高效液相色谱监测图谱。
（C）探针在胎牛血清中的稳定性分析。
（D）探针在磷酸盐缓冲液中的稳定性分析。
（E）注射后30与60分钟探针在小鼠血液中的体内稳定性分析。
在TROP-2高表达的Calu-3细胞中，摄取量是低表达A549细胞的4倍
竞争性抑制实验显示，未标记肽可使摄取量降低80%
在皮下移植瘤模型中，Calu-3肿瘤摄取达4.62%ID/g
肿瘤/肌肉比值高达4.04，显著高于A549模型
探针主要通过肾脏排泄，肝脏摄取极低——这一特性对于肝转移灶检测至关重要
图4. [⁶⁸Ga]Ga-NOTA-PEG4-RS15在细胞系移植瘤模型中的体外结合实验与活体显微PET成像
（A）Calu-3与A549肺癌细胞中TROP-2表达的蛋白印迹分析。
（B）Calu-3与A549肺癌细胞中TROP-2表达的免疫荧光分析。
（C）Calu-3与A549细胞对探针的摄取情况（**P < 0.01, ***P < 0.001；n = 3）。
（D）探针在Calu-3细胞中的半数抑制浓度（IC₅₀）测定。
（E）注射探针后不同时间点，Calu-3、A549及Calu-3阻断组移植瘤的显微PET图像，白色虚线标示肿瘤位置。
（F）Calu-3移植瘤模型中肾脏与肝脏摄取的动态时间-活度曲线。
（G）肿瘤摄取探针的动态时间-活度曲线。
（H）注射后代表性时间点，Calu-3、A549及Calu-3阻断组移植瘤的肿瘤/肌肉摄取比值（*P < 0.05, **P < 0.01；n = 3）。
传统细胞系模型无法完全模拟人体肿瘤的复杂性。为此，团队建立了患者来源异种移植（PDX）模型，这一模型更好地保留了原始肿瘤的异质性和微环境特征。
令人振奋的是，⁶⁸Ga-NOTA-PEG4-RS15在PDX模型中同样表现出优异的靶向能力，肿瘤摄取达到4.63%ID/g。这意味着该探针不仅能在“简化版”的实验室模型中工作，还能在更接近真实人体的复杂环境中精准锁定目标。
图5. [⁶⁸Ga]Ga-NOTA-PEG₄-RS15在患者来源NSCLC模型中的体外与体内评价
（A）NSCLC患者来源细胞与移植瘤模型的构建流程示意图（图片经BioRender.com授权创建）。
（B）NSCLC患者肿瘤组织的H&E染色及TROP-2表达免疫组化分析。
（C）Calu-3、患者来源细胞及A549细胞系的TROP-2蛋白表达Western blot分析。
（D）患者来源细胞及阻断对照组对探针的细胞摄取情况。
（E）注射探针后不同时间点，PDX模型与PDX阻断组小鼠的代表性显微PET图像，肿瘤位置以白色虚线标示。
（F）肿瘤摄取探针的时间-活度曲线。
（G）PDX小鼠肾脏与肝脏摄取探针的时间-活度曲线。
（H）注射后选定时间点，PDX模型与PDX阻断组的肿瘤/肌肉摄取比值。
与传统TROP-2靶向成像探针相比，该肽类探针展现出全面优势：
这一创新的真正价值在于其多维度临床应用潜力：
识别TROP-2阳性NSCLC患者，筛选适合TROP-2靶向治疗的人群
检测微小病灶和转移灶，实现精准分期
监测治疗过程中TROP-2表达变化，及早发现耐药
为ADC药物治疗提供可靠的生物标志物信息
未来可改造为治疗性核素（如¹⁷⁷Lu）载体，实现“诊疗一体化”
推动NSCLC的个体化、精准化治疗
尽管已取得突破性进展，研究团队对技术优化保持清醒认识：
增强稳定性：通过环化改造、引入非天然氨基酸，延长体内半衰期
提高亲和力：进一步优化肽序列，提升靶向效率
拓展应用：探索在乳腺癌、胰腺癌等其他TROP-2阳性肿瘤中的应用
开展更大规模的多中心临床研究
建立标准化的生产和质控体系
探索与治疗药物的联合应用模式
这项由江南大学附属医院、江苏省核医学研究所、南京医科大学等多单位合作完成的研究，展现了中国在分子影像探针研发领域的创新实力。
从靶点选择到分子设计，从体外验证到体内评价，研究团队完成了一次从0到1的原始创新。⁶⁸Ga-NOTA-PEG4-RS15不仅仅是一个新的成像工具，它更代表了肺癌精准诊疗的新范式——通过无创方式揭示肿瘤的分子特征，为每位患者量身定制最适合的治疗方案。
参考资料：
1.Yu, X. et al. De novo discovery and preclinical evaluation of a novel peptide radiotracer for PET imaging of TROP-2 in non-small cell lung cancer. Bioorg Chem167, 109204 (2025).
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