Nature子刊：癌症放射免疫疗法迎来“希望之星”

曲凋朱颜

放射免疫疗法（RIT）近年来随着单克隆抗体技术的进步而发展起来的一类“靶向”放疗手段。它通过将放射性同位素结合到靶向特定肿瘤的单克隆抗体上，从而专一性地杀伤肿瘤，并尽量少得伤及健康组织。目前，已有两种这样的疗法被美国FDA批准，即通过CD20靶向非霍奇金淋巴瘤（NHL），并通过钇-90（Y-90）和碘-131（I-131）的β衰变杀伤癌细胞的Zevalin和Bexxar两种药物。

尽管在治疗像NHL这种血液肿瘤方面取得了突破，然而基于β衰变的RIT在应对实体瘤上却几乎无能为力。这很可能是因为产生自由电子的β衰变所释放的能量通常会辐射到较远的距离，可达数毫米，从而不能集中杀伤抗体所在病灶处的肿瘤实体，反而会伤及周围的健康组织。

相比之下，基于α衰变的放射免疫疗法，即靶向α粒子疗法（TAT）则有着明显优势。α粒子（氦-4原子核）具有比自由电子大得多的冲击力，因此所造成的癌细胞DNA损伤也更难被修复。更重要的是，由于α粒子的穿透力相对较弱，因此其释放的能量只会辐射到周围70-100微米的范围，便可对肿瘤实体造成集中的杀伤效果。

▲基于α和β衰变的放射免疫疗法对比（图片来源：《Nature》）

锕-225（Ac-225）是一个十分有潜力、可应用于靶向α粒子疗法的放射性同位素：它的半衰期为10天，每次衰变时可同时释放4个α粒子，然后变成稳定的铋（Bi）元素。要想将Ac-225开发成可行的疗法，则需要找到合适的靶向载体，将这一具有高强度放射性的同位素螯合起来，以免其在递送过程中“开溜”而伤及健康组织。这就意味着，我们首先需要充分了解Ac的化学性质。

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▲Ac-225的α衰变机理（图片来源：《Nature》）

然而，由于高度的放射性及元素本身的稀缺性，人们对于Ac的了解一直十分不足，只能通过其他锕系和镧系元素已知的性质推断。通常，同样常以+3价离子形态存在的锕系元素镅（Am）被用来推测Ac的化学性质。不过，这种推断可能未必准确。

最近，美国Los Alamos国家实验室（LANL）等机构的科研人员采用X-射线吸收光谱（XAS）和分子动力学密度泛函理论（molecular dynamics density functional theory），成功地解析了Ac在浓盐酸溶液中的螯合形态，为研究Ac在多种条件下的化学行为提供了基础，并为将Ac应用于靶向α粒子疗法开发提供了宝贵的信息。这一成果发表在了近期的Nature子刊《Nature Communications》上。

▲三价镧系元素离子半径比较（图片来源：《Nature》）

结果显示，在浓度为11M的盐酸溶液中，Ac3+离子平均结合有大约3个Cl-离子和6个水分子，与二者间的距离分别为2.95和2.59埃；而Am3+离子则结合有大约1个Cl-离子和8个水分子。显然，两种元素在螯合性质上有着显著的差异。

“我们的研究显示，两种元素的化学性质有着明显的不同，这将改变我们设计Ac配体的基本思路，”文章的第一作者Maryline Ferrier博士说道：“我们正在收集更多的基础性数据，以帮助了解Ac的化学行为。”

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参考资料：

[1] Spectroscopic and computational investigation of actinium coordination chemistry

[2] The Potential and Hurdles of Targeted Alpha Therapy – Clinical Trials and Beyond

[3] Dosimetric Studies of Anti-CD20 Labeled With Therapeutic Radionuclides at IPEN/CNEN-SP

[4] Isotope research opens new possibilities for cancer treatment