刘昭飞团队建立早期预测肿瘤放疗远隔效应的核医学显像方法

2021年3月31日，北京大学基础医学院刘昭飞教授团队在PNAS在线发表题为“ICAM-1 orchestrates the abscopal effect of tumor radiotherapy”的研究论文。报道了通过正电子发射计算机断层（PET）显像细胞间黏附分子-1（ICAM-1）可早期预测肿瘤放疗的远隔效应，为在临床上指导肿瘤放疗联合方案的制定提供了新的技术方法。

放疗是目前临床上应用最广泛的肿瘤治疗手段之一，大约60%的肿瘤患者在病程不同时期需要接受放疗。放疗通常被认为是一种局部的肿瘤治疗手段，然而其“远隔效应”（abscopal effect）越来越受到人们的关注。“远隔效应”是指对肿瘤进行局部放疗，其远端未经辐照的肿瘤或转移病灶也可出现明显缩小或消失。这一现象早在1953年就被Mole发现和提出，但由于在临床上非常罕见，60余年来通常只在临床个案中被报道。近些年来，随着免疫治疗在临床上的广泛应用，放疗联合免疫治疗引发的远隔效应显著增多，但其作用机制仍不完全清楚。因此，解析和确认肿瘤放疗远隔效应中起关键作用的分子靶点对早期预测未辐照病灶的治疗效果，以及筛选新型肿瘤联合治疗手段具有重要的临床意义。

研究团队通过蛋白质组学分析明确了ICAM-1在有响应的未辐照肿瘤中的高表达，并以它为靶点设计构建了ICAM-1特异性的放射性核素64Cu标记的PET显像探针。通过小动物显像，证实了PET定量测定的ICAM-1表达水平与未辐照肿瘤的生长呈显著的负相关。机制研究发现ICAM-1的表达显著增加了未辐照肿瘤内CD8+ T细胞的激活和浸润，从而改善了其对放疗的响应。此外，鉴于ICAM-1在有响应的肿瘤高表达，研究团队研制了能够通过系统给药上调肿瘤ICAM-1表达的纳米药物—PLGA包裹的Toll样受体7激动剂。这一纳米药物与放疗的联合应用显著增加了远隔效应的响应率。   

综上所述，该研究揭示了ICAM-1在肿瘤放疗远隔效应中的关键作用，并以它为靶点建立了早期精确预测放疗远隔效应的PET定量显像方法及有效抑制远端转移病灶的放疗联合治疗手段。通过无创PET显像定量监测ICAM-1表达水平对探索新的联合放疗手段具有临床指导意义。目前，该团队开发的ICAM-1靶向小分子PET显像探针已经完成临床试验注册（NCT04596670），正在招募患者开展临床试验。

刘昭飞课题组硕士生赵扬和八年制博士生张婷为该论文的共同第一作者，刘昭飞教授为通讯作者。北京大学肿瘤医院核医学科杨志研究员及朱华副研究员、北京大学第一医院放疗科高献书教授及秦尚彬副主任医师为本项目提供了重要帮助。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金等科研项目的支持。