近日，西南醫科大學基礎醫學院生物化學與分子生物學教研室、北京大學腫瘤醫院暨北京市腫瘤防治研究所，核醫學科，國家藥監局放射性藥物研究與評價重點實驗室，惡性腫瘤發病機制及轉化研究教育部重點實驗室等團隊的研究成果Noninvasive Mapping of Angiotensin Converting Enzyme-2 in Pigeons Using Micro Positron Emission T omography（利用Micro PET技術對鴿子血管緊張素轉換酶-2進行無創定位）在學術期刊Life發表。平生公司的Super Nova^® PET/CT 產品在論文中提供了鴿子PET/CT圖像和定量分析。

該研究的通訊作者為劉友平研究員、朱華研究員、王超教授。第一作者為王紫蕾、劉子鈺、楊蘭心。

文獻信息

ACE2受體作為SARS-CoV-2感染細胞的潛在入口位點，在傳播感染中起著至關重要的作用。DX600肽是ACE2的競爭性抑制劑。作者之前構建了⁶⁸Ga標記的DOTA-DX600(也被稱為⁶⁸Ga-HZ20)肽，并在體外和體內驗證了其與ACE2的結合能力。在本研究中，作者旨在研究使用⁶⁸Ga-HZ20 MicroPET對禽類ACE2表達的無創定位。作者以鴿子為動物模型，首先研究了⁶⁸Ga-HZ20的給藥方法，分別是部位直接注射和靜脈注射。然后，在0-40 min對⁶⁸Ga-HZ20進行動態MicroPET掃描。此外，使用¹⁸F-FDG進行比較。最后處死鴿子，收集主要臟器進行免疫PET和IHC染色。Micro PET/CT成像結果顯示，隨著時間的推移，⁶⁸Ga-HZ20的攝取從初步注射時的心臟分布到腎臟、肝臟、胃和肺，其中腎臟(SUVmax = 6.95, 20 min)和肺(SUVmax = 1.11, 20 min)的攝取最高。對其主要器官進行了免疫組化實驗。與SUVmax數據相比，免疫組化結果顯示ACE2在腎臟和腸道均高表達，通過相關性分析確定最佳顯像時間為注射后20 min。說明⁶⁸Ga-HZ20是一種潛在的禽SARS-CoV-2靶標分子，值得推廣和進一步研究。

實驗方法

Micro PET/CT成像:4只健康鴿子(雌性)經翼狀靜脈注射15 MBq ⁶⁸Ga-HZ20，動態成像40 min，觀察探針在體內的動態分布。圖像采集時間分別為30 min、40 min和60 min, PET單次掃描時間為600 s。使用Avator軟件顯示圖像，勾畫出主要器官感興趣的區域，記錄勾畫區域的最大標準攝取值，計算不同器官SUVmax的動態變化。在60 min成像結束時，對鴿子實施安樂死，獲得主要器官進行體外成像。

實驗結果

腹腔注射是常用的給藥方法，但由于PET顯影劑半衰期的影響，靜脈注射通常更適合讓顯影劑快速進入體循環。采集皮下和翼靜脈注射路徑，注射40 min后采集靜態圖像(圖1A,B)。通過對圖像結果的比較，靜脈注射圖像較好地反映了探針在鴿子體內的分布，因此選擇了翼狀靜脈注射。確定注射途徑后，使用非特異性放射性探針FDG對鴿子進行PET成像。健康鴿子(雌性)經翼狀靜脈注射10 MBq ¹⁸F-FDG, 40 min后采集靜態圖像(圖1C)。MIP顯示非特異性放射性探針FDG僅被腎臟吸收，經腎臟代謝進入泄腔。以上兩組實驗驗證了⁶⁸Ga-HZ20與ACE2的特異性結合。

圖1 ⁶⁸Ga-HZ20 PET/CT圖像(A)皮下注射后40分鐘，(B)靜脈注射后40分鐘，(C)靜脈注射后40分鐘¹⁸F-FDG Micro PET/CT圖像。

作者給健康鴿子注射⁶⁸Ga-HZ20進行PET/CT微掃描，以評估ACE2在體內的分布。每只健康鴿子(母)注射15 MBq ⁶⁸Ga-HZ20，動態采集Micro PET/CT圖像。注射后30分鐘(圖2E)、40分鐘(圖1B)和60分鐘(圖3A)的圖像采集。MIP圖顯示，注射后0-40 min內(圖2A-D)，藥物經血流進入心臟并輸出，心臟標準攝取值max (SUVmax)由3.08下降至0.84。在20 min時，⁶⁸Ga-HZ20的腎和肺攝取量最高(SUVmax = 6.95, 1.11)，然后呈下降趨勢。40 min時，肝臟攝取從0.91增加到2.51，胃攝取增加達到峰值（SUVmas=0.63）. 總體而言，由于注射過程中有少量藥物被皮下吸收，所以吸收代謝較慢，SUV值整體呈上升趨勢，在40min時，部分藥物仍在體內循環并被腎臟代謝。

圖2 ⁶⁸Ga-HZ20在鴿子體內10分鐘至40分鐘的Micro PET/CT成像(切片)注射后(A) 10分鐘，(B) 20分鐘，(C) 30分鐘，(D) 40分鐘。(E) 30分鐘成像;紅色箭頭指向鴿子的腎組織。

注射60分鐘后，收集靜態圖像(圖3A)并進行解剖。取主要臟器(圖3B)體外PET/CT成像(圖3C)。心臟攝取無明顯變化。腎臟攝取隨代謝降低至3.05，肝臟攝取降低至0.51。胃和肺的比攝取相對較多與40 min時相比穩定(SUV = 0.52;0.41)。

圖3 ⁶⁸Ga-HZ20注射后60分鐘鴿子的Micro PET/CT成像和器官成像(A) 60分鐘，(B)鴿子的分離器官，(C)分離器官的PET圖像，(D) ⁶⁸Ga-HZ20在鴿子20-40分鐘的生物分布。計算誤差條作為標準差。

文獻結論

綜上所述，¹⁸F-FDG作為核醫學中的常規顯像劑，并不是ACE2的特征性顯像劑。它對健康的鴿子沒有特殊的吸收作用。不適用于SARS-CoV-2病毒受體的評價，不能識別關鍵位點。⁶⁸Ga-HZ20作為一種具有良好放射化學特性的ace2特異性結合探針，結合PET/CT技術為SARS-CoV-2靶器官和宿主的追蹤提供了一種可靠、快速的技術，是一種值得進一步開發研究的新型探針。
 

本文選用競爭性ACE2受體抑制劑DX600，通過放射性標記構建⁶⁸Ga-HZ20放射性探針。通過鴿子體內動態成像研究SARS-CoV-2體內藥代動力學特征、ACE2受體分布和數量，推斷SARS-CoV-2在禽類中的易感部位和傳播途徑。結果與臨床癥狀和微生物特性相符，為研究不同微生物易感傳染源的溯源提供了一種方便、準確的方法。

使用設備

                                                         Super Nova^® Micro PET/CT（III 代外觀圖）