类型b
本文是一篇发表于《EJNMMI Radiopharmacy and Chemistry》（2024年，第9卷，文章编号40）的综述论文，题为《89Zr放射性药物生产与质量控制的最佳实践》（Good practices for 89Zr radiopharmaceutical production and quality control）。第一作者为Thomas Erik Wuensche，通讯作者为T. Wunsche与D. Vugts，均来自荷兰阿姆斯特丹大学医学中心（Amsterdam UMC）放射学与核医学系；合作作者Serge Lyashchenko来自美国纪念斯隆凯特琳癌症中心（Memorial Sloan Kettering Cancer Center）放射科。该综述旨在为89Zr免疫正电子发射断层成像（immuno-PET）领域的科研人员，尤其是新进入该领域的研究者，提供关于89Zr放射性化学与放射性药学关键环节的系统性指南和标准化建议。
本文的第一个核心观点是89Zr因其独特的物理与化学性质成为免疫PET成像的理想核素。文章首先回顾了89Zr的历史背景：虽然1966年即报道了通过89Y(p,n)反应生产89Zr，但直到1990年纯化方法建立后其应用才迅速发展。89Zr的半衰期为78.4小时（3.3天），与抗体等大分子在体内的缓慢药代动力学相匹配，允许在注射后数天甚至（使用长轴向视野扫描仪时）长达30天进行成像。其正电子能量较低（平均396.9 keV），正电子平均射程仅1.2 mm，因此可获得高分辨率的PET图像。89Zr通过正电子发射（22.3%）和电子俘获（76.6%）衰变为亚稳态89mY，随后发射909 keV伽马射线转变为稳定的89Y，该伽马射线不与511 keV正电子湮灭信号重叠。首个临床研究于2006年报道，使用89Zr标记的单克隆抗体U36检测头颈部肿瘤患者的淋巴结转移。据De Feo等人2022年的系统综述统计，已有约820篇与89Zr相关的文献，其中74项为人体研究。这些数据共同支撑了89Zr在免疫PET中的核心地位。
第二个核心观点涉及89Zr螯合剂的选择与配位化学基础。89Zr的配位化学以其+4氧化态为中心，目前最常用的双功能螯合剂基于去铁胺（desferrioxamine，DFO），该分子的羟肟酸基团提供了六个供体原子，而Zr4+需要八个，因此早期DFO螯合剂在体内可能存在转金属化风险，导致骨摄取和放射性本底升高。尽管临床研究中骨摄取并不常被观察到，但这一问题在临床前研究中是明确的局限。为此，多个研究组开发了八齿螯合剂，如DFO*（DFOstar，携带额外羟肟酸基团）和HOPO（基于羟基吡啶酮）。目前临床最常用的三种螯合剂为：Fe-DFO-N-Suc-TFP酯、p-NCS-Bz-DFO，以及处于临床研究阶段的p-NCS-Bz-DFO*。文章指出，经典螯合剂如DOTA和DTPA不适用于89Zr：DTPA衍生物标记产率极低（<0.1%），而DOTA需要高温标记，限制了其在温度敏感生物分子中的应用。DFO作为已获批临床使用的铁/铝去金属化药物，其安全性资料和可获得性也促进了89Zr免疫PET的临床转化。
第三个核心观点是89Zr的生产具有实际可扩展性和相对简单的优势。89Zr通过89Y(p,n)89Zr反应在医用回旋加速器上生产，靶材料89Y天然丰度为100%，价格低廉，无需回收，且不会因靶材料同位素杂质产生放射性核素杂质。关键注意事项是质子能量需保持在13 MeV以下，以避免通过89Y(p,2n)88Zr反应产生半衰期83.4天的88Zr杂质，该杂质无法在后续分离中去除。固体靶（钇箔或溅射在铌基底上的钇薄层）是首选生产方法，通常在40–45 μA下照射2–4小时，可获得超过1110 MBq的89Zr。纯化方法基于Verel等人报道的羟肟酸树脂法：将靶溶解于浓盐酸，上样至羟肟酸树脂捕获89Zr，用2 M盐酸和水洗涤去除钇，再用1 M草酸洗脱89Zr。低浓度草酸（低至0.05 M）或柠檬酸钠也可用于洗脱，有利于后续标记。总体上，89Zr生产的简便性使其克服了放射性药物临床开发中最常见的可获得性障碍。
第四个核心观点是螯合剂-抗体偶联与随后的89Zr标记方法学。文章详细描述了两种最常用的偶联策略。对于Fe-DFO-N-Suc-TFP酯偶联：该螯合剂为棕色固体，溶于乙腈，螯合剂等分液可在-70°C保存至少一年；偶联在pH 9.0–9.5下进行，通常使用2摩尔当量螯合剂和5 mg/ml抗体浓度，得到螯合剂与抗体比值为1–1.5的偶联物；反应在室温进行30分钟即可；偶联后必须去除保护性Fe，使用过量EDTA在低pH（4.2–4.5）和37°C下孵育30分钟，溶液从有色变为无色提示去铁完成；但去铁步骤可能损害抗体完整性，需谨慎控制pH。对于p-NCS-Bz-DFO/DFO*偶联：由于异硫氰酸酯不与羟肟酸基团反应，无需Fe保护，可一步偶联；通常在pH约9和37°C下进行，使用3摩尔当量螯合剂；由于p-NCS-Bz-DFO/DFO*疏水性和反应性更高，需采取逐步加入、充分混合、降低温度等策略避免沉淀和聚集体形成。偶联后的纯化可使用脱盐柱或超滤离心法，但超滤法更剧烈，可能损害抗体。螯合剂-抗体比值的测定方法包括：对于Fe-DFO偶联物，可在去铁前通过SE-HPLC在430 nm处比较结合与未结合螯合物的峰面积比；对于p-NCS-Bz-DFO/DFO*偶联物，常用LC-ESI-MS或MALDI-TOF质谱法，但在高偶联比时质谱法可能不准确，替代方法包括使用载体添加的[89Zr]Zr-草酸盐滴定法。89Zr标记方面，最佳标记前体为1 M草酸中的[89Zr]Zr-草酸盐（而非[89Zr]ZrCl4），标记在室温、pH 6.8–7.2下进行，使用HEPES缓冲液（0.25–1 M）和2 M Na2CO3调节pH，反应30–60分钟。也可使用20 mM琥珀酸盐缓冲液提高标记效率并缩短反应时间。标记后用重力排阻柱（如PD-10）纯化。需避免含柠檬酸或磷酸盐的缓冲液（柠檬酸可将Zr4+还原为Zr2+，磷酸盐与Zr4+有高亲和力）；对于p-NCS-Bz-DFO/DFO*偶联物，含Cl-的缓冲液（如生理盐水）应避免，因为辐射水解产生的OCl-会特异性攻击硫脲基团。
第五个核心观点是质量控制体系的建立。文章强调QC范围取决于产品用途（临床前研究、首次临床验证或常规临床生产）。常规QC项目包括：外观（应为澄清无色溶液）、pH（如组氨酸-蔗糖-L-甲硫氨酸-Tween-20制剂中pH 5.4–6.0）、放射化学纯度（≥90.0%，可通过旋滤法、ITLC或SE-HPLC测定，但ITLC对p-NCS-Bz-DFO/DFO*偶联物可能高估纯度，因为脂溶性分解产物不迁移）、抗体浓度（通过SE-HPLC 280 nm测定）、抗体完整性（≥90.0%单体，SE-HPLC；SDS-PAGE不适用）、滤器完整性（泡点值≥3.2 bar或压力保持测试）、细菌内毒素（≤2.5 EU/ml）、抗原结合（≥70.0%，通过放射结合实验）、无菌（直接检测或培养基灌装）。文章特别强调，对于p-NCS-Bz-DFO/DFO*偶联物，其硫脲键对辐射分解更敏感，尤其在含Cl-缓冲液中，应优先使用ITLC之外的检测方法，并可添加L-蛋氨酸和N-乙酰半胱氨酸作为抗氧化剂，但严禁使用抗坏血酸等还原剂（会还原Zr4+导致标记物不稳定）。免疫反应分数（IRF）测定可使用Lindmo法（基于过量抗原的线性外推）、磁珠法或ELISA型放射检测法。
第六个核心观点涉及制剂、无菌过滤和未来展望。文章指出，最终产品应在注射前进行无菌过滤，制剂中可加入0.05–0.1%的Tween-20或Tween-80防止产品粘附于容器；加入未标记抗体可防止不成比例的放射偶联物损失。对于临床生产，应在GMP环境下进行，使用一次性滤器并进行完整性测试。展望部分指出：全身PET-CT扫描仪显著提高了灵敏度，减少了所需注射剂量，使重复扫描和低丰度靶点成像成为可能；89Zr的应用已扩展至多肽、亲和体、纳米抗体、抗体片段、纳米粒子、胶束、活细胞甚至微塑料；自动化合成模块可提高重现性并降低操作者辐射剂量；位点特异性偶联策略正在发展，可能产生均质产品并降低监管负担；商业试剂盒已可用于位点特异性策略。
本文的学术价值和实用意义在于：它系统整合了89Zr放射性药物的生产、螯合剂偶联、标记、纯化、制剂和质量控制的全流程知识，为进入该领域的科研人员提供了快速入门指南，同时为现有实验室的操作程序标准化和质量控制统一提供了参考框架。文章特别强调了不同螯合剂（Fe-DFO-N-Suc-TFP酯与p-NCS-Bz-DFO/DFO*）在操作细节和质量控制上的关键差异，突出了标准化和故障排除策略的重要性。这对于89Zr免疫PET在药物开发和患者选择中的进一步临床转化具有重要的指导价值。文章的亮点在于：对Fe-DFO与p-NCS-Bz-DFO体系进行了直接对比，明确指出ITLC对后者放射化学纯度的高估风险；提供了详细的故障排除表（表1和表2），涵盖偶联、标记、纯化和储存各环节的常见问题及解决方案；给出了一套完整的临床级89Zr标记抗体放行标准示例（表3），可直接供新建立89Zr标记平台的中心参考。