关于《[225Ac]Ac-PSMA-617生产方法的开发：建立临床常规生产的有效且可重复的放射性标记工艺》的学术研究报告
一、 研究作者、机构与发表信息
本研究由来自意大利那不勒斯“G. Pascale”国家肿瘤研究所- IRCCS基金会的Michela Aurilio、Aureliana Esposito、Monica Buonanno、Anna Morisco、Costantina Maisto、Stefania Scala以及通讯作者Secondo Lastoria共同完成。研究论文《[225Ac]Ac-PSMA-617 production method: development of an efficient and reproducible radiolabelling process for establish a clinical routine production》发表于EJNMMI Radiopharmacy and Chemistry期刊，于2025年发表（具体卷期为(2025) 10:20）。
二、 学术背景与研究目的
本研究属于核医学与放射性药物化学领域，具体聚焦于靶向α治疗（Targeted Alpha Therapy, TAT） 用放射性药物的制备工艺开发。
研究背景： 前列腺癌，尤其是转移性去势抵抗性前列腺癌（metastatic castration-resistant prostate cancer, mCRPC），是威胁男性健康的主要癌症之一。近年来，靶向放射性核素治疗（Targeted Radionuclide Therapy, TRT）在前列腺癌治疗中取得了显著进展，其中以前列腺特异性膜抗原（PSMA）为靶点的放射性配体疗法尤为突出。目前，基于β-发射体镥-177（¹⁷⁷Lu）的[¹⁷⁷Lu]Lu-PSMA-617（如Pluvicto®）已获批准用于临床。然而，仍有约30%的患者对该疗法无反应，且几乎所有初始有效的患者最终也会出现疾病进展。为了克服对β-疗法的耐药性，靶向α治疗（TAT） 应运而生。α粒子具有高线性能量传递（Linear Energy Transfer, LET）和极短的组织内射程（< 0.1 mm），能更有效地诱导肿瘤细胞DNA双链断裂，且不受组织氧合状态等因素影响。锕-225（²²⁵Ac）作为一种理想的α发射体，具有9.92天的半衰期，适合治疗周期。将²²⁵Ac与PSMA靶向配体（如PSMA-617）结合形成的[²²⁵Ac]Ac-PSMA-617已在临床研究中显示出对[¹⁷⁷Lu]Lu-PSMA-617治疗失败患者的巨大潜力。
研究目的与挑战： 尽管临床前景广阔，但[²²⁵Ac]Ac-PSMA-617的临床应用面临两大关键挑战：1）缺乏标准化的合成工艺以确保高效、可重复地生产符合药品级标准的产品；2）由于²²⁵Ac独特的物理性质（发射α粒子，衰变链复杂），其质量控方法难以建立和标准化。²²⁵Ac衰变会产生一系列短寿命子体核素，其“核反冲”效应可能导致子体从螯合剂中脱离，影响产品的放射化学纯度（Radiochemical Purity, RCP）和稳定性评估。因此，本研究旨在开发一种高效、可重复的手动放射性标记方法，用于现场生产[²²⁵Ac]Ac-PSMA-617，并评估其质量控制方法的可行性，以支持临床常规生产的建立。
三、 详细研究流程
本研究主要分为三个核心部分：放射性标记工艺优化、质量控制方法建立与验证、以及产品的稳定性评估。共进行了21次合成实验（分为A至I组，文中主要详细分析了E至I组），系统比较了不同条件对标记效率和产物稳定性的影响。
1. 放射性标记工艺： * 研究材料： 使用商业购买的DOTA-PSMA-617冻干粉（1 mg），用超纯水或40%二甲基亚砜（DMSO）复溶至1 mM浓度。放射性核素为非载体添加的[²²⁵Ac]AcCl₃溶液（溶于0.1 M HCl）。 * 变量设计： 研究考察了多个关键变量： * 肽溶剂： 超纯水 vs. 40% DMSO。 * 肽用量： 50 µg vs. 100 µg。 * 缓冲体系： 0.1 M乙酸铵缓冲液（pH 5.5-5.8） vs. 龙胆酸缓冲液（含0.25 M 2,5-二羟基苯甲酸和0.35 M乙酸钠，pH 5.5-5.8）。 * 稳定剂： 添加 vs. 不添加抗坏血酸钠（2 M，pH 7.5）。 * 反应时间与温度： 反应在97 ± 2°C的加热块中进行30分钟。 * 标记过程： 在含有[²²⁵Ac]AcCl₃的原瓶中，直接加入350 µL相应缓冲液和一定体积的DOTA-PSMA-617溶液，使最终反应体积为550 µL，肽的最终浓度在100-200 µM之间。混合后立即于97°C加热30分钟。所有操作均在GMP A级层流下的II级生物安全柜中无菌进行。
2. 质量控制方法开发与验证： 这是本研究的重点和难点，因为常规用于β/γ发射体的检测方法（如放射性高效液相色谱Radio-HPLC和放射性即时薄层色谱Radio-ITLC）无法直接检测α粒子。 * Radio-ITLC分析： 使用硅胶板，测试了多种流动相，最终选定两种进行详细研究：(1) 0.1 M柠檬酸钠（pH 5）；(2) 乙腈/水（50:50）。使用Cyclone Plus存储磷屏系统进行成像。为了验证该方法并理解²²⁵Ac及其子体在色谱上的行为，研究进行了关键创新验证： * γ能谱验证： 将展开后的ITLC条带根据成像结果切割成不同区域（如底部、中部、顶部），然后使用多道分析器对每个区域进行γ能谱分析，以确定²²⁵Ac及其子体（如²²¹Fr, ²¹³Bi）在条带上的具体分布。这揭示了在柠檬酸钠流动相中，²²⁵Ac分布在底部（Rf 0）和顶部（Rf 0.9-1），而子体集中在中部；在乙腈/水体系中，²²⁵Ac在底部，子体在顶部。 * 时间点分析： 为了等待²²⁵Ac与子体达到长期平衡，以便通过检测子体的γ射线来间接定量²²⁵Ac标记的化合物，分析在合成结束时（EOS, t0‘）、45分钟（t45’）、3小时（t3h）和24小时（t24h）进行。45分钟和3小时分别接近²²⁵Ac与²²¹Fr、²²⁵Ac与²¹³Bi达到长期平衡的时间。 * Radio-HPLC分析： 使用两种C18色谱柱（Jupiter柱和Luna柱）进行，流动相为含0.1%三氟乙酸的乙腈/水梯度系统。放射性检测器同样无法直接检测α粒子，因此也需要依赖子体的γ发射。 * 方法验证： 通过收集HPLC洗脱馏分（每份1 mL），然后在γ计数器中测量（等待3小时以达到长期平衡），将计数结果与HPLC色谱图对比，以验证HPLC检测结果的准确性。 * 数据分析流程： 通过上述ITLC和HPLC方法，计算不同时间点的放射化学产率（Radiochemical Yield, RCY） 和放射化学纯度（RCP），并评估24小时内的稳定性。数据以平均值±标准偏差形式呈现。
四、 主要研究结果
1. 放射性标记条件优化结果： * 最佳条件确定： 综合RCP和24小时稳定性数据，使用100 µg肽、以超纯水复溶、在龙胆酸缓冲液中进行标记、且不添加稳定剂的条件获得了最佳结果。该条件下，标记后RCP > 95%，24小时后稳定性仍能保持在90%左右。 * 关键发现： * 溶剂影响： 使用超纯水作为肽溶剂的组别（H组和I组）其RCP和稳定性普遍优于使用40% DMSO的组别（E、F、G组）。HPLC色谱图中在6.5-7分钟出现了一个额外的峰，推测可能是DMSO与三价锕离子形成了复合物，干扰了标记。 * 缓冲液影响： 使用0.1 M乙酸铵缓冲液虽能在标记后获得高RCP（如G组），但其24小时稳定性极差（降至约10%）。而龙胆酸缓冲液在提供高初始RCP的同时，能维持良好的长期稳定性。 * 稳定剂影响： 添加抗坏血酸钠作为淬灭剂（F组）在本研究中并未观察到对RCP或稳定性的改善。 * 反应时间： 在97°C下，延长反应时间未观察到标记产率的显著变化。
2. 质量控制方法验证结果： * Radio-ITLC的复杂性： γ能谱分析证实，由于²²⁵Ac与其子体在色谱上的迁移行为不同，破坏了长期平衡，导致在早期时间点（如t0‘）使用柠檬酸钠流动相时，会低估产品的真实RCP。而乙腈/水体系在早期时间点就能提供更准确的RCP值。 * Radio-HPLC的间接性： 验证实验表明，通过收集馏分并用γ计数器测量，获得的活性分布曲线与HPLC色谱图趋势一致，证实了通过检测子体γ射线来间接评估²²⁵Ac标记化合物HPLC行为的可行性。分析确认，²²⁵Ac子体在色谱柱死体积处被洗脱（~2.5-3分钟），而[²²⁵Ac]Ac-PSMA-617的保留时间约为12.5-14分钟。 * 方法对比与选择： 研究结果表明，对于[²²⁵Ac]Ac-PSMA-617的质控，需要谨慎选择色谱方法和分析时间点。乙腈/水体系的ITLC和基于Luna柱的HPLC（参考了欧洲药典对PSMA-11的质控要求）相结合，能为产品的RCP和稳定性评估提供相对可靠的信息。
3. 产品稳定性结果： * 在最佳条件下（I组：水溶剂、龙胆酸缓冲液），产品在24小时内表现出优异的稳定性，RCP下降很少（HPLC结果显示从约96.5%降至90%）。 * 使用DMSO或乙酸铵缓冲液的组别，其稳定性显著较差，24小时后RCP大幅下降，无法满足临床用药要求。
五、 研究结论与价值
本研究成功开发并优化了一种用于生产[²²⁵Ac]Ac-PSMA-617的手动放射性标记方法。最佳工艺参数为：使用100 µg DOTA-PSMA-617（以超纯水复溶），在龙胆酸缓冲液（pH 5.5-5.8）中，于97°C反应30分钟，且不添加稳定剂。 该工艺可稳定获得RCP > 95%的产品，并且24小时内保持约90%的稳定性，符合临床级放射性药物的基本要求。
研究的科学价值在于系统揭示了影响²²⁵Ac标记PSMA-617效率和稳定性的关键因素（如溶剂、缓冲液种类），为同类药物的制备提供了具体、可重复的实验方案和数据支持。其应用价值在于为建立[²²⁵Ac]Ac-PSMA-617的临床常规生产迈出了关键一步，有助于推动TAT在前列腺癌治疗中的实际应用。
更重要的是，本研究深入探讨并揭示了针对²²⁵Ac这类α发射体放射性药物进行质量控制的特殊挑战和可行策略。研究明确指出，由于α粒子难以检测以及²²⁵Ac衰变链的复杂性，常规质控方法必须经过充分验证和调整（如等待长期平衡、使用γ能谱辅助验证ITLC、采用间接的HPLC检测等）。这为未来制定该类药物的标准化质控规程提供了重要的实验依据和思路。
六、 研究亮点
七、 其他有价值的内容
研究在讨论部分前瞻性地指出，使用DOTA螯合²²⁵Ac可能存在固有的稳定性局限（核反冲效应），并提到诸如H2macropa等新型大环螯合剂可能提供更高的体内外稳定性，是未来改进²²⁵Ac放射性药物的方向。这为后续研究指明了潜在的突破路径。
此外，研究坦诚地指出了当前质控方法的局限性，即尽管努力按照药典标准进行，但由于²²⁵Ac本身的物理特性，这些方法的可行性和确定性仍然存疑。这种客观的表述体现了科学的严谨性，也凸显了该领域仍需进一步的基础方法学研究。