基于卡铂的铂(IV)-去铁胺偶联物在感染诊疗一体化中的重定位应用研究

　　本研究针对侵袭性真菌感染诊断与治疗难题，创新性将抗癌前药Pt(IV)-DFO偶联物重定位用于感染诊疗。通过68Ga放射性标记实现PET分子成像，证实其通过SITs转运体被烟曲霉特异性摄取，在肺部感染模型显示显著靶向蓄积，同时展现3-12 μg/mL的抗真菌活性，为感染诊疗一体化提供了新型策略。

　　

侵袭性真菌感染，特别是由烟曲霉（Aspergillus fumigatus, AFU）引起的肺曲霉病，是免疫缺陷患者死亡的主要原因之一。当前诊断主要依赖培养法和非特异性影像学检查，存在耗时长、灵敏度低且难以区分感染与其他肺部病变的局限。治疗方面，常用三唑类抗真菌药易产生耐药性，且缺乏特异性靶向递送系统。值得注意的是，铁螯合剂去铁胺（Deferoxamine, DFO）可被微生物通过铁载体转运蛋白（Siderophore Transporters, SITs）识别摄取，这一特性已被用于细菌和真菌感染的PET成像。与此同时，铂类抗癌药物如卡铂不仅具有抗肿瘤活性，还被发现对多重耐药病原体有抗菌潜力。然而，如何将诊断与治疗结合，实现精准靶向感染部位，仍是当前研究的难点。

近期研究发现卡铂与DFO在肿瘤细胞中存在协同作用，促使研究人员设计出多功能的铂(IV)-DFO偶联前药。这些化合物保留了卡铂的平面配位结构，并通过轴向位置连接DFO单元，既可作为抗癌前药，又具备被微生物特异性识别的潜力。但它们在肿瘤细胞中的细胞毒性较弱，限制了抗癌应用。奥地利因斯布鲁克医科大学核医学科的Martin Kraihammer、Clemens Decristoforo团队与捷克研究伙伴合作，另辟蹊径，尝试将这类偶联物重新用于感染性疾病的诊疗一体化研究。他们利用DFO可与镓-68（gallium-68）放射性标记的特性，通过PET成像实时示踪化合物在体内的分布，并评估其通过SITs途径被真菌摄取的能力以及与卡铂核心协同产生的抗菌活性。相关成果发表在《European Journal of Medicinal Chemistry》上，为抗感染药物研发提供了新思路。

本研究主要采用了几种关键技术方法：一是放射性标记与质控技术，使用⁶⁸Ge/⁶⁸Ga发生器制备镓-68，并对Pt(IV)-DFO偶联物进行标记，通过ITLC和RP-HPLC分析标记率和纯度；二是蛋白结合率与稳定性实验，利用新鲜人血清和大小排阻色谱法测定化合物的血清结合率，并在血清、肝肾组织匀浆及AFU培养体系中评估代谢稳定性；三是体外摄取与竞争实验，选用野生型、Sit1敲除及Sit1诱导表达的AFU菌株，在铁缺乏/充足条件下比较⁶⁸Ga标记化合物的摄取率；四是最小抑菌浓度（MIC）测定，参照CLSI指南，在96孔板中测试化合物对AFU的抑制活性；五是体内分布与成像研究，通过健康小鼠的排泄与分布实验及大鼠肺曲霉病模型的PET/CT、PET/MRI成像，分析药代动力学与靶向蓄积效果。所用AFU菌株及大鼠模型均来自实验室构建及免疫抑制处理动物。

Radiolabelling

研究人员成功实现了两种Pt(IV)-DFO偶联物（1a和2a）的镓-68标记，室温10分钟反应即达到定量标记率，放射化学纯度较高。但色谱分析发现一个保留时间约0.9的预峰，经鉴定为[⁶⁸Ga]Ga-DFO-琥珀酸盐，其在1a和2a中分别占6%和12%，可能与轴向配体（乙酸酯vs半琥珀酸酯）的水解特性有关。

Serum Stability and Protein Binding

化合物在人血清中表现出高稳定性，1a在60分钟内完整率＞92%，2a＞84%。在肝、肾匀浆中亦未观察到明显降解。蛋白结合率较低（1a＜9.6%，2a＜4.7%），有利于体内快速分布。

Conjugate stability in female BALB/c mice and in AFU

尽管体外稳定性良好，小鼠体内实验显示化合物代谢迅速：注射5分钟后血清中即可检测到[⁶⁸Ga]Ga-DFO-琥珀酸盐代谢物，15分钟后已无完整化合物。该代谢物也出现在尿液中。但在AFU细胞内，仍能检测到完整偶联物及多个代谢产物，表明真菌摄取后存在细胞内活化过程。

Uptake assays in AFU cultures

短期摄取实验表明，两种⁶⁸Ga标记化合物在铁缺乏条件下被野生型AFU显著摄取，且摄取可被过量[Fe]ferrioxamine竞争抑制，在Sit1敲除菌株中摄取率极低。在Sit1诱导表达菌株中，摄取不受铁含量影响且进一步增强。1a的摄取率与[⁶⁸Ga]Ga-DFO相当，2a略低，印证了SITs介导的特异性摄取机制。

Antifungal activity

MIC实验显示，卡铂本身无抗真菌活性，而两种铂(IV)-DFO-^natGa偶联物在铁缺乏条件下对AFU野生型及Sit1敲除菌株均表现出抑制活性（MIC值3-12 μg/mL），其中2a活性稍高。[^natGa]Ga-DFO的活性较弱（MIC＞25 μg/mL）。值得注意的是，在Sit1诱导表达菌株中，偶联物的抗真菌活性并未随Sit1表达水平显著变化，表明其抗菌机制并非完全依赖Sit1介导的摄取。

Ex vivo biodistribution in mice

小鼠体内分布数据显示，化合物迅速通过肾脏排泄：30分钟时肾中放射性滞留量最高（1a: 4.1 %ID/g；2a: 4.7 %ID/g），90分钟时降至1.2 %ID/g。其他器官无显著蓄积，血液清除快，符合理想靶向示踪剂的药代动力学特征。

PET Imaging of rat aspergillosis model

大鼠肺曲霉病模型PET成像清晰显示，两种化合物在感染肺组织中有明显蓄积，同时通过肾脏快速排泄。肺区SUV_max值在1.42–2.87之间，两种化合物无显著差异，证实了其对感染部位的特异性靶向能力。

研究结论与讨论部分强调，本研究成功将抗癌前药Pt(IV)-DFO偶联物重定位用于感染诊疗一体化。化合物能高效标记镓-68，实现PET成像；借助DFO的SITs识别机制，被AFU特异性摄取；并在体内外均展现出有前景的抗真菌活性。其药代动力学特性优异，血液清除快，肾脏排泄为主，且在感染部位有显著蓄积。

然而，研究也发现化合物在体内代谢较快，主要代谢产物为[⁶⁸Ga]Ga-DFO-琥珀酸盐；抗真菌活性虽明显，但不完全依赖Sit1表达，提示除靶向递送外，镓复合物本身或铂(IV)核心的细胞内活化释放也可能贡献了抗菌效应。

尽管仍需优化稳定性以实现更精准的靶向递送，但本研究为基于微生物铁摄取系统的靶向抗感染诊疗开发提供了坚实的概念验证，拓宽了铂类药物在抗感染领域的应用前景。