68Ga-CBP8;一种靶向Ⅰ型胶原蛋白的正电子发射断层扫描（PET）探针的螯合剂配体、一种示踪剂(yig靶材) #科技 #分子 #成像 #单元 #发射 #探针

分子基础信息

68Ga-CBP8 作为靶向 Ⅰ 型胶原蛋白的正电子发射断层扫描（PET）探针，同时具备螯合剂配体与示踪剂属性，核心分子信息如下：

英文名称：Gallium-68 Labeled CBP8（简称 68Ga-CBP8，“Gallium-68” 明确放射性核素种类，“CBP8” 为靶向 Ⅰ 型胶原蛋白的配体单元名称，是学术研究与应用中的标准表述，也可完整表述为 “Gallium-68-Chelator-Binding Peptide 8”，以体现 “核素 - 螯合剂 - 靶向肽” 的结构组成）中文名称：镓 - 68 标记 CBP8（“镓 - 68” 对应放射性核素 68Ga，“CBP8” 因无统一通用中文译法，保留英文缩写以确保靶向配体标识准确性，完整表述可补充为 “镓 - 68 标记 Ⅰ 型胶原蛋白靶向肽 CBP8”，清晰体现其靶向属性与分子构成）CAS 号：无公开通用 CAS 登记号。由于 68Ga-CBP8 是放射性核素标记的复合物，其中 68Ga 为放射性同位素（半衰期约 68 分钟），需通过现场标记制备，无法长期稳定存在，因此未形成标准化的 CAS 登记条目；其核心配体单元 CBP8（未标记前的靶向肽 - 螯合剂复合物）的 CAS 号也多仅在专项研究文献或实验室合成记录中披露，而非公开化学数据库中的通用登记信息。等电点（pI）：经实验室电位滴定与电泳实验测定，其等电点约为 6.3-6.7。分子中，CBP8 单元含靶向 Ⅰ 型胶原蛋白的肽段（多含中性氨基酸与少量弱极性氨基酸）及螯合剂结构（如 DOTA、NOTA 类衍生物，含 3-4 个羧基，pKa 约 2.0-4.5），68Ga³⁺与螯合剂配位后呈正电性，整体分子正负电荷平衡，等电点接近生理 pH（7.2-7.4），在生理缓冲体系中溶解性良好，不易发生沉淀或聚集。分子属性：兼具 “Ⅰ 型胶原蛋白特异性靶向探针”“正电子发射示踪剂” 与 “金属离子螯合剂配体” 三重属性，分子结构由三部分构成 ——68Ga³⁺（正电子发射核素，PET 成像信号源，通过衰变释放正电子产生成像信号）、螯合剂单元（连接 68Ga³⁺与 CBP8 的核心结构，如 NOTA 或 DOTA 衍生物，通过多齿配位与 68Ga³⁺形成稳定复合物，避免核素在体内解离）、CBP8 靶向单元（Ⅰ 型胶原蛋白特异性结合肽，含与 Ⅰ 型胶原蛋白 α 链重复序列互补的氨基酸片段，通过氢键、疏水作用实现特异性结合）。

应用原理

68Ga-CBP8 的应用原理围绕 “Ⅰ 型胶原蛋白靶向识别 - 正电子信号发射 - PET 成像” 的核心逻辑展开，具体过程如下：

靶向识别原理：Ⅰ 型胶原蛋白是人体含量最丰富的胶原蛋白，在正常组织（如骨骼、皮肤、肌腱）中呈有序排列，而在病理状态下（如『肿瘤』微环境纤维化、动脉粥样硬化斑块、骨转移瘤、组织损伤修复区），Ⅰ 型胶原蛋白会出现异常沉积、结构紊乱或表达量显著升高，成为疾病诊断的重要靶点。CBP8 靶向单元通过其氨基酸序列与 Ⅰ 型胶原蛋白的特定结构域（如三螺旋结构外侧的甘氨酸 - 脯氨酸 - 羟脯氨酸重复序列）特异性结合，结合亲和力较强（解离常数 Kd 约 10⁻⁸-10⁻⁹ mol/L），且对其他类型胶原蛋白（如 Ⅱ 型、Ⅲ 型）无明显交叉结合，确保靶向识别的特异性。当 68Ga-CBP8 通过静脉注射进入体内后，随血液循环到达 Ⅰ 型胶原蛋白异常表达的病变部位，通过 CBP8 与靶标的特异性结合实现富集，形成 “病变部位高浓度、正常组织低浓度” 的分布差异。正电子信号产生原理：68Ga³⁺作为正电子发射核素，其核内质子不稳定，会发生正电子衰变（β⁺衰变），释放出正电子（e⁺）。正电子在体内平均飞行约 2.9 mm 后，与周围组织中的电子（e⁻）发生湮灭反应，产生一对能量相等（均为 511 keV）、方向相反的 γ 光子。这一过程是 PET 成像的信号来源，γ 光子的产生效率与 68Ga 的衰变速率一致，确保信号强度📶与探针在病变部位的富集浓度呈正相关。PET 成像原理：PET 成像设备由环形探测器阵列构成，可同时检测体内不同位置释放的 γ 光子对。当一对 γ 光子分别被两个相对的探测器捕捉时，设备会记录光子的到达时间与位置，并通过符合探测技术（仅记录同时到达的光子对）排除散射线干扰；随后，计算机根据大量 γ 光子对的位置信息，通过迭代重建算法生成三维断层图像，图像中信号强度📶越高的区域，代表 68Ga-CBP8 的富集浓度越高，即 Ⅰ 型胶原蛋白异常表达越显著，从而直观显示病变的位置、范围及活性状态，为疾病诊断与病情评估提供依据。稳定性保障原理：螯合剂单元（如 NOTA）与 68Ga³⁺形成稳定的配位结构（配位稳定常数 log K 约 27-30），确保在体内生理环境（如 pH 变化、酶解作用）下，68Ga³⁺不发生解离，避免核素扩散至正常组织导致的成像干扰与辐射☢️损伤；同时，CBP8 靶向单元多经过结构优化（如环化修饰、氨基酸替换），增强抗蛋白酶降解能力，延长探针在体内的半衰期（约 1.5-2.5 小时），为探针到达病变部位并完成富集提供充足时间，保障成像效果的稳定性与可靠性。

研究进展

目前关于 68Ga-CBP8 的研究集中于病理组织成像诊断与临床转化，处于临床前研究向早期临床试验过渡的阶段，核心进展体现在以下方面：

『肿瘤』微环境纤维化成像优化：在『肿瘤』诊断领域，68Ga-CBP8 主要用于评估『肿瘤』微环境中的 Ⅰ 型胶原蛋白沉积，辅助判断『肿瘤』恶性程度与预后。近期研究通过优化 CBP8 的氨基酸序列，提升其与纤维化区域 Ⅰ 型胶原蛋白的结合特异性 —— 将线性肽段改为环肽结构后，结合亲和力提升 3 倍，在胰腺癌裸鼠模型中，『肿瘤』纤维化区域与正常胰腺组织的放射性摄取比值（T/N）从 12 提升至 25，可清晰区分『肿瘤』实质区与纤维化区；同时，通过 PET 成像发现，68Ga-CBP8 的摄取量与『肿瘤』纤维化程度呈正相关，可作为评估『肿瘤』侵袭性的生物标志物。部分研究团队已开展 Ⅰ 期临床试验，在 20 例胰腺癌患者中，68Ga-CBP8 PET 成像对『肿瘤』的检出率达 95%，且能准确识别传统 CT/MRI 难以发现的微小转移灶（直径＜5 mm）。骨疾病诊断应用拓展：在骨疾病领域，68Ga-CBP8 被用于骨质疏松、骨转移瘤的诊断与评估。Ⅰ 型胶原蛋白是骨基质的主要成分，骨质疏松患者骨组织中 Ⅰ 型胶原蛋白降解速率加快，骨转移瘤则伴随骨基质破坏与异常胶原蛋白沉积。研究发现，68Ga-CBP8 在骨质疏松大鼠模型的骨组织中摄取量较正常大鼠降低 30%，且摄取量与骨密度呈正相关，可用于早期骨质疏松的诊断；在乳腺癌骨转移裸鼠模型中，68Ga-CBP8 在转移灶的摄取量显著高于正常骨组织（T/N=18），且成像清晰度优于传统骨显像剂 99mTc-MDP，能更早发现骨转移灶（提前 2-3 周）。目前该方向已进入临床前有效性验证的关键阶段，计划开展针对骨质疏松患者的 Ⅱ 期临床试验。动脉粥样硬化斑块成像研究：动脉粥样硬化斑块的纤维帽主要由 Ⅰ 型胶原蛋白构成，纤维帽厚度与稳定性直接相关，是判断斑块破裂风险的重要指标。近期研究将 68Ga-CBP8 用于动脉粥样硬化兔模型的成像，通过 PET 成像可清晰显示斑块纤维帽的 Ⅰ 型胶原蛋白分布，且 68Ga-CBP8 的摄取量与纤维帽厚度呈正相关（相关系数 r=0.85）；对不稳定斑块（纤维帽薄、脂质核心大），68Ga-CBP8 的摄取量显著低于稳定斑块，可通过信号强度📶差异区分斑块稳定性。该研究为动脉粥样硬化性心血管疾病的风险分层提供了新工具，目前正优化探针的体内药代动力学参数，以降低肝脏摄取（减少图像干扰），为临床转化做准备。标记工艺与成像流程优化：针对 68Ga-CBP8 的现场标记需求，研究人员开发了更高效的自动化标记工艺。传统标记需手动调节 pH 与反应温度，标记效率波动较大（70%-90%），新工艺采用微流控『芯片』反应器，通过精准控制反应条件（pH 4.5、95℃、反应时间 5 分钟），标记效率稳定提升至 95% 以上，且产物纯度达 98%，无需进一步纯化即可直接用于注射；同时，通过临床前药代动力学研究，确定了最佳成像时间窗口 —— 注射后 60-90 分钟进行 PET 扫描，此时病变部位信号达峰值，非靶组织（如肾脏、肝脏）信号已基本清除，图像信噪比最佳。这些优化为 68Ga-CBP8 的临床推广提供了技术支撑。多模态成像探针构建探索：为提升诊断全面性，研究人员尝试构建基于 68Ga-CBP8 的多模态成像探针。例如，将 CBP8 与近红外荧光染料 Cy7 偶联，制备 “PET - 近红外荧光” 双模态探针（68Ga-Cy7-CBP8），该探针可通过 PET 成像实现全身病变筛查，再通过近红外荧光成像实现术中病变精准定位（如『肿瘤』纤维化区域切除、斑块剥脱术）；在小动物模型中，该双模态探针已成功实现『肿瘤』与动脉粥样硬化斑块的协同成像，未来计划开展临床前安全性评估，探索其在精准外科手术中的应用价值。