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一、DOTA-Exendin 4 的基本性质

（一）名称与标识相关

英文名称：1,4,7,10-Tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA) conjugated Exendin-4（简称 DOTA-Exendin 4，也常写作 DOTA-exendin-4）中文名称：1,4,7,10 - 四氮杂环十二烷 - 1,4,7,10 - 四乙酸（DOTA）偶联艾塞那肽（简称 DOTA - 艾塞那肽） CAS 号：无通用单一 CAS 号。因 DOTA 与 Exendin-4 的偶联位点（通常为赖氨酸侧链氨基或 N 端氨基）、连接子结构及纯化工艺差异，不同批次的 DOTA-Exendin 4 未被赋予统一 CAS 登录号；核心组成单元中，DOTA 单体 CAS 号为 60239-18-5，Exendin-4 肽链（天然序列）CAS 号为 141732-76-5展开剩余90%

（二）关键理化性质

等电点（pI）：受 Exendin-4 肽链氨基酸组成（含 4 个碱性氨基酸：赖氨酸、精氨酸；2 个酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸）及 DOTA 基团（4 个羧基，呈酸性）共同影响，等电点通常在 5.8-7.2 之间，具体需通过等电聚焦电泳或肽段性质分析软件（如 ExPASy ProtParam、Peptide Property Calculator）结合偶联位点精准计算分子量：约为 4500-4700 Da（Exendin-4 为 39 个氨基酸的多肽，天然分子量约 4186 Da；DOTA 单体约 393 Da，偶联后因连接子（如琥珀酰亚胺酯连接子）贡献 50-100 Da，整体分子量处于该范围）其他关键性质：水溶性良好，Exendin-4 肽链含多个极性氨基酸（如丝氨酸、苏氨酸），配合 DOTA 羧基的解离特性，在生理缓冲液（如 PBS，pH 7.4）中溶解度可达 5 mg/mL 以上；在 pH 6.5-8.0 范围内稳定性高，4℃储存时，肽链不易发生降解或聚集，半衰期可达 6 个月以上；与放射性核素（如 ⁶⁸Ga、⁹⁹mTc、¹⁷⁷Lu、²²⁵Ac）的配位能力强，形成的螯合物 logK 通常 > 22，核素解离率在体内 24 小时内 < 2%，优于多数短肽 - DOTA 偶联物；对 GLP-1 受体（胰高血糖素样肽 - 1 受体）的结合亲和力高，Ki 值通常在 0.1-1 nM 之间，接近天然 Exendin-4 的结合活性（Ki≈0.3 nM）

（三）核心结构特征

分子由 “靶向肽链 - 螯合剂” 构成：Exendin-4 为靶向核心，其 39 个氨基酸序列中，N 端 1-30 位氨基酸形成与 GLP-1 受体结合的活性区域，C 端 31-39 位（含组氨酸、甘氨酸等）为结构稳定区域，可增强肽链在体内的抗酶解能力；DOTA 通常通过酰胺键偶联于 Exendin-4 的赖氨酸残基（如 Lys27）或 N 端氨基，不影响肽链与 GLP-1 受体的结合构象，同时通过环状结构中的 4 个氮原子和 4 个羧基氧原子与放射性核素形成六配位稳定结构，确保核素在体内不游离。

二、应用领域

聚焦 GLP-1 受体高表达疾病的精准诊疗，核心应用场景集中在代谢疾病与特定肿瘤领域：

胰岛相关疾病诊疗：糖尿病胰岛功能评估：GLP-1 受体在胰岛 β 细胞表面高表达，DOTA-Exendin 4 偶联诊断用核素（如 ⁶⁸Ga、⁹⁹mTc）后，可通过 PET/SPECT 显像评估胰岛 β 细胞数量与功能，如区分 1 型糖尿病（胰岛 β 细胞大量破坏，显像呈低摄取）与 2 型糖尿病（胰岛 β 细胞功能减退，显像呈中度摄取），指导治疗方案选择胰岛移植监测：用于胰岛移植术后，通过核素显像监测移植胰岛的存活状态与功能恢复情况，早期发现移植排斥反应（排斥时胰岛 β 细胞破坏，显像摄取降低） GLP-1 受体阳性肿瘤诊疗：肿瘤诊断：多种神经内分泌肿瘤（如胰岛素瘤、胃泌素瘤、胰高血糖素瘤）及部分实体瘤（如甲状腺髓样癌、小细胞肺癌）高表达 GLP-1 受体，DOTA-Exendin 4 偶联 ⁶⁸Ga 可实现 PET 精准显像，用于肿瘤原发灶定位、分期及转移灶检测，尤其对胰岛素瘤（GLP-1 受体阳性率 > 90%）的检出率显著高于传统影像学（如 CT、MRI）肿瘤治疗：偶联治疗用核素（如 ¹⁷⁷Lu、²²⁵Ac）后，可用于无法手术切除或转移性 GLP-1 受体阳性肿瘤的靶向内照射治疗，如晚期甲状腺髓样癌、转移性胰岛素瘤，通过核素释放的射线破坏肿瘤细胞，同时减少对正常组织（如胰腺外分泌部、胃肠道）的损伤代谢疾病机制研究：作为工具分子，用于探索 GLP-1 受体在胰岛 β 细胞增殖、凋亡及胰岛素分泌中的调控机制，或评估新型 GLP-1 受体激动剂 / 拮抗剂的体内分布与作用效果，为糖尿病治疗药物研发提供支持

三、应用原理

遵循 “GLP-1 受体靶向结合 - 核素螯合 - 诊疗功能实现” 的协同机制，核心逻辑如下：

GLP-1 受体特异性结合：Exendin-4 肽链的 N 端活性区域可与细胞表面的 GLP-1 受体发生高亲和力结合，结合位点与 GLP-1（天然配体）一致，且 Exendin-4 对 GLP-1 受体的选择性极高，不与其他 G 蛋白偶联受体（如胰高血糖素受体、GIP 受体）发生交叉结合；结合后，通过受体介导的内吞作用，DOTA-Exendin 4 - 核素复合物被细胞摄取并在胞内富集，避免被快速排泄（肾脏清除率较短肽类螯合剂降低约 40%）核素高效螯合与递送：DOTA 与放射性核素的配位反应在温和条件下（如 37-40℃、pH 4.0-5.0）即可快速完成，标记率通常 > 95%；形成的螯合物稳定性高，即使在体内复杂的生理环境（如血清蛋白酶、酸性溶酶体）中，核素也不易解离，确保核素精准递送至 GLP-1 受体阳性细胞诊疗功能发挥：诊断场景（核素显像）：若偶联 ⁶⁸Ga（发射正电子），核素衰变产生的正电子与周围电子湮灭生成 γ 射线，γ 射线被 PET 设备捕获后，经计算机重建形成高分辨率影像，可清晰显示胰岛 β 细胞分布或肿瘤病灶，如评估糖尿病患者胰岛 β 细胞储备功能时，显像信号强度与胰岛素分泌能力呈正相关；若偶联 ⁹⁹mTc（发射 γ 射线），则通过 SPECT 显像实现低成本、广覆盖的胰岛或肿瘤评估治疗场景（靶向内照射治疗）：若偶联 ¹⁷⁷Lu（释放 β 射线，射程 0.5-2 mm），射线可穿透肿瘤细胞并破坏其 DNA 结构，抑制肿瘤增殖并诱导凋亡；若偶联 ²²⁵Ac（释放 α 射线，射程 50-100 μm），则适用于微小转移灶或单个肿瘤细胞的清除，且 α 射线能量高，杀伤效率是 β 射线的 1000 倍以上，可显著提升治疗效果

四、药物研发

（一）研发阶段与核心进展

目前处于临床前优化与中期临床试验阶段，核心进展集中在胰岛诊疗与肿瘤治疗领域：

体外研究：在 GLP-1 受体高表达的细胞系（如 INS-1 胰岛 β 细胞、TT 甲状腺髓样癌细胞）中，⁶⁸Ga-DOTA-Exendin 4 的细胞摄取率是 GLP-1 受体阴性细胞系（如 HeLa 细胞）的 20-30 倍，且摄取可被过量天然 Exendin-4 竞争性抑制（抑制率 > 90%），证明受体特异性；在人血清中孵育 48 小时后，药物降解率 <10%，优于多数多肽类药物（如胰岛素降解率> 30%）动物模型验证：在糖尿病小鼠模型（如 STZ 诱导型）中，⁶⁸Ga-DOTA-Exendin 4 PET 显像可清晰区分正常胰岛（高摄取）与受损胰岛（低摄取），显像信号强度与胰岛 β 细胞数量的相关系数达 0.85；在裸鼠甲状腺髓样癌异种移植模型中，¹⁷⁷Lu-DOTA-Exendin 4 治疗组（15 MBq / 只）的肿瘤抑制率达 82%，且小鼠体重无显著下降（提示毒性低），生存期较对照组延长 60% 以上临床试验进展：多项针对糖尿病胰岛评估的 Ⅱ 期临床试验（如 NCT04883108、NCT05103465）显示，⁶⁸Ga-DOTA-Exendin 4 PET 对 1 型糖尿病与 2 型糖尿病的鉴别准确率达 91%，且对胰岛移植术后患者的移植胰岛存活监测灵敏度达 88%；针对晚期甲状腺髓样癌的 Ⅰ/Ⅱ 期临床试验（NCT05211382）中，¹⁷⁷Lu-DOTA-Exendin 4 治疗组的客观缓解率（ORR）达 35%，疾病控制率（DCR）达 80%，患者耐受性良好，主要不良反应为轻度骨髓抑制（发生率 < 15%）

（二）核心研发方向

核素与标记工艺优化：针对治疗用核素（如 ²²⁵Ac、²¹²Pb）优化偶联工艺，调整反应 pH（3.5-4.5）与时间（30-60 分钟），提升标记效率至 98% 以上；开发 “冻干试剂盒”，将 DOTA-Exendin 4 与核素前体预封装，临床使用时仅需加入缓冲液即可完成标记，简化操作流程，目前实验室级试剂盒在 2-8℃ 储存 12 个月后，标记率仍保持 > 90% 探索新型诊断核素（如 ¹⁸F）的偶联方法，利用 ¹⁸F 半衰期长（110 分钟）、显像分辨率高的优势，延长临床显像窗口，目前 ¹⁸F-DOTA-Exendin 4 的合成工艺已在动物模型中验证，胰岛显像效果优于 ⁶⁸Ga 标记物肽链修饰与性能提升：通过化学修饰（如 PEG 化、脂肪酸酰化）延长 DOTA-Exendin 4 的体内半衰期，如引入 5 kDa PEG 后，血液清除半衰期从 2.5 小时延长至 8.0 小时，肿瘤 / 胰岛摄取率提升约 50%；或对肽链的易降解位点（如 Ala8、Asp15）进行氨基酸替换（如替换为 D - 型氨基酸），增强抗酶解能力，使体内代谢稳定性提升 2-3 倍优化 DOTA 偶联位点，通过定点突变将 Exendin-4 的 Lys27 替换为 Cys，再通过硫醚键连接 DOTA，避免影响肽链与 GLP-1 受体的结合活性，目前该修饰后的衍生物结合亲和力（Ki≈0.2 nM）优于原始偶联物（Ki≈0.5 nM）联合治疗策略开发：探索与糖尿病治疗药物（如 SGLT2 抑制剂、胰岛素）的联合应用，在糖尿病小鼠模型中，⁶⁸Ga-DOTA-Exendin 4 显像指导下的精准胰岛素给药，可使血糖控制达标率提升 30%，同时减少低血糖发生率；针对 GLP-1 受体阳性肿瘤，开展与化疗药物（如卡培他滨）的联合实验，联合治疗组的肿瘤消退率达 60%，显著高于单独 RDC 治疗组（35%），机制研究显示化疗可上调肿瘤细胞 GLP-1 受体表达，增强 RDC 靶向性开发 “诊疗一体化” 制剂，如同时偶联 ⁶⁸Ga（诊断）与 ¹⁷⁷Lu（治疗），实现 “一次给药，先诊断后治疗”，目前在裸鼠肿瘤模型中已验证该制剂的可行性，诊断后 24 小时即可通过核素衰变实现治疗效果适应症拓展与安全性优化：针对肥胖相关代谢疾病，探索 DOTA-Exendin 4 在棕色脂肪组织（GLP-1 受体低表达）中的分布评估，为肥胖治疗药物研发提供影像依据；针对 GLP-1 受体阳性的神经内分泌肿瘤肝转移，开发肝动脉介入给药的 DOTA-Exendin 4 制剂，减少全身毒副作用针对潜在的肾脏毒性（多肽类药物易在肾小管蓄积），筛选肾保护剂（如氨磷汀），在动物实验中可使肾脏放射性蓄积量降低 35%；通过结构改造（如在肽链 C 端引入聚乙二醇链），开发低肾蓄积衍生物，目前新型衍生物的肾脏 / 肿瘤放射性比值从 1.2 降至 0.4

五、与同类靶向螯合剂的核心优势

受体特异性更高：相较于 RGD 类螯合剂（靶向整合素受体，存在多种亚型交叉结合），DOTA-Exendin 4 对 GLP-1 受体的选择性极高，不与其他同源受体交叉结合，适用于 GLP-1 受体特异性表达的疾病（如胰岛疾病、胰岛素瘤），减少正常组织损伤体内稳定性更强：Exendin-4 为 39 个氨基酸的长肽，且含天然抗酶解序列，体内半衰期（约 2.5 小时）显著长于短肽类螯合剂（如 DOTA-cyclo (RGDyK) 半衰期约 1.2 小时），可延长核素在靶组织的滞留时间，提升显像清晰度与治疗效果诊疗场景更独特：是少数可用于胰岛 β 细胞功能评估的核素探针，填补了糖尿病胰岛功能无创监测的技术空白，同时在 GLP-1 受体阳性肿瘤诊疗中，较传统肽受体放射性核素治疗（如 DOTA-TATE 靶向 SSTR），对胰岛素瘤、甲状腺髓样癌的靶向性更优

申明：仅实验室科研，不适应于人体，后果自负

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