核药物发展小记

doi:10.3866/PKU.DXHX201711038

摘要/Abstract

摘要：

简要回顾了20世纪70年代以来核药物领域发展的主要成就，并对目前在临床上应用最为广泛的核药物探针[¹⁸F]FDG作了重点介绍。[¹⁸F]FDG的发展可追溯至20世纪20年代，历经半个世纪终于成功应用于临床，在肿瘤、神经退行性疾病、心血管疾病的诊断中发挥了巨大作用。除此以外，本文也介绍了多肽类及蛋白类核药物的最新进展。在梳理核药物发展脉络的同时，本文也借此机会向读者介绍了几位为核药物发展做出巨大贡献的科学家，并作为晚辈向其致以崇高的敬意。最终，笔者希望向读者阐明核药物研究立足基础研究、面向临床问题的学科特色，也希望读者能通过对经典核药物发展脉络的了解，对自身的科学研究有所启发。

关键词: 核药物, 正电子发射断层扫描成像, 应用化学

Abstract:

The major progresses of nuclear medicine since 1970s are briefly reviewed. This mini-review is mainly focused on the development of [¹⁸F]2-fluoro-2-deoxy-D-glucose ([¹⁸F]FDG), which is the most widely applied PET tracer in clinic diagnosis. The investigation of [¹⁸F]FDG dated back to 1920s and was finally applied to the clinic after almost half century. [¹⁸F]FDG has been of great importance in the diagnosis of tumor, neurodegenerative diseases and cardiovascular diseases ever since. Except from [¹⁸F]FDG, the state-of-art development in peptide and protein nuclear medicines is also introduced. Along with the course of the development of nuclear medicine, several scientists who have made a great contribution to nuclear medicine are also introduced and paid at the same time with our sincere respect. With these introductions above, the authors intend to demonstrate the unique characteristic of nuclear medicine based on basic research and oriented to clinic problems. At last, the authors sincerely hope that the readers could be inspired on their own scientific researches after getting an insight into the history of classic nuclear medicines.

Key words: Nuclear medicine, Positron emission tomography imaging, Applied chemistry

MSC2000:

李聪,刘慧,韩宇翔,刘志博. 核药物发展小记[J]. 大学化学, 2018, 33(3): 1-10.

Cong LI,Hui LIU,Yuxiang HAN,Zhibo LIU. Nuclear Medicine: The Synergy of Radiochemistry and Molecular Medicine[J]. University Chemistry, 2018, 33(3): 1-10.

参考文献

1	Warburg O. ; Posener K. ; Negelein E. Biochem. Z. 1924, 152, 309.
2	Bergmann M. ; Scotte H. ; Lechinsky W. Ber. Chem. Ges. 1922, 55B, 158.
3	Wick A. N. ; Drury D. R. ; Morita T. N. Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 1955, 89, 579.
4	Pacak J. ; Tocik Z. ; Cerny M. J. Chem. Soc. D, Chem. Comm. 1969, 77
5	Coe E. L. Biochim. Biophys. Acta 1972, 264, 319.
6	Ido T. ; Wan C. N. ; Fowler J. S. ; Wolf A. P. J. Org. Chem. 1977, 42, 2341.
7	Ido T. ; Casella V. R. ; Wolf A. P. J. Labelled Comp. Radiopharm. 1977, 13, 155.
8	Ido T. ; Wan C. N. ; Casella V. ; Fowler J. S. ; Wolf A. P. ; Reivich M. ; Kuhl D. E. J. Labelled Comp. Radiopharm. 1978, 14, 175.
9	Kuhl D. E. ; Reivich M. ; Wolf A. P. ; Greenberg J. ; Phelps M. J. ; Ido T. ; Casella V. ; Fowler J. S. ; Gallagher B. ; Hoffmann E. ; Alavi A. ; Sokoloff L. J. Nucl. Med. 1977, 18, 614.
10	Som P. ; Ansari A. N. ; Atkins H. ; Casella V. ; Fowler J. S. ; Gallagher B. ; Ido T. ; Wan C. N. ; Wolf A. P. ; Kuhl D. E. J. Nucl. Med. 1977, 18, 618.
11	Welch M. J. ; Ter-Pogossian M. M. Radiation Research 1968, 36, 580.
12	Welch M. J. ; Coleman R. E. ; Straatmann M. G. ; Asberry B. E. ; Primeau J. L. ; Fair W. R. ; Ter-Pogossian M. M. J. Nucl. Med. 1977, 18, 74.
13	Welch M. J. ; Lewis J. S. ; Kim J. ; Sharp T. L. ; Dence C. S. ; Gropler R. J. ; Herrero P. J. Nucl. Med. 2006, 47, 689.
14	Anderson C. J. ; Pajeau T. S. ; Edwards W. B. ; Sherman E. L. ; Rogers B. E. ; Welch M. J. J. Nucl. Med. 1995, 36, 2315.
15	Connett J. M. ; Anderson C. J. ; Guo L. W. ; Schwarz S. W. ; Zinn K. R. ; Rogers B. E. ; Siegel B. A. ; Philpott G. W. ; Welch M. J. Proc. Natl. Acad. Sci. 1996, 93, 6814.
16	Welch M. J. ; Hawker C. J. ; Wooley K. L. J. Nucl. Med. 2009, 50, 1743.
17	Fujibayashi Y. ; Cutler C. S. ; Anderson C. J. ; McCarthy D. W. ; Jones L. A. ; Sharp T. ; Yonekura Y. ; Welch M. J. Nucl. Med. Biol. 1999, 26, 117.
18	Rogers B. E. ; Bigott H. M. ; McCarthy D. W. ; Della Manna D. ; Kim J. ; Sharp T. L. ; Welch M. J. Bioconjug. Chem. 2003, 14, 756.
19	Dehdashti F. ; Grigsby P. W. ; Lewis J. S. ; Laforest R. ; Siegel B. A. ; Welch M. J. J. Nucl. Med. 2008, 49, 201.
20	Liu Y. ; Pressly E. D. ; Abendschein D. R. ; Hawker C. J. ; Woodard G. E. ; Woodard P. K. ; Welch M. J. J. Nucl. Med. 2011, 52, 1956.
21	Anderson C. J. ; John C. S. ; Li Y. J. ; Hancock R. D. ; McCarthy T. J. ; Martell A. E. ; Welch M. J. Nucl. Med. Biol. 1995, 22, 165.
22	Jones-Wilson T. M. ; Motekaitis R. J. ; Sun Y. ; Anderson C. J. ; Martell A. E. ; Welch M. J. Nucl. Med. Biol. 1995, 22, 859.
23	Rossin R. ; Berndorff D. ; Friebe M. ; Dinkelborg L. M. ; Welch M. J. J. Nucl. Med. 2007, 48, 1172.
24	Zhou D. ; Sharp T. L. ; Fettig N. M. ; Lee H. ; Lewis J. S. ; Katzenellenbogen J. A. ; Welch M. J. Nucl. Med. Biol. 2008, 35, 655.
25	Tramposch K. M. ; Kung H. F. ; Blau M. J. Med. Chem. 1983, 26, 121.
26	Kung H. F. ; Pan S. ; Kung M. P. ; Billings J. ; Kasliwal R. ; Reilley J. ; Alavi A. J. Nucl. Med. 1989, 30, 88.
27	Kung H. F. ; Guo Y. Z. ; Yu C. C. ; Billings J. ; Subramanyam V. ; Calabrese J. C. J. Med. Chem. 1989, 32, 433.
28	Zhuang Z. P. ; Kung M. P. ; Kung H. F. J. Med. Chem. 1994, 37, 1406.
29	Laruelle M. ; Abi-Dargham A. ; van Dyck C. H. ; Rosenblatt W. ; Zea-Ponce Y. ; Zoghbi S. S. ; Baldwin R. M. ; Charney D. S. ; Hoffer P. B. ; Kung H. F. J. Nucl. Med. 1995, 36, 1182.
30	Kung M. P. ; Stevenson D. A. ; Plossl K. ; Meegalla S. K. ; Beckwith A. ; Essman W. D. ; Mu M. ; Lucki I. ; Kung H. F. Eur. J. Nucl. Med. 1997, 24, 372.
31	Choi S. R. ; Golding G. ; Zhuang Z. ; Zhang W. ; Lim N. ; Hefti F. ; Benedum T. E. ; Kilbourn M. R. ; Skovronsky D. ; Kung H. F. J. Nucl. Med. 2009, 50, 1887.
32	Wong D. F. ; Rosenberg P. B. ; Zhou Y. ; Kumar A. ; Raymont V. ; Ravert H. T. ; Dannals R. F. ; Nandi A. ; Brasic J. R. ; Ye W. ; Hilton J. ; Lyketsos C. ; Kung H. F. ; Joshi A. D. ; Skovronsky D. M. ; Pontecorvo M. J. J. Nucl. Med. 2010, 51, 913.
33	Clark C. M. ; Schneider J. A. ; Bedell B. J. ; Beach T. G. ; Bilker W. B. ; Mintun M. A. ; Pontecorvo M. J. ; Hefti F. ; Carpenter A.P. ; Flitter M. L. ; Krautkramer M. J. ; Kung H. F. ; Coleman R. E. ; Doraiswamy P. M. ; Fleisher A. S. ; Sabbagh M. N. ; Sadowsky C.H. ; Reiman E. P. ; Zehntner S. P. ; Skovronsky D. M. ; Group A. A. S. JAMA 2011, 305, 275.
34	Qu W. ; Zha Z. ; Ploessl K. ; Lieberman B. P. ; Zhu L. ; Wise D. R. ; Thompson C. B. ; Kung H. F. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 1122.
35	Lieberman B. P. ; Ploessl K. ; Wang L. ; Qu W. ; Zha Z. ; Wise D. R. ; Chodosh L. A. ; Belka G. ; Thompson C. B. ; Kung H. F. J. Nucl. Med. 2011, 52, 1947.
36	Carmeliet P. Nat. Med. 2003, 9, 653.
37	Folkman J. Nat. Med. 1995, 1, 27.
38	Avraamides C. J. ; Garmy-Susini B. ; Varner J. A. Nat. Rev. Cancer 2008, 8, 604.
39	Chen X. Theranostics 2011, 2011, 28.
40	Niu G. ; Chen X. Theranostics 2011, 1, 30.
41	Takada Y. ; Ye X. ; Simon S. Genome Biol. 2007, 8, 215.
42	Zitzmann S. ; Ehemann V. ; Schwab M. Cancer Res. 2002, 62, 5139.
43	Ruoslahti E. ; Pierschbacher M. D. Science 1987, 238, 491.
44	Sheldrake H. M. ; Patterson L. H. Curr. Cancer Drug Targets 2009, 9, 519.
45	Cai W. ; Niu G. ; Chen X. Curr. Pharm. Des. 2008, 14, 2943.
46	Iagaru A. ; Gambhir S. S. AJR Am. J. Roentgenol. 2013, 201, W183.
47	Haubner R. ; Beer A. J. ; Wang H. ; Chen X. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging 2010, 37, Suppl. 1, 186.
48	Ye Y. ; Chen X. Theranostics 2011, 1, 102.
49	Massoud T. F. ; Gambhir S. S. Genes Dev. 2003, 17, 545.
50	Haubner R. ; Weber W. A. ; Beer A. J. ; Vabuliene E. ; Reim D. ; Sarbia M. ; Becker K. F. ; Goebel M. ; Hein R. ; Wester H. J. ; Kessler H. ; Schwaiger M. PLoS Med. 2005, 2, e70.
51	Liu S. ; Liu Z. ; Chen K. ; Yan Y. ; Watzlowik P. ; Wester H. J. ; Chin F. T. ; Chen X. Mol. Imaging Biol. 2010, 12, 530.
52	Iagaru A. ; Mosci C. ; Mittra E. ; Zaharchuk G. ; Fischbein N. ; Harsh G. ; Li G. ; Nagpal S. ; Recht L. ; Gambhir S. S. Radiology 2015, 277, 497.
53	Wan W. ; Guo N. ; Pan D. ; Yu C. ; Weng Y. ; Luo S. ; Ding H. ; Xu Y. ; Wang L. ; Lang L. ; Xie Q. ; Yang M. ; Chen X. J. Nucl. Med. 2013, 54, 691.
54	Mi B. ; Yu C. ; Pan D. ; Yang M. ; Wan W. ; Niu G. ; Chen X. Theranostics 2015, 5, 1115.
55	Yu C. ; Pan D. ; Mi B. ; Xu Y. ; Lang L. ; Niu G. ; Yang M. ; Wan W. ; Chen X. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging 2015, 42, 2021.
56	Zhu Z. ; Yin Y. ; Zheng K. ; Li F. ; Chen X. ; Zhang F. ; Zhang X. Ann. Rheum. Dis. 2014, 73, 1269.
57	Guo N. ; Lang L. ; Gao H. ; Niu G. ; Kiesewetter D. O. ; Xie Q. ; Chen X. Mol. Imaging Biol. 2012, 14, 743.
58	Guo N. ; Lang L. ; Li W. ; Kiesewetter D. O. ; Gao H. ; Niu G. ; Xie Q. ; Chen X. PLoS One 2012, 7, e37506.
59	Guo N. ; Zhang F. ; Zhang X. ; Guo J. ; Lang L. ; Kiesewetter D. O. ; Niu G. ; Li Q. ; Chen X. Mol. Imaging Biol. 2015, 17, 865.
60	Guo J. ; Guo N. ; Lang L. ; Kiesewetter D. O. ; Xie Q. ; Li Q. ; Eden H. S. ; Niu G. ; Chen X. J. Nucl. Med. 2014, 55, 154.
61	Lewis J. S. ; Lewis M. R. ; Cutler P. D. ; Srinivasan A. ; Schmidt M. A. ; Schwarz S. W. ; Morris M. M. ; Miller J. P. ; Anderson C. J. Clin. Cancer. Res. 1999, 5, 3608.
62	McQuade P. ; Miao Y. ; Yoo J. ; Quinn T. P. ; Welch M. J. ; Lewis J. S. J. Med. Chem. 2005, 48, 2985.
63	Biddlecombe G. B. ; Rogers B. E. ; de Visser M. ; Parry J. J. ; de Jong M. ; Erion J. L. ; Lewis J. S. Bioconjug. Chem. 2007, 18, 724.
64	Vavere A. L. ; Biddlecombe G. B. ; Spees W. M. ; Garbow J. R. ; Wijesinghe D. ; Andreev O. A. ; Engelman D. M. ; Reshetnyak Y.K. ; Lewis J. S. Cancer Res. 2009, 69, 4510.
65	Demoin D. W. ; Wyatt L. C. ; Edwards K. J. ; Abdel-Atti D. ; Sarparanta M. ; Pourat J. ; Longo V. A. ; Carlin S. D. ; Engelman D. M. ; Andreev O. A. ; Reshetnyak Y. K. ; Viola-Villegas N. ; Lewis J. S. Bioconjug. Chem. 2016, 27, 2014.
66	Schneider D. W. ; Heitner T. ; Alicke B. ; Light D. R. ; McLean K. ; Satozawa N. ; Parry G. ; Yoo J. ; Lewis J. S. ; Parry R. J. Nucl. Med. 2009, 50, 435.
67	Wei L. ; Zhang X. ; Gallazzi F. ; Miao Y. ; Jin X. ; Brechbiel M. W. ; Xu H. ; Clifford T. ; Welch M. J. ; Lewis J. S. ; Quinn T. P. Nucl. Med. Biol. 2009, 36, 345.
68	Holland J. P. ; Caldas-Lopes E. ; Divilov V. ; Longo V. A. ; Taldone T. ; Zatorska D. ; Chiosis G. ; Lewis J. S. PLoS One 2010, 5, e8859.
69	Holland J. P. ; Divilov V. ; Bander N. H. ; Smith-Jones P. M. ; Larson S. M. ; Lewis J. S. J. Nucl. Med. 2010, 51, 1293.
70	Price E. W. ; Carnazza K. E. ; Carlin S. D. ; Cho A. ; Edwards K. J. ; Sevak K. K. ; Glaser J. M. ; de Stanchina E. ; Janjigian Y. Y. ; Lewis J. S. J. Nucl. Med. 2017, 58, 1386.
71	Zeglis B. M. ; Davis C. B. ; Abdel-Atti D. ; Carlin S. D. ; Chen A. ; Aggeler R. ; Agnew B. J. ; Lewis J. S. Bioconjug. Chem. 2014, 25, 2123.
72	Houghton J. L. ; Zeglis B. M. ; Abdel-Atti D. ; Aggeler R. ; Sawada R. ; Agnew B. J. ; Scholz W. W. ; Lewis J. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A 2015, 112, 15850.
73	Holland J. P. ; Evans M. J. ; Rice S. L. ; Wongvipat J. ; Sawyers C. L. ; Lewis J. S. Nat. Med. 2012, 18, 1586.
74	Abou D. S. ; Thorek D. L. ; Ramos N. N. ; Pinkse M. W. ; Wolterbeek H. T. ; Carlin S. D. ; Beattie B. J. ; Lewis J. S. Pharm. Res. 2013, 30, 878.

[1]	丁玉强, 朱亚先, 宋丽娟, 刘卫, 刘小珍, 霍冀川, 薛怀国, 郭荣, 廖青, 倪哲明, 周立亚, 陆靖. 新工科项目“地方(行业)高校化学类专业应对产业变化的升级改造研究与实践”的实施[J]. 大学化学, 2020, 35(10): 33-39.
[2]	姜新东, 肖林久, 李志义, 于三三, 耿秀娟, 封禄田, 陈永杰, 关瑾, 张东享, 阎峰, 姚慧, 李文泽. 基于新工科理念的应用化学专业创新创业能力培养体系建设[J]. 大学化学, 2020, 35(10): 104-108.
[3]	董玉明, 丁玉强, 东为富, 杨成, 刘雪锋, 樊晔, 王靖, 潘庆伟. 面向化妆品产业升级的江南大学应用化学专业建设思考与实践[J]. 大学化学, 2020, 35(10): 71-76.
[4]	钱建华, 宋丽娟, 王吉林. 新工科视阈下石油化工类高校应用化学专业课程体系重构[J]. 大学化学, 2020, 35(10): 77-81.
[5]	王修中, 徐鲁斌, 龚良玉. 新工科背景下应用化学专业人才培养模式创新研究与实践——以青岛农业大学应用化学专业为例[J]. 大学化学, 2020, 35(10): 92-98.
[6]	吕洲, 朱倩倩, 李群, 王宗花, 毕赛. 新工科视域下青岛大学应用化学专业创新人才培养实践[J]. 大学化学, 2020, 35(10): 87-91.
[7]	朱日龙, 楚宗霖, 黄中原, 邹雨芹, 张小华, 周海晖, 蔡双莲, 杜翠翠, 李永军, 刘娅莉. 新工科背景下湖南大学应用化学专业的改革与建设[J]. 大学化学, 2020, 35(10): 82-86.
[8]	陶虎,丁俐文,翟龙飞. 应用化学专业化学事业管理类毕业论文初探[J]. 大学化学, 2019, 34(2): 22-25.
[9]	刘娅莉, 张小华, 周海晖, 何德良, 陈金华, 邓剑如, 李永军. 新工科背景下湖南大学应用化学专业教学改革研究与实践[J]. 大学化学, 2018, 33(9): 38-46.
[10]	陶虎. 应用化学专业新生研讨课教学实践[J]. 大学化学, 2017, 32(6): 18-22.
[11]	陶涛,李俊,陈敏东. 大数据时代精细化学品化学课程的教学改革与创新[J]. 大学化学, 2016, 31(9): 38-42.
[12]	钮金芬, 姚秉华, 杜宝中, 田萍. 以过程管理和质量监控保证本科毕业设计论文质量和水平——以西安理工大学应用化学专业为例[J]. 大学化学, 2015, 30(4): 16-20.
[13]	付颖, 叶非. 高等农业院校应用化学专业研究生创新能力培养初探——以东北农业大学为例[J]. 大学化学, 2014, 29(2): 20-22.
[14]	李文旭, 强亮生, 唐冬雁. 应用化学专业课程建设的实践与效果[J]. 大学化学, 2012, 27(5): 17-20.