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]	蒲祥, 李云春, 王广途, 饶含兵, 黄乾明, 吴贺君. “新农科”背景下四川农业大学一流化学专业建设[J]. 大学化学, 2022, 37(8): 2204075-.
[2]	纪敏, 孟长功, 姜文凤, 吴硕, 赵艳秋. 创一流：应用化学专业建设的改革与实践[J]. 大学化学, 2021, 36(5): 2003036-.
[3]	闫力强, 阮贵华, 李建平, 张连明, 聂瑾芳, 潘宏程. 国家级一流本科专业建设的问题与对策——以桂林理工大学应用化学专业为例[J]. 大学化学, 2021, 36(5): 2008018-.
[4]	高洪涛, 李东祥, 孙雪梅. 创新人才培养模式，提高应用化学专业人才培养质量——以青岛科技大学为例[J]. 大学化学, 2021, 36(5): 2008041-.
[5]	许雪棠, 周立亚, 段文贵. 地方高校创建一流应用化学专业的探索与实践[J]. 大学化学, 2021, 36(5): 2008070-.
[6]	杨屹, 陈咏梅, 许家喜, 白守礼, 刘建军, 孙艳芝, 鄢红, 陆军, 冯拥军, 王涛, 何静. 应用化学一流本科专业建设的探索与实践——以北京化工大学为例[J]. 大学化学, 2021, 36(5): 2008088-.
[7]	杨占旭, 蔡天凤, 胡跃鑫, 宋丽娟, 王吉林, 施岩, 李剑, 钱建华. 具有石油化工特色的应用化学一流专业建设的思考与实践[J]. 大学化学, 2021, 36(5): 2012007-.
[8]	张文清, 徐首红, 徐志珍, 胡坪, 罗千福, 王成云. 华东理工大学应用化学一流专业建设的思考与实践[J]. 大学化学, 2021, 36(5): 2012051-.
[9]	李毅群, 刘杰, 李丹. “面向海外，面向港澳台”的应用化学一流专业改革与实践[J]. 大学化学, 2021, 36(5): 2010004-.
[10]	马洪敏, 罗川南, 吴丹, 任祥, 孙晓君, 张勇, 魏琴. 地方院校国家级一流本科专业建设的实践与思考——以济南大学应用化学专业为例[J]. 大学化学, 2021, 36(5): 2101003-.
[11]	邢令宝, 杨凯, 周朋飞, 李新进, 周晋, 王平, 禚淑萍. 新工科背景下地方高校应用化学专业特色建设的探索与实践——以山东理工大学应用化学专业为例[J]. 大学化学, 2021, 36(11): 2105044-.
[12]	黄健涵, 陈立妙, 李亚娟, 王海燕, 唐俊涛, 桑商斌, 潘春跃, 宋相志, 罗一鸣, 刘又年. 凸显特色与优势，建设应用化学国家一流本科专业[J]. 大学化学, 2021, 36(11): 2104015-.
[13]	黄健涵, 陈立妙, 曾冬铭, 李亚娟, 桑商斌, 潘春跃, 王海燕, 唐俊涛, 宋相志, 王一凡, 罗一鸣, 刘又年. 全方位多层次立体化的应用化学专业实验教学模式的构建与实践[J]. 大学化学, 2021, 36(11): 2105022-.
[14]	田宽, 谢冰, 孙雨安, 赵建波, 刘军伟, 屈凌波. 一流本科专业建设背景下突出应用特色的多元化实践课程体系建设[J]. 大学化学, 2021, 36(11): 2107082-.
[15]	谭明雄, 覃其品, 黄国保, 陈渊, 张殊佳. “三圈层”协同育人：地方高校应用化学专业双创人才培养实践[J]. 大学化学, 2021, 36(11): 2106033-.