Angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) is the main molecular target for coronavirus SARS-CoV-2 to enter cells. Molecularly specific tracers that bind to ACE2 with high affinity can be used to determine the tissue distribution of this important receptor, noninvasively. A novel targeting PET imaging probe, [18F]AlF-DX600-BCH, was developed to detect the in vivo expression of ACE2 and monitor response to therapy. Preclinical experiments, including biodistribution, PET imaging, and tissue section analysis, were conducted after tests of in vitro and in vivo stability and pharmacokinetics. The agent was advanced to clinical evaluation in 10 volunteers who received [18F]AlF-DX600-BCH PET/CT at 1 and 2 h after injection (NCT04542863). Preclinical results of both biodistribution and PET demonstrated [18F]AlF-DX600-BCH accumulation in rat kidney (standardized uptake value; SUVkidney/normal > 50), along with specific uptake in testes (SUVtestis/normal > 10) tissues. Kidney, gastrointestinal, and bronchial cell labeling were correlated to ACE2 positive by immunohistochemistry (IHC) staining. In clinical imaging, significant tracer accumulation was predominantly observed in the urinary and reproductive system (SUVrenal cortex = 32.00, SUVtestis = 4.56), and the conjunctiva and nasal mucosa saw elevated uptake in several cases. This work is the first report of a radioisotope probe, [18F]AlF-DX600-BCH, targeting ACE2 with promising preliminary preclinical and translational outlook, thereby demonstrating the potential of noninvasive mapping of ACE2.

Background: In recent years, PD-L1 has been primarily utilized as an immune checkpoint marker in cancer immunotherapy. However, due to tumor heterogeneity, the response rate to such therapies often falls short of expectations. In addition to its role in immunotherapy, PD-L1 serves as a specific target on the surface of tumor cells for targeted diagnostic and therapeutic interventions. There is an absence of a fully developed PD-L1-targeted diagnostic and therapeutic probe for clinical use, which constrains the exploration and clinical exploitation of this target. Methods and Results: In this study, we engineered a PD-L1-targeted probe with multimodal imaging and dual therapeutic functionalities utilizing organic melanin nanoparticles. Functionalization with the WL12-SH peptide endowed the nanoprobe with specific targeting capabilities. Subsequent radiolabeling with 89 Zr (half-life: 100.8 hours) and chelation of Mn 2+ ions afforded the probe the capacity for simultaneous PET and MRI imaging modalities. Cellular uptake assays revealed pronounced specificity, with -positive cells exhibiting significantly higher uptake than -negative counterparts (p < 0.05). Dual-modal PET/MRI imaging delineated rapid and sustained accumulation at the neoplastic site, yielding tumor-to-non-tumor (T/NT) signal ratios at 24 hours post-injection of 16.67± 3.45 for PET and 6.63± 0.64 for MRI, respectively. We conjugated the therapeutic radionuclide 131 I (half-life: 8.02 days) to the construct and combined low-dose radiotherapy and photothermal treatment (PTT), culminating in superior antitumor efficacy while preserving a high safety profile. The tumors in the cohort receiving the dual-modality therapy exhibited significantly reduced volume and weight compared to those in the control and monotherapy groups. Conclusion: We developed and applied a novel -targeted multimodal theranostic nanoprobe, characterized by its high specificity and superior imaging capabilities as demonstrated in PET/MRI modalities. Furthermore, this nanoprobe facilitates potent therapeutic efficacy at lower radionuclide doses when used in conjunction with PTT. Keywords: theranostics, PET/MRI, melanin nanoparticles, photothermal therapy

Carbonic anhydrase IX (CAIX), a zinc metal transmembrane protein, is highly expressed in 95% of clear cell renal cell carcinomas (ccRCCs). A positron emission tomography (PET) probe designed to target CAIX in nuclear medicine imaging technology can achieve precise positioning, is noninvasive, and can be used to monitor CAIX expression in lesions in real time. In this study, we constructed a novel acetazolamide dual-targeted small-molecule probe [