张清媛教授：抗肿瘤血管生成治疗研究进展
哈尔滨医科大学附属肿瘤医院
张清媛
张清媛教授在现场作报告
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张清媛 教授
上世纪七十年代，Folkman 在《新英格兰医学杂志》中首次提出了肿瘤生长依赖于新血管生成的理论假说，随着 8 年后毛细血管内皮细胞培养技术的建立，11 年后第一个血管生成抑制剂的发现，13 年后第一个血管生成活性蛋白的纯化等，这一观点为越来越多的证据所支持，并逐渐使这一领域成为肿瘤研究的热点。
肿瘤的生长有两个明显不同的阶段，即从无血管的缓慢生长阶段转变为有血管的快速增殖阶段，血管生成使肿瘤能够获得足够的营养物质，是促成上述转变的关键环节。如果没有血管生成，原发肿瘤的生长不会超过 1~2 mm3。肿瘤侵袭转移是肿瘤治疗失败的主要原因，而在肿瘤发生侵袭转移的多步骤过程中，血管生成均发挥着重要作用。与传统的抗癌治疗相比，抗血管生成治疗具有许多优点：(1)正常成年人的血管形成基本停止，内皮细胞常处于不分裂状态，只有在妊娠、月经周期、炎症、外伤和肿瘤等特殊情况，血管形成才被启动，因此，抗血管生成治疗对正常内皮细胞影响不大，具有良好的特异性；(2)血管内皮细胞暴露在血液中，药物能够直接发挥作用，无需渗透 Endostatin，所用药物剂量小、疗效高；(3)血管内皮细胞基因表达相对稳定，不易产生耐药；(4)作用具有放大效应，因为一个内皮细胞支持 50~100个肿瘤细胞生长。因此，在过去的 30 多年中，人们一直在努力寻找合适的靶点以阻断和破坏肿瘤血管生成，研制有效的抗肿瘤血管生成药物，近年来取得了许多令人鼓舞的成绩。
一、肿瘤血管生成的机理
Folkman 曾提出在肿瘤发生和发展过程中的存在"血管生成开关机制"，揭示了肿瘤微血管形成的分子机制。在肿瘤生长的最初阶段，并不是所有的实体瘤都具备血管生成表型，但随着肿瘤细胞不断分裂增殖，那些伴有癌基因或抑癌基因突变并具备了血管生成表型的肿瘤细胞逐渐增殖形成优势，它们通过多个途径诱导周围组织新生血管形成。这些途径可分为以下几种：(1)肿瘤细胞癌基因的表达或抑癌基因的失活，可使肿瘤细胞获得血管生成表型，诱导局部新血管形成；(2)肿瘤细胞产生的各种趋化因子使单个核细胞浸润到肿瘤组织内，它们释放的促新生血管生长因子和多种蛋白酶有助于新生血管形成；(3)肿瘤生长到一定程度其内部处于明显低氧状态，低氧可使肿瘤血管内皮细胞生长因子(VEGF)表达明显增加，并以旁分泌的方式诱导新生血管生成；(4)内皮细胞通过自分泌途径加速新生血管的形成。
肿瘤血管生成过程中涉及到血管生成因子与血管生成抑制因子之间的调节失衡。这一过程不仅涉及促血管生成因子分泌增加，而且内源性血管生成抑制因子产生相应减少。目前已分离和纯化了 20 多种血管生成因子和 10 多种血管生成抑制因子。血管生成因子主要包括血管内皮细胞生长因子(VEGF)、酸性及碱性成纤维细胞生长因子(aFGF，bFGF)、转化生长因子(TGF)、血小板衍生生长因子(PDGF)、表皮生长因子(EGF)、血管生成素(angiogenin)、胎盘生长因子(PIGF)、白介素-8、肿瘤坏死因子 α(TNFα)等。内源性血管生成抑制因子主要包括血管抑素(angiostatin)、内皮抑素(endostatin)、凝血酶敏感蛋白(TSP-1)、金属蛋白酶抑制剂(TIMP)、血小板因子 4(PF4)、干扰素 α(IFN-α)、白介素-10(IL-10)、可溶性 VEGF 受体(sFlt-1)、可溶性酪氨酸激酶受体(sTie-2)等。
VEGF 是一种有生物学效应的血管源性肽，它能够调整造血干细胞的发育、细胞外基质的改型和炎性细胞因子的产生。VEGF 有 3 个高亲合性的酪氨酸激酶受体(RTKs)，分别为 VEGFR-1/Flt-1 、VEGFR-2/KDR/Flk-1 和 VEGFR3/Flt-4。KDR 是血管形成的主要调控分子，具有明显的化学趋化和促分裂作用，与血管岛、血管形成和造血有关； F1t-l 主要在内皮细胞排列形成管腔时发挥作用，因这两种受体主要表达在内皮细胞上，虽然极少数造血细胞、单核细胞也少量表达，但只有内皮细胞对 VEGF 有应答反应，故 VEGF 是一个特异作用于血管内皮细胞的生长因子。VEGF 及其受体通过旁分泌途径联合调控内皮细胞分化及血管形成。VEGF 家族目前主要包括 VEGF(VEGF-A)、胎盘生长因子、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D 和 VEGF-E，其中 VEGF 是诱导肿瘤血管形成作用最强、特异性最高的血管生长因子。VEGF 是抗肿瘤血管形成治疗和抗肿瘤转移治疗较为理想的靶点，抑制 VEGF 介导的血管生成的方法包括：针对VEGF 或其受体(VEGFRs) 的抗体、可溶性受体，VEGFRs 酪氨酸激酶的小分子抑制剂以及利用 VEGF 的突变异二聚体封闭其受体结合位点等。
FGF 是一种细胞丝裂原促血管生长因子，在许多肿瘤中起着重要的作用。它包括酸性成纤维细胞生长因子 aFGF 和碱性成纤维细胞生长因子 bFGF。bFGF 在血管生成中的作用尤其突出，bFGF 是血管内皮细胞中很强的促分裂因子和趋化因子，以旁分泌及自分泌的形式产生，通过和不同的内皮细胞表面受体结合激活其血管原性，bFGF 还可通过激活 PI3K/Akt 信号传导途径，抑制内皮细胞的凋亡，促进血管形成。bFGF 也可以趋化血管内膜的多种细胞，并诱导这些细胞表达蛋白水解酶、胶原酶等，这些酶具有促进内皮细胞增殖、迁移，降解细胞外基质蛋白的能力，诱导血管生成。
血管生成抑制因子研究较多的是 Endostatin，Endostatin 是 XV 型胶原的梭基末端片段，是一种特异的血管生成抑制因子。Endostatin 能作用于 VEGF 的受体 KDR/Flk-1，阻止 VEGF 与内皮细胞结合，直接阻断 VEGF。除了直接作用外，它还可以与 bFGF 竞争结合，下调 VEGF mRNA 和蛋白表达，阻断VEGF 受体的信号转导，从而抑制 VEGF 介导的内皮细胞迁移和血管生成。
上述血管生成调节因子是肿瘤血管治疗的重要靶分子，我们可以通过阻断血管生成促进因子的作用途径或增强血管生成抑制因子的活性来达到治疗肿瘤的目的。
二、抗血管生成药物的研究策略
以血管生成的各个环节及其发生过程中的生化改变为靶点，研制血管生成抑制剂，控制肿瘤生长和转移，将成为肿瘤防治的一个重要途径。总体来说，血管生成抑制剂的研究主要有以下几种策略；(1)阻断血管生成因子的合成和释放，或拮抗其作用，如 VEGF 单抗 Avastin、Endostatin、IFN-α2a、SU5416 等；(2)阻断内皮细胞降解周围基质的能力，如基质金属蛋白酶(MMPs)抑制剂， Marimastat、AG3340、Neovastat等；(3)直接抑制内皮细胞的功能，如 Thalidomide、TNP-470、Squalamine 等；(4)阻断内皮细胞表面整和素的作用，如 Vitaxin、EMD121974 等。另外，还有一些非特异性作用机制的血管生成抑制剂，如 CLA、IL-12、IM862 等。目前应用于临床的药物主要有贝伐单抗、恩度和反应停等。现期进入临床的一些分子靶向药物，如多靶点酶抑制剂索拉非尼、苏尼替尼和范得他尼，以及酪氨酸激酶抑制剂吉非替尼和埃罗替尼，也可阻断血管生成相关的信号途径，发挥抑制肿瘤新生血管的作用。
三、靶向肿瘤血管生成药物的治疗研究
(一) 单克隆抗体
1.贝伐单抗(Avastin)
罗氏公司研发的贝伐单抗(Avastin)是一种抗 VEGF 的人源化抗体( IgG1)， 93%的人源结构域和 7%由的鼠源结合区域组成，是全世界第一个被批准用于抑制血管生长的单克隆抗体药物，2004 年 2 月得到美国食品和药品管理局(FDA)的批准。Avastin 联合 5- 氟尿嘧啶为基础的化疗用于一线治疗晚期结直肠癌患者，明显延长患者生存期。2005 年美国 ASCO 评出贝伐单抗提高大肠癌生存率和非小细胞肺癌化疗疗效作为当年十一个重要成果之二。2006 年 ASCO 会议报道的 TREE 临床试验显示合理的使用化疗和靶向治疗可以使晚期大肠癌患者的中位生存期超过 2 年( FOLFOX +贝伐单抗组的中位生存期为 26 个月，CapeOx +贝伐单抗组的中位生存期为 27 个月)，其结果进一步确立了贝伐单抗在晚期大肠癌一线治疗中的地位。2007 年 ASCO 会议报道 IFL 方案(伊立体康、 - 氟尿嘧啶和亚叶酸)加 Avastin IV 期大规模 AVIRI5临床试验，结果显示结直肠癌中位存活期和无进展生存期明显延长。Avastin 除了与化疗药物联用外，2007年 ASCO 会议 Souglakos 报道 Avastin 联合靶向 EGFR 的单克隆抗体 Cetuximab (西妥昔单抗)可以安全有效地治疗化疗失败的晚期转移性结直肠癌。
Avastin 在非小细胞肺癌、乳腺癌、肾癌等方面的治疗作用也引起了人们的关注，Johnson 等人进行了一项 II 期随机临床研究, 15mg/kg 的 Avastin 联合卡铂或紫杉醇治疗进展期非小细胞肺癌，可延长患者出现进展的时间(7.4 个月 vs 4.2 个月)及轻微延长生存期(17.7 个月 vs 14.9 个月)。2007 年 ASCO 会议上 Link等人报道使用 Avastin 联合紫杉醇白蛋白复合物治疗 40 例晚期转移性乳腺癌患者，20 例病情得到缓解，另有 7 例病情平均稳定期为 213 天。
编辑: yang 作者:丁香园通讯员
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