抗血管新生研究进展

清媛教授：抗肿瘤血管生成治疗研究进展

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，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皮细胞影响不大，具有良好的特异性；(2)血管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，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部处于明显低氧状态，低氧可使肿瘤血管皮细胞生长因子(VEGF)表达明显增加，并以旁分泌的方式诱导新生血管生成；(4)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。源性血管生成抑制因子主要包括血管抑素(angiostatin)、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，但只有皮细胞对VEGF 有应答反应，故VEGF 是一个特异作用于血管皮细胞的生长因子。VEGF 及其受体通过旁分泌途径联合调控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，抑制皮细胞的凋亡，促进血管形成。bFGF 也可以趋化血管膜的多种细胞，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)直接抑制皮细胞的功能，如Thalidomide、TNP-470、Squalamine 等；(4)阻断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、尼替尼和得他尼，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，阿瓦斯汀)