肿瘤血管生成抑制剂研究策略及进展

一百多年前人们就已发现，肿瘤组织较正常组织富含血管，但人们一直在争论肿瘤是由已经存在的血管提供营养，还是由新生血管提供营养，并且普遍认为这种血管反应只是一种炎症反应，并非肿瘤生长所必需。1971年，Folkman最早提出肿瘤生长是血管依赖性的，但当时这种观点并未为人所接受。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一系列工作的完成，这一观点为越来越多的证据所支持，并使这一领域成为肿瘤研究的热点及肿瘤治疗的新策略。

　　一、肿瘤与血管生成

　　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。肿瘤侵袭转移是一复杂的多阶段过程，可以概括为：原发瘤增殖、肿瘤新生血管生长；瘤细胞侵袭基底膜；穿入血管或淋巴管；在循环系统中存活，形成瘤栓并转运到远隔靶器官；滞留于靶器官的微小血管中；穿出血管并形成微小转移灶；肿瘤血管形成，转移癌灶增殖。可见在肿瘤发生侵袭转移的多步骤过程中，无论肿瘤转移的起始或终末阶段，血管生成均发挥着重要作用。

　　肿瘤组织中微血管密度的测定有助于肿瘤的诊断及预后判断，如：乳腺肿瘤微血管密度与其转移性能呈正相关。对于淋巴结阴性的乳腺癌患者，多因素分析表明，微血管密度相对于肿瘤的分级、肿瘤大小、雌激素受体阳性或其他标志物来说，是一更好的判断乳腺癌转移潜能的指标，这一结果已进一步为5年前瞻性研究所证实。此外，其他多种肿瘤微血管密度亦与转移、复发、预后关系密切，如头颈鳞状细胞癌、黑色素瘤、前列腺癌、卵巢癌、膀胱癌、脑瘤、非小细胞肺癌、直肠癌、骨髓瘤等。值得注意的是，新生血管的存在并不能用于良、恶性肿瘤的鉴别，如肾上腺腺瘤属于良性肿瘤，但却是富血管的。由此可见，肿瘤的生长、转移、复发、预后与血管生成密切相关，以肿瘤的血管生成为靶点，开发血管生成抑制剂，有可能使实体瘤的治疗效果得到较大提高。

　　二、肿瘤血管生成的机理

　　血管生成过程涉及一系列形态学及生化学改变。形态学改变包括内皮细胞降解母体小静脉的基底膜、内皮细胞的定向运动、发生有丝分裂、血管腔形成、芽式生长并形成血管襻、产生新的基底膜、外膜细胞的形成等一系列步骤。通常情况下，内皮细胞处于休眠状态，是体内极度静止的细胞。内皮细胞的更新需要数百天，而骨髓细胞的更新平均只需5 d，分裂速率约6×109细胞/h。血管生成中，微血管内皮细胞的增殖速度同骨髓细胞相同，其生化学机制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。

　　目前已分离和纯化了20多种血管生成因子和相关因子，至少15种血管生成抑制因子。血管生成因子包括血管内皮细胞生长因子（VPF/VEGF）、酸性及碱性成纤维细胞生长因子（aFGF,bFGF）、血管生成素(angiogenin)、胎盘生长因子（PIGF）、表皮生长因子（EGF）、白介素-8、肿瘤坏死因子α（ TNFα）等。在所有的血管生成因子中，对VEGF及bFGF的研究最为深入。VEGF具有增加微血管的通透性、促进不同来源的内皮细胞分裂增殖和血管构建、促使内皮细胞的迁移等多种作用，是已知的最强的血管通透剂。VEGF选择性地作用于血管内皮细胞膜上的两种Ⅲ型酪氨酸激酶受体flt-1和KDR，通过磷酸肌醇特异性磷酯酶C使胞内IP3浓度升高而发挥作用。bFGF是血管内皮细胞很强的促分裂剂及趋化因子，但目前对bFGF的研究还有很多不明之处。bFGF缺少信号肽，因此肿瘤细胞、细胞外基质、巨噬细胞如何在没有信号传递的情况下产生bFGF；bFGF 静脉注射后约30 min即可被正常机体清除，而在肿瘤患者的血中其水平则持续保持较高水平；尽管已知在多种类型肿瘤患者的血及尿中bFGF水平均升高，但其原因何在；bFGF不仅是内皮细胞的分裂原，同时也是成纤维细胞、平滑肌细胞的分裂原，而在实际的肿瘤组织学检查中发现，毛细血管内皮细胞的增殖远远超过成纤维细胞和平滑肌细胞的增殖，在肿瘤血管生成过程中bFGF为何对内皮细胞有如此高的选择性等，这些问题均有待于进一步研究。内源性的血管生成抑制剂主要包括angiostatin、endostatin、troponin Ⅰ、转化生长因子b（TGF-b）、血小板反应素（thrombospondin）、血小板因子4（PF4）、干扰素α、组织金属蛋白酶抑制剂（TIMPs）、催乳素16kd片断等。

　　表1　调节基质反应或降解的药物

　

　药物 　　　 　　　 临床研究阶段 　　　　　　　　　　　　机制　　

Marimastat 　 Ⅲ期临床：胰腺癌、非小细胞肺癌、乳腺癌 　MMPs抑制剂

Bay12-9566 　 Ⅲ期临床：肺癌、胰管癌 　　　　　　　　肿瘤生长抑制剂

AG3340 　　　Ⅲ期临床：非小细胞肺癌、前列腺癌 　　　　 MMPs抑制剂

CGS27023A 　　Ⅰ、Ⅱ期临床 　　　　　　　　　　　　　　 MMPs抑制剂

COL-3 　　　　　Ⅰ期临床 　　　　　　　　　　　　　 MMPs抑制剂四环素 衍生物

Neovastat 　　Ⅲ期临床：非小细胞肺癌（1999年开始） 　　天然MMPs抑制剂

　　表2　抑制内皮细胞功能或反应的血管生成抑制剂

　　药物 　　 　　　临床研究阶段 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　机制

TNP-470 　　　Ⅱ期临床：成人实体瘤晚期 Ⅰ期临床：儿童实体瘤、淋巴瘤、急性白 血病 烟曲霉素类似物 　抑制内皮细胞生长

Thalidomide　　Ⅱ期临床：Kaposi肉瘤、成胶质细胞瘤、 乳腺癌、前列腺癌、肺癌 　　　　　　　　　　　　　　未知

Squalamine 　Ⅰ期临床 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　角鲛鲨肝脏提取物抑制氢-钠交换

CombretastatinA-4 Ⅰ期临床 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　诱导增殖的内皮细胞凋亡

（CA4P）　　　　Ⅱ期临床（1999年底开始）

　　表3　阻断血管生成因子的血管生成抑制剂

　　药物 　　　　　临床研究阶段 　　　　　　　　　　　　　机制

抗VEGF抗体 　 　Ⅱ、Ⅲ期临床：肺癌、乳腺癌、前列腺癌、

　　　　　　　　VEGF单克隆抗体 结直肠癌、肾癌

SU5416 　　　　Ⅰ期临床：Kaposi肉瘤 　　　　　　　　　　阻断VEGF受体

　　　　　　　　Ⅰ、Ⅱ期临床： 实体瘤

SU6668 　　　　Ⅰ期临床（1999年初在伦敦进行） 　　阻断VEGF、 FGF、EGF受体

PTK787/ZK22584 Ⅰ期临床：癌症晚期（德国、英国） 　　　　阻断VEGF受体

　　　　　　　Ⅰ期临床：成胶质细胞瘤、Kaposi肉瘤

　　　　　　　Ⅰ、Ⅱ期临床：Von Hippel Lindau病

干扰素α 　　　Ⅱ、Ⅲ期临床 　　　　　　　　　　　　抑制bFGF及 VEGF生成

　　三、肿瘤血管生成抑制剂的研究策略

　　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如下4种策略：(1)阻断内皮细胞降解周围基质的能力；(2)直接抑制内皮细胞的功能；(3)阻断血管生成因子的合成和释放，拮抗其作用；(4)阻断内皮细胞表面整合素的作用。

　　以此策略为基础研制开发的抗肿瘤药将不同于传统的细胞毒类药物。血管生成抑制剂直接作用于运动的及增殖的毛细血管内皮细胞，故特异的血管生成抑制剂不太可能造成骨髓抑制、胃肠道反应或脱发等传统化疗药物造成的毒副反应，但这并不意味着这类药物不产生副作用。由于其对肿瘤血管内皮细胞及正常血管内皮细胞并无特异的选择性，因此对伤口愈合及女性生殖系统的生理功能（如月经和妊娠）可能会有一定影响。化疗药物的一个主要问题是耐药性的产生，多数肿瘤细胞具有遗传不稳定性，易于发生突变而产生耐药；但抗血管生成药物所作用的内皮细胞具有遗传稳定性，因而不易产生耐药。在动物长期给药的研究及初步临床研究中，耐药性并非主要问题，故血管生成抑制剂的应用，亦将成为解决肿瘤耐药的一个新策略。血管生成抑制剂使生长的毛细血管床退化，这是一个非常缓慢的进程，因此其给药方案将是长期的、不间断的。其次，相对于溶瘤作用而言，尽管这一过程非常缓慢，但这并不意味着血管生成抑制剂不能使肿瘤体积缩小或消退。部分研究已证实，血管生成抑制剂在引起新生血管退化的同时，可以引起瘤体的消退。已进入临床研究的血管生成抑制剂见表1～5。

　　表4　阻断内皮细胞表面特异性整合素的血管生成抑制剂

　药物 　　　　　　　　　　临床研究阶段 　　　　　　　　　　　　　　　机制

Vitaxin 　　　　　Ⅱ期临床（1999年开始） 　　　　　　　　　　内皮细胞表面整合素抗体

EMD121974 Ⅰ、Ⅱ期临床：Kaposi 肉瘤、脑肿瘤 （1999年开始） 　内皮细胞表面整合素的 小分子阻断剂

　　表5　非特异性作用机制的血管生成抑制剂

　药物　 　　　　　　　　　临床研究阶段 　　　　　　　　　　　　　　　机制

CAL 　　　　　Ⅱ、Ⅲ期临床：卵巢癌、 非小细胞肺癌、肾细胞癌 　　　　钙通道阻断剂

白介素-12 　 Ⅰ、Ⅱ期临床：Kaposi肉瘤、实体瘤 　　　　　　　　　提高IFNγ及IP-10

IM862 　　　　 Ⅲ期临床：AIDS相关 的Kaposi肉瘤 　　　　　　　　　

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