抑制血管生成与肿瘤治疗

肿瘤的生长是血管生成依赖性的，通过抑制肿瘤血管的生成应该可以达到抑制肿瘤生长和转移的目的。肿瘤血管的生成是一个多步骤的过程，阻断其中任何一步，都将可能阻止肿瘤血管生成，因此肿瘤的血管系统已成为一个崭新的抗肿瘤治疗靶点。如抑制促血管生成因子与相应受体结合，阻断信号传导通路，抑制内皮细胞的生长；抑制降解基底膜的酶的活性，组织内皮细胞向外移动形成细胞索，抑制血管形成；抑制破坏黏附分子，使内皮细胞无法与基底膜黏附，抑制形成管腔等，这些手段均可有效阻断血管的生成。肿瘤血管生成抑制剂（tumor angiogenesis inhibitor，TAI）作用于肿瘤内皮细胞，阻止其增殖、迁移、出芽及形成新生血管，并诱导不成熟内皮细胞趋向凋亡，抑制肿瘤生成和转移，具有良好的特异性和针对性。近年来，这类抑制剂的研究已取得新的进展，有望成为抗肿瘤治疗的新方法。虽然到目前为止，还没有一种抗血管生成的药物能够单独消退肿瘤，但这些药物能够延缓肿瘤生长进程，使其更加稳定，而且和别的抗肿瘤药物合用，有明显的协同作用。

一、血管内皮生长因子（VEGF）与肿瘤治疗

由于VEGF是目前发现的诱导肿瘤血管形成作用最强和最具特异性的生长因子，故VEGF/VEGFR信号转导通路被认为是最有前途的靶点。而大量的研究结果也表明，抑制VEGF的表达或者活性在动物以及人类肿瘤中均能取得直接迅速的抗血管生成的作用。

对目前正在进行临床前期研究以及临床试验的抗VEGF药物，根据其作用靶点的部位不同分为以下几类：①针对内源性VEGF的抗体，如bevacizumab（BV）。BV是一种人工合成的VEGF单抗，2004年被美国食品药物管理局批准与5-氟尿嘧啶合用作为转移性结直肠癌的一线用药。除了结直肠癌，BV在治疗转移性乳腺癌、进展型或转移性非小细胞型肺癌等应用中也取得了一定的疗效。研究者认为，BV主要是通过抑制新生血管生成，阻断肿瘤血供，进而诱导肿瘤细胞凋亡，并认为这样的治疗效果更加符合生理性细胞的死亡过程，减少了传统化疗药物的毒副作用。②针对血管内皮生长因子受体（VEGFR）并与之相结合的小分子VEGF抑制物，这类药物能竞争性地与VEGFR相结合，并阻断VEGF信号转导。如BAY43-9006，SU5416，SU11248，PTK787/ZK222584等。BAY43-9006已于2005年被美国食品药物管理局批准应用于进展型肾癌等。SU5416是一种新合成的VEGF受体VEGFR-2酪氨酸激酶抑制物，可明显抑制肿瘤血管生成，阻断其血供，进而诱导肿瘤细胞凋亡，使肿瘤从大到小处于休眠状态，目前Ⅲ期临床试验正在进行中。③可溶性VEGF受体类似物，如VEGF Trap。VEGF Trap是由VEGFR1、VEGFR2的胞外段与人γ免疫球蛋白Fc段融合产生的蛋白，其与VEGF有极强的结合能力，并抑制其活性，目前已经应用于多种实体癌和淋巴瘤的Ⅰ期实验研究。

二、血管生成素与抗肿瘤治疗

Oliner等利用抗体和肽段-Fc融合蛋白有效地、选择性地抑制人血管生成素-2（Ang-2）与其受体Tie2的相互作用，发现荷瘤小鼠经过研制出的Ang-2阻断剂系统治疗后表现为肿瘤生长停滞，一定数量带瘤小鼠体内所有可测量肿瘤消除，同时伴有内皮细胞增生的下降。抗Ang-2治疗也阻止了VEGF引起的小鼠角膜血管形成模型的新血管形成。而Ang-2在无VEGF的情况下，其破坏血管形成、促进血管退化的作用为肿瘤的抗血管新生治疗提供了一条新的途径。相信随着对Ang研究的不断进展，Ang-2阻断剂对肿瘤的靶向治疗必将成为传统手术、放疗、化疗不可缺少的补充手段。

三、基质金属蛋白酶（MMPs）与抗肿瘤血管生成

由于MMPs在血管生成中的重要作用，MMP抑制剂已经被应用于病理性血管生成的治疗。研究发现，内源性的MMPs抑制因子TIMP具有明显的抗血管形成的作用。例如，TIMP-1可抑制VEGF诱导和非诱导状态下血管内皮细胞的迁移，TIMP-2能够抑制bFGF诱导的内皮细胞增殖，TIMP-3可以阻止受到刺激的内皮细胞的迁移和增殖，TIMP-4可以在体外基膜提取物Matrigel中抑制内皮细胞管腔的形成等。

除了内源性的MMP抑制剂以外，一些合成的MMP抑制剂（MMP inhibitors，MMPIs）也显示出抗血管形成的活性。最早设计的MMPIs是以胶原肽为主体，并含有一个锌结合半分子羟肟酸的分子，具有抑制MMPs酶活性的功能。BHPA（N-biphenyl sulfonyl-phenylalanine hydroxiamic acid）是有效的MMP-2、MMP-9和MT1-MMP抑制剂。研究表明，BHPA对于纤维肉瘤诱导的血管形成有较强的抑制作用，该药物对于其他恶性肿瘤细胞的生长和肝转移也有明显的抑制作用。另外一种以肽-羟肟酸结构为基础的基质金属蛋白酶抑制剂KB-R7785，对MMP-1、MMP-3和MMP-9具有较强的抑制作用，能够明显抑制小鼠结肠腺癌所诱导的血管生成、肿瘤生长和肺部转移灶的形成。其他的在体内具有抗血管生成作用的MMPIs包括另外的拟肽类药物Batimastat（是一种MMPs底物的类似物）、非肽类MMPIs（如prinomastat、tanomastat等），这几种药物是基于MMP锌结合位点的三位构造所设计的，具有抑制MMP-2、MMP-9、MMP-12、MMP-13的活性以及VEGFR-2功能的作用。BMS-275291是一种口服生物活性的巯基MMPI，参与抑制MMP-1、MMP-2、MMP-7、MMP-9、MT1-MMP以及VEGF/bFGF所诱导的血管生成，另外在小鼠黑色素瘤肺转移实验中，发现该药物对肿瘤转移具有明显的抑制作用。而且，该药物在临床Ⅰ期试验中对于伤口血管形成有较好的抑制作用。但迄今为止，多种MMPI药物，包括BMS-275291，在临床肿瘤试验中的结果都不是很理想，分析原因可能是这些药物大都应用于晚期肿瘤患者，而正如前面所介绍的，MMPs在肿瘤形成较早阶段开启和促进肿瘤血管形成并使肿瘤获得侵袭转移的能力等过程中发挥重要作用，而这些过程大都发生在肿瘤发展的临床前阶段，因此，MMPIs在肿瘤形成早期应用可能会获得更好的效果。

四、血管抑素抗肿瘤血管生成

作为一种高效低毒肿瘤血管抑制剂，血管抑素在抗肿瘤治疗中的应用得到了广泛的关注。目前已经有数种血管抑素制剂进入临床各期试验阶段，合成方法主要是重组法、转基因法和体内降解法。

Sim等最早应用重组法将血管抑素Kringles1～3编码基因转入酵母菌属表达系统，用获得的Kringles1～3制剂在裸鼠肺癌模型重新进行治疗实验，发现抑瘤率可以达到80%左右；后来Meneses等将同样的基因片段转入哺乳类表达系统，将获得的重组血管抑素制剂应用于裸鼠颅内肿瘤的研究，发现抑瘤率可以达到85%，肿瘤新生血管也减少了32%。但这种方法生产的制剂由于产物单一（仅为某一种纤维蛋白溶酶降解产物），其临床效果可能会降低；另外，合成的血管抑素有一定的半衰期，需要反复给药，给临床应用带来不便。

以各种载体，如脂质体、腺病毒等，将血管抑素基因带到患者体内，使其自主表达的转基因方法也在动物实验中取得了一定的成果，但其安全性的不确定和昂贵的费用使其应用受到诸多限制。

体内降解法是用向患者体内注射纤维蛋白溶酶原激活物的方法，使患者体内的纤维蛋白溶酶原转化成血管抑素，以达到治疗的目的。这种方法最早是由Soff等报道，在他们的研究中，7名晚期肿瘤患者中有一例肿瘤完全消失，另外几例肿瘤也有不同程度的缩小。目前，该方法已经进入临床研究。但这种方法也存在难以克服的缺陷，如患者体内的血管抑素水平难以控制、长期效果不能保证以及需要反复给药等。

上述的各种方法各有利弊，如果能在加强对内皮抑素作用机制研究的基础上，将它们综合利用，扬长避短，提高疗效和安全性，将为肿瘤治疗作出重大贡献。

五、问题与展望

抗血管生成治疗克服了肿瘤治疗中最棘手的问题——耐药性和组织毒性，目前，肿瘤血管生成抑制剂的研究已从实验室阶段进入临床试验。但血管生成抑制剂的临床试验并非想象中的那样有效。在美国癌症研究协会（AACR）1999年的年会上，有关专家一致认为，目前应该清醒和理性地看待肿瘤血管生成抑制疗法。肿瘤血管生成的复杂性和异时性使单一药物疗效有限，肿瘤血管生成是一个多因素、多步骤复杂调控的过程。多种调控因素参与调节血管生成过程，并且在肿瘤血管生成的不同阶段发挥主导调控作用的因素不同，如VEGF在血管生成早期发挥主导作用，整合素avβ3在血管内皮细胞增殖迁移的中期地位重要，Tie2受体在血管成熟期发挥主要作用，因此单纯阻断血管生成某个环节所产生的抑瘤作用有限。另外，血管生成过程是人体内许多正常生理活动的基础，抑制血管生成在治疗肿瘤的同时不可避免地干扰和破坏许多正常生理过程，近来发现血管生成和凝血过程有关，所以抗血管治疗可能会引起出血/凝血异常，在老年患者中可能还会引起或加剧心血管疾病，其他如伤口愈合、成年妇女正常的月经周期、胎儿的生长发育也会受到血管生成抑制剂治疗的影响。

目前大多数抑制血管生成药物尚处于Ⅰ、Ⅱ期临床试验阶段，在应用于临床之前还要克服许多问题。从理论上讲，目前抗血管生成治疗不可能彻底治愈肿瘤，当肿瘤直径小于2mm时，处于肿瘤生长的血管前期，可直接从组织间液获得足够的养分，对血管依赖性不大，此时抑制血管生成的治疗对这部分细胞基本无效，故难以达到根治的目的。因此与传统化疗、放疗及手术等治疗手段的联合应用，将是血管生成抑制剂的发展方向。作为新的治疗方法，抗血管生成治疗还不成熟，还需要在基础理论、药物筛选、临床前期药理研究、临床应用等方面进行更深入的研究。

（刘　蓉　詹启敏）

主要参考文献

［1］BOUCK N.Tumor angiogenesis：the role of oncogenes and tumor suppressor genes.Cancer Cells，1990，2（6）：179-185.

［2］HOLASH J，MAISONPIERRE P C，COMPTON D，et al.Vessel cooption，regression，and growth in tumors mediated by angiopoietins and VEGF.Science，1999，284（5422）：1994-1998.

［3］FONG G H，ROSSANT J，GERTSENSTEIN M，et al.Role of the Flt-1receptor tyrosine kinase in regulating the assembly of vascular endothelium.Nature，1995，376（6535）：66-70.

［4］DUMONT D J，JUSSILA L，TAIPALE J，et al.Cardiovascular failure in mouse embryos deficient in VEGF receptor-3.Science，1998，282（5390）：.946-994.

［5］BYRNE A M，BOUCHIER-HAYES D J，HARMEY J H.Angiogenic and cell survival functions of vascular endothelial growth factor（VEGF）.J Cell Mol Med，2005，9（4）：777-794.

［6］FERRARA N，GERBER H P，LECOUTER J.The biology of VEGF and its receptors.Nat Med，2003，9（6）：669-676.

［7］WANG F S，WANG H P，LECOUTER J，et al.Ras induction of superoxide activates ERK-dependent angiogenic transcription factor HIF-1alpha and VEGF-A expression in shock wave-stimulated osteoblasts.J Biol Chem，2004，279（11）：10331-10337.

［8］FINKENZELLER G，SPARACIO A，TECHNAU A，et al.Sp1recognition sites in the proximal promoter of the human vascular endothelial growth factor gene are essential for platelet-derived growth factor-induced gene expression.Oncogene，1997，15（6）：669-676.

［9］LEVY A P，LEVY N S，GOLDBERG M A.Hypoxia-inducible protein binding to vascular endothelial growth factor mRNA and its modulation by the von Hippel-Lindau protein.J Biol Chem，1996，271（41）：25492-25497.

［10］PAPAPETROPOULOS A，GARCIA-CARDENA G，DENGLER T J，et al.Direct actions of angiopoietin-1on human endothelium：evidence for network stabilization，cell survival，and interaction with other angiogenic growth factors.Lab Invest，1999，79（2）：213-223.

［11］KAMPFER H，PFEILSCHIFTER J，FRANK S.Expressional regulation of angiopoietin-1and-2and the tie-1and-2receptor tyrosine kinases during cutaneous wound healing：acomparative study of normal and impaired repair.Lab Invest，2001，81（3）：361-373.

［12］SURI C，JONES P F，PATAN S，et al.Requisite role of angiopoietin-1，a ligand for the TIE2 receptor，during embryonic angiogenesis.Cell，1996，87（7）：1171-1180.

［13］THURSTON G，SURI C，SMITH K，et al.Leakage-resistant blood vessels in mice transgenically overexpressing angiopoietin-1.Science，1999，286（5449）：2511-2514.

［14］CHEN J X，CHEN Y，DEBUSK L，et al.，Dual functional roles of Tie-2/angiopoietin in TNF-alpha-mediated angiogenesis.Am J Physiol Heart Circ Physiol，2004，287（1）：187-195.

［15］GIULIANI N，COLLA S，LAZZARETTI M，et al.，Proangiogenic properties of human myeloma cells：production of angiopoietin-1and its potential relationship to myeloma-induced angiogenesis.Blood，2003，102（2）：638-645.

［16］ZHANG L，YANG N，PARK J W，et al.Tumor-derived vascular endothelial growth factor up-regulates angiopoietin-2in host endothelium and destabilizes host vasculature，supporting angiogenesis in ovarian cancer.Cancer Res，2003，63（12）：3403-3412.

［17］LA ROSA S，UCCELLA S，ERBA S，et al.Immunohistochemical detection of fibroblast growth factor receptors in normal endocrine cells and related tumors of the digestive system.Appl Immunohistochem Mol Morphol，2001，9（4）：319-328.

［18］GUO L，KURODA N，TOI M，et al.Increased expression of platelet-derived endothelial cell growth factor in human hepatocellular carcinomas correlated with high Edmondson grades and portal vein tumor thrombosis.Oncol Rep，2001，8（4）：871-876.

［19］ZHOU Z，APTE S S，SOININEN R，et al.Impaired endochondral ossification and angiogenesis in mice deficient in membrane-type matrix metalloproteinase I.Proc Natl Acad Sci U S A，2000，97（8）：4052-4057.

［20］RUNDHAUGJ E.Matrix metalloproteinases and angiogenesis.J Cell Mol Med，2　0　0　5，9（2）：267-285.

［21］VIHINEN P，KAHARI V M.Matrix metalloproteinases in cancer：prognostic markers and therapeutic targets.Int J Cancer，2002，99（2）：157-166.

［22］HESS A R，SEFTOR E A，SEFTOR R E，et al.Phosphoinositide 3-kinase regulates membrane Type 1-matrix metalloproteinase（MMP）and MMP-2activity during melanoma cell vasculogenic mimicry.Cancer Res，2003，63（16）：4757-4762.

［23］O’REILLY M S，BOEHM T，SHING Y，et al.Endostatin：an endogenous inhibitor of angiogenesis and tumor growth.Cell，1997，88（2）：277-285.

［24］HANAI J，DHANABAL M，KARUMANCHI S A，et al.Endostatin causes G1arrest of endothelial cells through inhibition of cyclin D1.J Biol Chem，2002，277（19）：16464-16469.

［25］DHANABAL M，RAMCHANDRAN R，WATERMAN M J，et al.Endostatin induces endothelial cell apoptosis.J Biol Chem，1999，274（17）：11721-11726.

［26］RICARD-BLUM S，FERAUD O，LORTAT-JACOB H，et al.Characterization of endostatin binding to heparin and heparan sulfate by surface plasmon resonance and molecular modeling：role of divalent cations.J Biol Chem，2004，279（4）：2927-2936.

［27］FOLKMAN J.Antiangiogenesis in cancer therapy-endostatin and its mechanisms of action.Exp Cell Res，2006，312（5）：594-607.

［28］MARNEROS A G，KEENE D R，HANSEN U，et al.Collagen XVIII/endostatin is essential for vision and retinal pigment epithelial function.Embo J，2004，23（1）：89-99.

［29］SARGIANNIDOU I，ZHOU J，TUSZYNSKI G P.The role of thrombospondin-1in tumor progression.Exp Biol Med（Maywood），2001，226（8）：726-733.

［30］LINDERHOLM B，KARLSSON E，KLAAR S，et al.Thrombospondin-1expression in relation to p53status and VEGF expression in human breast cancers.Eur J Cancer，2004，40（16）：2417-2423.

［31］LAWLER J.Thrombospondin-1as an endogenous inhibitor of angiogenesis and tumor growth.J Cell Mol Med，2002，6（1）：1-12.

［32］KYRIAKIDES T R，ZHU Y H，SMITH L T，et al.Mice that lack thrombospondin 2display connective tissue abnormalities that are associated with disordered collagen fibrillogenesis，an increased vascular density，and a bleeding diathesis.J Cell Biol，1998，140（2）：419-430.

［33］ARMSTRONG L C，BJORKBLOM B，HANKENSON K D，et al.Thrombospondin 2inhibits microvascular endothelial cell proliferation by a caspase-independent mechanism.Mol Biol Cell，2002，13（6）：1893-1905.

［34］KAMOCHI J，TOKUNAGA T，TOMII Y，et al.Overexpression of the thrombospondin 2（TSP2）gene modulated by the matrix metalloproteinase family expression and production in human colon carcinoma cell line.Oncol Rep，2003，10（4）：881-884.

［35］MAESHIMA Y，YERRAMALLA U L，DHANABAL M，et al.Extracellular matrix-derived peptide binds to alpha（v）beta（3）integrin and inhibits angiogenesis.J Biol Chem，2001，276（34）：31959-31968.

［36］PASCO S，MONBOISSE J C，KIEFFER N.The alpha 3（Ⅳ）185-206peptide from noncollagenous domain 1of typeⅣcollagen interacts with a novel binding site on the beta 3subunit of integrin alpha Vbeta 3and stimulates focal adhesion kinase and phosphatidylinositol 3-kinase phosphorylation.J Biol Chem，2000，275（42）：32999-33007.

［37］HAMANO Y，ZEISBERG M，SUGIMOTO H，et al.Physiological levels of tumstatin，a fragment of collagenⅣalpha3chain，are generated by MMP-9proteolysis and suppress angiogenesis via alphaⅤbeta3integrin.Cancer Cell，2003，3（6）：589-601.

［38］MAESHIMA Y，SUDHAKAR A，LIVELY J C，et al.Tumstatin，an endothelial cell-specific inhibitor of protein synthesis.Science，2002，295（5552）：140-143.

［39］MAESHIMA Y，COLORADO P C，TORRE A，et al.Distinct antitumor properties of a type IV collagen domain derived from basement membrane.J Biol Chem，2000，275（28）：21340-21348.

［40］OLINER J，MIN H，LEAL J，et al.Suppression of angiogenesis and tumor growth by selective inhibition of angiopoietin-2.Cancer Cell，2004，6（5）：507-516.

［41］RUNDHAUG J E.Matrix metalloproteinases，angiogenesis，and cancer：commentary re：A.C.Lockhart et al.，Reduction of wound angiogenesis in patients treated with BMS-275291，a broad spectrum matrix metalloproteinase inhibitor.Clin Cancer Res，2003，9（2）：551-554.

［42］SIM B K，O′REILLY M S，LIANG H，et al.A recombinant human angiostatin protein inhibits experimental primary and metastatic cancer.Cancer Res，1997，57（7）：1329-1334.

［43］MENESES P I，ABREY L E，HAJJAR K A，et al.Simplified production of a recombinant human angiostatin derivative that suppresses intracerebral glial tumor growth.Clin Cancer Res，1999，5（11）：3689-3694.

［44］SOFF G A.Angiostatin and angiostatin-related proteins.Cancer Metastasis Rev，2000，19（2）：97-107.

［45］HICKLIN D J，ELLIS L M.Role of vascular endothelial growth factor pathway in tumor growth and angiogenesis.J Clin Oncol，2005，23（5）：1011-1027.

［46］RIBATTI D，VACCA A，RUSNATI M，et al.The discovery of basic fibroblast growth factor/fibroblast growth factor-2and its role in haematological malignancies.Cytokine Growth Factor Rev，2007，18：327-334.