膠質(zhì)瘤抗血管生成的治療現(xiàn)狀與展望

胡志芳，米亞靜，郭 娜，胡峰瑞，姜鳳良，高興春

（西安醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部，陜西省腦疾病防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710021）

0 引言

膠質(zhì)瘤是臨床上最常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)惡性腫瘤，約占所有原發(fā)性顱內(nèi)腫瘤的45%。膠質(zhì)瘤治療以手術(shù)切除腫瘤為主，結(jié)合放療、化療等綜合治療手段，但由于膠質(zhì)瘤呈高度浸潤(rùn)性生長(zhǎng)以及血腦屏障通透性低等問題，治療效果并不理想，是目前療效最差的惡性腫瘤之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，膠質(zhì)瘤患者的一年總生存率不足30%，高級(jí)別的膠質(zhì)瘤患者中位生存期也只有10個(gè)月左右［1］。因此尋找和開發(fā)新的膠質(zhì)瘤治療方法是目前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

早在1971年Folkman就提出實(shí)體瘤在沒有血管生成的條件下生長(zhǎng)會(huì)受到抑制，腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移都依賴于新生血管的形成，并指明抑制血管生成在腫瘤治療中具有重要意義［2］。 2011 年，Hanahan 等在《Cell》上發(fā)表綜述描述了腫瘤十大特征，腫瘤血管生成即是其中之一，再次肯定了血管生成在腫瘤增殖、侵襲轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用［3］。腫瘤新生血管為腫瘤組織的生長(zhǎng)代謝提供了養(yǎng)料，促使腫瘤細(xì)胞分裂增殖，并為腫瘤細(xì)胞向遠(yuǎn)處浸潤(rùn)遷移提供了條件?？鼓[瘤血管生成治療則為此受到人們的廣泛關(guān)注，并逐漸成為腫瘤綜合治療中的重要環(huán)節(jié)。腫瘤新生血管的形成有多種因素參與，如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor， VEGF）、基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase， MMPs）、黏附因子、血管生成素、表皮生長(zhǎng)因子等，抗腫瘤生成治療可以通過作用這些靶點(diǎn)及其下游的信號(hào)通路抑制血管生成，從而抑制腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。膠質(zhì)瘤是一種高度血管化的腫瘤，其生長(zhǎng)和侵襲轉(zhuǎn)移過程均依賴血管的生成［4］，且惡性程度及預(yù)后與瘤體內(nèi)血管密度相關(guān)。因此，針對(duì)膠質(zhì)瘤的抗血管生成治療是一種極具潛力的治療策略，目前針對(duì)血管生成的各種抑制劑陸續(xù)進(jìn)入臨床研究并取得了一定的研究成果，本文將對(duì)膠質(zhì)瘤抗血管生成的治療現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

1 膠質(zhì)瘤血管生成的機(jī)制

目前，研究［4］發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)瘤可以通過以下幾種機(jī)制形成血管為其生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)：①經(jīng)典的出芽式血管生成，即在血管生成因子和細(xì)胞因子的作用下，新血管從已經(jīng)存在的血管上出芽生成；②血管共選擇（vessel co-option），指腫瘤細(xì)胞侵入正常的血管內(nèi)并沿著已存在的血管生長(zhǎng)的現(xiàn)象；③套疊式血管生成，指血管壁向管腔內(nèi)陷并融合形成套入式柱狀物的血管生成過程；④血管生成擬態(tài)，指腫瘤細(xì)胞取代內(nèi)皮細(xì)胞形成血管樣的通道為自身供血的方式；⑤募集內(nèi)皮祖細(xì)胞的血管生成，指募集循環(huán)中骨髓來(lái)源的內(nèi)皮祖細(xì)胞進(jìn)入腫瘤后融入血管壁，并分化為內(nèi)皮細(xì)胞形成血管；⑥腫瘤干細(xì)胞分化成內(nèi)皮細(xì)胞，指膠質(zhì)瘤中存在的腫瘤干細(xì)胞可以分化成內(nèi)皮細(xì)胞形成血管。非出芽式的血管生成方式可能對(duì)于抗血管治療的研究意義更重大［5］。

2 抗膠質(zhì)瘤血管生成的靶標(biāo)及常用藥物

2.1 VEGF信號(hào)通路VEGF是諸多血管生成因子中作用最強(qiáng)、研究最廣泛、作用最清楚的一個(gè)。VEGF是由兩條單鏈蛋白通過二硫鍵構(gòu)成的34～46 KD的分泌蛋白。VEGF家族目前有 7個(gè)成員，分別是VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E、VEGFF及胎盤生長(zhǎng)因子（PIGF），其中VEGF-A在多種組織器官中表達(dá)，也是促進(jìn)腫瘤血管生成的重要因子［6］。VEGF-A外顯子的變位剪切可以產(chǎn)生多種單體，即 VEGF121、VEGF145、VEGF148、VEGF183、VEGF165、VEGF189、VEGF206。 VEGF 作為分泌蛋白，與細(xì)胞膜上相應(yīng)的受體（VEGFR）結(jié)合后發(fā)揮相應(yīng)的生物學(xué)功能。VEGFR主要包括三個(gè)成員：VEGFR-1（Flt-1）、VEGFR-2（KDR／Flk-1）和 VEGFR-3（Flt-4）。VEGFR是跨膜的酪氨酸蛋白激酶，其胞外段含有7個(gè)Ig樣結(jié)構(gòu)域，胞質(zhì)段含有酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域。當(dāng)VEGF與VEGFR結(jié)合后導(dǎo)致其構(gòu)象發(fā)生變化，使其胞內(nèi)的酪氨酸激酶區(qū)域發(fā)生自磷酸化，從而進(jìn)一步激活下游信號(hào)通路。VEGF／VEGFR可以促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、浸潤(rùn)和遷移，提高血管壁通透性，促進(jìn)血管支持物的形成，抑制細(xì)胞凋亡等，是刺激血管生成最強(qiáng)的細(xì)胞因子，在血管生成中起著關(guān)鍵作用［7］。

研究［8］表明，VEGF及其受體在多種腫瘤組織中均有異常表達(dá)，與腫瘤的發(fā)生發(fā)展及預(yù)后密切相關(guān)。在膠質(zhì)瘤中，VEGF及VEGFR的蛋白和mRNA表達(dá)水平也明顯升高，而且隨著膠質(zhì)瘤的惡性程度增加，表達(dá)水平越高，患者的預(yù)后越差，提示VEGF／VEGFR信號(hào)通路在膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展及預(yù)后中起著重要作用［9-10］。阻斷 VEGF／VEGFR信號(hào)通路可抑制腫瘤血管的生成，發(fā)揮抗腫瘤作用［11-13］，目前臨床已有多種針對(duì)VEGF信號(hào)通路的抗血管生成藥物，以VEGF及VEGFR的抗體和酪氨酸激酶抑制劑為主。

2.1.1 靶向 VEGF／VEGFR 的抗體 ①貝伐單抗（bevacizumab，avastin）是主要針對(duì) VEGF-A的高親和力人源化單克隆抗體，也是美國(guó)食品藥品監(jiān)督局（FDA）批準(zhǔn)的第一個(gè)針對(duì)腫瘤血管生成的治療藥物［14］。該藥物可與 VEGF特異性結(jié)合，阻斷 VEGF與VEGFR的結(jié)合，抑制VEGF信號(hào)通路阻止腫瘤血管生成。有研究［15］表明貝伐單抗聯(lián)合化療治療復(fù)發(fā)性膠質(zhì)瘤患者可顯著改善其無(wú)進(jìn)展生存期，并減少激素用量，但不能延長(zhǎng)總生存期，并且容易對(duì)貝伐單抗產(chǎn)生耐藥。美國(guó)FDA現(xiàn)已批準(zhǔn)其用于復(fù)發(fā)性膠質(zhì)瘤的治療，成為膠質(zhì)瘤抗血管生成藥物的先鋒代表。②阿柏西普（ziv-aflibercept，zaltrap）是一種重組的融合蛋白，可與VEGF-A、VEGF-B、PIGF結(jié)合從而降低血管通透性和新生血管形成。阿柏西普在多項(xiàng)臨床研究中已證實(shí)具有良好的耐受性和一定的抗腫瘤活性。目前針對(duì)復(fù)發(fā)性惡性膠質(zhì)瘤的Ⅱ期臨床試驗(yàn)也顯示出一定的效果［16］。

2.1.2 靶向 VEGFR的酪氨酸激酶抑制劑 抑制VEGFR酪氨酸激酶活性的小分子抑制劑特異性不強(qiáng)，往往可以同時(shí)結(jié)合其他受體家族，被稱為多靶點(diǎn)激酶抑制劑。這些抑制劑進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)可與相應(yīng)的靶分子結(jié)合，抑制下游分子的磷酸化，阻斷信號(hào)傳導(dǎo)，從而抑制血管生成。目前用于腫瘤治療的主要包括西地尼布（cediranib，AZD2171）、舒尼替尼（sunitinib）、瑞戈非尼（regorafenib）、阿帕替尼（apatinib、）、索拉非尼（sorafenib）等。其中舒尼替尼是一種多靶點(diǎn)受體酪氨酸激酶抑制劑，具有抑制腫瘤血管生成和腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的作用，研究［17］表明舒尼替尼聯(lián)合放射治療在復(fù)發(fā)的高級(jí)別膠質(zhì)瘤患者中取得了較好的6個(gè)月無(wú)病生存期，患者對(duì)其毒副作用也可耐受。也有研究［18］表明雖然兒童患者對(duì)舒尼替尼有較好的耐受性，但該藥物在這些患者中并未表現(xiàn)出明顯的抗腫瘤活性。西地尼布是一種強(qiáng)VEGFR抑制劑，研究［19］表明西地尼布對(duì)復(fù)發(fā)性卵巢癌等有一定的抗腫瘤作用，但在治療復(fù)發(fā)性膠質(zhì)瘤時(shí)效果并不理想。多種酪氨酸激酶抑制劑在其他腫瘤的臨床研究中都具有一定的抗腫瘤活性，但在膠質(zhì)瘤的治療中臨床效果往往較差。

2.2 Ang／Tie2信號(hào)通路促血管生成素（angiopoietin，Ang）及其酪氨酸激酶受體2（Tie2）與血管生成密切相關(guān)。促血管生成素-1（Ang-1）是一種分泌蛋白，可以促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的遷移、出芽及存活，并通過與受體Tie2結(jié)合使后者磷酸化，吸引血管平滑肌細(xì)胞等促進(jìn)血管生成，介導(dǎo)血管重塑，維持血管結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。血管生成素-2（Ang-2）與 Ang-1具有高度同源性，也可與Tie2結(jié)合，但不引起Tie2的磷酸化，因此可作為Ang-1的拮抗劑，競(jìng)爭(zhēng)性抑制Ang-1介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)，減少血管成熟，失去穩(wěn)定性［20］。 Ang／Tie2 通路參與了多種腫瘤的血管生成過程，尤其是Ang-2在腫瘤中表達(dá)水平明顯升高，且可通過誘導(dǎo)產(chǎn)生內(nèi)皮細(xì)胞蛋白酶、MMP-2等促進(jìn)腫瘤的發(fā)展和轉(zhuǎn)移［21-22］。此外，研究［23］發(fā)現(xiàn)Ang-2的作用與VEGF關(guān)系密切，VEGF的存在可以增加Ang-2的表達(dá)，協(xié)同Ang-2促進(jìn)血管生成。

通過分析TCGA膠質(zhì)母細(xì)胞瘤數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)現(xiàn)，Ang-2在膠質(zhì)瘤的表達(dá)上調(diào)程度要明顯高于Ang-1，表明膠質(zhì)瘤中Tie2信號(hào)途徑受到抑制。在小鼠膠質(zhì)瘤模型中，聯(lián)合應(yīng)用抗Ang-2和抗VEGF藥物可以延長(zhǎng)小鼠的生存期，減少血管的通透性，治療效果優(yōu)于單獨(dú)使用抗VEGF藥物，表明針對(duì)Ang-2的抗血管治療可以克服膠質(zhì)瘤對(duì)貝伐單抗的抵抗性［23］。此外，有研究［24］發(fā)現(xiàn) Ang-2還參與了機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)，針對(duì)Ang-2的抗血管生成治療可募集活化T細(xì)胞進(jìn)入腫瘤，使腫瘤更容易受到免疫攻擊。

目前針對(duì) Ang／Tie2信號(hào)通路的藥物主要有：①AMG386（Trebananib），一種重組肽-Fc融合蛋白，是Ang-1／Ang-2的中和肽體，可以阻斷其與Tie2的結(jié)合，進(jìn)而抑制腫瘤血管生成。AMG386在臨床試驗(yàn)中具有較好的耐受性，目前AMG386單獨(dú)使用或聯(lián)合貝伐單抗治療復(fù)發(fā)性膠質(zhì)瘤已進(jìn)入Ⅰ／Ⅱ期臨床試驗(yàn)。②PF-04856884（CVX-060）是靶向Ang-2的連接IgG的特異性多肽，在動(dòng)物模型中CVX-60聯(lián)合VEGF通路抑制劑可以顯著抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移［25］。CVX-60在臨床試驗(yàn)中也顯示出較好的安全性，已完成針對(duì)晚期實(shí)體瘤和腎細(xì)胞癌的臨床試驗(yàn)，并開展了對(duì)復(fù)發(fā)性膠質(zhì)瘤的相關(guān)臨床研究。③AMG-780和 nesvacumab（REGN-910）分別是針對(duì)Ang-1／Ang-2的人源化單克隆抗體［26］，目前已完成相應(yīng)的Ⅰ期臨床試驗(yàn)。由于Tie2也含有受體酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域，因此抑制酪氨酸蛋白激酶活性的小分子抑制劑如瑞戈非尼等同樣也可以抑制此信號(hào)通路。

2.3 MMPsMMPs在血管生成中發(fā)揮重要作用［27］。血管生成是從現(xiàn)有血管形成新血管的過程，需要降解血管基底膜并重建細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM），以使內(nèi)皮細(xì)胞遷移并侵入周圍組織，而MMPs則是降解細(xì)胞外基質(zhì)最重要的酶類，可以降解細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜中的膠原成分，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞遷移并參與ECM重建。

血管生成貫穿了腫瘤生長(zhǎng)、侵襲轉(zhuǎn)移的整個(gè)過程，因此 MMPs與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)［28］。MMPs也參與了膠質(zhì)瘤的侵襲轉(zhuǎn)移，尤其是MMP-2和MMP-9在膠質(zhì)瘤中呈現(xiàn)出高表達(dá)［29］，在其血管生成中發(fā)揮重要作用，與膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展、分級(jí)及預(yù)后均相關(guān)［30-31］。針對(duì)MMPs的抑制劑在臨床前研究中能夠抑制蛋白酶的活性，阻止腫瘤的進(jìn)一步生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，但此類抗血管生成藥物在各期臨床試驗(yàn)中大多都未達(dá)到預(yù)期效果，如第一代合成抑制劑巴馬司他（BB-94），第二代抑制劑馬馬司他、坦諾司他等，均由于在臨床試驗(yàn)中誘發(fā)明顯的不良反應(yīng)而終止臨床研究。目前第三代的MMPs抑制劑MMI-166可以抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞的侵襲及血管生成［32］，為膠質(zhì)瘤的抗血管治療帶來(lái)了希望。

3 膠質(zhì)瘤抗血管治療的臨床進(jìn)展

近年來(lái)，膠質(zhì)瘤抗血管生成的治療已經(jīng)成為臨床研究的重點(diǎn)［33］，下面簡(jiǎn)單綜述相關(guān)臨床進(jìn)展。2017年6月10日，在美國(guó)臨床數(shù)據(jù)庫(kù)Clinical Trials.gov（http：／／www.clinicaltrials.gov） 中用“血管生成（Angiogenesis）”和“膠質(zhì)瘤（Glioblastoma）”進(jìn)行查詢，符合結(jié)果的臨床試驗(yàn)共有215項(xiàng)。其中美國(guó)的臨床試驗(yàn)最多，有161項(xiàng)，加拿大有13項(xiàng)，歐盟有36項(xiàng)，亞洲有5項(xiàng)（其中中國(guó)有5項(xiàng)），俄羅斯有1項(xiàng)（圖1）。其中完成的有90項(xiàng)，募集志愿者的有39項(xiàng)，暫停的有1項(xiàng)，終止的有14項(xiàng)，狀態(tài)未知的有10項(xiàng)，取消的有10項(xiàng)，正在進(jìn)行還沒有募集志愿者的有36項(xiàng)，沒有招募志愿者的有11項(xiàng)；其中針對(duì)復(fù)發(fā)膠質(zhì)瘤的研究有17項(xiàng)。在測(cè)試的藥物中針對(duì)VEGF-A的貝伐單抗的臨床試驗(yàn)高達(dá)132項(xiàng)，占半數(shù)以上（62.6%）；針對(duì)VEGFR及酪氨酸蛋白激酶抑制劑的臨床試驗(yàn)有21項(xiàng)，表明干擾VEGF信號(hào)通路是目前膠質(zhì)瘤抗血管治療的主要手段。以研究最多的貝伐單抗為例，不論單獨(dú)用藥還是聯(lián)合用藥都可以延長(zhǎng)新診斷的膠質(zhì)瘤無(wú)進(jìn)展生存期，但是對(duì)于總生存期沒有影響［15］。其他抗血管治療的藥物如VEGFR的抑制劑等在膠質(zhì)瘤治療中都未表現(xiàn)出令人滿意的結(jié)果，對(duì)于造成這一現(xiàn)象的原因目前并不清楚［34］。因此，盡管膠質(zhì)瘤抗血管治療是一個(gè)很有潛力的治療方法，但目前并未給膠質(zhì)瘤的治療現(xiàn)狀帶來(lái)實(shí)質(zhì)性改善，還需要對(duì)抗血管生成治療作進(jìn)一步深入研究。

圖1 膠質(zhì)瘤抗血管生成治療臨床實(shí)驗(yàn)分布圖（來(lái)源：https：／／Clinical Trials.gov）

4 展望

抗血管生成治療在其他腫瘤治療中表現(xiàn)出良好的效果，但是在膠質(zhì)瘤治療中的效果不甚理想。血管生成是一個(gè)復(fù)雜的生理及病理學(xué)過程，涉及多種細(xì)胞、多種因子及多種機(jī)制，只有深入闡明血管生長(zhǎng)的機(jī)制才能更好地指導(dǎo)臨床治療。未來(lái)提高膠質(zhì)瘤抗血管生成治療的效果可能需要從以下幾方面入手：①尋找生物標(biāo)志物。腫瘤的個(gè)體化治療是腫瘤治療的發(fā)展方向，當(dāng)前人們正在尋找與膠質(zhì)瘤抗血管治療相關(guān)的影像學(xué)標(biāo)志物、血液標(biāo)志物、組織病理標(biāo)志物、分子標(biāo)志物等［35］。對(duì)相關(guān)標(biāo)志物的深入研究可以指導(dǎo)臨床如何選擇藥物，評(píng)估腫瘤的轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)及何時(shí)停藥等等，使治療更加合理高效；②尋找新的靶標(biāo)。目前，雖然在腫瘤抗血管治療中有很多的靶標(biāo)，但是腫瘤血管生成是一個(gè)復(fù)雜的過程，并且常用的抗血管治療藥物對(duì)膠質(zhì)瘤的治療效果都不甚理想，提示在膠質(zhì)瘤血管生成中可能有不同于其他腫瘤的機(jī)制或靶標(biāo)，需要我們?nèi)パ芯亢桶l(fā)現(xiàn)；③多種藥物的聯(lián)合應(yīng)用。目前人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到單獨(dú)依靠一種藥物治療腫瘤是不太可能的，由于腫瘤異質(zhì)性的存在，要想徹底殺滅腫瘤需要多種藥物的聯(lián)合應(yīng)用，比如同時(shí)針對(duì)VEGF和Ang-2的雙特異性抗體就表現(xiàn)出了很好的抗腫瘤效果［36］。綜上所述，目前對(duì)于膠質(zhì)瘤的抗血管生成治療開展了大量的實(shí)驗(yàn)研究，也取得了一定的效果，但是還有很多問題需要我們?nèi)ソ鉀Q。相信隨著研究的不斷深入，抗血管治療必將在膠質(zhì)瘤的治療中發(fā)揮舉足輕重的作用。