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血管生成与肿瘤 重庆医科大学病理教研室米粲教授 第四节抗血管生成与肿瘤治疗 抗血管生成策略 antiangiogenicstrategy 或称血管抑制性治疗 angiosuppressivetherapy 是一种以阻止和 或 减少病变组织血管生成为策略的治疗方法 它对一些慢性炎症 糖尿病性视网膜病变等的治疗有积极作用 并已成为肿瘤治疗的新方法和研究的重点与热点 在未来肿瘤综合治疗方法中 抗血管生成治疗可能会成为一个重要的组成部分 一 抗血管生成物质抗血管生成物质除了前述的内源性血管生成因子外 还有外源性血管生成抑制物 后者包括一些天然的和利用各种技术合成的化合物 它们能针对血管生成的各个步骤拮抗 干扰内源性或生理性的血管生成或未成熟的新生血管 产生抗血管生成治疗作用 国外已发现和开发出多种具有良好临床应用前景的抗血管生成物质 包括内源性和外源性抑制物 例如 1985年DoaldInsber发现一种真菌污染可抑制培养的毛细血管内皮细胞生长 该真菌分泌的活性物质是烟曲霉素 一种古老的阿米巴杀虫药 它可在体外抑制内皮细胞增殖 体内抑制血管生成 其人工合成的类似物血管生成调节剂 1470 angiogenesismodulator 1470 AGM 1470 又称TNP 470 是比其母体化合物更有效的血管生成抑制剂 且无毒性 其他外源性血管生成抑制物 苏拉明 suramin 钙通道阻滞剂鱼精蛋白 二 抗血管生成与肿瘤治疗 一 抗血管生成治疗肿瘤的生物学基础采用抗血管生成策略治疗肿瘤的生物学依据是肿瘤持续生长依赖于血管生成 正常成人血管生成机制处于关闭状态 而肿瘤组织有活跃的血管生成事件 实体瘤的持续生长一方面是由于癌细胞的恶性表型 另一方面依赖于间质中血管生成以提供营养物和氧 血管生成又依赖于瘤细胞产生的血管生成因子的促进作用 肿瘤内出现血管后 除了血管带给瘤细胞营养物外 内皮细胞本身对瘤细胞也有旁分泌刺激作用 肿瘤新生血管的旁分泌效应源于内皮细胞产生的生长因子和细胞因子 它们刺激肿瘤细胞生长和转移 内皮细胞产生的生长因子 bFGF血小板源生长因子胰岛素样生长因子I 细胞因子 IL 6 IL 8 GM CSF 基于上述瘤细胞与内皮细胞之间的这种相互影响关系 人们提出了肿瘤的 双细胞模型 即内皮细胞室和肿瘤细胞室相互作用 它们可促进彼此的生长 如果用一种特异的内皮细胞抑制物 使内皮细胞对肿瘤细胞产生的血管生成刺激无反应 那么无论原发性还是转移性肿瘤的生长均会被抑制 使肿瘤体积不会增大 上述双细胞室模式的启发意义在于 应将抗血管生成策略同传统的细胞毒性化疗方法相结合 从肿瘤血管和瘤细胞两方面治疗肿瘤 在瘤细胞和内皮细胞这一双细胞系统中 肿瘤细胞突变率较高 变异大 易产生耐药性 而内皮细胞不易发生突变 且不易产生抗药克隆株 同样 骨髓细胞一般不产生耐药 我们可利用内皮细胞和肿瘤细胞之间的这种差异 将血管生成抑制剂与传统细胞毒疗法联用 当出现细胞毒性或抗药性时中止细胞毒治疗 然后继续应用血管生成抑制剂 数年 以维持病情稳定或使肿瘤休眠 这种联合治疗已在动物体内得到很好的证明 瘤细胞和毛细血管独特的三维构型为抗血管生成疗法奠定了基础 每一条毛细血管为一个微柱体内的瘤细胞提供营养 每个内皮细胞所占的一个毛细血管约供应着100个瘤细胞的营养 所以 针对肿瘤血管进行的治疗效率可以很高 此外 血循环中的抗血管生成药物直接与血管内皮细胞接触 故显效更迅速 在对于肿瘤的抗血管生成治疗上有时会产生这样的错误认识 只有高度血管化的肿瘤才适合用血管生成抑制因子治疗 体积已经很大的肿瘤不能用抗血管生成疗法治疗 只有恶性而非良性瘤可以用抗血管生成疗法 实际上 肿瘤内新的毛细血管有很高的更新率 干扰维持内皮细胞高度增殖率的血管生成因子均可使这些血管逐渐消退 血管生成的存在并不能区分肿瘤的良恶性 即使是良性肿瘤 甚至是良性前列腺肥大也可用抗血管生成疗法治疗 综上所述 抗血管生成治疗肿瘤具有高效 迅速 很少副作用 一般不会产生抗药性等优点 近年在肿瘤的抗血管生成药物研究和开发方面取得了很多进展 有些尚在临床前试验阶段 有些已在进行临床研究 研究较多 体内治疗效果较好的血管生成抑制物 TNP 470抗VEGF抗体SuraminAngiostatinEndostatinBatimastatMarimastatAG3340VitaxinSU6668SU5416 抗血管生成途径 直接抑制内皮细胞增殖阻止基质降解抑制内皮细胞特异性整合蛋白 存活信号转导 endothelial specificintegrin survivalsignaling 通过非内皮细胞特异性作用机制及阻断或干扰血管生成因子受体作用 如抑制酪氨酸激酶活性 其他一些物质如雌激素受体a 抗VE cad抗体等的抗血管生成治疗肿瘤作用也在进一步研究之中 二 肿瘤的抗血管生成基因治疗各种动物实验研究表明基因治疗是抗实体瘤血管生成的有效方式 1 反义VEGFcDNA或核酸技术基因治疗2 负显性Fik 1突变体基因治疗3 可溶性Flt 1受体基因治疗4 血管生成抑制因子cDNA转染进行基因治疗 1 反义VEGFcDNA或核酸技术基因治疗使用反义VEGF寡核苷酸 用磷酸钙盐法转染胶质母细胞瘤细胞 结果发现 瘤细胞VEGFmRNA及其蛋白产物表达均有减少 裸鼠移植瘤形成减少 而且肿瘤的血管生成减少 通过核酶来减少编码血管生成因子的mRNA 也显示了同样的治疗效果 2 负显性Fik 1突变体基因治疗有作者报道 在进展期肿瘤用VEGF受体Flk 1负显性突变体可阻断VEGF作用 导致移植瘤组织内血管生成明显减少 肿瘤生长变慢 3 可溶性Flt 1受体基因治疗血肿瘤局部转导编码分泌型Fit 1细胞外区的cDNA能够有效地抑制皮肤原发性肿瘤 显著降低肺转移瘤的发生 4 血管生成抑制因子cDNA转染进行基因治疗有研究者克隆了从单核细胞化学诱化蛋白 1至编码人PF4cDNA的信号肽用腺病毒或逆转录病毒载体将可溶性PF4cDNA转导细胞分泌具有生物活性的PF4 可抑制内皮细胞合成的DNA40 以上 裸鼠神经胶质瘤肿瘤外给予载体 肿瘤生长受抑 治疗肿瘤可使血管减少动物存活率高于对照组 将TSP 1cDNA转染乳腺癌细胞将之注入乳腺脂肪可见肿瘤减少 转移率降低 三 存在的问题抗血管生成治疗还存在一些亟待解决和引人注目的问题 在人体能否获得如同在异种移植和同种肿瘤移植模型及转基因系统中所观察到的良好效果 使得抗血管生成药物能够成功应用于临床 angiostatin和endostatin在荷瘤鼠长期治疗的情况下不产生抗药性 这意味着可用于长期治疗 已可在肿瘤病危人群中用于预防 但其他的血管生成抑制剂是否也无抗药性 其他血管生成性疾病是否也对这些抑制物产生治疗反应 目前尚不清楚抗肿瘤血管生成治疗到达何种程度时就会影响胚胎发育或创伤愈合过程 远期副作用也不清楚 在肿瘤的抗血管生成治疗过程中止之后 癌细胞的生物学特性和营养供应途径有无改变及其意义 建立在体监测肿瘤血管生成状态和对治疗反应的方法 也是十分重要和迫切的 对于肿瘤与非肿瘤性血管生成中内皮细胞标志性表位 epitope 的识别在抗血管生成的靶向治疗与