肿瘤血管生成和抗血管生成治疗癌症的机制

肿瘤血管生成和抗血管生成机制治疗癌症主要研究人员易海草MTC卡罗林斯卡大学总目标：我们研究项目的目标是研究肿瘤血管生成的复杂机制。通过了解病理性肿瘤血管生成的机制，我们想攻克血管，明确新的治疗靶标，优化目前治疗癌症的抗血管生成疗法，确定可靠的生物标志物，引导新药的临床意义。因此，我们的研究目的本质上是翻译的性质，如果与临床相关，将使数百万癌症患者受益。具体目标：1.研究肿瘤生长转移过程中血管和淋巴管生成的机制2.研究抗血管生成药物的耐药机制，优化抗血管生成疗法3.目标肿瘤为抗血管新生治疗决定潜在的有利部位4.研究癫痫组织在促进肿瘤血管和肿瘤生长转移中的作用背景和原因血管生成，即新血管在现有血管中生长的过程，对胚胎发育、女性生殖、伤口愈合、肿瘤生长和转移、慢性炎症、肥胖、糖尿病并发症、眼科疾病非常重要1。1971年，Judah Folkman提出了抑制肿瘤血管生成的新概念，作为治疗癌症的新策略2。该领域的研究进行了40年后，临床前和临床资料表明，抗血管新生治疗方法是治疗恶性和恶性肿瘤的有效合理方法。今天，根据抗血管生成原理，有些靶向药物主要有贝伐单抗、舒尼特尼、索拉维尼，这些药物结合化疗等传统疗法，成为人类肿瘤初级治疗方法的核心部分3。此外，抗血管新生治疗剂已成功用于治疗年龄相关的黄斑变性4等眼科疾病。在癌症领域，将抗血管新生治疗剂和化疗并行的疗法可以大大提高各种癌症患者的存活率，但是抗血管新生治疗方法对直肠癌、肺癌、乳腺癌等大多数癌症治疗仍然不理想，只有少数癌症患者(约30%)受益5。许多与临床相关的基本问题还没有解决。(1)为什么抗血管新生治疗剂和化疗并行对患者有效？(？为什么在一般情况下，单一治疗没有产生临床效果？2)为什么大部分癌症患者对血管新生的治疗都有天生的抵抗力？(？3)对血管新生治疗敏感的患者持续治疗时，为什么耐受性会增加？(？4)为什么抗血管新生药物的生存效果与肿瘤大小没有直接关系？(？(5)抗血管生成药物实际上在哪里起作用？(？6)什么生物标记可以预测临床效果？(？7)如何优化当前的治疗方案，使临床效果最大化？只有了解抗血管新生治疗如何产生临床疗效的基本机制后，这些问题才能得到解决。本研究试图理解抗癌血管生成的基本机制，翻译我们的临床研究结果，改善抗血管生成治疗药物癌症的临床意义。我们将使用多种预临床模式来探讨这些临床相关问题。我们还在研究血管生成在肿瘤转移过程中的作用，特别是早期促进肿瘤细胞扩散，研究侵犯和转移的血管的结构和数量。我们也会继续努力研究促进淋巴转移的根本原因淋巴管生成。总之，这个研究项目具有翻译性质，我们相信公布这些研究信息将有助于数百万癌症患者。研究计划和初步结果目的1研究肿瘤生长转移过程中血管和淋巴管生成的机制肿瘤可以产生很多血管生成因子，开始一个血管生成表型。由于遗传不稳定性，肿瘤细胞经常过激地表达多种血管生成因子，同时降低内源性血管生成抑制剂的生成6。肿瘤细胞、与肿瘤相关的纤维细胞、炎症细胞及血管周围细胞也能相当促进血管生长因子或细胞因子的高水平生成。虽然单个因子对肿瘤血管生成和肿瘤生长的调节作用进行了比较深入的研究，但促进肿瘤生长和转移的多个因子之间的相互作用还不得而知。不仅是血管生成，一些肿瘤来源的血管生成因子也会诱导淋巴管生成，导致淋巴转移7。其次，淋巴管生成促进淋巴转移的分子机制也不为人知。众所周知，肿瘤血管生成能显着促进癌细胞的转移，但在常氧和缺氧肿瘤环境中，血管生成对促进肿瘤细胞扩散和转移级联的作用还不得而知。我们的研究目的是畸形地研究肿瘤血管生成的这些方面，为抗血管生成治疗药物的开发提供重要信息，同时提高现有药物的疗效。任务1在肿瘤环境中促进肿瘤血管生成和生长的不同血管生成因子之间的相互作用目前，促进肿瘤血管生成、血管重塑和肿瘤生长的其他血管生成因子之间的复杂作用很少。FGF和PDGF家族成员一起诱导血管生成和肿瘤转移。例如，FGF-2和PDGF-BB是同时诱导肿瘤血管生成和肺转移的两个肿瘤血管生成因子的一般表达。血管生成协同的分子机制涉及血管内皮细胞和柱状细胞与血管平滑肌细胞(VSMCs)中FGF-2和PDGF受体的相互作用。为了获得有关这两个因子相互作用的分子的更多信息，计划将一个特定配体或特定细胞类型的受体具体缺失的基因鼠标模型实施为鼠标条件敲除技术。计划在内皮细胞中培养缺少PDGFR受体的成年老鼠。研究结果表明，FGF-2能在内皮细胞中实现PDGFR-受体的高水平表达，内皮细胞能在PDGF-2的刺激下发生早期反应。戴尔计划在肿瘤血管生成和血管重塑中杂交PDGFR受体C57/BL6鼠标(合作伙伴日本富山大学的Masakiyo Sasahara博士)和tie-2-cre C57/BL鼠标(来自我们的实验室)。您还可以将PDGFR-LOX和NG2 Cre(尤其是周细胞)鼠标或PDG fraLOX和VSMC-Cre鼠标杂交到C57/BL6鼠标，以获得新的鼠标线。相反，计划用相同的技术从内皮细胞、柱状细胞、血管平滑肌细胞中去除fgffr-1，用PDGFR进行说明。今后的研究计划利用条件基因敲除技术，栽培分别有不足的fgffr-2、fgffr-3、fgffr-4、PDGFR 的成年小鼠。为了研究小鼠肿瘤血管生成、肿瘤生长及转移过程中不同受体介导的信号传递系统，我们将不同系统的基因敲除。至于肿瘤细胞株，鼠标纤维肉瘤和以特殊因子表达的肺癌等多种细胞株以不同比例注入了这些肿瘤细胞，从而研究了这些因子的协同作用。例如，FGF-2和PDGF-BB肿瘤将移植到上述转基因小鼠身上，这些小鼠没有与血管生成相关的特定细胞类型的特定受体。肿瘤血管生成、肿瘤生长及转移将通过先进免疫组织化学技术的协同分析等我们验证的方法进行评估。血管生成因子在双顺磁性中表达，可以用EGFP或路西法酶追踪肿瘤细胞。除了研究上述PDGF-B和FGF-2系统外，还研究了VEGF家族成员在肿瘤血管生成和血管重构中的作用。继续研究诱导血管新生的VEGF和其他成员之间的联系。例如，我们研究了胎盘生长因子(PLGF)在控制肿瘤血管生成和血管重塑方面的作用。据最新数据显示，PIGF可以促进肿瘤血管重塑，使有障碍的肿瘤血管正常化。但是，PIGF诱导血管正常化是否依赖VEGF还不能确定。因为VEGF和PLGF是在同一细胞组中异种二聚体中产生的两个元素。与VEGF二聚体不同，PlGF-VEGF二聚体呈弱或小血管生成活性。为了解决这个问题，我们计划建立没有VEGF表达、只表达PIGF的肿瘤细胞株，用VEGF基因敲打鼠标胚胎，将成纤维细胞转变为肿瘤细胞。以非VEGF肿瘤细胞系转染PIGF基因，可以研究二聚体对血管正常化是否必需。此外，这种宝贵的细胞系将提供研究这种肿瘤对VEGF治疗的抵抗能力的机会。据悉，PLGF明显有助于增加抗VEGF药物在肿瘤治疗中的抵抗，但在PLGF和VEGF的关系问题上，还没有研究二聚体的形成。在肿瘤环境中，还没有研究其他几个血管生成因子之间的血管生成协同作用。我们打算用这些体系研究VEGF和TNF-、IL-6等炎症因子。事实上，在大多数肿瘤浸润过程中，炎症细胞产生多种细胞因子。因此，研究肿瘤衍生血管生成因子与控制血管生成的炎性细胞因子的关系与临床方面密切相关，有助于开发有效的治疗方法。任务2淋巴管生成与淋巴转移像血管生成一样，肿瘤分泌的各种生长因子和细胞因子可以促进肿瘤淋巴管生成7。但是，促进肿瘤内及肿瘤周围淋巴管生长和转移的淋巴管生成因子之间的作用还不得而知。我们使用LYVE-1、ping族蛋白、VEGFR-3(不清楚)等多种淋巴管内皮细胞特异性标记法检查的淋巴管生成淋巴管模型与肿瘤异种移植模型的结合，研究淋巴管生成活动与促进淋巴转移的因子之间的作用。淋巴管和血管可以分为LYVE-1和CD31，CD34双重免疫染色法。在肿瘤环境中，这几个因素不仅影响淋巴管的生长，还影响其结构，所以我们把淋巴管密度和结构与淋巴结转移有关。除了生长因子外，我们还创建了肿瘤细胞株来表达某些炎症细胞因子，例如TNF-，IL-6。初步研究表明，在肿瘤环境中，这种免疫细胞因子是强大的淋巴管生成因子，可以促进淋巴结转移。我们将使用多种基因操作鼠标系统，研究各种受体的作用，以及淋巴管生成和转移的信号传递途径。总的来说，这些研究对获取信息很重要，在促进淋巴管生成和转移的过程中，了解这些生长因子和细胞因子的机制，有助于开发抑制和预防淋巴转移的有效药物。任务3肿瘤早期事件中的血管生成和缺氧许多先进的成像技术被用于监测临床前模型和临床患者的癌症转移，但这些技术只能监测较大的转移性肿瘤，不能用于研究肿瘤侵袭或肿瘤细胞扩散到血液循环的早期事件。通过斑马鱼制作了斑马鱼转移模型，研究哺乳动物肿瘤转移早期事件。斑马鱼胚胎是透明的，有免疫赦免，因此可以移植人或老鼠的肿瘤，可以通过成熟的吗啉技术进行基因功能特异性降低。基于斑马鱼的这些特征，最近我们开发了能够在单细胞水平检测肿瘤细胞传播的斑马鱼转移模型，可以研究肿瘤细胞在血液循环中扩散的FL1，即组织的常氧和缺氧状态下的EGFP转基因线。利用这个模型，我们可以系统地研究组织的常氧和缺氧状态下促进肿瘤细胞侵袭和转移的肿瘤形成的单一血管生成因子或组合。由于多种原因，我们被转染了不同的肿瘤细胞株，在肿瘤细胞株中只能表达单个血管生成因子。我们计划利用转移模型研究肿瘤患者的临床标本，看看这种模型能否用作预测癌症患者肿瘤侵袭和转移的功能体系。因此，该项目需要临床医生和我们的研究组一起工作。事实上，我们和卡罗林斯卡医院的Johan Hartman和Jonas Bergh博士一起接受了乳腺癌活检，开始了研究。我们希望该测量能作为监测药物疗效和预测癌症患者预后的可靠体系。目的2抗血管生成药物抵抗机制研究及抗血管生成治疗的优化抗肿瘤血管生成治疗的核心问题之一是克服抵抗力的方法，这一问题在大多数对血管药物有天生抵抗力的癌症患者中普遍存在。例如，约百分之70的大肠癌、肺癌和乳腺癌患者，对血管生成的治疗方法(例如贝巴什曼)有天生的抵抗力。另外，大部分患者继续用抗血管新生疗法治疗的初始反应就是增加抵抗力。因此，了解抗血管新生治疗药物的抗机制非常重要，优化当前抗血管新生治疗方法及其化疗的联合治疗，识别可靠的生物标志物，预测治疗结果，使数百万癌症患者受益。任务1抗血管生成治疗阻力的补偿机制现有的大部分抗血管生成药物主要通过以VEGF途径为目标直接中和或抑制VEGF受体的酪氨酸激酶活性发挥作用。但是通过阻断VEGF抑制血管生成，往往会改变组织缺氧等肿瘤微环境，激活其他非VEGF因子。抗VEGF药物被证明增加了其他血管生成因子(如EPO、PlGF、GCSF、SDF-1等)的表达。因此，为了对抗VEGF治疗，肿瘤通常通过其他非VEGF因子生成血管。这种机制称为电阻补偿机制。利用目前可用的肿瘤小鼠模型，我们想研究抗血管新生药物在肿瘤中表达不同因子的敏感度。为了克服抗血管新生药物抵抗，计划使用各种抗血管新生剂，例如VEGF、抗整合剂、内源性血管生成抑制剂、血管破坏剂等。该计划的原则是将化疗和抗血管疗法结合起来，作为临床前肿瘤模型进行研究。我们希望这项研究能提供直接证据，指导今后对这种药物的临床试验。为了区分主观来源和肿瘤来源VEGF对血管治疗的反应，对表达VEGF-null肿瘤和VEGF的肿瘤进行了比较，研究对血管治疗的反应。主要来源VEGF被证明对促进肿瘤血管生成有非常重要的作用。VEGF-null肿瘤模型还提供了研究新型药物和使用非VEGF抑制解决抵抗问题的机会。任务2优化了当前的抗血管生成治疗目前可用的抗血管新生治疗方法不太理想，只有少数癌症患者受益于这种治疗方法。因此，改善目前的治疗方案，使接受这种治疗的癌症患者受益，是一项非常紧迫而重要的任务。与临床实践相关的主要问题是克服阻力，确保抗血管新生药物的长期供给，以最佳顺序使用抗血管新生药物及化疗，配合化疗优化抗血管新生药物。解决这些临床相关问题的重要方法之一是完善药物传递系统，保障抗血管生成药物的长期供应，保持抗血管生成治疗。我们计划与MIT Robert Langers博士的实验室合作，开发能长期持续释放抗血管新生药物(抗血管新生药物)的新释放系统。我们想开发通过数字控制系统嵌入和释放抗血管新生药物和化疗药物的“智能芯片”装置。除了患者的生物标记信息，我们希望在给定的时间，为了个人化的药物治疗，将这种化合物释放到患者体内。当然，这个目标需要花费巨大的努力和时间来实现。但是如果成功，对数百万癌症患者的意义就很大。据最近的动物研究资料显示，更具生存可能性的顺序是在化疗之前运送抗血管新生治疗药物。该研究将依次交付抗血管新生治疗药物，进一步明确化疗的生存效果机制。目标3确定目标肿瘤是抗血管新生治疗的潜在有