肿瘤微环境与CD13抑制剂

1、肿瘤微环境与CD13抑制剂,主要内容,肿瘤微环境 CD13 CD13抑制剂乌苯美司 乌苯美司双重作用机制的基础研究,肿瘤微环境,微环境（tumor microenvironment ）： 肿瘤局部浸润的免疫细胞、间质细胞及所分泌的活性介质等与肿瘤细胞共同构成的局部内环境。 肿瘤微环境，即肿瘤细胞产生和生活的内环境，其中不仅包括了肿瘤细胞，还有其周围的成纤维细胞、免疫和炎性细胞、胶质细胞等各种细胞，同时也包括附近区域内的细胞间质、微血管以及浸润在其中的生物分子。,3,肿瘤微环境,肿瘤微环境是在肿瘤在生长、浸润和转移过程中，由肿瘤细胞及细胞外间质相互作用后形成的肿瘤细胞生长的特殊环境。 肿瘤微环境

2、中的各种成份相互作用，通过多种途径刺激肿瘤细胞生长和转移。,4,肿瘤转移的关键肿瘤微环境,侵袭转移过程包括细胞增生、细胞运动、微环境、血管生成、基质重塑、粘附分子、机体免疫、代谢压力,干预任何一个环节，都有可能影响侵袭转移进程。,5,肿瘤微环境与肿瘤侵袭、转移,6,降解基板和细胞外基质是肿瘤转移的关键步骤,降解基板和细胞外基质所涉及的蛋白酶,7,粘附因子：在介导肿瘤细胞转移过程中发挥重要作用,细胞间的粘附力下降，有助于肿瘤细胞与原发瘤分离而迁移； 肿瘤细胞进入循环后，与血小板、血管内皮细胞间的粘附力增强， 有助于肿瘤细胞成活； 肿瘤细胞与血管壁和细胞外基质之间的粘附力增强，有助于穿出血 管壁，

3、形成转移灶； 肿瘤细胞粘附能力的高低对肿瘤的作用是双向的，调节肿瘤细胞粘 附就是增强同质性粘附而降低异质性粘附，以阻止肿瘤细胞从母体 脱落及与宿主各种成分的粘附。,8,细胞互相粘附以及与细胞外基质粘附的 分子类型,1、 2、 3、,黏多糖,细胞表面蛋白多糖核心蛋白质,矩阵蛋白多糖核心蛋白质,多黏基质蛋白,胶原纤维,细胞矩阵粘附,细胞支架蛋白,细胞内附件蛋白,细胞粘附分子,细胞间粘附,9,肿瘤血管生成是肿瘤微环境中的重要环节,内皮细胞,周细胞,成纤维细胞,基底膜 细胞外间质,免疫细胞,肿瘤微环境中的各个成份通过多种途径调节肿瘤血管的生长和形态 肿瘤微脉管系统是决定其内部微环境的主要因素,血管内血

4、管生成调节因子,10,血管生成对于肿瘤发展是必需的,血管生成在肿瘤进展中发挥作用的阶段,恶变前期,恶性肿瘤,肿瘤生长,血管侵袭,处于休眠的微转移灶,明显的转移灶,(未血管化的肿瘤),(血管生成开关),(血管化的肿瘤),(肿瘤细胞 内渗入血管),(定植于远处器官),(继发性血管生成),Adapted from Poon, et al. JCO 2001,11,Folkman,J. Tumor angiogenesis: therapeutic implication. N.Engl. J.Med. 1971. 285：1182-1186.,肿瘤血管生成理论,Judah Folkman 教授 19

5、71年，提出“肿瘤的生长依赖于新生血管生成”这一观点，开创了一个新的研究领域。 肿瘤的生长有两个明显不同的阶段，即无血管的缓慢生长阶段和有血管的快速增殖阶段。 大部分实体瘤可长期处于无血管的休眠 (dormant)状态, 肿瘤细胞依靠被动扩散获得营养, 最大直径小于2mm。,波士顿儿童医院医疗 中心外科教授,12,肿瘤的生长有赖于新生血管,13,阻断新生血管，抑制肿瘤生长,肿瘤细胞产生的肿瘤血管生长因子 ( tumor angiogenesis factor, TAF ) 能触发肿瘤血管生成。 触发了血管生成，肿瘤就会进入快速增值阶段，此外，血管还是肿瘤转移的途径之一。 阻断新生血管生成，就有

6、可能控制肿瘤生长，遏制肿瘤侵袭、复发、转移。,14,T细胞:TIL/CTL NK 单核巨噬细胞,肿瘤转移微环境,肿瘤微环境肿瘤转移的关键,内皮细胞 降解周围基质 血管生成因子,血小板、血管内皮细胞 血管壁和细胞外基质,主要内容,肿瘤微环境 CD13 CD13抑制剂乌苯美司 乌苯美司双重作用机制的基础研究,金属蛋白酶氨肽酶N，CD13,氨肽酶N(APN，CD13)属于结合Zn的金属蛋白酶超家族，广泛分布于造血细胞、成纤维细胞、脑细胞和肠、肾、肝细胞等，参与蛋白水解，参与细胞和器官的正常蛋白代谢。,在多种肿瘤细胞表面高水平表达，如白血病、前列腺癌、结肠癌、非小细胞肺癌等，被称作肿瘤细胞标记物。,子

7、宫内膜腺癌、卵巢癌组织中APN/CD13的表达,子宫内膜腺癌,粘液性囊腺癌,浆液性囊腺癌,阴性对照,APN/CD13在肿瘤细胞表达较强，间叶组织较弱,Int. J. Cancer.2007,120, 22432250,氨肽酶NCD13作用,一、促进肿瘤细胞侵袭与转移 CD13通对基底膜成分(基膜和型胶原蛋白) 的水解作用, 进行组织消化穿透; 一种辅助的粘附分子，促进肿瘤细胞附着，参与细胞信号传导、炎症驱化； 促进肿瘤新生血管的形成： 在血管形成刺激因素如缺氧、VEGF 作用下, 新生血管内皮CD13mRNA 及表达上调, 而成熟血管内皮无CD13 表达。,氨肽酶NCD13作用,CD13 连续

8、降解：多的肽调节因子，其中包括免疫活性物质，从而降低了机体免疫； 抑制免疫细胞对肿瘤细胞表面抗原的识别和直接杀伤细胞的能力。,二、 免疫负调节,胰腺癌患者体内CD13的表达量 与肿瘤血管密度的关系,IMD：intratumor microvessel density(肿瘤内微血管密度),结论：CD13的表达与肿瘤血管生成成正相关,Ikeda N, et al. Clin Cancer Res , 2003 , 91503,CD13表达阴性(-)胰腺患者生存期明显延长,Ikeda N, et al. Clin Cancer Res , 2003 , 91503,CD13表达低的NSCLC患者总生

9、存率显著延长,A：90例NSCLC患者生存期CD13表达量关系 B：40例期NSCLC患者生存期与CD13表达量关系,Haruyasu Murakami，Clin Cancer Res, 2005，11：8674,CD13通过降解IL-8，抑制白血病细胞凋亡,血管内皮细胞,互相接触,释放,（凋亡因子）,高表达 CD13 抵抗,诱导白血病 细胞凋亡作用被,IL-8是CD13/APN 的底物，很可能CD13APN通过降解IL-8， 抑制血细胞凋亡，起到促进血细胞增殖发育的作用。,M ishim a Y .et al.J Natl Cancer Inst,2002,94:10201028,24,主要

10、内容,肿瘤微环境 CD13 CD13抑制剂乌苯美司 乌苯美司双重作用机制的基础研究,CD13抑制剂乌苯美司,1976 年, 日本的梅泽滨夫等人从网状橄榄链霉菌培养液中发现了一种具有抗菌作用和免疫增强作用的小分子二肽化合物, 为氨基肽酶N 的特异性抑制剂，具有直接和以宿主为中介的抗肿瘤活性作用。 万乐乌苯美司片（专利创新剂型）于2009年上市。,乌苯美司,目前研究较为成熟的CD13抑制剂是从网状橄榄链霉菌培养液中发现的一种低分子二肽化合物乌苯美司，作为免疫增强剂上市。 乌苯美司成为一类新型的治疗药物，主要用于预防和治疗肿瘤。,27,28,乌苯美司双重作用机制-改善肿瘤微环境,靶向抗癌作用 提高机

11、体免疫力,乌苯美司CD13抑制剂,提高机体免疫力,抑 制 CD13,1,2,3,1,2,3,免疫调节剂在微环境中的作用,不同蛋白酶抑制剂对ATRA诱导NB4细胞分化的作用,(*P0.05),只有Ube在1ng/ml浓度下可增强ATRA对NB4细胞的分化作用,不加10-7M ATRA,加10-7M ATRA,Amastatin A:抑氨肽酶A Antipain:抗蛋白酶素 Chymostatin:糜蛋白酶抑制素 Leupeptin:亮肽酶素 Pepstatin:胃酶抑素,Ubenimex,Ubenimex,主要内容,肿瘤微环境 CD13 CD13抑制剂乌苯美司 乌苯美司双重作用机制的基础研究,乌

12、苯美司体外作用,金属蛋白酶CD13抑制剂 诱导肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤细胞的生长 抑制肿瘤新血管的形成 提高机体免疫力,金属蛋白酶CD13抑制剂 诱导肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤细胞的生长 抑制肿瘤新血管的形成 提高机体免疫力,不同细胞株CD13金属蛋白酶的活性,Richard A. et al.Blood, 1990,75(2 ): pp 462-469,乌苯美司对细胞表面CD13活性的抑制,Ubenimex,Richard A. et al.Blood, 1990,75(2 ): pp 462-469,phosp、D,L、N-carb: CD10抑制,金属蛋白酶CD13抑制剂 诱导肿瘤细胞凋亡，抑

13、制肿瘤细胞的生长 抑制肿瘤新血管的形成 提高机体免疫力,乌苯美司抑制K562细胞，诱导细胞凋亡,Sawafuji K, et al. Leukemia 44(11):1987-1996,金属蛋白酶CD13抑制剂 诱导肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤细胞的生长 抑制肿瘤新生血管的形成 提高机体免疫力,乌苯美司对血管内皮细胞生长的影响 （相差显微镜图）,血管生成是肿瘤生长和转移的关键步骤，CD13/APN是重要调节因子，Ube作为CD13的功能性抑制剂，与CD13单抗相似，可抑制HUVEC的生长，与对照组有显著差异。,UBE,The angiogenic regulator CD13/APN is a tr

14、anscriptional target of Ras signaling pathways in endothelial morphogenesis Bhagwat SV, et al. Blood.2003;101(5):1818-1826,金属蛋白酶CD13抑制剂 诱导肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤细胞的生长 抑制肿瘤新血管的形成 提高机体免疫力,42,激活单核细胞，增强自然杀伤细胞活性,沈炜明,等.中国医药工业杂志,1995,26(9):397-400,结论:Ube激活单核细胞，合成并分泌IL-1等细胞因子发挥免疫调节作用。,Ube体外对人单核细胞合成和分泌IL-1的影响（N=8，XS）,增强

15、NK细胞活性提高机体免疫,BS浓度在0.01-1ug/ml范围内，对NK细胞活性的影响不明显（P0.05）,当BS浓度大于10ug/ml时，能显著增强小鼠脾NK细胞活性，并随浓度提高而增强。,乌苯美司对小鼠脾脏天然杀伤细胞活性的增强作用. 中国医药工业杂志，1995，26（6）：255-257, P0.01 ,与相应的对照组比较,结论:Ube可显著增强小鼠脾NK细胞活性，具有浓度依赖性。,Sasaki S, et al. Clin Exp Immunol,1998,111:30-35,44,增强Th1细胞活性提高机体免疫,结论：Ube激活Th1细胞，分泌IL-2等细胞因子发挥免疫调节作用,刺激小鼠脾Th1细胞分泌IL-2和IFN-,注：B/REV、IIB/REV和IIIB/REV均为基因/DNA片段,抑制肿瘤细胞的生长、侵袭、转移、新血管的形成并诱导细胞凋亡,Th1，