血管内皮生长因子在肿瘤中的研究进展

血管内皮生长因子在肿瘤中的研究进展作者：杜京涛,许新华    作者单位：1.443003湖北宜昌，三峡大学第一临床医学院&宜昌市中心人民医院肿瘤科; 2.三峡大学肿瘤研究所    【关键词】  血管内皮生长因子,肿瘤,血管生成,靶点1血管内皮生长因子    1.1VEGF家族概述VEGF是一种具有高度特异性的血管内皮分裂原,能诱导血管内皮细胞分裂增生,增强毛细血管的通透性,又称为血管通透因子。它是一个庞大的二聚体糖蛋白生长因子家族,其成员包括七种分泌的糖蛋白VEGFA~VEGFE、胎盘生长因子（PIGF）和VEGFF[2]。VEGFA(既通常指的VEGF)首先由Senger等[3]作为一个由肿瘤细胞分泌的血管渗透性因子识别出来。它是最具特征性的和研究最多的VEGF家庭成员，是一个在正常和肿瘤相关的血管生成中至关重要的细胞因子。Leung等进一步分离和克隆出了作为内皮细胞特异性的分裂原的VEGFA。人类VEGFA基因位于染色体6的短臂，由8个外显子和7个内含子组成，经过转录水平剪切后产生4种成熟的亚型（VEGF121、VEGF165﹑VEGF189﹑VEGF206）。另外还发现通常很少表达的亚型(VEGF145 、VEGF183）。VEGF165亚型分泌的最多,是发挥生物学效应的主要成分，而且多数肿瘤组织中以VEGF165表达为主。VEGFB 结合VEGFR1但不结合VEGFR2或VEGFR3这个受体的激活作用诱发弱的促有丝分裂的上皮细胞信号意味VEGFB可能是一无效的内皮细胞有丝分裂原[4]，但VEGFB对冠脉的发育和功能起重要作用[5]。VEGFC是由Joukov等从PC3前列腺癌细胞中分离纯化出的，是最早被发现的淋巴管生成因子，以后的研究发现VEGFD是VEGF家族另一个重要的淋巴管生成因子。VEGFC、VEGFD都以前体的形式合成，分泌到细胞外，经蛋白酶水解为成熟型，两者结构相似, 均为重要的促淋巴管生成因子[6]。从羊痘病毒基因组分离出来的VEGFE与VEGFA有相似生物活性，但它选择性地与VEGFR2结合。胎盘生长因子（PIGF）如其名字一样，最初在胎盘上被发现，后来发现在肺及心脏也有表达[2]。VEGFF是从蛇毒液中分离出来的，包括两种与VEGF相关的蛋白质：vammin(110个残留物)和VR1(109个残留物)，并与VEGF165有50% 构成同源性，选择性地结合VEGFR2[7]。    1.2VEGF生物学功能VEGF对内皮细胞的增生有强烈的刺激作用,可诱导血管新生(angiogenesis), 增加血管的通透性。VEGF生物学作用的发挥是通过与其高亲和力的酪氨酸激酶受体结合来实现的。VEGFR目前发现的主要有4种：(1)VEGFR1，即fms样酪氨酸激酶(Flt1)；(2)VEGFR2，即含激酶插入域的受体/胎肝激酶(KDR/Flk1)；(3)VEGFR3(Flt4)；(4)神经毡蛋白(NP1，NP2)[2]。其中前三者为酪氨酸激酶（RTK）Ⅲ型受体。VEGF家族相应成员与VEGFR1(Flt1)结合可诱导血管内皮的增生,与VEGFR2(KDR/Flk1)的结合可增加血管通透性，与VEGFR3(Flt4)结合可诱导淋巴管的生成。2VEGF与肿瘤    2.1VEGF与肿瘤血管生成肿瘤组织诱发血管生成已经在家兔角膜肿瘤移植物诱发血管生成实验中得到充分证实。新血管的生成意味着肿瘤释放了可扩散的血管发生激活物使休眠状态的脉管系统开始毛细血管芽生。毛细血管生长需要内皮细胞的分裂和增殖，而这种肿瘤释放的具有高度特异性的血管内皮分裂原即VEGF。VEGFA是迄今发现的最有力的促血管生成蛋白，基因工程小鼠中，VEGFA基因的剔除是致命的，造成血管缺陷和异常的心血管系统；而转基因小鼠皮肤高表达VEGFA加速了实验性肿瘤的生长[2]。一些临床病理学和肿瘤患者的临床研究也显示VEGFA水平与肿瘤的进程和患者生存率是密切相关的[8]。人类多数肿瘤组织内、外都可检测到大量的VEGF，VEGF通过启动血管生成而促进肿瘤的生长[9]。原位杂交实验显示VEGF的mRNA主要分布在肿瘤细胞内，提示肿瘤局部存在自分泌和旁分泌机制促进血管生长。肿瘤细胞中的VEGF诱导内皮细胞在肿瘤内及其周围形成新的血管结构,使肿瘤细胞通过血管获得大量的氧和养料, 实现肿瘤细胞的指数增殖。但肿瘤的血管在结构和功能上是不正常的,新生的血管常常畸形，扭曲,不能形成小静脉、小动脉及毛细血管,常有漏液及出血,组织间隙压力高。由于肿瘤血管的这种不正常的组织结构，所以肿瘤中的血流是混乱的[1011]。    2.2VEGF与肿瘤淋巴管生成随着对VEGF家族的深入研究，发现VEGF家族是一类特异性地作用于内皮细胞的生长因子(不光是血管内皮)。动物模型已证实VEGFC、VEGFD/VEGFR3的信号转导通路是参与肿瘤淋巴管生成的重要环节。Yonemura等[12]将表达VEGFC和VEGFD的基因载体转染到不表达VEGFC和VEGFD的胃癌细胞系KKLS,形成稳定的转染体KKLS/VEGFC和KKLS/VEGFD,然后接种到裸鼠胃的浆膜下层及皮下组织,结果发现在肿瘤中心和肿瘤的外周均可以检测到新形成的淋巴管。一些临床病理学和肿瘤患者的临床研究显示VEGFC的表达和淋巴侵犯、转移及患者生存率之间密切相关[1314]。3VEGF靶向抗肿瘤治疗　  尽管仍存在一些问题，近年来抗肿瘤血管生成的研究还是发展迅猛，目前三个针对VEGF路径的抑制剂(Bevacizumab、Sorafenib、sunitinib)被批准用于癌症的治疗。还有阻断VEGF路径的其他因子处在临床研发的后期阶段并已经显示了良好的前景。    3.1抗VEGF抗体贝伐单抗(Bevacizumab)为一种重组人源化IgG1型单克隆抗体。轻链可变区由鼠源部分组成, 能与VEGF 结合, 重链固定区和大部分轻链区为人源部分。Bevacizumab与VEGFA结合抑制VEGFA与其受体的结合而发挥作用，但其不结合PIGF、 VEGFB、VEGFC、VEGFD。IFL(irinotecan, fluorouracil 和 leucovorin)联合贝伐单抗(5mg/kg)方案的Ⅲ期临床试验，显示该联合方案增加了肿瘤细胞对化疗药物的敏感性，有效延长了患者的生存期。2004年2月美国FDA批准了贝伐单抗(Bevacizumab)和标准化疗方案联合应用作为进展型结直肠癌的一线治疗方案，而其在转移性乳腺癌、肾癌、非小细胞肺癌等肿瘤的临床试验中也显示了较好的治疗效果[15]。此外还有VEGF的单克隆抗体3E7、GV39M、2C3等都是抑制肿瘤血管生成的候选药物。    3.2抗VEGF受体抗体鼠抗VEGFR2单克隆抗体(DC101)在一些实验性的肿瘤模型中表现显著的抗血管生成作用。在人肿瘤移植动物模型中DC101和化疗结合有效抑制了肿瘤生长和转移。人鼠嵌合性作用于VEGFR2的单克隆抗体(IMC1C11)已进入Ⅰ期临床研究[15]。mF431C1是抗鼠VEGFR3的鼠源单克隆抗体，能阻止VEGFC和VEGFR3结合，最近报道其在鼠尾皮肤淋巴管再生模型中能抑制淋巴管再生。相对VEGFR3 Trap抑制淋巴管生成来说，以VEGFR3为作用靶点的特异性抗体是另一个可选择的方法[16] 。    3.3可溶性VEGF受体（VEGF Trap）天然的和重组的可溶性的 VEGFR1和VEGFR2 保持与VEGF结合的能力，但不产生生物效能。此特性意味着用可溶性的VEGFR竞争性结合VEGF，可达到阻断VEGF生物活性的作用。VEGFR1/2 Trap是包含VEGFR1的第2个胞外Ig区、VEGFR2的第3个胞外Ig区和人抗体Fc段的嵌合蛋白，它可以与VEGFA和PICF结合，是强有力的实验性血管生成抑制剂。VEGF1/2 Trap在临床前动物模型抑制血管发生和缩小肿瘤中已经证明有显著的效能，目前正在晚期实体瘤的患者中进行Ⅰ期临床试验。VEGFR3Trap，能结合VEGFC和VEGFD，在动物实验中显示能抑制肿瘤淋巴管生成和淋巴结转移[15]。    3.4VEGF受体酪氨酸激酶抑制剂VEGF受体的酪氨酸激酶域是VEGF信号传导的起点,阻断该位点可以有效地抑制VEGF介导的生物活性作用。目前有不少针对VEGF及其受体结合一系列信号转导方面的药物已经进入临床。索拉非尼是一种多靶点的抗肿瘤药物, 既能抑制VEGFR,包括VEGFR2、VEGFR3、血小板衍生生长因子(PDGFR),还能抑制Raf激酶。它具有双重的抗肿瘤作用,一方面通过抑制RAF/MEK/ERK信号传导通路直接抑制肿瘤生长;另一方面通过抑制VEGF和血小板衍生生长因子(PDGF)受体而阻断肿瘤新生血管的形成,间接地抑制肿瘤细胞的生长。2005年12月美国PDA批准了索拉非尼（sorafenib,Nexavar）作为晚期肾细胞癌的治疗药物[1718]。另一种广谱的酪氨酸激酶抑制剂Sunitinib(Sutent,SU11248)于2006年1月被美国PDA批准用于治疗胃肠间质瘤(GIST)和晚期肾癌。Sunitinib能够抑制VEGFR2、VEGFR3和VEGFR1以及血小板衍生生长因子(PDGFRβ)、KIT、Flt3和RET的酪氨酸激酶活性,通过特异性阻断这些信号传导途径达到抗肿瘤效应[19]。其他的VEGF受体酪氨酸激酶抑制剂还在发展和临床研究阶段，包括PTK787/ZK222584和ZD6474, PTK787是一个VEGFR1、VEGFR2、VEGFR3、PDGFR、Flt3 和Kit的抑制剂。在胰腺癌或甲状腺癌的裸鼠模型中,PTK787能够降低微血管的密度和内皮细胞的增殖,还能够促进肿瘤细胞和内皮细胞的凋亡[20]。ZD6474是一个 VEGFR1、VEGFR2、VEGFR3、Abl和EGFR的抑制剂，在动物移植瘤模型中发现 ZD6474表现出对肿瘤生长的剂量依赖性,对其目前在进行Ⅱ期临床试验,用于多发性骨髓瘤的治疗[21]。    3.5血管内皮抑素（endostatin,ES）血管内皮抑素最初是从鼠的成血管细胞瘤株培养液中分离提纯得到的一种内源性糖蛋白，它与细胞外基质胶原ⅩⅧ的羧基末端具有同源性，具有抗血管生成作用[22]。近来的研究表明，endostatin通过特异性地作用新生血管的内皮细胞迁移，同时诱导其调亡，从而发挥抗血管生成作用；另外，还通过调节肿瘤细胞表面VEGF的表达及蛋白水解酶的活性，多靶点发挥抗血管生成作用，间接导致肿瘤休眠或退缩[2324]。自1999年底美国食品药品管理局批准了毕赤酵母表达的重组人内皮抑素作为肿瘤治疗药物，ES药物开始了Ⅰ期临床试验，国内采用大肠杆菌作为蛋白表达体系生产出了人重组血管内皮抑素（rhendostatin,YH16）,于2001年7月进入临床试验并率先完成了Ⅲ期临床试验，于2006年初新药恩度（Endostar）上市，成为治疗肿瘤的生物剂新药。    4结语VEGF与肿瘤的血管、淋巴管生成有密切的关系，近年来越来越受到重视，VEGF靶向抗肿瘤治疗在临床应用中也颇受关注。目前已有几种药物用于临床实践，大量的候选药物进入临床研究并显示出较好的应用前景，但仍存在一些问题有待解决。首先VEGF的作用机制尚不十分明确；其次，长期使用是否会产生不良反应，还有待进一步研究；此外，血管的形成过程十分复杂，对单一生长因子的阻断不足以抑制整个血管生成过程，多靶点抑制剂、多靶点联合阻断信号传导可能会产生更令人满意的效果。多靶点抑制与其他治疗手段联合使用将成为今后临床抗肿瘤治疗的重要途径。【参考文献】［1］Carmeliet P. 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