整合素阻斷劑抗腫瘤藥物研究進展

[摘要] 整合素是存在于細胞表面的跨膜糖蛋白受體，能介導細胞間的黏附，參與血管生成和腫瘤轉移，與腫瘤的發生發展密切相關。以整合素為靶點進行抗腫瘤治療，可有效抑制腫瘤的生長和轉移。本文主要從抗腫瘤生長類藥物、抗腫瘤轉移類藥物、抗血管生成類藥物等方面對近年來整合素阻斷劑抗腫瘤藥物研究進展進行綜述，并對整合素靶向給藥的劑量問題進行了討論。

[關鍵詞] 整合素阻斷劑；抗腫瘤；靶向；藥物

[中圖分類號] R943 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-0616（2012）21-44-04

Development of integrin inhibitors in antitumor therapy

CHENG Tao HU Jialiang XU Hanmei

College of Life Science and Technology， China Pharmaceutical University， Nanjing 210009， China

[Abstract] Integrins are transmembrane glycoprotein receptor on cell surface， which can mediate adhesion between cells and involve in angiogenesis and tumor metastasis. Therefore， integrins are closely related with tumorigenesis and tumor development. Integrin-targeted anti-tumor therapy could effectively inhibit tumor growth and metastasis. This review mainly focused on development of integrin inhibitors in anti-tumor therapy in recent years from aspects of anti-tunor growth， anti-tumor metastasis， anti-angiogenesis and so on. Further more， dual function of doses in integrin-targeted therapy are also discussed.

[Key words] Integrin inhibitor；Anti-tumor；Targeted； Drug

整合素作為黏附分子，可以調節細胞-細胞、細胞-細胞外基質（extracellular matrix，ECM）間的黏附。整合素所介導的腫瘤細胞與腫瘤細胞、血管內皮細胞及ECM之間的相互作用影響腫瘤的發生、增殖、侵襲和轉移到其他組織的能力。

惡性轉化是腫瘤發生的初始步驟。細胞發生惡變時，細胞表面的整合素發生構型或表達水平的改變，從而調節細胞內外的信號轉導，進而影響細胞之間、細胞與ECM間的相互作用，并最終影響腫瘤細胞的生長、存活、分化及凋亡。原位增殖是腫瘤發展的前提條件。Fawzi Aoudjit等[1]發現，整合素通過與ECM作用激活胞內多條信號通路，促進腫瘤細胞的增殖，并引起化療耐藥性。腫瘤細胞從原發部位脫落、遷移至遠部位的靶器官，整合素也起了不可忽略的作用。研究表明[2]：整合素使腫瘤細胞同質性黏附下降，異質性黏附增加。ECM是腫瘤侵襲的屏障，整合素可與MMP結合并正向調控MMP的表達，直接破壞和降解ECM，從而為腫瘤細胞的轉移做充分準備。整合素還可以與腫瘤細胞表面的細胞黏附分子如ICAM結合，有利于腫瘤細胞逃避免疫攻擊并促進腫瘤細胞與血管的黏附[3]。腫瘤血管生成不僅為腫瘤生長提供養分，也為腫瘤細胞的轉移提供通道。內皮細胞中的整合素α_vβ₃與血管內皮細胞生長因子受體2 （vascular endothelial growth factor receptor 2，VEGFR2）相互作用，共同促進腫瘤血管新生[4]。另外，整合素還可與纖維粘連蛋白黏附，促進細胞表達Bcl-2蛋白，從而抑制腫瘤細胞凋亡[5]。

由上可見，整合素在腫瘤整個發生、發展過程中起著重要作用，以整合素為靶點的藥物研究已成為腫瘤治療的熱點之一。當前的整合素靶向抗腫瘤藥物按作用機制主要分為如下幾類：抗腫瘤生長類藥物、抗腫瘤轉移類藥物、抗血管生成類藥物。

1 抗腫瘤生長類整合素阻斷劑藥物

1.1 去整合素

去整合素（disintegrins）為一類源自于出血性蛇毒的抗黏附蛋白質的總稱，因其可強力拮抗整合素而得名。關于去整合素功能的研究，國內外已有的相關報道為：臺灣的rhodostomin和accutin、韓國的salmosin和saxatilin、美國的contortrostatin等，這幾種取自蛇毒的去整合素均有抑制血管新生、腫瘤轉移與抑制血小板聚集等功效。我國的研究人員從旅順白眉蝮蛇（Gloydius blomhoffi brevicaudus）中提取的去整合素Adinbitor可通過抑制Akt相關信號轉導分子的作用而抑制SSMC7721細胞增殖和遷移，并促進其凋亡[6]。盡管去整合素獨特的結構特征理論上可以治療多種相關疾病，但從臨床治療考慮，還需要找到功能特異的去整合素。

1.2 Etaracizumab

Etaracizumab，又被稱為MEDI-522或Abegrin，由美國MedImmune公司研究開發。它是將鼠抗人整合素α_vβ₃單克隆抗體LM609進行人源化而獲得。由于整合素α_vβ₃在某些惡性腫瘤中高表達，如黑色素瘤、晚期神經膠質瘤和腎細胞癌，臨床前體內外實驗結果etaracizumab可通過直接抑制黑色素瘤生長和間接抑制血管新生起到良好的抑瘤效果。目前正在進行etaracizumab治療高轉移性黑色素瘤的Ⅱ期臨床試驗[7]。Etaracizumab還能直接作用于腫瘤細胞并通過抑制破骨細胞的黏附影響受損的骨質吸收，達到有效減少骨轉移的作用[8]。

1.3 Volociximab

Volociximab 是一種嵌合的單克隆抗體，由美國Biogen Idec公司研發。它能夠阻斷纖連蛋白與整合素α₅β₁的結合，直接抑制腫瘤細胞生長，也可通過抑制內皮細胞增殖，誘導內皮細胞凋亡間接起到腫瘤抑制效果。目前volociximab的安全性評價、藥動學和藥效學實驗均已完成，正在進行的Ⅱ期臨床試驗顯示，volociximab對晚期卵巢癌患者呈現良好的安全性和耐受性[9]，對其治療多種實體瘤及與化藥聯用的效果的探索正在進行中[10]。見表1。

2 抗腫瘤轉移類整合素阻斷劑藥物

2.1 S247

S247是含RGD序列的合成多肽。它是整合素α_vβ₃阻斷劑，目前正處于臨床前研究。BALB/c小鼠轉移模型顯示，S247可以抑制結腸癌肝轉移，并誘導內皮細胞凋亡。體外實驗顯示，S247可抑制HUVEC（人臍靜脈內皮細胞）生長和集落形成能力，并可抑制腫瘤細胞侵襲能力[11]。

2.2 PSK1404

PSK1404是整合素α_vβ₃的非肽性拮抗劑，它能通過抑制破骨細胞介導的骨質吸收有效減少腫瘤骨轉移。由于MDA-MB-231細胞高表達整合素α_vβ₃，乳腺癌細胞骨轉移模型中，PSK1404能有效抑制乳腺癌骨轉移，并減少骨組織破壞和骨骼腫瘤負荷[12]。

2.3 CNTO95

CNTO95是完全人源化的且能夠識別多個α_v整合素的單克隆抗體，它能阻斷整合素介導的細胞黏附和運動。體外研究表明CNTO95能通過降低細胞與vitronectin（玻連蛋白）的粘附能力抑制腫瘤細胞的侵襲能力，人工乳腺癌轉移模型顯示CNTO95能顯著抑制MDA-MB-231細胞肺轉移[13]。Ⅱ期臨床試驗治療晚期黑色素瘤也表現出良好的安全性[14]。

2.4 ATN-161

ATN-161是不含有RGD序列的整合素抑制多肽，它可以與多種整合素的β亞基結合，在多個臨床前研究模型中顯示出良好的抗腫瘤活性。體外試驗顯示，ATN-161能抑制乳腺癌生長和轉移。在結腸癌肝轉移的小鼠模型研究中發現，較其他單一療法，使用ATN-161與氟尿嘧啶（fluorouracil）聯合治療能明顯減少腫瘤負荷和肝轉移[8]。I期臨床試驗中，ATN-161抗腫瘤效果、耐受性及安全性均良好。目前，ATN-161正處于Ⅱ期臨床研究階段[15]。見表2。

3 抗血管生成類整合素阻斷劑藥物

血管新生在腫瘤的發展尤其是轉移過程中至關重要，抗血管生成療法已成為腫瘤治療的熱點之一。血管生成類抑制劑特別是內源性多肽，由于特異性強、安全性好、副作用小以及固相合成多肽技術的成熟而顯示出良好的應用前景。

3.1 Cilengitide

Cilengitide（EMD121974）是環狀含RGD序列的五肽，由EMD/Merck KGaA公司研究開發[16]。它是整合素α_vβ₃和α_vβ₅抑制劑，臨床前實驗證明可抑制內皮細胞增殖和遷移。Ⅱ期臨床治療多形性膠質母細胞瘤顯示，無論是單一治療還是與其它方法結合，Cilengitide抗腫瘤效果顯著且安全性好。正在進行的治療非小細胞肺癌和頭頸部鱗狀細胞癌的Ⅱ期臨床試驗也表現出良好的安全性。Ⅲ期臨床試驗也正在進行中，但還未見數據報道。基于良好的藥效和安全性，Cilengitide必將得到廣泛的應用。

3.2 Tumstatin

Tumstatin是來自Ⅳ型膠原的非膠原結構域的28 kD的片段，它的作用靶點是整合素α_vβ₃。Tumstatin已被證明具有抗血管生成的活性，并且與貝伐單抗聯用比單獨使用時，對人腎細胞癌移植瘤顯示出更好的抗腫瘤效果[17]。Tumstatin應用于人喉鱗狀細胞癌也顯示出顯著的抗腫瘤效果，治療組腫瘤組織壞死增多，血管密度顯著降低[18]。目前，Tumstatin仍處于臨床前研究階段。

YSNS基序是Tumstatin中影響其生物活性的重要部分，YSNSG是在YSNS殘基加上β-轉角形成的穩定環肽，作用靶點是整合素β1。它在體外可以抑制內皮細胞及黑色素瘤細胞黏附和遷移，體內黑鼠黑色素瘤移植模型結果顯示YSNSG可抑制腫瘤生長和血管新生[19]。YSNSG比tumstatin分子量小，結構穩定且活性好，有著巨大的應用前景。

3.3 Pentastatin

Pentastatin來源于Ⅳ型膠原，作用靶點是整合素α_vβ₃和α_vβ₁，能顯著抑制內皮細胞增殖和遷移。裸鼠人乳腺癌和小細胞肺癌移植瘤模型結果也表明，Pentastatin可顯著抑制腫瘤生長，降低腫瘤血管密度[20]。Pentastatin是利用生物信息學方法分析血管生成抑制劑的同源性序列，篩選候選化合物而得到[21]。

3.4 其他血管生成抑制劑

還有許多整合素阻斷劑處于臨床前研究階段，并具有廣闊的應用前景。例如，含RGD的多肽HM-3和EDSM-Y，作用靶點為整合素α_vβ₃。含RGD-4C的多肽AP25，作用靶點為整合素α_vβ₃和α₅β₁。這三種多肽在體內外試驗中都表現出顯著的抗血管生成和抗腫瘤活性，且安全性好，毒副作用小。研究表明，這三種多肽均能顯著抑制人臍靜脈內皮細胞（HUVEC）的遷移和管狀結構的形成，且能抑制大鼠動脈環培養過程中毛細血管樣管狀結構的形成和雞胚尿囊膜（CAM）的血管增生。在小鼠移植瘤模型中，它們均能有效抑制腫瘤生長，且與紫杉醇、順鉑等化療藥物相比細胞毒性明顯減小。免疫組織化學結果表明，治療組小鼠腫瘤組織出現大面積壞死，與對照組相比血管密度也明顯降低[22-23]。目前，HM-3已完成所有的臨床前研究，正在申報臨床研究；EDSM-Y和AP25的臨床前研究也在系統地進行中。另外，將HM-3用不同分子量的聚乙二醇（PEG）修飾后得到的PEG修飾的HM-3，在保留其原有抗血管生成活性的基礎上大大延長了體內半衰期，使其抗腫瘤效果得到了進一步提高。相對于修飾前的HM-3，PEG（20k）-HM-3的體內半衰期延長了40余倍[24-26]。見表3。

4 以整合素為靶點的其他抗腫瘤藥物及療法

4.1 化學藥物的靶向化

腫瘤化療雖然具有一定療效，但化學藥物細胞毒性大，易產生耐藥性，會引起腫瘤復發和轉移，給腫瘤患者帶來極大的痛苦。某些抗腫瘤藥物偶聯上RGD肽，通過與腫瘤血管內皮細胞表面上的整合素α_vβ₃的特異性結合，達到腫瘤靶向給藥的目的，既減少了用藥量，也大大降低了副作用。Cao等[27]對偶聯上RGD的紫杉醇的研究表明，與紫杉醇相比，偶聯上RGD的紫杉醇也能顯著地抑制腫瘤細胞增殖，但副作用大大減小。

4.2 以整合素為靶點的中藥研究

許多活血化瘀中藥及其有效成分均具有抗腫瘤轉移的作用，如川芎嗪、丹參素和隱丹參酮等，它們都是通過靶向整合素來發揮作用的。這提示：以整合素為靶點結合新藥篩選技術，對活血化瘀中藥進行抗腫瘤體內外活性篩選，有利于開發具有自主知識產權的抗腫瘤中藥。開展以整合素為靶點的中藥研究，對豐富發展我國的中醫藥理論具有十分重要的意義[28]。

4.3 整合素介導的基因治療

從分子生物學的角度，惡性腫瘤的發生是某些基因突變使細胞生長失控所致，因此基因治療是腫瘤治療的最根本方法。將整合素作為基因治療的靶點，針對整合素亞基設計特異性反義寡核苷酸降低腫瘤細胞相應的整合素表達，從而調節整合素介導的生物學作用，誘導腫瘤細胞和血管內皮細胞凋亡。同時，反義寡核苷酸還能增強腫瘤細胞的化療敏感性。整合素介導的基因治療是近年來腫瘤治療的熱點之一。

4.4 整合素介導的其他治療

某些整合素在正常的內皮細胞不表達或者表達量少，在腫瘤細胞和血管內皮細胞表達明顯升高。因此，可將整合素作為腫瘤的特異性標記物。將整合素配體與細胞毒素等連接后，可使細胞毒素直接靶向到腫瘤部位。用異基因的血管內皮細胞疫苗打破機體對自身血管內皮細胞的免疫耐受，誘導抗自身腫瘤血管的免疫反應，可破壞腫瘤新生血管，抑制腫瘤生長。可以設想將以上兩種方法結合，利用整合素配合疫苗，可誘導機體對自身腫瘤的主動免疫應答，發揮預防和抗腫瘤的雙重作用[29]。

5 結論

作為細胞間及細胞與細胞外基質的橋梁，整合素在血管生成和腫瘤細胞轉化、生長、侵襲、轉移及凋亡過程中起重要作用，為治療腫瘤提供了新思路。本資料將整合素阻斷劑類抗腫瘤藥物分為抗腫瘤生長類藥物、抗腫瘤轉移類藥物、抗血管生成類藥物，只是按其主要作用機制簡單的劃分。事實上，一種整合素阻斷劑往往具有多方面的抗腫瘤作用，這也是以整合素為靶點進行抗腫瘤治療的重要原因之一。

理論上以整合素為靶點抗血管生成治療腫瘤即可抑制血管生成，又可促進腫瘤細胞凋亡，但由于整合素的種類繁多，相互關系錯綜復雜，其確切機制有待進一步的研究，這在一定程度上也給整合素靶向治療帶來了挑戰。研究表明，不當劑量的整合素抑制劑可能會打破機體平衡而顯示出相反的作用。因此，在對整合素阻斷劑類抗腫瘤藥物進行臨床前或臨床藥效學試驗中，一定要進行大量、系統的試驗。研究發現，在有效劑量范圍內，正確使用此類藥物才能達到最佳治療效果，充分發揮此類藥物的抗腫瘤活性。可喜的是，Xu等[30]已在臨床前研究發現，有效劑量下的RGD修飾多肽HM-3具有顯著的抗腫瘤活性，而超出有效劑量或過高劑量的HM-3則會促進腫瘤生長和轉移。這個發現為整合素阻斷劑抗腫瘤藥物的應用奠定了重要的理論基礎。

因此，要利用整合素進行靶向抗腫瘤治療，需注意以下幾點：（1）合理設置用藥劑量和臨床給藥方案；（2）進一步弄清楚整合素與血管生成及腫瘤之間的關系，為整合素靶向抗腫瘤藥物的研發及臨床應用提供理論依據。

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（收稿日期：2012-09-18）