膠質瘤抗血管生成的治療現狀與展望

胡志芳，米亞靜，郭 娜，胡峰瑞，姜鳳良，高興春

（西安醫學院基礎醫學部，陜西省腦疾病防治重點實驗室，陜西西安710021）

0 引言

膠質瘤是臨床上最常見的中樞神經系統惡性腫瘤，約占所有原發性顱內腫瘤的45%。膠質瘤治療以手術切除腫瘤為主，結合放療、化療等綜合治療手段，但由于膠質瘤呈高度浸潤性生長以及血腦屏障通透性低等問題，治療效果并不理想，是目前療效最差的惡性腫瘤之一。據統計，膠質瘤患者的一年總生存率不足30%，高級別的膠質瘤患者中位生存期也只有10個月左右［1］。因此尋找和開發新的膠質瘤治療方法是目前研究的熱點和難點。

早在1971年Folkman就提出實體瘤在沒有血管生成的條件下生長會受到抑制，腫瘤生長和轉移都依賴于新生血管的形成，并指明抑制血管生成在腫瘤治療中具有重要意義［2］。 2011 年，Hanahan 等在《Cell》上發表綜述描述了腫瘤十大特征，腫瘤血管生成即是其中之一，再次肯定了血管生成在腫瘤增殖、侵襲轉移中發揮著至關重要的作用［3］。腫瘤新生血管為腫瘤組織的生長代謝提供了養料，促使腫瘤細胞分裂增殖，并為腫瘤細胞向遠處浸潤遷移提供了條件。抗腫瘤血管生成治療則為此受到人們的廣泛關注，并逐漸成為腫瘤綜合治療中的重要環節。腫瘤新生血管的形成有多種因素參與，如血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor， VEGF）、基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase， MMPs）、黏附因子、血管生成素、表皮生長因子等，抗腫瘤生成治療可以通過作用這些靶點及其下游的信號通路抑制血管生成，從而抑制腫瘤的生長和轉移。膠質瘤是一種高度血管化的腫瘤，其生長和侵襲轉移過程均依賴血管的生成［4］，且惡性程度及預后與瘤體內血管密度相關。因此，針對膠質瘤的抗血管生成治療是一種極具潛力的治療策略，目前針對血管生成的各種抑制劑陸續進入臨床研究并取得了一定的研究成果，本文將對膠質瘤抗血管生成的治療現狀進行綜述。

1 膠質瘤血管生成的機制

目前，研究［4］發現膠質瘤可以通過以下幾種機制形成血管為其生長提供營養：①經典的出芽式血管生成，即在血管生成因子和細胞因子的作用下，新血管從已經存在的血管上出芽生成；②血管共選擇（vessel co-option），指腫瘤細胞侵入正常的血管內并沿著已存在的血管生長的現象；③套疊式血管生成，指血管壁向管腔內陷并融合形成套入式柱狀物的血管生成過程；④血管生成擬態，指腫瘤細胞取代內皮細胞形成血管樣的通道為自身供血的方式；⑤募集內皮祖細胞的血管生成，指募集循環中骨髓來源的內皮祖細胞進入腫瘤后融入血管壁，并分化為內皮細胞形成血管；⑥腫瘤干細胞分化成內皮細胞，指膠質瘤中存在的腫瘤干細胞可以分化成內皮細胞形成血管。非出芽式的血管生成方式可能對于抗血管治療的研究意義更重大［5］。

2 抗膠質瘤血管生成的靶標及常用藥物

2.1 VEGF信號通路VEGF是諸多血管生成因子中作用最強、研究最廣泛、作用最清楚的一個。VEGF是由兩條單鏈蛋白通過二硫鍵構成的34～46 KD的分泌蛋白。VEGF家族目前有 7個成員，分別是VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E、VEGFF及胎盤生長因子（PIGF），其中VEGF-A在多種組織器官中表達，也是促進腫瘤血管生成的重要因子［6］。VEGF-A外顯子的變位剪切可以產生多種單體，即 VEGF121、VEGF145、VEGF148、VEGF183、VEGF165、VEGF189、VEGF206。 VEGF 作為分泌蛋白，與細胞膜上相應的受體（VEGFR）結合后發揮相應的生物學功能。VEGFR主要包括三個成員：VEGFR-1（Flt-1）、VEGFR-2（KDR／Flk-1）和 VEGFR-3（Flt-4）。VEGFR是跨膜的酪氨酸蛋白激酶，其胞外段含有7個Ig樣結構域，胞質段含有酪氨酸激酶結構域。當VEGF與VEGFR結合后導致其構象發生變化，使其胞內的酪氨酸激酶區域發生自磷酸化，從而進一步激活下游信號通路。VEGF／VEGFR可以促進血管內皮細胞的增殖、浸潤和遷移，提高血管壁通透性，促進血管支持物的形成，抑制細胞凋亡等，是刺激血管生成最強的細胞因子，在血管生成中起著關鍵作用［7］。

研究［8］表明，VEGF及其受體在多種腫瘤組織中均有異常表達，與腫瘤的發生發展及預后密切相關。在膠質瘤中，VEGF及VEGFR的蛋白和mRNA表達水平也明顯升高，而且隨著膠質瘤的惡性程度增加，表達水平越高，患者的預后越差，提示VEGF／VEGFR信號通路在膠質瘤發生發展及預后中起著重要作用［9-10］。阻斷 VEGF／VEGFR信號通路可抑制腫瘤血管的生成，發揮抗腫瘤作用［11-13］，目前臨床已有多種針對VEGF信號通路的抗血管生成藥物，以VEGF及VEGFR的抗體和酪氨酸激酶抑制劑為主。

2.1.1 靶向 VEGF／VEGFR 的抗體 ①貝伐單抗（bevacizumab，avastin）是主要針對 VEGF-A的高親和力人源化單克隆抗體，也是美國食品藥品監督局（FDA）批準的第一個針對腫瘤血管生成的治療藥物［14］。該藥物可與 VEGF特異性結合，阻斷 VEGF與VEGFR的結合，抑制VEGF信號通路阻止腫瘤血管生成。有研究［15］表明貝伐單抗聯合化療治療復發性膠質瘤患者可顯著改善其無進展生存期，并減少激素用量，但不能延長總生存期，并且容易對貝伐單抗產生耐藥。美國FDA現已批準其用于復發性膠質瘤的治療，成為膠質瘤抗血管生成藥物的先鋒代表。②阿柏西普（ziv-aflibercept，zaltrap）是一種重組的融合蛋白，可與VEGF-A、VEGF-B、PIGF結合從而降低血管通透性和新生血管形成。阿柏西普在多項臨床研究中已證實具有良好的耐受性和一定的抗腫瘤活性。目前針對復發性惡性膠質瘤的Ⅱ期臨床試驗也顯示出一定的效果［16］。

2.1.2 靶向 VEGFR的酪氨酸激酶抑制劑 抑制VEGFR酪氨酸激酶活性的小分子抑制劑特異性不強，往往可以同時結合其他受體家族，被稱為多靶點激酶抑制劑。這些抑制劑進入細胞內可與相應的靶分子結合，抑制下游分子的磷酸化，阻斷信號傳導，從而抑制血管生成。目前用于腫瘤治療的主要包括西地尼布（cediranib，AZD2171）、舒尼替尼（sunitinib）、瑞戈非尼（regorafenib）、阿帕替尼（apatinib、）、索拉非尼（sorafenib）等。其中舒尼替尼是一種多靶點受體酪氨酸激酶抑制劑，具有抑制腫瘤血管生成和腫瘤細胞生長的作用，研究［17］表明舒尼替尼聯合放射治療在復發的高級別膠質瘤患者中取得了較好的6個月無病生存期，患者對其毒副作用也可耐受。也有研究［18］表明雖然兒童患者對舒尼替尼有較好的耐受性，但該藥物在這些患者中并未表現出明顯的抗腫瘤活性。西地尼布是一種強VEGFR抑制劑，研究［19］表明西地尼布對復發性卵巢癌等有一定的抗腫瘤作用，但在治療復發性膠質瘤時效果并不理想。多種酪氨酸激酶抑制劑在其他腫瘤的臨床研究中都具有一定的抗腫瘤活性，但在膠質瘤的治療中臨床效果往往較差。

2.2 Ang／Tie2信號通路促血管生成素（angiopoietin，Ang）及其酪氨酸激酶受體2（Tie2）與血管生成密切相關。促血管生成素-1（Ang-1）是一種分泌蛋白，可以促進內皮細胞的遷移、出芽及存活，并通過與受體Tie2結合使后者磷酸化，吸引血管平滑肌細胞等促進血管生成，介導血管重塑，維持血管結構的穩定。血管生成素-2（Ang-2）與 Ang-1具有高度同源性，也可與Tie2結合，但不引起Tie2的磷酸化，因此可作為Ang-1的拮抗劑，競爭性抑制Ang-1介導的信號傳導，減少血管成熟，失去穩定性［20］。 Ang／Tie2 通路參與了多種腫瘤的血管生成過程，尤其是Ang-2在腫瘤中表達水平明顯升高，且可通過誘導產生內皮細胞蛋白酶、MMP-2等促進腫瘤的發展和轉移［21-22］。此外，研究［23］發現Ang-2的作用與VEGF關系密切，VEGF的存在可以增加Ang-2的表達，協同Ang-2促進血管生成。

通過分析TCGA膠質母細胞瘤數據庫發現，Ang-2在膠質瘤的表達上調程度要明顯高于Ang-1，表明膠質瘤中Tie2信號途徑受到抑制。在小鼠膠質瘤模型中，聯合應用抗Ang-2和抗VEGF藥物可以延長小鼠的生存期，減少血管的通透性，治療效果優于單獨使用抗VEGF藥物，表明針對Ang-2的抗血管治療可以克服膠質瘤對貝伐單抗的抵抗性［23］。此外，有研究［24］發現 Ang-2還參與了機體的免疫調節，針對Ang-2的抗血管生成治療可募集活化T細胞進入腫瘤，使腫瘤更容易受到免疫攻擊。

目前針對 Ang／Tie2信號通路的藥物主要有：①AMG386（Trebananib），一種重組肽-Fc融合蛋白，是Ang-1／Ang-2的中和肽體，可以阻斷其與Tie2的結合，進而抑制腫瘤血管生成。AMG386在臨床試驗中具有較好的耐受性，目前AMG386單獨使用或聯合貝伐單抗治療復發性膠質瘤已進入Ⅰ／Ⅱ期臨床試驗。②PF-04856884（CVX-060）是靶向Ang-2的連接IgG的特異性多肽，在動物模型中CVX-60聯合VEGF通路抑制劑可以顯著抑制腫瘤的轉移［25］。CVX-60在臨床試驗中也顯示出較好的安全性，已完成針對晚期實體瘤和腎細胞癌的臨床試驗，并開展了對復發性膠質瘤的相關臨床研究。③AMG-780和 nesvacumab（REGN-910）分別是針對Ang-1／Ang-2的人源化單克隆抗體［26］，目前已完成相應的Ⅰ期臨床試驗。由于Tie2也含有受體酪氨酸激酶結構域，因此抑制酪氨酸蛋白激酶活性的小分子抑制劑如瑞戈非尼等同樣也可以抑制此信號通路。

2.3 MMPsMMPs在血管生成中發揮重要作用［27］。血管生成是從現有血管形成新血管的過程，需要降解血管基底膜并重建細胞外基質（extracellular matrix，ECM），以使內皮細胞遷移并侵入周圍組織，而MMPs則是降解細胞外基質最重要的酶類，可以降解細胞外基質和基底膜中的膠原成分，促進內皮細胞遷移并參與ECM重建。

血管生成貫穿了腫瘤生長、侵襲轉移的整個過程，因此 MMPs與腫瘤的發生發展密切相關［28］。MMPs也參與了膠質瘤的侵襲轉移，尤其是MMP-2和MMP-9在膠質瘤中呈現出高表達［29］，在其血管生成中發揮重要作用，與膠質瘤的發生發展、分級及預后均相關［30-31］。針對MMPs的抑制劑在臨床前研究中能夠抑制蛋白酶的活性，阻止腫瘤的進一步生長和轉移，但此類抗血管生成藥物在各期臨床試驗中大多都未達到預期效果，如第一代合成抑制劑巴馬司他（BB-94），第二代抑制劑馬馬司他、坦諾司他等，均由于在臨床試驗中誘發明顯的不良反應而終止臨床研究。目前第三代的MMPs抑制劑MMI-166可以抑制膠質瘤細胞的侵襲及血管生成［32］，為膠質瘤的抗血管治療帶來了希望。

3 膠質瘤抗血管治療的臨床進展

近年來，膠質瘤抗血管生成的治療已經成為臨床研究的重點［33］，下面簡單綜述相關臨床進展。2017年6月10日，在美國臨床數據庫Clinical Trials.gov（http：／／www.clinicaltrials.gov） 中用“血管生成（Angiogenesis）”和“膠質瘤（Glioblastoma）”進行查詢，符合結果的臨床試驗共有215項。其中美國的臨床試驗最多，有161項，加拿大有13項，歐盟有36項，亞洲有5項（其中中國有5項），俄羅斯有1項（圖1）。其中完成的有90項，募集志愿者的有39項，暫停的有1項，終止的有14項，狀態未知的有10項，取消的有10項，正在進行還沒有募集志愿者的有36項，沒有招募志愿者的有11項；其中針對復發膠質瘤的研究有17項。在測試的藥物中針對VEGF-A的貝伐單抗的臨床試驗高達132項，占半數以上（62.6%）；針對VEGFR及酪氨酸蛋白激酶抑制劑的臨床試驗有21項，表明干擾VEGF信號通路是目前膠質瘤抗血管治療的主要手段。以研究最多的貝伐單抗為例，不論單獨用藥還是聯合用藥都可以延長新診斷的膠質瘤無進展生存期，但是對于總生存期沒有影響［15］。其他抗血管治療的藥物如VEGFR的抑制劑等在膠質瘤治療中都未表現出令人滿意的結果，對于造成這一現象的原因目前并不清楚［34］。因此，盡管膠質瘤抗血管治療是一個很有潛力的治療方法，但目前并未給膠質瘤的治療現狀帶來實質性改善，還需要對抗血管生成治療作進一步深入研究。

圖1 膠質瘤抗血管生成治療臨床實驗分布圖（來源：https：／／Clinical Trials.gov）

4 展望

抗血管生成治療在其他腫瘤治療中表現出良好的效果，但是在膠質瘤治療中的效果不甚理想。血管生成是一個復雜的生理及病理學過程，涉及多種細胞、多種因子及多種機制，只有深入闡明血管生長的機制才能更好地指導臨床治療。未來提高膠質瘤抗血管生成治療的效果可能需要從以下幾方面入手：①尋找生物標志物。腫瘤的個體化治療是腫瘤治療的發展方向，當前人們正在尋找與膠質瘤抗血管治療相關的影像學標志物、血液標志物、組織病理標志物、分子標志物等［35］。對相關標志物的深入研究可以指導臨床如何選擇藥物，評估腫瘤的轉移風險及何時停藥等等，使治療更加合理高效；②尋找新的靶標。目前，雖然在腫瘤抗血管治療中有很多的靶標，但是腫瘤血管生成是一個復雜的過程，并且常用的抗血管治療藥物對膠質瘤的治療效果都不甚理想，提示在膠質瘤血管生成中可能有不同于其他腫瘤的機制或靶標，需要我們去研究和發現；③多種藥物的聯合應用。目前人們已經認識到單獨依靠一種藥物治療腫瘤是不太可能的，由于腫瘤異質性的存在，要想徹底殺滅腫瘤需要多種藥物的聯合應用，比如同時針對VEGF和Ang-2的雙特異性抗體就表現出了很好的抗腫瘤效果［36］。綜上所述，目前對于膠質瘤的抗血管生成治療開展了大量的實驗研究，也取得了一定的效果，但是還有很多問題需要我們去解決。相信隨著研究的不斷深入，抗血管治療必將在膠質瘤的治療中發揮舉足輕重的作用。