貝伐單抗在人腦膠質母細胞瘤抗血管生成中的研究進展

徐陽 袁凡恩 楊雪 楊吉安 劉寶輝 陳謙學

[摘要] 膠質母細胞瘤是成人中樞神經系統最常見的原發性惡性腫瘤。血管生成是其重要特征之一，而血管內皮生長因子在其中發揮重要作用。貝伐單抗能夠特異性地阻止血管內皮生長因子與其受體的結合，從而抑制腫瘤的血管生成，使腫瘤血管正常化實現抗腫瘤作用。但是在初診及復發的腦膠質瘤患者中治療效果不夠滿意，甚至還有耐藥現象。本文就血管生成機制、貝伐單抗的作用機制及近年來臨床試驗和耐藥機制的研究進展展開綜述，以期總結目前抗血管治療的研究成果，并預測下一步的研究方向。

[關鍵詞] 膠質母細胞瘤；貝伐單抗；血管生成；抗血管生成；血管內皮生長因子；耐藥性

[中圖分類號] R739.41 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2018）05（c）-0043-05

Research progress of Bevacizumab in human glioblastoma anti-angiogenesis

XU Yang YUAN Fan'en YANG Xue YANG Ji'an LIU Baohui▲ CHEN Qianxue▲

Department of Neurological Surgery， Renmin Hospital of Wuhan University， Hubei Province， Wuhan 430060， China

[Abstract] Glioblastoma is one of the most common primary malignant tumors in the central nervous system of adults. Angiogenesis is one of the most important hallmarks of glioblastoma， and vascular endothelial growth factor plays a key role in this process. Bevacizumab is a monoclonal antibody that can specifically prevent the combination of vascular endothelial growth factor and its receptor， thereby inhibiting the formation of tumor blood vessels and normalizing the tumor blood vessels to achieve anti-tumor effect. However， the effects of Bevacizumab in newly diagnosed and recurrent glioblastoma are not as satisfied as expected， furthermore， some cases occurred resistance. This paper reviews the research progress of the mechanism of angiogenesis， mechanism of Bevacizumab and its clinical trails and resistance mechanism in recent years， hoping to summarize the research achievements of anti-vascular therapy， and predict the next research direction.

[Key words] Glioblastoma； Bevacizumab； Angiogenesis； Anti-angiogenesis； Vascular endothelial growth factor； Resistance

膠質母細胞瘤是成人中樞神經系統最常見、最致命的原發性惡性腫瘤[1-2]。目前標準治療包括最大限度地切除腫瘤，并在隨后進行放療及替莫唑胺化療。盡管近年來手術以及其他多種治療策略上都取得了重大的進步，但是患者的整體生存時間仍然只有1年左右[3]。

血管生成是膠質母細胞瘤的重要特征，近年來有越來越多的研究關注血管生成，其目前是藥物治療的重要靶點。而血管內皮生長因子（VEGF）是一種非常重要的影響血管生成的因子，尤其是在膠質瘤中高表達[4]。貝伐單抗是一種VEGF的單克隆抗體，目前在美國已經批準其用于膠質母細胞瘤的治療，但因為其隨機臨床試驗結果并未提示可以提高膠質母細胞瘤患者整體生存率，因此其地位與作用還不夠明確。本文就貝伐單抗在膠質母細胞瘤中抗血管生成的研究相關結果展開綜述，以期讓人們更全面地了解貝伐單抗在抗膠質母細胞瘤中的作用與進展，并為下一步研究指明方向。

1 膠質母細胞瘤中的血管生成

腫瘤通過多種途徑促進血管生成滿足自身血液供應的需要，主要有以下幾點機制：①血管生成即新生血管從已經存在的血管中出芽生長；②血管選用即腫瘤細胞向已經存在的血管生長和遷移；③血管套疊；④血管擬態即腫瘤細胞通過自身變形和基質重塑形成無內皮細胞覆蓋的且由細胞外基質界定的微循環管道；⑤招募內皮細胞的祖細胞；⑥腫瘤的干細胞分化形成內皮細胞[5-7]。

膠質母細胞瘤的血管在功能和結構上都是異常的，主要表現為血管直徑的不一致，具有高度的滲透性，基底膜增厚并且迂曲不規則。這些特征可以導致病理組織中的缺氧區域觀察到偽柵欄樣壞死，這也是膠質母細胞瘤的重要特征之一。Jain等[8]提出低氧狀態和血管生成與腫瘤的生長和侵襲具有重要的聯系，其中低氧狀態可以升高低氧誘導因子-1α（HIF-1α）的表達，從而造成VEGF升高，同時這將促進腫瘤細胞的侵襲性、遺傳的不穩定性、干細胞樣表型轉化、內皮間質化，甚至對周圍的微環境產生免疫抑制作用，基于此機制目前臨床上的藥物主要是貝伐單抗。除了VEGF之外，還有其他促血管生成因子參與到膠質母細胞瘤的血管生成中，包括肝細胞生長因子（HGF）、成纖維細胞生長因子（FGF）、血小板源生長因子和血管生成素[9-11]。同時，血管生成也可以通過不依賴低氧誘導的信號通路，如MAPK和PI3K通路[12]。總之有很多通路參與了膠質母細胞瘤血管生成的過程，也因此為膠質母細胞瘤抗血管生成造成了困難，但同時也提供了多種靶標。

2 貝伐單抗的作用機制

貝伐單抗是一種重組人源性IgG1單克隆抗體（93%人源抗體結構區，7%鼠源結構區）與VEGF亞型結合具有高親和性和高度的特異性，并且通過阻斷VEGF與內皮細胞表面受體Flt-1（VEGFR-1）和KDR（VEGFR-2）的結合從而降低VEGF的生物活性。而VEGF通過旁分泌機制促進內皮細胞的增殖、存活和遷移，這一系列的變化通過血腦屏障的泄露導致紊亂血管形成。Pope等[13]研究表明，VEGF的高表達以及隨后的血管生成直接會影響到血管密度以及腫瘤的分級。

部分有關貝伐單抗的研究表明其能抑制血管生成和腫瘤生長，最初提出的相關機制可能是通過減少腫瘤的灌注量從而剝奪腫瘤細胞的營養并減少其供氧，而Winkler等[14]研究發現在一部分接受貝伐單抗治療的膠質母細胞瘤患者中，貝伐單抗通過抑制VEGFR2增加腫瘤的氧化作用及血流灌注，可能會改善腫瘤對放療的敏感性。Groot等[16]研究表明，貝伐單抗通過抑制VEGF修剪不正常的血管，并且使血管正常化，使其由單層的內皮細胞組成。這種血管正常化可以改善組織的氧化作用，同時增強藥物的作用，并且這種重建的血腦屏障可以減輕腫瘤周圍血管源性水腫[15]，通過減輕腫瘤的水腫和占位效應，從而在一定程度上減少糖皮質激素的應用。但是這個過程通常比較短暫，被稱作“假反應”，對于患者的存活期并沒有過多的益處。除了能夠實現血管的正常化，貝伐單抗具有直接抗腫瘤的作用，并且在一些動物模型中表現出限制膠質瘤細胞的遷移，增加細胞對于化療藥物如細胞毒性藥物的敏感性[17-18]。

3 貝伐單抗在膠質母細胞瘤中的應用

美國食品安全局（FDA）于2009年批準貝伐單抗用于復發膠質瘤的單藥治療[19]。但是具體的療效卻仍沒有明確的結論，近年來有大量的臨床實驗逐漸開展，其中包括貝伐單抗用于復發膠質母細胞瘤和初診膠質母細胞瘤的治療。

3.1 貝伐單抗在復發膠質母細胞瘤中的應用

Kreisl等[20]將膠質瘤的患者隨機分成兩組，分別為貝伐單抗組（85例）和貝伐單抗聯合伊立替康組（82例），結果顯示貝伐單抗組和貝伐單抗聯合伊立替康組的客觀有效率（ORR）分別為28.2%和37.8%，6個月無進展生存率（PFS）分別為42.6%和50.3%，中位整體生存率分別為9.2、8.7個月。Friedman等[21]研究的單藥治療組包括48例患者，其ORR和PFS-6分別為35%和29%，中位整體存活時間為7.75個月。然而盡管BRAIN和NCI給出了充分的數據進行說明，但是缺少不使用貝伐單抗的對照組，從而缺乏有效的證據說明其對復發膠質母細胞瘤的抗腫瘤效應。

為了進一步驗證貝伐單抗的作用，近年來進行了許多貝伐單抗與其他化療藥物如卡鉑、索馬西尼等聯合使用的臨床實驗。李剛等[22]在12例復發性人腦膠質瘤患者中使用貝伐單抗，結果發現疾病的控制率達到100%，這個實驗說明了貝伐單抗聯合化療治療國人復發惡性膠質瘤是安全的，也有一定的療效。隨后，王家祺等[23]在54例患者的治療中使用貝伐單抗與替莫唑胺聯合化療，結果發現治療組和對照組的疾病有效率（RR）分別為37%和26%，治療組顯著高于對照組，說明這種聯合化療優于替莫唑胺的單獨使用。同樣，Taal等[24]的隨機臨床2期實驗將148例膠質母細胞瘤復發患者隨機分為羅氮芥組、貝伐單抗組以及聯合治療組，結果顯示聯合治療組得到了明顯的改善，PFS-6為41%，而羅氮芥組、貝伐單抗組分別為11%和18%，聯合治療組9個月的整體存活率達到59%，羅氮芥組和貝伐單抗組分別為43%和38%，同樣也得到了改善。這個研究的意義首先在于其設置了只使用貝伐單抗的對照組，其次這是第一個說明貝伐單抗聯合其他藥物治療優于貝伐單抗單藥治療的實驗。但是同樣也有些化療藥物的聯合使用并不能改善治療效果，Lee等[25]進行的臨床2期實驗發現組蛋白去乙酰化酶抑制劑并不能改善膠質母細胞瘤的6個月PFS。

3.2 貝伐單抗在初診膠質母細胞瘤中的應用

近年來Vredenburgh等[26]在單組臨床2期實驗研究中發現，貝伐單抗聯合替莫唑胺和放療的中位PFS達到3～14個月將近標準的2倍之多，但是在總體生存期上并沒有顯著的改善。Chinot等[27]和Gilbert等[28]分別進行了有安慰劑對照組的臨床3期實驗，結果表明PFS相比于對照組增加了40%～71%，但是治療組與對照組的總體生存率（OS）沒有明顯的差異。重要的是，盡管兩個研究均假設了可能與治療效果有關的臨床和分子生物學上的因素，但是均沒有找出一個亞組能夠從貝伐單抗的治療上獲得收益。Herrlinger等[29]進行的一項隨機臨床試驗，在表達DNA修復酶MGMT的膠質瘤患者中使用貝伐單抗加伊立替康與標準化治療的替莫唑胺，結果發現，貝伐單抗聯合伊立替康的PFS為9.7個月，相比于對照組（5.99個月）明顯增加，然而OS分別為17.5個月和16.6個月，無明顯差異，但仍為一組亞群的患者提供了可供選擇的治療方案。盡管如此，這些仍在進行的臨床實驗可能提供通過貝伐單抗聯合其他化療藥物治療獲得更好效果的基因特征亞組。

4 膠質母細胞瘤對貝伐單抗的耐藥機制

在腫瘤的治療當中，不可避免地會出現耐藥的情況，而且發生這種情況的患者很多是由于缺乏有效的治療手段而很快死亡。同樣，盡管抗血管生成治療短期能夠取得較好的效果，但是效果并不持久，因此對于耐藥性的研究就顯得非常重要。

多種促血管生成生長因子表達的增加是膠質母細胞瘤對貝伐單抗產生耐藥性的主要機制之一。這些生長因子包括成纖維生長因子、血管生成素、血小板生長因、基質細胞衍生因子1-α等[30]。比如Kioi等[31]研究發現，血管生成素通過直接與內皮細胞上的受體結合可以促進新生的血管生長和存活。在腫瘤微環境中，這些促血管生長因子的增加會促進不依賴VEGF的血管生成，同時會進一步招募來促血管生成的髓樣細胞如單核細胞等[32]。其次，Lu等[17]發現這些生長因子可以促進腫瘤向間質化轉變，并且增加膠質母細胞瘤的侵襲性。Piao等[33]研究表明，膠質瘤細胞暴露在長期慢性的抗血管生成治療時，多種標志物提示膠質母細胞瘤發生間質化改變，并且增加腫瘤的侵襲性，因此患者接受不恰當的抗血管生成治療會造成更差的預后。

多種血管生成機制也是膠質母細胞瘤對貝伐單抗產生耐藥性的重要機制之一。血管共生如前所述是腫瘤利用已經存在的腦部血管增加自身的血供，Tabouret等[34]研究表明，膠質母細胞瘤通過SDF-1α/CXCR4可以促進血管共生，同時增強細胞的侵襲性。血管擬態如前所述，是一種不依賴于VEGF通過與細胞外基質相互作用所形成的一種血管腔的模式，在膠質母細胞瘤中存在大量的無血管內皮卻有紅細胞的管腔[35]，這也表明血管擬態是貝伐單抗耐藥的一種潛在機制。

目前有研究表明，通過阻斷Ang-2可以減緩抗VEGF單藥治療的耐藥性，若同時阻斷VEGFA和Ang2會有效地抑制腫瘤的生長，貝伐單抗抗血管生成可能與Ang2/Tie2信號通路有關[36-37]。Groot等[38]也提出在抗血管生成治療中可能會增加STAT3信號在膠質母細胞瘤及腫瘤微環境中增強，抑制該信號的表達有望提高抗血管生成治療的效率。

5 小結與展望

近年來抗血管生成治療發展迅速，其中貝伐單抗成為腫瘤抗血管生成中的主要藥物，但是在膠質母細胞瘤的抗血管生成治療中仍存在較多的問題。

盡管貝伐單抗可以在一定程度上延長患者的PFS，而對患者總體生存時間未見明顯提升，且目前缺少大樣本的臨床試驗研究。之后的臨床試驗應更加注重適合使用貝伐單抗的最佳人群，最好確定相關的基因亞型，同時也應注重使用貝伐單抗的最佳劑量和最佳時機。目前對于膠質母細胞瘤對貝伐單抗耐藥的機制還不完全明確，但是越來越多的研究指出，膠質母細胞瘤的血管生成是通過多種復雜的信號通路實現的，同時還涉及血管生成的多種機制，這使得貝伐單抗的單藥治療受到了局限，因此在之后的研究中應考慮貝伐單抗與其他藥物聯合實現抗血管生成的治療效果。

綜上所述，通過貝伐單抗抑制抗血管生成，在治療復發亦或是初診的膠質母細胞瘤中仍具有重要的意義，需要對血管生成的機制有更加深入的了解，并且更加細化不同患者的基因亞型，為治療提供更多的有效靶點，這樣才能更好地提高貝伐單抗的治療效率。

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（收稿日期：2017-11-06 本文編輯：張瑜杰）