VEGF及其抑制劑在腫瘤治療中的研究進展

薛婷婷 唐艷飛 劉云章

[摘要]內(nèi)皮血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growthfactor，VEGF）是一種二聚體糖蛋白，能夠刺激內(nèi)皮細胞的增殖、生存與遷移，在多種腫瘤細胞中均有較高水平的表達。其不僅是腫瘤血管生成過程中最重要的促血管生成因子之一，在腫瘤免疫中也發(fā)揮了重要的作用。目前，已有不同類型的VEGF抑制劑被投入臨床，用于腫瘤的治療。本文針對VEGF家族成員、VEGF在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的活性及VEGF相關(guān)抑制劑的研究進展進行綜述。

[關(guān)鍵詞]腫瘤;VEGF;血管生成;腫瘤免疫;抑制劑

[中圖分類號]R979.1 [文獻標識碼]A [文章編號]2096-5249（2019）15-0280-03

血管生成指已有血管通過出芽或套疊的方式形成新血管的過程，在胚胎發(fā)育、傷口愈合等生理過程或糖尿病性視網(wǎng)膜病、腫瘤等病理過程中都發(fā)揮著重要的作用。血管生成過程復雜，有許多調(diào)控因子參與。其中，血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）家族及其受體（VEGFRs），是促進血管細胞分化和血管形成最重要的組織因子。本文主要介紹了VEGF及其受體家族成員、VEGF在腫瘤中的生物活性以及VEGF抑制劑在腫瘤治療方面的研究進展。

1.VEGF家族成員及其受體

VEGF最初在牛垂體分泌物中被發(fā)現(xiàn)，直至1989年，Abraham等人將其分離純化，并命名為血管生成因子。目前該蛋白家族共發(fā)現(xiàn)VEGFA、VEGFB、VEGFC、VEGFD、VEGFE（病毒編碼）以及胎盤生長因子（placentalgrowthfactor，P1GF）幾種常見異構(gòu)體，兩種不VEGFl45、VEGFl83常見異構(gòu)體，以及兩種抑制性異構(gòu)體VEGFl65b、VEGF-Ax，但其抑制機制依然存在爭議。VEGFA是一種45KD的同型二聚體糖蛋白，是該家族成員中最具特異性、功能性最強的血管生成因子，即我們通常所說的VEGF。VEGF受體家族有VEGFR-1、VEGFR-2、VEGFR-3三個成員。同其他受體類似，VEGFR通過結(jié)合不同的VEGF，激活自身磷酸化，進而激活下游通路來發(fā)揮作用。VEGF主要與VEGFR2結(jié)合，參與血管生成的調(diào)控，是參與活化促進血管內(nèi)皮細胞有絲分裂和通透性最主要的信號傳導通路。Vegfr2的小鼠胚胎會在8.5-9.5天死亡，并表現(xiàn)出嚴重的內(nèi)皮細胞和造血前體細胞發(fā)育缺陷，證明該受體在血管發(fā)育中至關(guān)重要。此外，VEGF還能夠與VEGFRl結(jié)合。VEGFRl顯示弱的配體依賴性自身磷酸化，在某些情況下，它作為誘餌受體起作用，可通過結(jié)合VEGF阻止VEGF與VEGFR2結(jié)合，抑制血管生成。VEGFRl缺陷小鼠表現(xiàn)出過度生長和血管解體，表明其負調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育期間的血管生成。

2.VEGF在腫瘤中的生物活性

VEGF的mRNA在人類許多腫瘤中高表達，并且與腫瘤的侵襲性、血管密度、遷移以及預后密切相關(guān)。早在1971年，JudahFolkman就提出，如果沒有足夠的血管供應，實體腫瘤只能生長至1-2毫米（或約10個細胞）的臨界尺寸。腫瘤細胞及周圍的基質(zhì)細胞能夠分泌VEGF和其他促血管生長因子，促進血管的生成，在腫瘤內(nèi)和腫瘤周圍形成新的脈管系統(tǒng)。這些新形成的腫瘤血管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能異常，血管形狀不規(guī)則、曲折且有死角，沒有形成小靜脈、小動脈和毛細血管的等級次序;同時，其結(jié)構(gòu)不完整、滲漏性高，進一步導致缺氧和VEGF產(chǎn)生。VEGF基因表達受多種因素的上調(diào)，其中缺氧是VEGF的主要調(diào)節(jié)方式。VEGF是缺氧誘導因子（hypoxia-inducible factoLHIF）的靶基因，HIFIa的抑制會明顯降低VEGF的表達水平，抑制腫瘤血管生成。

研究發(fā)現(xiàn)，VEGF的生物學作用已遠超出其對新血管發(fā)生和血管生成的調(diào)節(jié)。在過去幾年中，使用免疫檢查點抑制劑的癌癥免疫療法成為腫瘤治療的熱點。但遺憾的是，部分患者在接受相關(guān)治療后生存情況并沒有發(fā)生改善。這一現(xiàn)象的部分原因是腫瘤可以利用多種免疫抑制機制，導致原發(fā)性或繼發(fā)性免疫逃逸，而另外部分原因可能和VEGF有關(guān)。VEGF可以對涉及免疫的多種細胞產(chǎn)生直接影響，包括樹突狀細胞，T細胞，調(diào)節(jié)性T細胞和髓源性抑制細胞。早期觀察表明，VEGF的存在可能使骨髓祖細胞的成熟從分化為樹突狀細胞向分化為內(nèi)皮細胞傾斜，從而影響腫瘤特異眭T細胞的啟動和活化。后續(xù)研究表明，癌癥中的VEGF能夠抑制細胞間黏附分子和血管細胞粘附分子的表達，進而抑制抗癌T細胞粘附和向腫瘤的浸潤。此外，腫瘤來源的VEGFA、白細胞介素10（Interleukin-10，IL-10）和前列腺素E2（Prostaglandin E2，PGE2）能夠在內(nèi)皮細胞中協(xié)同作用，誘導死亡介質(zhì)配體FasL表達，誘導效應T細胞的凋亡。最近的臨床前研究表明，抗VEGF能夠通過形成高內(nèi)皮微靜脈（high endothelial venules，HEVs）來促進細胞毒性T淋巴細胞的浸潤，改善抗PD-L1治療。

3.VEGF抑制劑

目前投入臨床的VEGF/VEGFR抑制劑主要有三類：VEGF配體抑制劑、VEGF受體抑制劑以及小分子酪氨酸激酶抑制劑。

3.1VEGF配體抑制劑：貝伐單抗（Bevacizumab）是一種人源VEGF-A可溶性同工型IgG3的單克隆抗體，能夠阻止VEGFA與受體結(jié)合，阻斷后續(xù)信號級聯(lián)反應。貝伐單抗于2004年被美國FDA批準用于轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌的治療，隨后對非小細胞肺癌、腎細胞癌、多形性膠質(zhì)母細胞瘤、卵巢癌和宮頸癌的治療也獲得批準。如今，貝伐單抗已成為臨床上使用最廣泛的跨腫瘤治療藥物之一。近期，有諸多臨床前數(shù)據(jù)證明貝伐單抗對其他的惡性腫瘤也具有抑制作用，例如貝伐單抗能夠降低宮頸癌組織中的微血管密度，注射貝伐單抗能夠抑制三陰性乳腺癌移植瘤的生長和微血管生成。腫瘤免疫治療的發(fā)展也為貝伐單抗的應用開辟了新的領(lǐng)域。在最近報道的Ⅲ期臨床研究中，在基于細胞毒性化療（卡鉑、紫杉醇）和抗PD-L1抗體（atezolizumab）的治療方案中加入貝伐單抗，可延長非小細胞肺癌患者的總生存期。2018年12月，F(xiàn)DA批準貝伐單抗與PD-L1單克隆抗體Atezolizumab、紫杉醇和卡鉑聯(lián)合，用于轉(zhuǎn)移眭非小細胞肺癌的一線治療。同年，F(xiàn)DA還通過了Atezolizumab和貝伐單抗聯(lián)合用藥作為晚期肝癌的一線治療方案。

3.2VEGF受體抑制劑：雷莫蘆單抗（Ramucirumab）是一種全人源化的抗VEGFR-2單克隆抗體，能夠與VEGFR2的胞外結(jié)構(gòu)域結(jié)合，阻斷VEGF與VEGFR-2結(jié)合，從而阻斷VEGF信號通路。雷莫蘆單抗在2014年至2015年，先后被批準用于胃癌、胃食管連接部腺癌、非小細胞肺癌及轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌的二線治療。此外，其在乳腺癌、肝癌等惡性腫瘤中也具有相關(guān)臨床研究。在胃癌治療方面，盡管雷莫蘆單抗單藥或聯(lián)合紫杉醇已被證明在二線治療中有效，但是未能證明其在一線治療中具有優(yōu)勢。一項比較FOLFOX（亞葉酸鈣+5-氟尿嘧啶+奧沙利鉑）單用或聯(lián)合雷莫蘆單抗治療胃及胃食管連接部腺癌安全性及有效性的II期臨床研究結(jié)果顯示，聯(lián)用對患者的總生存期（overall survival，OS）及無進展生存期（progression-free survival，PFS）都無顯著影響。在肺癌治療方面，有數(shù)據(jù)表明，在PD-L1抑制劑Nivolumab治療失敗后，雷莫蘆單抗與多西紫杉醇聯(lián)合給藥，總緩解率可達到60%以上。此外，在晚期肝癌的治療中，雷莫蘆單抗體能夠明顯抑制腫瘤灌注及血管分布情況，且不增加肝功能衰竭或肝損傷概率。總的來說，雷莫蘆單抗目前在二線治療中應用良好，但在一線治療中的作用還有待探究。

3.3小分子酪氨酸激酶抑制劑：酪氨酸激酶是催化磷酸基團從三磷酸腺苷轉(zhuǎn)移至靶蛋白的酶，在多種正常細胞調(diào)節(jié)過程（包括血管生成）中起重要作用，許多生長因子受體，例如VEGFR、PDGFR均為受體酪氨酸激酶。受體酪氨酸的活化會引起腫瘤細胞增殖和生長，誘導抗細胞凋亡作用，并促進血管生成。由于其重要性，受體酪氨酸激酶家族一直是腫瘤治療中最重要的藥物靶點之一。至2019年3月，F(xiàn)DA共批準48種小分子蛋白激酶抑制劑，半數(shù)以上均為受體酪氨酸激酶抑制劑。

索拉菲尼（Sorafenib）是一種口服小分子激酶抑制劑，具有抑制VEGFR以及PDGFR的活性，也是一種常用的跨腫瘤治療藥物，主要被批準用于肝癌、腎細胞癌和分化型甲狀腺癌的治療。自2007年被批準以來，索拉菲尼一直是肝癌治療的一線藥物。盡管索拉非尼能夠有效地顯著增加晚期肝癌患者的OS，但由于易出現(xiàn)抗性而無法阻止癌癥的進展。目前，人們正通過與其他藥物聯(lián)用或結(jié)構(gòu)改造等方法來克服腫瘤對索拉菲尼的抗性。在一項評估阿霉素加索拉非尼與單用阿霉素效果比較的Ⅲ期試驗中，與阿霉素安慰劑單藥治療相比，索拉非尼加阿霉素中位OS、中位PFS均明顯增長。Conesa等對索拉菲尼進行了結(jié)構(gòu)改造，在保留其必要藥效團的基礎(chǔ)上，增加芳環(huán)結(jié)構(gòu)，使得新化合物具有對血管生成及腫瘤逃逸的雙重抗性。

舒尼替尼（Sunitinib）是另一種常見的復合受體酪氨酸激酶抑制劑，可以通過抑制VEGF受體、PDGF受體、FMS樣酪氨酸激酶-3（FLT3）受體、干細胞因子受體（KIT）和RET（Rearranged during Transfection）蛋白的激酶活性來阻斷相關(guān)信號通路，抑制內(nèi)皮細胞的增殖、遷移等。目前舒尼替尼已被批準用于胃癌、轉(zhuǎn)移性腎癌的治療，對結(jié)腸癌、乳腺癌及皮膚癌的治療也有相關(guān)報道。由于新酪氨酸激酶抑制劑的研發(fā)以及免疫治療的引入，使得舒尼替尼幾乎被擠出腎癌一線治療行列，但近期有數(shù)據(jù)表明，舒尼替尼可以在其他靶向治療后再次使用，其功效不依賴于兩次舒尼替尼治療之間應用的治療類型，并且重新使用與首次使用舒尼替尼治療的不良事件也沒有明顯差異，為舒尼替尼的應用提供了新的思路。此外，舒尼替尼與Nivolumab聯(lián)合治療轉(zhuǎn)移性腎癌的研究也取得了一定的進展。在一項臨床試驗中，舒尼替尼與Nivolumab聯(lián)用顯著提高了患者的OS，但是由于安全眭較差，在實際應用中會受到藥物選擇和劑量的限制。

4.展望

隨著研究深入，人們對VEGF在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中重要作用的認識逐步加深。目前已有充足的臨床前數(shù)據(jù)支持VEGF在腫瘤血管生成及腫瘤免疫過程中的重要性，VEGF在腫瘤的核心作用也使其成為抗癌治療的合理靶標。在抗血管生成方面，與腫瘤細胞相比，內(nèi)皮細胞的遺傳穩(wěn)定性更好，出現(xiàn)耐藥性的概率更低，由于高遺傳變異率引起的潛在抗性也更小。但實際上，在VEGF抑制劑活性的臨床試驗中，大多數(shù)患者會產(chǎn)生抗藥性，最終死于其疾病。對VEGF抑制劑抗性機制的理解，以及新的多靶點抑制劑的開發(fā)工作對于長期使用VEGF抑制劑來說至關(guān)重要。此外，當腫瘤體積小于臨界體積時，處于潛伏狀態(tài)，并不依賴血管生成，通過抗血管治療作用有限，且容易復發(fā)，故而目前大多數(shù)抗血管藥物均與其他腫瘤治療方式聯(lián)合使用。免疫檢查點抑制劑和VEGF抑制劑的組合治療在不同腫瘤類型種已顯示出良好活性，但在藥物組合及使用劑量上還需要進一步探索。對VEGF生物學的研究為腫瘤藥物的開發(fā)和臨床治療提供了新的見解，VEGF抑制劑與其他腫瘤治療藥物的組合也為抗癌藥物獲得更好的療效和更低毒性開辟了新的思路。預計在將來會有更多的VEGF抑制劑類藥物被用于惡性實體瘤的直接或輔助性治療。