抗血管生成药物时间窗的研究进展

2014-12-02 04:24:00综述审校
肿瘤预防与治疗 2014年5期
关键词:抑素贝伐恩度

沈 娜 综述,范 娟 审校

(泸州医学院附属医院肿瘤科,四川泸州646000)

传统观点认为,肿瘤抗血管生成治疗是通过阻断血管对肿瘤氧气和营养物质的输入而达到饿死肿瘤的目的。然而,当肿瘤血管过度退化时,药物和氧的传输受碍,反而不利于放化疗,这就有悖于抗血管生成治疗联合放化疗能提高疗效的观点。2005年,Weichselbaum[1]比较了单纯 γ 射线放疗组、VEGF抑制剂(DC101)以及二者联合治疗组处理U87神经胶质瘤荷瘤小鼠后三组之间的疗效,提出DC101治疗后的第4~6天再行放疗可出现显著的协同作用,而二者时间间隔和顺序改变的话,就不会出现这种现象。自此,“血管正常化”和“时间窗”这两个概念便进入医学研究领域。Jain[2]和 Winkler[3]通过体内研究提出了“肿瘤血管正常化”的观点:即抗血管生成治疗后,有一段能使肿瘤血管结构和功能趋于正常化的时间窗,在此时间窗内肿瘤对放化疗的敏感性增加。优化抗血管生成联合放化疗的治疗方案,就需要明确肿瘤血管趋于正常化的这段时间窗,即瘤血管从开始正常化到结束的这段时长。本文对几种抗血管生成药物的时间窗及其窗口期血管正常化的标记进行综述。

1 时间窗的研究

1.1 重组人血管内皮抑素(恩度)时间窗的研究

2005年,恩度作为世界上首例重组人血管内皮抑素在我国上市,它是在原血管内皮抑素N端序列基础上添加了9个氨基酸,成功地解决了生产过程中蛋白质复性的问题,使得稳定性更高、半衰期延长。恩度是一种多靶点的血管抑制剂,主要是抑制内皮细胞的迁徙并诱导其凋亡,从而抑制血管与肿瘤的生长。目前,恩度主要是与NP方案联合用于初治和复治的晚期非小细胞肺癌。大量的研究表明,恩度对多种鼠源性肿瘤模型及人异种移植瘤模型具有明显抑制作用。

研究表明[4-5]:肿瘤血管正常化的时间窗是短暂而可逆的,并且该时间窗与抗血管生成药物、肿瘤部位和其类型有关。辛刚[6]用重组人血管内皮抑素处理卵巢癌荷瘤鼠,并在其应用后的不同时间点检测IV型胶原、a-SMA以及HIF-1α的变化,发现重组人血管内皮抑素能使肿瘤微血管产生一个短暂而可逆的趋于正常化的时间窗,在使用后的第4~6天肿瘤微血管趋于正常化,乏氧得到明显改善。彭芳等[7]探讨重组人血管内皮抑素作用下的裸鼠5-8F、CNE-2鼻咽癌移植瘤是否存在血管正常化时间窗,并借助激光共聚焦显微镜动态观察肿瘤血管形态变化以及免疫荧光染色检测乏氧程度,通过研究发现重组人血管内皮抑素,使5-8F、CNE-2鼻咽癌移植瘤模型血管正常化的时间窗分别为3~5天和5~7天。并且他们发现在5-8F和CNE-2鼻咽癌中,重组人血管内皮抑素治疗后的第3天和第5天联合放疗抑瘤效果最佳。而陈明等[8]研究发现重组人血管内皮抑素作用于Lewis肺癌后,其时间窗大概为3~7天。

1.2 贝伐单抗时间窗的研究

2004年,贝伐单抗被美国FDA批准上市,用于治疗转移性结直肠癌、复发性胶质母细胞瘤、非小细胞肺癌以及转移性肾癌。2012年,欧盟委员会批准贝伐单抗联合标准化疗方案治疗首次复发卵巢癌。贝伐单抗作为一种人源化单克隆抗体,发挥关键作用的是其中的鼠源性组成部分,特异性地结合VEGF从而阻断其与內源性VEGFR的结合,进而达到限制其生物学活性、抑制新生血管形成以及降低血管通透性的目的[9]。

郑勇斌[10]等利用前瞻性研究,收集了93例进展期及局部晚期无法手术的胃癌患者,随机分为A组(采用FOLFOX4常规新辅助化疗)、B组(A组方案加贝伐单抗)以及C组(按“肿瘤血管正常化窗口假设”,给予贝伐单抗5天后联合A组方案),通过比较3组患者的疗效、不良反应以及临床结局,发现C组患者治疗后,肿瘤分期下降率以及R0切除率明显高于A组和B组(P<0.05)。由此,我们不难看出:按血管正常化窗口期指导用药的优势,这也提示贝伐单抗时间窗研究的重要性。Vangestel[11]等分别于第2、4和6天对Colo205结肠癌荷瘤小鼠给予贝伐单抗(5mg/kg),检测各组微血管密度、胶原覆盖率、周细胞覆盖率以及肿瘤乏氧情况,他们发现在使用贝伐单抗4天后,与其他组相比,微血管密度明显降低、周细胞及胶原覆盖率明显上升、乏氧程度减低,提示肿瘤血管趋于正常化。Myers[12]等建立肺泡RMS荷瘤小鼠模型,并设置贝伐单抗组、放疗组和贝伐单抗以不同时间点联合放疗组,他们发现使用贝伐单抗2~5天后微血管密度降低、血管成熟度明显改善、周细胞比例增加以及肿瘤血管通透性明显降低,并且使用贝伐单抗后的第2天或第5天联合放疗,其抑瘤效果与其它组相比最佳。

1.3 总 结

“抗肿瘤血管生成”是1971年Folkman教授提出,它是现代肿瘤治疗的一个重大的里程碑。自此,如恩度、贝伐单抗、舒尼替尼、索拉菲尼等抗血管生成药物相继问世。国内目前针对于抗血管生成药物时间窗研究较多的是恩度,并且主要集中在动物实验。贝伐单抗时间窗的研究甚少,与舒尼替尼、索拉菲尼等其他抗血管生成药物一样,主要集中于对作用机理、毒副反应、疗效、单用好还是与化疗药物联合运用更有优势等方面进行研究。见表1。

表1 主要抗血管生成药物的时间窗研究

2 时间窗范围内的观察指标

抗血管药物作用于肿瘤微血管后产生特定的时间窗,在此时间窗内肿瘤的血管结构和功能趋于正常化。针对于时间窗,就需要一些特定的指标来判定血管正常化的状态。

2.1 结构正常化指标

肿瘤血管结构紊乱,形态迂曲,分支多,微血管密度增加。瘤血管壁薄,管腔狭窄,支撑管壁的周细胞及基底膜连接疏松,甚至缺如,而内皮细胞重叠生长,突入官腔。在抗血作用下,结构会发生变化,目前主要评价指标参考。

2.1.1 免疫组化指标 在抗血管药物作用下,肿瘤血管的结构趋于正常化:内皮细胞逐步减少,周细胞作为对内皮细胞的支撑作用并改善组织间的物质交换逐步增多,血管基膜作为对内皮的功能和机械支持以及改善内皮的增殖与分化逐步增多。目前,利用内皮细胞计数来反应瘤血管结构正常化程度较为普遍。CD31、CD34、vWF因子以及CD144是比较常见的血管内皮标记物。但瘤组织血管是由新生血管与宿主血管共同组成,而上述标记物并不是显示肿瘤新生血管内皮细胞的特异标记物[14]。目前认为,CD62E[15]、CD106[15]、CD105[16-17]是瘤组织内新生血管内皮的特异性标记物。而针对于肿瘤微血管周细胞以及血管基膜,目前使用较多的分别是α肌动蛋白(α-SMA)和IV型胶原。目前,免疫组化指标被普遍用于判定血管结构正常化,它具有经济、操作简便、易于分析等优势,但其结果很大程度受到实验者主观因素的影响,并且同一瘤组织取材部位不一,结果差异较大。

2.1.2 高分辨显微光学成像 高分辨显微光学成像具有直观判定血管结构正常化程度的优势,它包括激光共聚焦显微镜、活体荧光显微镜、多光子激光扫描显微镜等。Li等[18]用激光共聚焦显微镜直接显示微血管形态变化,发现重组人血管内皮抑素治疗后的第7天及第10天,血管密度下降,血管迂曲程度改善,管壁渗透性降低。它的最大优势是能在活体内动态观察微血管形态变化,然而光的穿透性差及以活体组织对光的屏蔽效应,限制了成像分辨率以及穿透深度。

2.1.3 影像学成像 影像技术为微血管形态的研究提供了一种可视化方法,包括超声微血管成像技术、核医学显像、衍射增强成像技术以及分子探针等。

超声造影主要是通过监测不同时间点,微泡造影剂在微血管的运动轨迹,将其进行图像处理,显示微血管形态。王志会等[19]利用人肝癌裸鼠模型,探讨超声造影峰值强度(PI)与微血管密度(MVD)的关系,他们发现PI可作为评估肿瘤血管生成的指标,而且超声造影可以反映微血管的位置和大小,还可以反映局部组织的血容量[20]。因此,可以通过连续监测瘤组织内血容量大小和微血管直径,来确定瘤血管时间窗。核医学显像也是一较直观显示肿瘤新生血管结构的技术,有研究显示,VEGF受体68Ga标记的放射性显像剂可直接探测肿瘤的新生血管[21],由此联想是否可以连续运用该显像剂动态观察肿瘤新生血管结构,来推断结构正常化的时间段。也有研究利用衍射增强成像技术显示小鼠肝脏血管,发现其可以清楚显示血管的主干及分支[22-23]。对于肝癌,衍射增强成像技术的分辨率比传统DSA更高,可用于肿瘤新生血管的评价。分子标记也是一种直观的肿瘤血管成像法,有学者将RGD多肽分子与纳米颗粒结合形成具有靶向作用的分子探针,特异地结合瘤血管内皮细胞上的αvβ3整合素,使得肿瘤血管成像[24]。

影像成像技术为抗血管生成提供了更为广阔的研究领域,它从形态、功能、分子水平多方面反映微血管结构,具有灵敏度高、易操作等优势。

2.2 功能正常化指标

肿瘤微血管结构的正常化推进其功能的改变,使其乏氧得到改善,瘤组织间隙液压降低,化疗药物更易进入。而针对于瘤血管功能正常化的研究指标主要概括为3大类:乏氧改善的相关指标、瘤组织间隙液压降低所带来的血流灌注增加及药物浓度增加的相关指标、以及反应功能正常化的相关血液检测指标。前两种具有直观判定瘤血管功能正常化的优点,而血液检测指标缺乏特异性、但经济适用。

2.2.1 高效液相色谱分析 前期研究发现[25-26]:血管正常化的时间窗范围内,药物在瘤组织中的分布浓度最高。高效液相技术可用来检测瘤组织中的药物浓度,从而推断血管功能正常化的时间段[27]。它具有高效、灵敏、实验数据可靠性高等优势。

2.2.2 免疫组化 瘤血管正常化促使乏氧改善,氧供增加,肿瘤对放化疗的敏感性增高。重组人缺氧诱导因子 1α(HIF1A)及葡萄糖转运蛋白 1(GLUT1)是较为常见的乏氧指标,其中在抗血管研究领域运用最为广泛的是HIF1A,当瘤组织乏氧改善时,HIF1A在瘤组织中的稳定性降低,呈低表达。辛刚等[6]研究发现恩度作用于卵巢癌荷瘤鼠的第4天和第6天,HIF1A低表达,乏氧得到改善,推测恩度治疗的第4~6天微血管趋于成熟。

2.2.3 氧敏感电极 氧敏感电极法可通过直接测量瘤组织中乏氧压来推断乏氧情况,被认为是探测氧分压的金标准[28]。但其操作困难,显示结果与实际偏差较大,运用很少。

2.2.4 功能影像成像技术 功能影像学技术为直接判断微血管结构提供可能,它是现代影像学从单一对形态研究转变为形态与功能并重的必然趋势,诸如核医学显像技术、灌注成像等都属其范畴。

核医学显像技术能较直观推断乏氧并且进行定量分析,它通过利用在乏氧组织中选择性滞留的显像剂,通过PET或SPECT探测肿瘤组织乏氧区域,并进行定量分析。Masahiro[29]等通过尾静脉注射18F-FMISO显像剂于索拉菲尼治疗后的A498肾癌荷瘤小鼠,然后PET-CT用检测瘤组织内的乏氧情况,并用免疫组化测微血管密度及乏氧标记,通过对比研究提出18F-FMISO PET可以判定肿瘤的乏氧情况,并为抗血管治疗确定一个最佳的方案。CT灌注成像和磁共振灌注成像可以通过评价肿瘤灌注状态,间接判断瘤内的氧分压状态,从而推断血管功能改善情况。针对于胶质瘤血管生成进展的评价,研究者发现可以利用CT灌注成像分析负荷前后肿瘤微血管灌注的参数,来推断胶质瘤血管的成熟度[30]。宋琼等[31]通过比较原发性肝癌患者术后病理结果和术前磁共振灌注成像参数值,并用Tofts模型分析灌注成像参数,提出可以利用灌注成像技术量化微循环的功能状态。

功能影像学能具有无创性评价肿瘤血管功能正常化的优势,它不仅能从肿瘤微血管血流动力学改变方面评估血管功能状态,甚者深入到基因、受体方面,为更深入了解抗血管生成提供可能,是做动物实验的好方法,但其经济成本高。

2.2.5 数值模拟 血液灌注数值模拟也是一种评价血管正常化窗口期的指标。张洪一等[32]利用数值模拟法监测在内皮抑素作用下瘤血管趋于正常化过程的血液灌注,发现在功能趋于正常化时间段内肿瘤血液动力学得到明显改善,组织间质液压明显下降,压强梯度上升。血液灌注数值模拟对抗血管研究还处于初级阶段。

2.2.6 CECs Wang等[33]将肿瘤内灌注血容量与外周血CECs结合来评估是否能提高预测肿瘤抗血管生成疗效的准确性,他们发现二者相结合的确有协同效应,由此,我们推断可以利用疗效的评估来推断功能正常化的时间段。CECs取材方便、经济可取,但目前对其检测技术还不够成熟。

3 展望

抗血管联合放化疗的疗效在大量临床研究中得到肯定。时间窗的提出,告诉我们抗血管联合放化疗的最佳时序的重要性。因此,我们有必要找出与肿瘤血管正常化相对应的标记,并且利用影像学技术,明确时间窗的界限,从而指导合理的治疗方案。这也是我们在未来抗血管研究领域需要攻克的热点。

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