针对肿瘤微环境为靶标的治疗策略

李菲 李培义 李宁

(遵义市遵义医学院研究生学院 贵州遵义 563000)

针对肿瘤微环境为靶标的治疗策略

李菲 李培义 李宁

(遵义市遵义医学院研究生学院 贵州遵义 563000)

过去长时间里治疗肿瘤的方法都关注以杀死肿瘤细胞本身为主，但些年对肿瘤微环境的研究成为热点，其组成成分及机制复杂，本文针对肿瘤微环境中各种环节治疗的新靶点进行综述。

肿瘤微环境;靶向治疗;策略

上世纪以来人们的研究思路重点集中在肿瘤细胞本身，使得人类对肿瘤的治疗进入瓶颈。肿瘤微环境在调控肿瘤的发生、发展及转移上有着重要地位。它是一个由乏氧、低PH值、高压、和各种免疫细胞等构成的一个复杂三位空间结构［1］。肿瘤微环境对肿瘤细胞有着重要的支持和促进作用，使得人们假设改变这个"土壤"(肿瘤微环境)，可以阻止"种子"(肿瘤)的生长活性，从而探索一条治疗肿瘤的新途径。本文主要就目前针对肿瘤微环境中各个靶点的治疗及发展进行总结和介绍。

1.肿瘤微环境中的环境的特点

1.1 缺氧环境

1.1.1 针对缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)靶点的治疗：肿瘤细胞的新陈代谢旺盛、生长迅速，在这种无限增殖过程中氧耗量增加导致肿瘤细胞的生长环境出现局部的缺氧状态。HIF-1α能够感受肿瘤微环境的缺氧状态并对其产生应答效应。有研究报道通过CoCl2模拟低氧后，人乳腺癌MCF-7细胞的HIF-1α在mRNA和蛋白水平表达上调并呈现时间和浓度依赖性［2］。并且HIF-1α在实体肿瘤细胞中表达相当广泛［3］，因此其成为目前一个抗肿瘤微环境治疗靶点之一。目前研究HIF-1α抑制剂类型有：①抑制HIF-1α转录：HIF-1αmRNA的转录水平影响HIF-1α蛋白合成水平即可抑制HIF-1α途径，此类抑制剂有aminofluorene。②抑制HIF-1α合成：最早的HIF-1α抑制剂为拓扑替康，现临床已经将其作为小细胞肺癌及卵巢癌的二线抗肿瘤药物，还有PI3K、HER2neu、EGFR等抑制剂。③增强HIF-1α降解：目前主要有热休克蛋白(HSP90)抑制剂和组蛋白脱乙酰基酶(HDAC)，HSP90是通过PVHL依赖的蛋白酶体降解途径使得HIF-1α降解;HDAC是通过乙酰化作用影响HIF-1的转录活性。④抑制HIF-1结合到DNA：主要是妨碍HIF-1结合到低氧反应元件区域，从而不能激活下游靶基因。⑤抑制HIF-1α反式激活：具有代表性的是硼替佐米为美国FDA批准用于多发性骨髓瘤和外套细胞淋巴瘤的治疗，通过增强FIH与HIF-1α结合而抑制p300与HIF-1α结合［4］［5］。利用HIF-1为靶点的基因治疗：反义RNA、核酶RNA、RNA干扰等方法可以抑制HIF-1α的表达及活性。国外报道转染包含反义HIF-1α的质粒可以下调HIF-1α、VEGF的表达和肿瘤微血管的密度，反义HIF-1α单独使用可以消除直径为0.1cm的肿瘤，若反义HIF-1α与B7-1共同作用于肿瘤细胞，可以激活NK细胞和CD8细胞介导的杀伤肿瘤效应，消除直径为0.4cm的肿瘤。通过低氧的信号通路：HIF是由受缺氧调控的α亚基与稳定表达的β亚基组成的异源二聚体，在氧含量正常情况下脯氨酸羟化酶(PHD)会将HIF-α蛋白上关键的脯氨酸羟化，使其可被PVHL识别结合并降解，但是在缺氧状态下，PHD受到抑制使得HIF-α无法羟基化则无法被PVHL识别结合降解，HIF-α大量聚集。针对这一通路国外研究发现可溶性镍可以调节A549细胞中PHD的羟化功能及PHD与HIF的作用，从而稳定了HIF［6］。

1.2 针对高压环境的靶标：肿瘤细胞有着强大的营造适合自己生长的外部环境的功能，其中一项重要的病理生理学特征是高压环境。肿瘤内组织间压力(interstitial fluid pressure，IFP)增高与间质中淋巴管和肿瘤血管的功能异常相关，也有研究证实肿瘤内组织压力也与肿瘤体积大小直接相关［7］。微环境中肿瘤细胞对淋巴管和血管进行了机械性的挤压，挤压淋巴管造成具有正常淋巴管功能引流障碍，有研究将肿瘤微环境中植入人造功能淋巴管可使IFP降低。Hompland［8］等通过动态磁共振观察发现，肿瘤IFP与其中体液流速呈正相关，在宫颈癌盆腔淋巴结转移的患者中其组织间液的流速比无淋巴结转移的流速高，此外有研究报道IFP与VEGF成正比关系，但是又有研究表明在肿瘤IFP为0～20mmHg时HIF-1α和VEGF-A的表达随着IFP的增高而受到抑制。

1.3 针对低PH环境的靶向治疗：肿瘤细胞通过异常的能量代谢和对特定蛋白的自身调节，形成适合并保证肿瘤细胞自身生长、侵袭及转移。有研究证实肿瘤的酸性微环境能够上调干细胞比例，维持肿瘤干细胞特征、增加肿瘤细胞迁移能力［9］。针对酸性微环境治疗的策略：①从维持这种酸性环境的功能蛋白上着手：它包括钠氢交换蛋白(NHE)、Na+/K+ -ATPase、囊泡型H+-ATPase(V-ATPase)、碳酸酐酶Ⅸ(CAⅨ)、及H +/Cl-共输送体积单羧酸转运蛋白(MCT)等。在动物实验中应用NHE抑制剂可以显著延迟肿瘤的发生发展［10］;也有研究证明CAⅨ特异性单克隆抗体在肾癌治疗中的应用已经进入临床试验阶段。②通过改善肿瘤酸性微环境中的PH值：有研究显示给小鼠口服NaHCO3可以增加其癌周的PH值，从而有效地抑制肿瘤生长及局部浸润［11］。③改变肿瘤酸性环境改变肿瘤细胞的耐药性关系，在大鼠前列腺癌细胞中，胞外酸化通过P38依赖的方式刺激了P-gp的活化，因此抑制P38活性可以改善肿瘤耐药细胞的耐药性及化疗药物的细胞毒效应。④从肿瘤酸性微环境这一特点出发，研发出更易于这种环境吸收的抗肿瘤药物，这是肿瘤治疗的新思路。

2.针对肿瘤微环境中血管生成的治疗

肿瘤血管生成前，肿瘤细胞体积生长不超过2～3mm3。肿瘤血管的生成包括血管内皮细胞增殖、细胞基质的降解、细胞间基质活化、内皮细胞向肿瘤组织内迁移、新生血管管腔的形成等一系列精细而复杂的细胞、分子机制，并且这些机制也受到许多调控因子和信号通路的影响。目前抑制肿瘤血管生成的治疗靶点主要包括：①抑制内皮细胞增生，主要有血管抑素、内皮抑素;②抑制肿瘤血管生成因子信号传导通路，例如碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、血管内皮因子(如VEGF)及转化生长因子-α(TGF-α);③促进肿瘤血管生成抑制因子(血小板因子-4，PF-4)的表达;④抑制胞外基质金属蛋白酶MMP的活性。本文就临床应用较多的VEGF、MMP、及bFGF这几个促进血管生成的调控因子进行阐述。①血管内皮生长因子(VEGF)：针对其靶点的有人缘化单克隆抗体贝伐单抗和酪氨酸激酶抑制剂索拉非尼、舒马替尼、帕唑替尼及阿西替尼等在临床上证明使得肿瘤患者受益［12］。并有十多个VEGFR和(血小板源性生长因子受体)PDGFR双靶点抑制剂已进入Ⅲ期临床试验阶段，如伐他替尼、西地拉尼、特拉替尼等。②基质金属蛋白酶(MMP)：能够降解细胞外基质，导致肿瘤细胞和内皮细胞发生迁移。针对MMP抑制剂(MMPI)的研究有两代，第一代以Batimastat(BB-94)代表药物，能在低浓度时抑制间质胶原酶、明胶酶和基质溶解素活性，在不同肿瘤模型中显示了良好的抑瘤和肿瘤转移的效应;第二代MMPI主要有Marimastat、Tanomastat等，其中Marimastat已经进入Ⅲ期临床试验。③碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)：是血管内皮细胞中很强的促分裂因子和趋化因子，并且与VEGF及PDGF有协调作用。通过和不同的内皮细胞表面受体结合激活其血管原性。由此靶向于抗bFGF抗体、FGFR拮抗剂及bFGF/FGFR信号通路抑制剂成为抗肿瘤微环境治疗的新途径。此外bFGF/FGFR信号通路可以避开VEGF通路抑制来促进血管生成，因此对贝伐单抗治疗失败的肿瘤可以通过干扰bFGF/FGFR信号通路来抑制肿瘤血管生成。Loi等研究显示使用小分子FGFR酪氨酸激酶抑制剂可以通过阻断FGFR1表达逆转对内分泌治疗失败的乳腺癌。VEGFR/bFGF复合多肽抗体(VBP3)显著抑制FGFR和VEGFR下游信号通路中Erk1/2和Akt的磷酸化，可能作为一种多肽疫苗抑制肿瘤的生长［13］。

3.针对肿瘤微环境中非肿瘤细胞的靶向治疗

肿瘤组织中除了肿瘤细胞外，还包括间质细胞--成纤维细胞、巨噬细胞等免疫细胞、内皮细胞及脂肪细胞等，它们对肿瘤的转移、发展有重要的影响。

3.1 肿瘤相关成纤维细胞：肿瘤相关成纤维细胞(tumor-associatied fibroblasts，TAFs)是指从肿瘤组织中分离出的发生活化的成纤维细胞，它在肿瘤微环境中占大部分比例，可通过旁分泌产生的VEGF、趋化因子、生长因子及基质降解酶等促进血管生成和基底膜破坏。以TAFs为靶向治疗不仅可以干扰肿瘤进展和转移，而且可以克服TAFs介导的抗VEGF型肿瘤细胞的耐药性。其中直接以TAFs为靶标的治疗策略是针对成纤维细胞激活蛋白(finroblast activation protein，FAP)，因其在高达90%以上的肿瘤间质中高表达，并且靶位十分丰富。Lebeau等研究发现瘤内注射激活的FAP强亲和毒素可以抑制乳腺癌和前列腺癌。一种抑制FAP二肽酶的小分子抑制剂Talabostat进入Ⅱ期临床试验缓慢进行中。还有Kinoshita等从肺癌组织中分离出的TAF高表达PDGFRα和PDGFRβ，利用PDGFR抑制剂甲磺酸伊马替尼可以使得TAF增殖减缓，并且对A549细胞株增殖有减弱作用［14］。由于肿瘤微环境中各个组成成分复杂，靶向FAP治疗的临床应用还需大量研究工作。

3.2 肿瘤相关巨噬细胞：目前已知活化的巨噬细胞有两种类型M1型(经典活化的巨噬细胞)和M2型(选择活化的巨噬细胞)。它是肿瘤微环境中数量最多的免疫细胞，约占30%～50%，肿瘤间质中的巨噬细胞称为肿瘤相关巨噬细胞(TAM)。M1型具有抗肿瘤作用，而M2型具有促进肿瘤发生、发展及转移侵袭，TAM在表型上是向M2型趋化的并且呈现出M2型巨噬细胞的特征，且M2型巨细胞(或M2/M1比值)与肿瘤患者生存期成负相关。故M2型巨噬细胞成为潜在肿瘤微环境治疗的新靶点。针对TAM治疗策略：①阻止TAM募集和向M2型巨噬细胞分化，如选用环氧化酶抑制剂抑制前列腺素E2、IL-6和STAT3活化通路。②直接将肿瘤微环境中TAM杀死，如选用氯磷酸盐脂质体或唑来膦酸等。③通过外源性干扰逆转向M2型巨噬细胞活化或清除诱导TAM发生M2型活化的因素，可以恢复巨噬细胞的免疫原性和细胞毒作用。有研究显示CpG DNA和IL-10受体的抗体可以实现M2型到M1型巨噬细胞的转变;此外，唑来膦酸、CD40抗体及富含组氨酸蛋白等可以逆转TAM表型而实现抗肿瘤效果。④利用其它免疫细胞改变M2型巨噬细胞的活化，例如CD4 +Th1细胞。⑤抑制M2型巨噬细胞功能，如糖皮质激素抑制M2型巨噬细胞的促血管生成功能。

3.3 肿瘤相关的脂肪细胞(CAA)：许多研究表明，成熟的脂肪细胞可以促进肿瘤细胞的生存、分化、增殖和转移。肿瘤细胞可以促进肿瘤相关脂肪细胞分泌IL-6、TNF-α等炎性因子、生长因子、VEGF、脂肪因子(瘦素和脂联素)等。

4.结语

作为肿瘤细胞赖以生存的微环境，因其具有特殊的病理生理特征及理化性质，成为现今研究治疗肿瘤发展的关键靶标。如何有效的阻止肿瘤微环境与肿瘤细胞之间的联系是人类长期即将面临的难题。目前对肿瘤细胞与微环境之间相互作用的认识十分有限，还需深入研究微环境对肿瘤发生、发展和转移的调控机制从而研制出特异性及疗效更佳的抗肿瘤药物。

［1］Gentles A J，Gallahan D.Systems biology：confronting the complexity of cancer［J］.Cancer Res，2011，71(18)：5961-5964.

［2］刘红光，刘登辉.低氧刺激对乳腺癌MCF-7细胞增殖影响及其机制的探讨.［J］中华肿瘤防治杂志，2013，20(12)：904-908.

［3］王芳，常苗苗，赵静等.低氧诱导因子-1对人乳腺癌细胞系侵袭和转移能力的影响.［J］中华病理学杂志，2011，40(2)：99-103.

［4］吴琪，霍兴华.以HIF-1α为靶点的抗肿瘤药研究现状［J］.齐齐哈尔医学院学报2011，03(07)：1119-1121.

［5］屈洪波，韩明利等阻断PI3K/AKt信号通路对低氧环境中BCSCs微球体细胞增殖的影响［J］肿瘤，2013，33(01)：36-41.

［6］Aung KZ，Pereira BP，Tan PH，et al.Interstitial fluid pressure as an alternate regulator of angiogenesis independent of hypoxia driven HIF-1αin solid tumors［J］.JOrthop Res，2012，30(12)：2038-2045.

［7］Raut C P，Boucher Y，Duda D G，et al.Effects of sorafenib on intratumoral interstitial fluid pressure and circulating biomarkers in patients with refractory sarcomas(NCIprotocol6948)［J］.PLoSOne，2012，7 (2)：e26331.

［8］Hompland T，Ellingsen C，Ovrebo K M，etal.Interstitial fluid pressure and associated lymph node metastasis revealed in tumors by dynamic contrast-enhanced MRI［J］.Cancer Res，2012，72(19)：4899 -4908.

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